2. Composés du soufre - Environnement en...

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2. Composés du soufre

2.1. Introduction

2.1.1. Généralités

D’après la littérature scientifique, les principauxpolluants atmosphériques soufrés sont le dioxyde desoufre (SO2), le trioxyde de soufre (SO3), et l’acidesulfurique (H2SO4), dont les concentrations dansl’air peuvent être importantes lors d’épisodes deSMOG d’hiver. On détecte également des sulfatesdans les retombées telles que les pluies et lespoussières.

Dans ce chapitre, nous aborderons le cas dudioxyde de soufre (SO2). Les effets de cescomposés sur les retombées acides seront envisagéspar ailleurs.

2.1.2. Emissions

Le SO2 est principalement émis lors de lacombustion de combustibles fossiles. Ceci est dû Æ

à la présence d’impuretés contenant du soufre dansles charbons, pétroles et même les gaz. Lors de lacombustion, ces composés réagissent avecl’oxygène de l'air pour former du SO2 et, dans unetrès faible mesure, du SO3. Une autre sourced’émission de SO2 est la fabrication industrielled’acide sulfurique.

Les émissions globales en oxydes de soufre sontestimées en considérant que l’ensemble desémissions est constitué de SO2. En 1997, lesémissions wallonnes de SO2 ont été estimées à56 709 t (Figure 10). Ces émissions globales sont ennette diminution depuis ces vingt dernières années;à titre d’exemple, en 1990, elles étaient encore de94.916 t.

Cette amélioration s’est opérée grâce à l’utilisationde combustibles de plus en plus pauvres en soufre età l’introduction d’unités de désulfuration enindustrie.

Répartition desémissions en SO2

28.7%

19.7%

43.0%

3.7%

0.0%

0.0%

3.3%

1.1%

0.5%

0.0%

0.0%

Transformation d'énergie (électricité et chauffage urbain)

Combustion dans les secteurs résidentiel et tert iaire

Combustion dans l'industrie

Procédés de production

Extraction et distribution de carburants

Utilisation de solvants

Transport routier

Autres transports

Traitement des déchets

Agriculture et forêts

Nature

Figure 10 : Sources d’émission de SO2 en Région wallonne

2.1.3. Transformations, interactions et transport

La majeure partie des produits soufrés est émisesous la forme de SO2. Celui-ci subit destransformations dans l’air, suite à des réactionscomplexes, pour donner naissance au SO3, à l’acidesulfurique (H2SO4) et aux sulfates (SO4

=).

Ces composés peuvent être transportés sur de trèslongues distances. Néanmoins, comme ils sont trèssolubles, ils peuvent être ramenés au sol dans lesprécipitations. De plus, ils peuvent former des

particules submicroniques (de dimensionsinférieures au micron), par des mécanismescomplexes, et augmenter ainsi la charge en sulfates(sels obtenus par réaction avec l’acide sulfurique)dans les particules et, dans une moindre mesure,dans les retombées reçues au sol.

Ces composés présentent une action nonnégligeable dans le mécanisme des pluies acides.

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2.1.4. Immissions et effets

Le dioxyde de soufre est tristement célèbre du faitdes graves épisodes de pollution observés par lepassé. Le plus célèbre est celui de Londres du 5 au9 décembre 1952, pour lequel on suspecte qu’il aprovoqué 4.000 décès prématurés. En Belgique, oncite l’épisode de pollution d’Engis dans les années30.

D’après la littérature scientifique (OrganisationMondiale pour la Santé) et en particulier lesdonnées urbaines relatives à l’Europe, les moyennesannuelles, qui se situaient entre 100 et 200 µg/m3,sont aujourd’hui systématiquement en dessous duseuil des 100 µg/m3.

Cependant, les moyennes journalières peuventencore atteindre 250 à 500 µg/m3.

Les pics de concentration sur de courtes périodes detemps peuvent être d'environ 1.000 à 2.000 µg/m³dans les zones particulièrement polluées.

Dans les zones rurales, on enregistre des valeursallant de 5 à 25 µg/m3.

Signalons encore que le niveau naturel du SO2 sesitue sous le seuil de 5 µg/m3.

Les concentrations enregistrées à l’intérieur desbâtiments sont inférieures à celles du dehors, enraison des réactions qui se produisent entre le SO2

et le milieu ambiant (murs, etc.).

Les composés soufrés, SO2, SO3 et H2SO4, sontparticulièrement irritants pour les muqueuses et lesyeux. Le H2SO4 est très corrosif et provoque desnécroses des tissus.

Une exposition à des concentrations de1.500 mg/m³ pendant quelques minutes peut serévéler mortelle. L’action se porte sur le systèmerespiratoire.

Après une absorption dans le corps, le SO2 setransforme en sulfates que l’on retrouve dans lesurines.

En ce qui concerne les végétaux, outre l’action despluies acides, le SO2 peut provoquer de gravesatteintes aux feuilles (nécroses), et ce, pour des

concentrations plus faibles que cellesdommageables pour l’humain (ordre de 5 mg/m3).

