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2017
DIAGNOSTIC DES CONCENTRATIONS EN NO2, EN PM10 ET EN PM2.5 SUR LA COMMUNE D’EPERNAY - 2016
Sparn’Air© 2016
REF : DOC-EN-DOC-024_1
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
d’Epernay - 2016
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CONDITIONS DE DIFFUSION
Diffusion libre pour une réutilisation ultérieure des données dans les conditions ci-dessous :
• Licence ouverte de réutilisation d'informations publiques
• Sur demande, ATMO Grand Est met à disposition les caractéristiques des techniques de
mesures et des méthodes d’exploitation des données mises en œuvre ainsi que les normes
d’environnement en vigueur.
• ATMO Grand Est peut rediffuser ce document à d’autres destinataires.
• Rapport non rediffusé en cas de modification ultérieure des données.
PERSONNES EN CHARGE DU DOSSIER
Rédaction : Jérôme COQUELIN, Chargé d’Études Modélisation
Relecture : Jérôme LE PAIH, Responsable Unité Modélisation Approbation : Emmanuelle DRAB-SOMMESOUS, Responsable Pôle Production
Référence du modèle de rapport : COM-FE-001_1
Référence du rapport : DOC-EN-DOC-024_1
Date de publication : 31/07/2017
ATMO Grand Est
Espace Européen de l’Entreprise – 5 rue de Madrid – 67300 Schiltigheim
Tél : 03 88 19 26 66 - Fax : 03 88 19 26 67
Mail : [email protected]
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SOMMAIRE
RÉSUMÉ .................................................................................................................................................................... 4
INTRODUCTION .................................................................................................................................................... 5
1. PRÉSENTATION DE LA PLATEFORME DE MODELISATION SPARN’AIR©....................................... 6
1.1. FONCTIONNEMENT DE SPARN’AIR© ............................................................................................... 6
1.1.1. L’inventaire des émissions ............................................................................................................. 7
1.1.2. Les paramètres météorologiques ................................................................................................. 7
1.1.3. La configuration du territoire ........................................................................................................ 8
1.1.4. Les niveaux de fond ......................................................................................................................... 8
1.2. DOMAINES D’ÉTUDE.............................................................................................................................. 9
1.3. POLLUANTS ETUDIES ET VALEURS LIMITES ................................................................................ 11
2. SPARN’AIR© : CARTOGRAPHIES / LOCALISATION DES SECTEURS EXPOSEES SUR
L’AGGLOMERATION ........................................................................................................................................... 12
2.1. VALIDITE DES SORTIES DE SPARN’AIR© 2016 ............................................................................ 12
2.1.1. Dioxyde d’azote : NO2 .................................................................................................................. 13
2.1.2. Particules fines : PM10 ................................................................................................................. 15
2.1.3. Particules fines : PM2.5 ................................................................................................................ 15
2.1.4. Bilan des incertitudes de Sparn’Air© .......................................................................................... 16
2.2. DIOXYDE D’AZOTE : NO2 .................................................................................................................... 17
2.3. LES POUSSIERES FINES : PM10 ......................................................................................................... 19
2.4. LES POUSSIERES TRES FINES : PM2.5 ............................................................................................. 22
3. SPARN’AIR© : EXPOSITION DE LA POPULATION ................................................................................ 24
3.1. METHODOLOGIE................................................................................................................................... 25
3.2. POPULATION EXPOSEE ...................................................................................................................... 26
3.2.1. Estimation de la population exposée par intervalle de concentration et par polluant... 26
3.2.2. Bilan de l’exposition ...................................................................................................................... 29
3.2.3. Localisation des populations les plus exposées ...................................................................... 30
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4. SPARN’AIR© : CONTRIBUTION DES DIFFERENTS SECTEURS D’ACTIVITE AUX
CONCENTRATIONS EN PM10, PM2.5 ET EN NO2 AU NIVEAU DES STATIONS ............................... 35
4.1. METHODOLOGIE................................................................................................................................... 35
4.2. CONTRIBUTION PAR SECTEURS D’ACTIVITE AUX CONCENTRATIONS EN NO2 .............. 36
4.3. CONTRIBUTION PAR SECTEURS D’ACTIVITE AUX CONCENTRATIONS EN PM10........... 37
4.4. CONTRIBUTION PAR SECTEURS D’ACTIVITE AUX CONCENTRATIONS EN PM2.5 .......... 38
CONCLUSION ....................................................................................................................................................... 40
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RÉSUMÉ
ATMO Grand Est a développé en 2016/2017 une plateforme de modélisation, nommée Sparn‘Air© afin
de pouvoir réaliser un diagnostic à l’échelle de la rue sur la ville d’Epernay. Cette plateforme a été utilisée
pour cartographier les niveaux de pollution durant l’année 2016 et évaluer l’exposition de la population
associée.
Trois polluants réglementés et susceptibles d’être observés à des niveaux de concentrations élevées en
zone urbaine ont été étudiés : le dioxyde d’azote (NO2) et les poussières fines (PM10) et les poussières
très fine (PM2,5).
Les cartographies de concentrations ont permis de mettre en évidence les axes de circulation présentant
des concentrations élevées avec ponctuellement des dépassements réglementaires pour un ou plusieurs
polluants.
La population impactée par le dépassement d’un seuil réglementaire en NO2, en PM10 et en PM2.5 est
inférieure à 0,1 % de la population de la zone d’étude. Cependant, la totalité de la population est soumise
à un dépassement des valeurs guides OMS.
L’étude des contributions aux concentrations montre que, à l’échelle de la zone d’étude, le transport
(NO2, PM10 et PM2.5) et le chauffage résidentiel en période hivernale (PM10 et PM2.5) restent des
leviers d’action pertinents.
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INTRODUCTION
La qualité de l’air sur la commune d’Epernay est surveillée par ATMO Grand Est notamment au moyen
d’une station de mesure fixe située rue rempart Perrier à Epernay. Celle-ci mesure en continu les
polluants réglementés en air ambiant en zone de proximité trafic.