2.1.5. Normes et valeurs guides

Considérant les effets combinés du SO2 et desparticules en suspension, l'Organisation Mondialepour la Santé recommandait en 1987 les valeursguides suivantes :

- pour les expositions à court terme, 125 µg/m³en SO2 (moyenne calculée sur 24 h), associés à125 µg/m³ de particules en suspension(mesurées par la méthode "Black Smoke" ou"Fumées Noires");

- pour les expositions à long terme, 50 µg/m³ enSO2 (moyenne calculée sur un an), associés à50 µg/m³ de particules en suspension (mesuréespar la méthode " Black Smoke" ou "FuméesNoires").

Actuellement, l’OMS conserve les mêmes valeursguides pour le SO2, mais ne les lie plus aux teneursen particules (Guidelines for Air Quality, Genève,1999).

Normes en vigueur en Région wallonne

La norme actuellement en vigueur en Régionwallonne est tirée de la Directive 80/779/CEEtranscrite en droit belge par l’Arrêté Royal16/03/1983 (M.B. : 29/04/83). Cette norme associedioxyde de soufre et particules en suspension(Tableau 3).

La Directive 1999/30/CE du 22 avril 1999 (J.O.29/06/1999) doit remplacer la Directive 80/779/CEà partir de 2001 (voir Introduction, § 1.8.2.).Cependant, dans ce rapport, nous examinerons dès àprésent le respect des valeurs limites associées àcette Directive, en plus du respect de la Directive80/779/CE.

Contrairement à Directive 80/779/CEE, la nouvelleDirective 1999/30/CE définit des valeurs limites,pour le dioxyde de soufre (Tableau 4) et pour lesparticules, totalement indépendantes l’une del’autre.

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Période SO2 (µg/m³) Associé aux Particules en suspension

(Fumées Noires) ( µg/m³ )

Valeurs limites applicables Année 80 >40

à la médiane des valeurs 120 ≤40

quotidiennes Hiver 130 >60

(1.10 - 31.3) 180 ≤60

Période SO2 (µg/m³)Associé aux Particules en

suspension

(Fumées Noires) ( µg/m³ )

Valeurs limites applicables au Année 250 >150

percentile 98 des valeurs quotidiennes Année 350 ≤150

Particules en suspension (Fumées Noires) ( µg/m³ )

Médiane de valeurs quotidiennes (année) 80

Médiane des valeurs quotidiennes : hiver (1.10 - 31.3) 130

Percentile 98 des valeurs quotidiennes (année) 250

Tableau 3 : Dioxyde de soufre - Normes (Directive 80/779/CE)

Période considérée Valeur limite Marge de dépassementDate à laquelle la valeur

doit être respectée

Valeur limite horairepour la protection de la

santé humaine1 heure

350 µg/m³ à ne pasdépasser plus de 24 fois

par année civile

150 µg/m³ (43%) lors del’entrée en vigueur de laDirective, diminuant le

1/01/2001 et ensuite tous les12 mois par tranchesannuelles égales pour

atteindre 0 % au 01/01/2005

01/01/2005

Valeur limitejournalière pour la

protection de la santéhumaine

24 heures125 µg/m³ à ne pas

dépasser plus de 3 fois parannée civile

néant 01/01/2005

Valeur limite pour laprotection desécosystèmes

Année civile et hiver(du 1/10 au 31/03)

20 µg/m³ néant 19/07/2001

Tableau 4 : Dioxyde de soufre - Valeurs limites (Directive 1999/30/CE)

Remarques :

1. Les conditions de référence sont 20 °C et 101.3 kPa, alors queles normes de la Directive 80/779/CEE sont exprimées à 25 °Cet 1 bar (100 kPa). Dans ce rapport, les concentrations sonttoujours exprimées par rapport à l’ancienne référence.

2. La Directive (1999/30/CE) prévoit une exception et permetdes dépassements des valeurs limites dans les zones prochesd’une source naturelle mais, dans ce cas, il faut pouvoir prouverque le dépassement est dû à cette source naturelle.

Le seuil d’alerte est fixé à 500 µg/m³ sur troisheures consécutives dans des lieux représentatifsd’une surface d’au moins 100 km² ou une zone ouune agglomération entière, la plus petite surfaceétant retenue.

Les seuils d’évaluation minimaux et maximaux(voir introduction) sont repris au Tableau 5.

Protection de la santé Protection des écosystèmes

Seuil d’évaluation maximal60 % de la valeur limite journalière, (75 µg/m³ àne pas dépasser plus de 3 fois par année civile)

60 % de la valeur limite d’hiver (12 µg/m³)

Seuil d’évaluation minimal40 % de la valeur limite journalière, (50 µg/m³ àne pas dépasser plus de 3 fois par année civile)

40 % de la valeur limite d’hiver (8 µg/m³)

Tableau 5 : Dioxyde de soufre - Seuils d'évaluation (Directive 1999/30/CE)

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2.2. Dioxyde de soufre

2.2.1. Réseau Télémétrique

2.2.1.1. Résultats de l’année 1999

Historiquement, le dioxyde de soufre fut un despremiers polluants mesurés à grande échelle ettoutes les stations du Réseau Télémétrique sontéquipées de moniteurs permettant la mesure du SO2.