Epernay a été lauréate en 2015 de l’appel à projets « Villes respirables en 5 ans », lancé par le ministère
en charge de l’environnement. Dans ce cadre, la ville d’Epernay a demandé à ATMO Grand Est de réaliser
un état des lieux de la pollution de l’air au niveau de la commune d’Epernay par modélisation afin
d’évaluer les zones exposées à des niveaux élevés et d’affiner la connaissance de la répartition spatiale
de la pollution atmosphérique sur Epernay.
ATMO Grand Est a ainsi développé durant les années 2016 et 2017, avec le soutien financier de la ville
d’Epernay, une plateforme de modélisation de la qualité de l’air adaptée à l’échelle urbaine appelé
Sparn’Air©.
Ce rapport présente les résultats et cartographies issues de Sparn’Air© pour l’année 2016 pour trois
polluants à enjeux : le dioxyde d’azote (NO2), les poussières fines (PM10) et les poussières très fines
(PM2.5). Ces résultats permettent de définir les zones en dépassement des seuils réglementaires et
d’évaluer l’exposition de la population sur la partie urbaine dense de l’agglomération d’Epernay.
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1. PRÉSENTATION DE LA PLATEFORME DE MODELISATION SPARN’AIR©
La modélisation permet d'analyser des phénomènes réels et d’estimer ou prévoir des résultats à partir de
l'application d'une ou plusieurs théories à un niveau d'approximation maitrisé.
1.1. FONCTIONNEMENT DE SPARN’AIR©
Le cœur de la plateforme de modélisation est constitué du logiciel de dispersion physico-chimique ADMS
Urban développé par le CERC et adapté à l’échelle urbaine.
La Figure 1 récapitule les quatre grands jeux de données alimentant le modèle.
Figure 1: Fonctionnement de la Plateforme Sparn’Air©
Les calculs ont été effectués pour l’année 2016.
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1.1.1. L’inventaire des émissions
Il s’agit de comptabiliser l’ensemble des émissions de polluants qui sont générées sur le périmètre d’étude
Cet inventaire est issu du travail d’ATMO Grand-Est (inventaire ATMO CA A12M14) selon des
méthodologies de référence nationale, il couvre une vingtaine de polluants sur l’ensemble de la région,
sur plus de 400 activités classées selon la nomenclature européenne SNAP (Selected Nomenclature for
Air Pollution) et réparties en grands secteurs : trafic routier, résidentiel/tertiaire, industrie, énergie,
agriculture, émissions naturelles.
Le calcul d’émission d’un polluant lié à une activité pour une période donnée, consiste à croiser une
information de base détaillée (information statistique, comptages routiers, consommation énergétique,
etc.) avec des facteurs d’émissions unitaires dépendant de l’activité et du polluant et issus d’expériences
métrologiques ou de modélisation. La quantité de polluant émise sur un territoire est la somme des
émissions relatives à ce polluant, engendrées par chaque source présente dans la zone d'étude.
L’exhaustivité d’un inventaire est dépendante de la qualité des données d’entrée disponibles.
Une attention particulière a été portée sur le secteur du transport routier, qui est un contributeur
important de NOx et de poussières en zone urbaine. Dans le cadre de Sparn’Air© 2016, les données de
trafic ont été principalement fournies par la ville d’Epernay et le conseil général de la Marne.
1.1.2. Les paramètres météorologiques
Les données météorologiques influent sur la dispersion et les réactions chimiques des polluants.
Les paramètres météorologiques utilisés sont :
• La vitesse et la direction du vent à 10 m ;
• La température sous abri ;
• Le cumul de précipitations ;
• La nébulosité globale ;
• Le rayonnement global ;
• La longueur de Monin-Obukhov.
Ce sont les données horaires 2016 de la station Météo-France de Chouilly complété par celle d’Avize
puis de Reims-Prunay qui ont été utilisées à l’exception de la longueur de Monin-Obukhov qui est issue
du modèle météorologique WRF en mode analyse.
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1.1.3. La configuration du territoire
Les données géolocalisées de bâti permettent de lister les rues dites canyon, défavorables à une bonne
dispersion des polluants, et de quantifier également la population exposée à un dépassement
réglementaire. Ces données géolocalisées sont issues de la base IGN BD Topo© d’octobre 2014.
1.1.4. Les niveaux de fond
L’inventaire des émissions permet de prendre en compte l’activité de la zone d’étude. Afin d’intégrer
également les apports extérieurs au territoire, les données des stations de mesures d’ATMO Grand Est
sont utilisées pour estimer le fond de pollution qui rentre dans la zone d’étude. Ce sont les données 2016
du dispositif fixe de surveillance d’ATMO Grand Est qui ont été extraites ainsi que les sorties du modèle
de dispersion Chimère au niveau régional en mode analyse.
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1.2. DOMAINES D’ÉTUDE
Sparn’Air© a été développé pour couvrir la partie la plus urbanisée de l’agglomération d’Epernay, où les
polluants modélisés sont susceptibles d’être observés à des niveaux de concentration élevés.
La zone délimitée par un trait rouge correspond à la zone de la modélisation. Cette carte contient les
principaux axes de circulation (disposant de comptage routier) sur l’agglomération d’Epernay.
Carte 1: Domaine d’étude de Sparn’Air et réseaux routier principal (avec comptage) sur l’agglomération d’Epernay
Afin de caler et de valider l’outil Sparn’Air© 2016, les mesures suivantes ont été utilisées :
• 1 station fixe de mesure en situation de proximité trafic (PM2.5, PM10, NO2) en 2016 (rue
Rempart Perrier) : point bleu sur la carte suivante ;
• 1 campagne de mesures au moyen de tubes passifs NO2 (15 tubes) en 2016, positionnés en
situation de fond et en situation de proximité trafic : points orange sur la carte suivante.
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Carte 2: Localisation du dispositif de mesures ATMO Grand Est sur Epernay (station en bleu et tubes passifs en orange) en 2016
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1.3. POLLUANTS ETUDIES ET VALEURS LIMITES
Trois polluants ont été retenus pour cette étude : le dioxyde d’azote (NO2), les particules fines (PM10) et
les particules très-fines (PM2.5).
Il s’agit de polluants à enjeux pour lesquels des valeurs réglementaires existent, et dont les concentrations
les plus élevées sont généralement observées dans les zones urbaines.
L’impact et les sources de ces polluants sont présentées en annexe 1 pour le NO2 et en annexe 2 pour
les poussières fines (PM10) et très fines (PM2.5).
Les valeurs limites associées à ces polluants sont présentées dans le tableau ci-dessous ainsi que, à titre
d’information, les valeurs guides selon l’OMS (Organisation Mondiale de la Santé) issue du rapport
« Lignes directrices OMS relatives à la qualité de l'air - Synthèse de l'évaluation des risques - Mise à jour
mondiale 2005 » :
Tableau 1 : Polluants étudiés, valeurs limites associées et valeurs recommandées selon l’OMS
Polluant Valeurs limites réglementaires Valeurs guides selon l’OMS
NO2 : Dioxyde d’azote Moyenne annuelle : 40 µg/m3 Moyenne annuelle : 40 µg/m3
PM10 : Poussières fines
Moyenne annuelle : 40 µg/m3 Moyenne annuelle : 20 µg/m3
Nombre de jours de dépassement du seuil de 50 µg/m3 : 35 jours
Nombre de jours de dépassement du seuil de 50 µg/m3 : 3 jours
PM2.5 : Poussières très fines Moyenne annuelle : 25 µg/m3 Moyenne annuelle : 10 µg/m3
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2. SPARN’AIR© : CARTOGRAPHIES / LOCALISATION DES SECTEURS EXPOSEES
SUR L’AGGLOMERATION
2.1. VALIDITE DES SORTIES DE SPARN’AIR© 2016
La législation européenne impose des objectifs de qualité des données modélisées en termes
d’incertitudes (Directive 2008/50/CE). Ils sont résumés dans le tableau ci-dessous :
Tableau 2: Objectifs de qualité des données modélisées en termes d’incertitudes maximales pour l’évaluation de la qualité de l’air ambiant
Incertitude du modèle
Anhydride sulfureux, NO,
NO2, et monoxyde de
carbone
Particules
(PM10/PM2.5) et
plomb
Ozone, NO et NO2
Par heure 50 % -- 50 %
Moyennes sur 8 heures 50 % -- 50 %
Moyennes journalières 50 % Non encore défini --
Moyennes annuelles 30 % 50 % --
La Directive définit « l’incertitude pour la modélisation comme l’écart maximal des niveaux de
concentration mesurés et calculés de 90 % des points de surveillance particuliers, sur la période
considérée pour la valeur limite, sans tenir compte de la chronologie des événements ».
Cette incertitude se détermine à partir de mesures effectuées selon des méthodologies de référence,
telles que celles utilisées dans les stations fixes d’ATMO Grand Est.
En 2016, ATMO Grand Est dispose d’une seule station permettant une comparaison des niveaux de
concentration mesurés et calculés sur Epernay, rendant impossible l’application des 90% de points de
surveillance tel que défini dans la directive. Dans le cas de Sparn’Air©, l’incertitude retenue est ainsi
l’écart du niveau de concentration mesuré et calculé à la station fixe située rue Rempart Perrier.
Un calage et une validation complémentaire sont réalisés au moyen de la campagne de mesures.
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2.1.1. Dioxyde d’azote : NO2
La Figure 2 présente les comparaisons mesure/modèle obtenues sur la station fixe Rempart Perrier pour
le dioxyde d’azote sur l’année 2016.
Figure 2 : Comparaison modèle/mesure aux stations de mesures sur l’année 2016 en NO2
Avec un biais relatif quasi nul au niveau de la station, le modèle reproduit bien le niveau de concentration
moyen annuel en NO2.
En complément de la validation du modèle aux stations fixes, directement comparable à la Directive,
Sparn’Air© est également testé et comparé aux mesures réalisées lors de campagnes par tubes à diffusion
passive en NO2. Cette technique de mesure permet une estimation des concentrations et la multiplication
du nombre de sites évalués. La Figure 3 présente la corrélation mesure/modèle au niveau des 15 sites
de mesure par tubes passifs et de la station de mesure fixe en 2016.
28 28
0
5
10
15
20
25
30
35
Mesure Sparn'Air
NO2 - 2016
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Figure 3 : Corrélation mesure/modèle sur l’année 2016 en NO2
Sur l’année 2016, les comparaisons modèle/mesure montrent que le modèle reproduit bien la variabilité
spatiale des niveaux de concentration en NO2 avec une corrélation modèle/mesure de 0,86 et un biais
absolu moyen d’environ 2 µg/m3.
La corrélation atteint même 0,96 si l’on retire de ce calcul deux tubes passifs situés en proximité trafic
(entouré en rouge sur le graphique ci-dessus), qui ne sont pas correctement modélisés en l’absence de
données de comptage trafic sur les axes concernés.
Les objectifs de qualité sont satisfaits et le modèle est validé pour le NO2.
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50
Mo
dele
en
µg
/m3
Mesure en µg/m3
Corrélation mesure/modèle - Tubes passifs NO2 - 2016
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2.1.2. Particules fines : PM10
La Figure 4 présente les comparaisons mesure/modèle obtenues sur la station fixe Rempart Perrier en
PM10 pour l’année 2016.
Figure 4 : Comparaison modèle/mesure aux stations fixes sur l’année 2016 en PM10
Le modèle est correctement calé sur l’année 2016 pour les particules avec un biais relatif moyen inférieur
à 1% pour les PM10.
2.1.3. Particules fines : PM2.5
La Figure 5 présente les comparaisons mesure/modèle obtenues aux stations fixes en PM2.5 pour
l’année 2016.
21 21
0
5
10
15
20
25
Mesure Sparn'Air
PM10 - 2016
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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Figure 5 : Comparaison modèle/mesure aux stations fixes sur l’année 2016 en PM10
Le modèle est correctement calé sur l’année 2016 pour les particules avec un biais relatif moyen inférieur
à 3,5 % pour les PM2.5.
Le modèle est donc validé pour les poussières très fines.
2.1.4. Bilan des incertitudes de Sparn’Air©
Le Tableau 3 récapitule les incertitudes obtenues avec Sparn’Air© au niveau de la station fixe rempart
Perrier.
Tableau 3 : Incertitudes Sparn’Air© sur les moyennes annuelles
Sparn’Air© Directive 2008/50/CE
NO2 : moyenne annuelle <1 % 30 %
PM10 : moyenne annuelle <1 % 50 %
PM10 : centile 90,4 8 % -
PM2.5 : moyenne annuelle 3 % 50 %
Les incertitudes associées à Sparn’Air© respectent ainsi largement les objectifs de qualité fixés par la
directive européenne, et ce pour les 3 polluants étudiés.
14 13
0
4
8
12
16
20
Mesure Sparn'Air
PM2,5 - 2016
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2.2. DIOXYDE D’AZOTE : NO2
La Figure 6 présente les concentrations moyennes annuelles en NO2 estimées par Sparn’Air© pour l’année
2016 sur le centre de l’agglomération d’Epernay.
En cohérence avec l’activité du territoire, les concentrations sont plus élevées à mesure que l’on se dirige
vers le centre-ville. Les niveaux les plus élevés en NO2 apparaissent au niveau des axes structurants que
sont :
o La rue Edouard Vaillant ;
o La rue de Reims ;
o La rue de Verdun ;
o La voie de la liberté ;
o L’avenue Jean Jaurès ;
o L’avenue Maréchal Joffre ;
o L’avenue Maréchal Foch ;
o La rue Basse Saint-Laurent.
L’effet du bâti est notable, avec une dispersion du polluant rendue plus difficile dans les rues typées
canyon comme c’est le cas dans la rue de Reims (entre la place Pierre Mendès France et la rue de Verdun).
Ces axes présentent des concentrations proches ou en dépassement du seuil réglementaire en NO2.
Cependant, ces dépassements restent circonscrits à la proximité immédiate des axes, n’impactant qu’à la
marge le bâti. L’évolution des concentrations à proximité de ces axes sera à surveiller dans les années à
venir.
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Figure 6 : Teneurs annuelles en NO2 sur Epernay (gauche) et localisation des zones en dépassement du seuil réglementaire en NO2 (droite) pour l’année 2016
Concentrations comprises entre 30 et 40 µg/m3
Concentrations supérieures ou égales à 40 µg/m3 (seuil réglementaire)
Rue Edouard Vaillant
Avenue Alfred Anatole Thévenet
Rue de Verdun
Place Pierre Mendès France
Rue de Reims
Avenue Maréchal Joffre
Voie de la liberté
Avenue Jean Jaurès
Avenue Maréchal Foch
Rue Edouard Vaillant
Avenue Alfred Anatole Thévenet
Rue de Verdun
Place Pierre Mendès France
Rue de Reims
Avenue Maréchal Joffre
Voie de la liberté
Avenue Jean Jaurès
Avenue Maréchal Foch
Rue Basse Saint-Laurent Rue Basse Saint-Laurent
Valeur OMS
40 : Valeur
OMS
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2.3. LES POUSSIERES FINES : PM10
Les figures suivantes présentent les concentrations moyennes annuelles et le nombre de jours de
dépassement du seuil journalier de 50 µg/m3 en PM10 estimées par Sparn’Air© pour l’année 2016 sur le
centre de l’agglomération d’Epernay.
La variabilité spatiale des concentrations est plus limitée que pour le dioxyde d’azote. Les niveaux les plus
élevés en PM10 apparaissent là encore à proximité de certains axes structurants : au niveau du
croisement entre la rue de Reims et de la rue de Verdun ainsi que dans une moindre mesure au niveau
de la Rue Basse Saint-Laurent.
Le croisement entre la rue de Reims et de la rue de Verdun présente des concentrations proches du seuil
réglementaire en PM10 pour la moyenne annuelle et en dépassement de ce seuil pour le nombre de jour
nombre de jour de dépassement du seuil journalier de 50 µg/m3. L’évolution des concentrations à
proximité de ce croisement est donc à surveiller dans les années à venir.
Si l’on utilise les valeurs de l’OMS pour les poussières fines (20 µg/m3 en moyenne annuelle et 3 jours de
dépassement du seuil journalier de 50 µg/m3), la partie centrale de la ville d’Epernay est en dépassement
de ces valeurs guides. Le reste de la zone d’étude à des valeurs proches des valeurs guides de l’OMS sans
les dépasser.
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Figure 7 : Teneurs annuelles en PM10
sur Epernay pour l’année 2016
20 : Valeur OMS
Rue Edouard Vaillant
Avenue Alfred Anatole Thévenet
Rue de Verdun
Place Pierre Mendès France
Rue de Reims
Avenue Maréchal Joffre
Voie de la liberté
Avenue Jean Jaurès
Avenue Maréchal Foch
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Figure 8 : Nombre de jours de dépassement du seuil de 50 µg/m3 en PM10 sur Epernay
pour l’année 2016
Rue Edouard Vaillant
Avenue Alfred Anatole Thévenet
Rue de Verdun
Place Pierre Mendès France
Rue de Reims
Avenue Maréchal Joffre
Voie de la liberté
Avenue Jean Jaurès
Avenue Maréchal Foch
Rue Basse Saint-Laurent
3 : Valeur OMS
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2.4. LES POUSSIERES TRES FINES : PM2.5
La figure suivante présente les concentrations moyennes annuelles en PM2.5 estimées par Sparn’Air©
pour l’année 2016 sur le centre de l’agglomération d’Epernay.
Les niveaux les plus élevés en PM2.5 apparaissent au niveau de :
• La rue Edouard Vaillant ;
• La rue de Reims ;
• La rue de Verdun ;
• La voie de la liberté ;
• L’avenue Jean Jaurès ;
• L’avenue Maréchal Joffre ;
• La rue Basse Saint-Laurent.
Ces axes présentent des concentrations proches ou en dépassement du seuil réglementaire en PM2.5.
L’évolution des concentrations à proximité de ces axes est donc à surveiller dans les années à venir.
Cependant, l’ensemble de la zone d’étude dépasse la valeur guide de l’OMS (10µg/m3 en moyenne
annuelle).
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Figure 9 : Teneurs annuelles en PM2.5 sur Epernay (gauche) et localisation des zones en dépassement du seuil réglementaire en PM2.5 (droite) pour l’année 2016
Concentrations comprises entre 15 et 25 µg/m3
Concentrations supérieures ou égales à 25 µg/m3 (seuil réglementaire)
Rue Edouard Vaillant
Avenue Alfred Anatole Thévenet
Rue de Verdun
Place Pierre Mendès France
Rue de Reims
Avenue Maréchal Joffre
Voie de la liberté
Avenue Jean Jaurès
Avenue Maréchal Foch
Rue Edouard Vaillant
Avenue Alfred Anatole Thévenet
Rue de Verdun
Place Pierre Mendès France
Rue de Reims
Avenue Maréchal Joffre
Voie de la liberté
Avenue Jean Jaurès
Avenue Maréchal Foch
Rue Basse Saint-Laurent Rue Basse Saint-Laurent
10 : Valeur
OMS
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
d’Epernay - 2016
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3. SPARN’AIR© : EXPOSITION DE LA POPULATION
L’estimation de la population exposée à un niveau de concentration donné repose sur le croisement de
deux informations :
• La spatialisation des niveaux de concentration issue de la plateforme Sparn’Air© ;
• La localisation de la population.
Niveaux de concentration Bâtiments « habités » de l’agglomération
Quantification de la population exposée
Figure 10 : Principe de quantification de la population exposée
X
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
d’Epernay - 2016
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3.1. METHODOLOGIE
ATMO Grand Est utilise la méthodologie de référence nationale, publiée par le Laboratoire Central de
Surveillance de la Qualité de l’Air (LCSQA) en décembre 2014 et intitulé « Estimation des populations
exposées aux dépassements de seuils réglementaires » pour évaluer l’exposition de la population.
Les informations relatives à la localisation de la population sont issues du LCSQA (base MAJIC 2012 sur
la base des données INSEE).
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3.2. POPULATION EXPOSEE
3.2.1. Estimation de la population exposée par intervalle de concentration et par polluant
• Dioxyde d’azote : NO2
La figure suivante présente le pourcentage de population exposée par intervalle de concentration pour
les NO2 en 2016.
Figure 11 : Exposition de la population au NO2 en 2016
La quasi-totalité (environ 99 %) de la population de la zone étudiée est exposée à des valeurs comprises
entre 10 à 25 µg/m3.
Environ 0,4% de la population est exposées à des concentrations supérieures à 30 µg/m3. Moins de 0,1 %
de la population est exposée à des valeurs supérieures au seuil réglementaire et de la valeur guide de
l’OMS pour le NO2.
Valeur guide OMS et
valeur limite règlementaire
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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• Poussières fines : PM10
La figure suivante présente le pourcentage de population exposée par intervalle de concentration pour
les PM10 en 2016.
Aucun habitant du périmètre n’apparait comme exposé à un dépassement réglementaire pour les PM10
en moyenne annuelle. La majorité est exposée à des valeurs comprise entre 15 et 20 µg/m3. Près de 7%
de la population est au-delà de la valeur guide OMS.
Figure 12 : Exposition de la population au PM10 (moyenne annuelle) en 2016
L’étude du nombre de jour d’exposition de la population à une valeur moyenne journalière supérieures à
50 µg/m3 a également été effectuée.
Pour cette seconde statistique annuelle relative aux PM10, la quasi intégralité de la population n’est pas
exposée à un dépassement de la valeur limite réglementaire. Cependant, près d’un quart est exposée à
un dépassement de la valeur guide OMS.
Valeur limite
règlementaire
Valeur guide
OMS
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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Figure 13 : Exposition de la population au PM10 (nombre de jour de dépassement du seuil journalier de 50 µg/m3) en 2016
• Poussières très fines : PM2.5
La figure suivante présente le pourcentage de population exposée par intervalle de concentration pour
les PM2.5 en 2016.
La quasi-totalité de la population (99,8 %) est exposé à des concentrations comprises entre 10 et
15 µg/m3, soit en deçà de la valeur réglementaire, mais au-dessus de la valeur guide OMS.
Valeur guide
OMS Valeur limite
règlementaire
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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Figure 14 : Exposition de la population au PM2.5 en 2016
3.2.2. Bilan de l’exposition
Selon la méthode présentée ci-dessus, la population exposée à un dépassement réglementaire ou à un
dépassement de la valeur guide OMS pour chaque polluant est :
Polluants
Valeur réglementaire Valeur guide OMS
Nombre d’habitants
exposés
Pourcentage de la zone
d’étude
Nombre d’habitants
exposés
Pourcentage de la zone
d’étude
NO2 en moyenne annuelle <100 <0,1 % <100 <0,1 %
PM10 en moyenne annuelle 0 0 % 1 800 6,7 %
PM10 : nombre de jour de dépassement en 2016 du seuil de 50 µg/m3 en moyenne journalière
<100 <0,1 % 7 100 26,0 %
PM2.5 en moyenne annuelle <100 <0,1 % 27 500 100 %
Global <100 <0,1 % 27 500 100 %
Valeur limite
règlementaire Valeur guide
OMS
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3.2.3. Localisation des populations les plus exposées
Le paragraphe précédent a mis en évidence une exposition très faible des bâtiments habités de la ville
d’Epernay à des dépassements de valeurs réglementaires. Pour autant, des bâtiments à usage autre que
d’habitation et susceptibles d’accueillir du public, peuvent être soumis à des valeurs élevées, parfois
supérieures aux valeurs réglementaires. Les cartes qui suivent ont ainsi pour objectif de hiérarchiser et
mettre en évidence les secteurs bâtis de la ville les plus exposés.
• Dioxyde d’azote : NO2
Concernant le NO2, les bâtiments exposés à des dépassements réglementaires sont situées :
o Rue Edouard Vaillant ;
o Rue Jean Moulin ;
o Rue de Reims ;
o Rue Pierre Sémard ;
o Rue de Verdun ;
o Voie de la liberté ;
o Avenue Jean Jaurès ;
o Rue Basse Saint-Laurent.
Concernant la localisation des bâtiments exposés à des concentrations proches du seuil réglementaire
de NO2, il faut ajouter à la liste précédente :
o L’avenue Alfred Anatole Thévenet
o L’avenue Maréchal Joffre
o L’avenue Maréchal Foch
o La rue Henry Dunant
o La place Pierre Mendès France
o La rue Rempart Perrier et le boulevard de la Motte
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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Figure 15 : Localisation de la population exposée au NO2 en 2016
Rue Edouard Vaillant
Avenue Alfred Anatole Thévenet
Rue de Verdun
Place Pierre Mendès France
Rue de Reims
Avenue Maréchal Joffre
Voie de la liberté
Avenue Jean Jaurès
Avenue Maréchal Foch
Rue Basse Saint-Laurent
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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• Poussières fines : PM10
Aucun bâtiment n’est exposé à des concentrations supérieures aux seuils réglementaires en moyenne
annuelle pour les PM10.
En ce qui concerne le nombre de jours dépassement du seuil de 50 µg/m3, les 35 jours (valeur
réglementaire) ont été dépassés au niveau des bâtiments situés au niveau du croissement de la rue de
Reims et de la rue de Verdun.
Concernant la localisation des bâtiments exposés à des concentrations proches du seuil réglementaire,
ils sont également localisés au niveau du croisement de la rue de Reims et de la rue de Verdun pour les
deux valeurs réglementaires des PM10.
Figure 16 : Localisation de la population exposée au PM10 (moyenne annuelle) en 2016
Rue Edouard Vaillant
Avenue Alfred Anatole Thévenet
Rue de Verdun
Place Pierre Mendès France
Rue de Reims
Avenue Maréchal Joffre
Voie de la liberté
Avenue Jean Jaurès
Avenue Maréchal Foch
Rue Basse Saint-Laurent
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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Figure 17 : Localisation de la population exposée au PM10 (nombre de jour de dépassement du seuil de 50 µg/m3) en 2016
• Poussières très fines : PM2.5
Concernant le PM2.5, les bâtiments exposés à des dépassements réglementaires sont situées au niveau
du croissement de la rue de Reims et de la rue de Verdun.
Concernant la localisation des bâtiments exposés à des concentrations proches du seuil réglementaire
de NO2, il faut ajouter à la liste précédente :
o La rue Edouard Vaillant ;
o La rue Jean Moulin ;
o La rue Pierre Sémard ;
o La voie de la liberté ;
o L’avenue Jean Jaurès ;
o L’avenue Maréchal Joffre ;
o La place Pierre Mendès France ;
o La rue Rempart Perrier et le boulevard de la Motte ;
Rue Edouard Vaillant
Avenue Alfred Anatole Thévenet
Rue de Verdun
Place Pierre Mendès France
Rue de Reims
Avenue Maréchal Joffre
Voie de la liberté
Avenue Jean Jaurès
Avenue Maréchal Foch
Rue Basse Saint-Laurent
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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o La rue basse Saint-Laurent.
Figure 18 : Localisation de la population exposée au PM2.5 en 2016
Rue Edouard Vaillant
Avenue Alfred Anatole Thévenet
Rue de Verdun
Place Pierre Mendès France
Rue de Reims
Avenue Maréchal Joffre
Voie de la liberté
Avenue Jean Jaurès
Avenue Maréchal Foch
Rue Basse Saint-Laurent
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4. SPARN’AIR© : CONTRIBUTION DES DIFFERENTS SECTEURS D’ACTIVITE AUX
CONCENTRATIONS EN PM10, PM2.5 ET EN NO2 AU NIVEAU DES STATIONS
Cet exercice a pour objectif de permettre de mettre en évidence les potentiels leviers d’action pour
réduire les niveaux de concentrations.
4.1. METHODOLOGIE
Cette étape consiste à calculer en un point donné la concentration finale en retirant les émissions issues
d’un secteur d’activité. On peut ainsi en déduire la contribution en concentration issue de cette activité
(différences entre la valeur totale et la valeur sans l’activité).
Cette étape est effectuée pour chaque secteur d’activité :
• Transport ;
• Résidentiel-tertiaire ;
• Industriel ;
• Agricole ;
• Exogène (sources extérieures à la zone d’étude).
Les différents résultats sont ensuite compilés afin d’obtenir le pourcentage de contributions de chaque
secteur.
Afin de prendre en compte la variabilité des niveaux d’exposition, 3 sites représentatifs ont été
sélectionnés :
• Une exposition de fond urbain (la localisation du tube passif NO2 situé au croisement des rues
Professeur Langevin et Henri IV a été utilisée) ;
• Une exposition au trafic au point de la station située Rempart Perrier Une exposition trafic au
niveau du croisement de la rue de Reims et de la rue de Verdun, point où les concentrations
modélisées en NO2, PM10 et en PM2.5 indiquent des dépassements des seuils réglementaires.
A noter que les contributions évaluées sont des contributions moyennes annuelles, variables dans le
temps au cours de l’année.
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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4.2. CONTRIBUTION PAR SECTEURS D’ACTIVITE AUX CONCENTRATIONS EN NO2
* Exogène : Sources extérieures à la zone d’étude
Figure 19 : Contribution des différents secteurs d’activité en NO2
Au point de fond urbain, le transport représente 40 % du NO2 modélisé, le secteur résidentiel représente
9 % du NO2. 55 % du NO2 observé à ce point est issu de l’activité du périmètre d’étude. Les 45 % restant
proviennent de l’extérieur du périmètre d’étude.
En proximité trafic, là où les concentrations et l’exposition potentielle de la population sont les plus
élevées, les concentrations en NO2 sont logiquement majoritairement issues du transport (59 % de la
contribution à la station de proximité trafic).
Au niveau du carrefour le plus exposé de l’agglomération (entre la rue de Reims et la rue de Verdun), le
transport contribue à plus de 80 % sur la concentration en NO2 à ce point.
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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Globalement, il ressort de ces résultats que les concentrations en NO2 ont pour principale origine la
circulation automobile ce qui est cohérent avec les sources d’émissions de ce polluant présentées en
annexe. L’influence du résidentiel-tertiaire et des sources extérieures à l’agglomération est également
importante en fond urbain.
4.3. CONTRIBUTION PAR SECTEURS D’ACTIVITE AUX CONCENTRATIONS EN PM10
* Exogène : Source extérieure à la zone d’étude
Figure 20 : Contribution des différents secteurs d’activité en PM10
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
d’Epernay - 2016
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Les sources extérieures à la zone d’étude représentent 80 % des concentrations modélisées en PM10 au
niveau du point de fond. Le transport (10 %), le résidentiel (5 %) et l’industrie (4 %) représentent les leviers
d’action locaux les plus pertinents.
En proximité trafic, les sources extérieures à la zone d’étude restent les plus importantes avec 75 %
contre 16 % pour le transport. Au niveau du carrefour entre la rue de Reims et la rue de Verdun, les
sources extérieures à la zone d’étude restent également les plus importantes avec 54 % contre 39 % pour
le transport.
Ces résultats démontrent l’intérêt d’envisager des actions à grande échelle pour les PM10. Pour autant,
le transport reste un levier d’action local permettant de contribuer à limiter l’exposition des populations
aux particules fines, ainsi que le secteur résidentiel en période hivernale.
4.4. CONTRIBUTION PAR SECTEURS D’ACTIVITE AUX CONCENTRATIONS EN PM2.5
* Exogène : Source extérieure à la
zone d’étude
Figure 21 : Contribution des différents secteurs d’activité en PM2.5
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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Les sources extérieures à la zone d’étude représentent 78 % des concentrations modélisées en PM2.5
au niveau du point de fond. Le transport (11 %), le résidentiel (7 %) et l’industrie (3 %) représentent les
leviers d’action locaux les plus pertinents.
En proximité trafic, les sources extérieures à la zone d’étude restent les plus importantes avec 73 %
contre 18 % pour le transport. Au niveau du carrefour entre la rue de Reims et la rue de Verdun, le
transport devient la principale source avec 50 % suivi de près par les sources extérieures (44 %).
Comme pour les PM10, ces résultats démontrent l’intérêt d’envisager des actions à grande échelle pour
les PM2.5. Pour autant, le transport reste un levier d’action local permettant de contribuer à limiter
l’exposition des populations aux particules très fines, ainsi que le secteur résidentiel en période hivernale.
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
d’Epernay - 2016
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CONCLUSION
ATMO Grand Est a développé en 2016/2017 une plateforme de modélisation nommée Sparn‘Air©. Cet
outil permet de compléter le dispositif de mesure avec un diagnostic à l’échelle de la rue sur la ville
d’Epernay.
Sparn‘Air© a été utilisé en 2017 pour cartographier les niveaux de pollution durant l’année 2016 et
étudier l’exposition de la population associée.
Trois polluants réglementés et susceptibles d’être observés à des niveaux de concentrations élevées en
zone urbaine ont été étudiés : le dioxyde d’azote (NO2) et les poussières fines (PM10) et les poussières
très fine (PM2,5).
Les cartographies de concentrations mettent en évidence des zones présentant des concentrations
élevées avec ponctuellement des dépassements réglementaires pour un ou plusieurs polluants. Il s’agit
de :
o Rue de Reims (NO2, PM10, PM2.5) ;
o Rue de Verdun (NO2, PM10, PM2.5) ;
o Rue Edouard Vaillant (NO2, PM2.5) ;
o Rue Jean Moulin (NO2, PM2.5) ;
o Rue Pierre Sémard (NO2, PM2.5) ;
o Voie de la liberté (NO2, PM2.5) ;
o Avenue Jean Jaurès (NO2, PM2.5) ;
o Avenue Maréchal Joffre (NO2, PM2.5) ;
o Place Pierre Mendès France (NO2, PM2.5) ;
o Rempart Perrier et Boulevard de la Motte (NO2, PM2.5) ;
o Rue Basse Saint-Laurent (NO2, PM2.5) ;
o Avenue Alfred Anatole Thévenet (NO2) ;
o Avenue Maréchal Foch (NO2) ;
o Rue Henry Dunant (NO2) ;
o Rempart Perrier et Boulevard de la Motte (NO2).
En complément de ces cartographies, une étude d’exposition de la population a été effectuée. La
population impactée par le dépassement d’un seuil réglementaire en NO2, en PM10 et en PM2.5 est
inférieure à 0,1 % de la population de la zone d’étude. Cependant, la totalité de la population est soumise
à un dépassement des valeurs guides OMS pour les PM2.5.
L’étude des contributions aux concentrations montre que pour le dioxyde d’azote, le secteur des
transports est celui sur lequel des leviers d’actions de réduction des émissions seraient le plus efficace.
Concernant les poussières fines et très fines, la source contribuant le plus aux concentrations n’est pas
locale, mais extérieure au domaine d’étude nécessitant l’intégration de cet enjeu à une échelle plus large.
Cependant, à l’échelle de l’agglomération, le transport et le chauffage résidentiel en période hivernale
restent des leviers d’action pertinents.
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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ANNEXE 1
LE DIOXYDE D’AZOTE (NO2)
Les oxydes d’azote (NOx) sont constitués par le monoxyde d’azote (NO) et le dioxyde d’azote (NO2). Ils
sont formés dans toutes les combustions d’énergies fossiles, à haute température et par association de
l’azote et de l’oxygène de l’air.
Le NO2 est un gaz irritant qui pénètre profondément dans les voies respiratoires provoquant une
altération des alvéoles et une inhibition des défenses pulmonaires. Il est également responsable des
dommages causés aux bâtiments et végétaux de par son élimination de la phase gazeuse sous forme de
dépôt sec ou de liquide (il participe de ce fait à son acidification).
Branche énergie9%
Industrie manufacturière
17%
Déchets<1%
Résidentiel7%
Tertiaire2%Agriculture
8%
Transport routier53%
Autres transports3%
Répartition des émissions de NOx par secteur d'activité en 2014 - source Atmo Grand Est, Invent'Air V2016
Région Grand Est
NOx
99 910tonnes
Branche énergie<1%
Industrie manufacturière
40%
Résidentiel9%
Tertiaire1%
Agriculture12%
Transport routier31% Autres transports
6%
Répartition des émissions de NOx par secteur d'activité en 2014 - source Atmo Grand Est, Invent'Air V2016
CA Epernay, Coteaux et Plaine de Champagne
NOx
805tonnes
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Figure 22: Emissions de NOx en région (haut) et sur l’agglomération d’Epernay (bas) en 2014
Au niveau régional, près de 100 000 tonnes de NO2 ont été émis par l’ensemble de la région en 2014.
Les sources principales sont le transport routier à 53 % puis l’industrie manufacturière avec 17 % et
l’énergie avec 9 %.
Sur le territoire de l’agglomération d’Epernay, 805 tonnes de NO2 ont été émis (0,8 % des émissions de
la région Grand-Est). Les principales sources sont l’industrie manufacturière avec 40 %, suivi du transport
routier à 31 %, et de l’agriculture avec 12 %.
La valeur limite réglementaire annuelle pour le NO2 est une moyenne annuelle de 40 µg/m3 à ne pas
dépasser.
Tableau 4 : Réglementation NO2 (Décret n° 2010-1250 du 21/10/10)
Réglementation NO2 Valeur limite annuelle
40 µg/m3
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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ANNEXE 2
LES PARTICULES FINES (PM10) ET TRES FINES (PM2.5)
Les particules fines (PM10) sont des poussières en suspension de taille inférieure respectivement à 10
microns. Elles sont issues de phénomènes d’érosion, de combustion, ou de réactions chimiques.
Les poussières sont des polluants irritants et leurs impacts est très dépendant de leur diamètre. En effet
les particules les plus grosses sont retenues par les voies aériennes supérieures tandis que les plus fines
peuvent pénétrer plus profondément dans les voies respiratoires. Leur toxicité est accentuée du fait
qu’elles peuvent transporter des composés nocifs et cancérogènes (plomb, hydrocarbures, …).
Branche énergie2%
Industrie manufacturière
17%
Déchets<1%
Résidentiel27%
Tertiaire1%
Agriculture42%
Transport routier9%
Autres transports2%
Répartition des émissions de PM10 par secteur d'activité en 2014 - source Atmo Grand Est, Invent'Air V2016
Région Grand Est
PM10
34 594tonnes
Branche énergie<1%
Industrie manufacturière
9%
Résidentiel26%
Tertiaire<1%
Agriculture57%
Transport routier5%
Autres transports3%
Répartition des émissions de PM10 par secteur d'activité en 2014 - source Atmo Grand Est, Invent'Air V2016
CA Epernay, Coteaux et Plaine de Champagne
PM10
377tonnes
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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Figure 23: Emissions de PM10 en région (haut) et sur l’agglomération d’Epernay (bas) en 2014
Au niveau régional, près de 34 500 tonnes de PM10 ont été émis par l’ensemble de la région en 2014.
Les sources principales de PM10 sont l’agriculture à 42 % puis le résidentiel à 27 % et l’industrie
manufacturière avec 17 %.
Sur le territoire de l’agglomération d’Epernay, 377 tonnes de PM10 ont été émis (1,1 % des émissions de
la région Grand-Est). Les principales sources sont l’agriculture à 57 % puis le résidentiel à 26 % et
l’industrie manufacturière avec 9 %.
Deux valeurs limites réglementaires annuelles existent pour les poussières fines PM10 : une moyenne
annuelle de 40 µg/m3 à ne pas dépasser, ainsi qu’un nombre de jours avec une moyenne journalière
supérieure à 50 µg/m3 qui ne doit pas dépasser 35 fois par an.
Tableau 5: Réglementation PM10 (Décret n° 2010-1250 du 21/10/10)
Réglementation PM10 Valeur limite annuelle
Nombre limite de jour de dépassement du seuil de 50
µg/m3 en moyenne journalière
40 µg/m3 35 jours
Concernant les PM2.5, au niveau régional, près de 18 500 tonnes de PM10 ont été émis par l’ensemble
de la région en 2014. Les sources principales sont le résidentiel à 50 %, l’agriculture avec 19 %. L’industrie
manufacturière et le transport routier arrivent ensuite avec 13 %.
Sur le territoire de l’agglomération d’Epernay, 377 tonnes de PM10 ont été émis (0,9 % des émissions de
la région Grand-Est). Les principales sources sont le résidentiel à 53 %, l’agriculture avec 28 %. L’industrie
manufacturière et le transport routier arrivent ensuite avec respectivement 9 et 7 %.
Diagnostic des concentrations en NO2, en PM10 et en PM2.5 sur la commune
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Figure 24: Emissions de PM2.5 en région (haut) et sur l’agglomération d’Epernay (bas) en 2014
Pour les PM2.5, la valeur limite règlementaire est de 25 µg/m3 en moyenne annuelle depuis 2015.
Tableau 6: Réglementation PM2.5 (Décret n° 2010-1250 du 21/10/10)
Réglementation PM2.5 Valeur limite annuelle
25 µg/m3
Branche énergie2%
Industrie manufacturière
13%
Déchets<1%
Résidentiel50%
Tertiaire1%
Agriculture19%
Transport routier13%
Autres transports2%
Répartition des émissions de PM2,5 par secteur d'activité en 2014 - source Atmo Grand Est, Invent'Air V2016
Région Grand Est
PM2,5
18 549tonnes
Branche énergie<1%
Industrie manufacturière
9%Résidentiel
53%
Tertiaire1%
Agriculture28%
Transport routier7%
Autres transports2%
Répartition des émissions de PM2,5 par secteur d'activité en 2014 - source Atmo Grand Est, Invent'Air V2016
CA Epernay, Coteaux et Plaine de Champagne
PM2,5
177tonnes
Espace Européen de l’Entreprise – 5 rue de Madrid – 67300 Schiltigheim
Tél : 03 88 19 26 66 - Fax : 03 88 19 26 67 - [email protected]
Siret 822 734 307 000 17 – APE 7120 B
Association agréée de surveillance de la qualité de l’air