Les teneurs en dioxyde de soufre apparaissentcomme relativement faibles (Tableau 6 et 7). Lesstations situées en milieu urbain et/ou industrielenregistrent des concentrations plus élevées

(stations de la région de Charleroi et de Liège) queles stations à caractère rural. La station d'Engis sedistingue par les teneurs élevées en SO2 en raisonde l’influence des industries voisines et de latopographie particulière des lieux. Cette station ad'ailleurs un comportement totalement différent desautres stations.

En 1999, on ne constate que peu d’évolution parrapport à l’année précédente. La plupart desparamètres statistiques sont identiques, voirelégèrement inférieurs, à ceux enregistrés en 1998.La station d’Engis fait exception et lesconcentrations enregistrent une petite augmentation.

Station Localité Nombre de valeursMoyenne(µg/m³)

Médiane(µg/m³)

P90(µg/m³)

P95(µg/m³)

P98(µg/m³)

1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999TMCH01 Marchienne-au-Pont 16353 16848 12 11 6 5 27 23 39 36 56 53TMCH02 Marcinelle 15950 15488 8 8 4 5 15 16 23 22 33 32TMCH03 Charleroi (Gl. Michel) 15589 16119 14 13 8 7 32 29 45 40 63 58TMCH04 Lodelinsart 15575 16177 14 12 8 7 32 26 44 36 56 49TMCH05 Châtelineau 16186 16273 15 14 10 9 31 29 44 39 62 54TMEG01 Engis 15928 16281 34 39 18 21 79 91 106 116 145 164TMLG03 Liège (P. de la Boverie) 16252 16747 13 12 7 8 28 25 39 35 53 49TMLG04 Angleur 16331 14730 10 8 6 4 21 18 27 25 38 35TMLG05 Liège (Coronmeuse) 16131 16448 10 8 6 5 21 16 27 21 36 28TMMO01 Mons 15966 16387 7 6 4 4 12 10 17 13 23 19TMNT01 Dourbes 16327 16895 5 5 4 4 7 6 10 8 14 11TMNT02 Corroy-le-Grand 16362 16944 7 6 5 4 14 11 19 15 26 20TMNT03 Vezin 15989 16762 6 6 4 4 11 9 16 13 22 20TMNT04 Offagne 15906 15189 5 4 4 4 5 4 8 5 12 8TMNT05 Sinsin 15622 16635 5 5 4 4 9 8 12 11 18 15TMNT06 Ste Ode 15363 16196 5 4 4 4 7 5 10 7 15 10TMNT07 Habay-la-Vieille 16063 16772 6 5 4 4 10 9 13 11 16 14TMNT08 Eupen 16287 16832 7 7 4 4 14 11 20 18 32 33TMNT09 Vielsalm 15892 15844 5 5 4 4 8 6 10 7 13 10TMSG01 Jemeppe (1) 15792 (10057) 14 (12) 9 (7) 31 (25) 41 (34) 54 (47)TMSG02 St-Nicolas 16209 16134 15 13 9 8 34 30 45 38 59 51

(1) arrêtée le 13 août 1999

Tableau 6 : Dioxyde de soufre - Réseau Télémétrique - Valeurs semi-horaires - Statistiques 1998 et 1999

Remarque : Sauf spécification contraire, toutes les données reprises dans les tableaux ou les figures sont exprimées à 25°C.

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Médiane(µg/m³)

P90(µg/m³)

P95(µg/m³)

P98(µg/m³)

1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999TMCH01 Marchienne-au-Pont 365 365 12 11 10 8 24 20 28 26 35 32TMCH02 Marcinelle 352 336 8 8 5 6 15 15 18 19 24 23TMCH03 Charleroi (Gl. Michel) 357 357 14 13 10 10 29 25 35 33 48 42TMCH04 Lodelinsart 353 359 14 12 10 10 25 21 37 25 44 32TMCH05 Châtelineau 363 355 15 14 11 11 28 26 38 31 52 39TMEG01 Engis 356 355 34 39 27 36 64 70 77 81 109 96TMLG03 Liège (P. de la Boverie) 363 364 12 12 10 10 24 23 28 28 33 33TMLG04 Angleur 363 317 10 8 7 5 19 16 23 20 29 24TMLG05 Liège (Coronmeuse) 362 358 10 8 8 6 18 13 22 16 28 21TMMO01 Mons 353 351 7 6 5 5 11 9 14 11 20 14TMNT01 Dourbes 364 365 5 5 4 4 7 6 8 7 11 9TMNT02 Corroy-le-Grand 365 365 7 6 6 5 13 10 17 12 23 14TMNT03 Vezin 357 361 6 6 5 5 10 9 14 11 17 14TMNT04 Offagne 354 326 5 4 4 4 5 5 7 5 10 7TMNT05 Sinsin 349 359 6 5 4 5 8 8 11 9 13 11TMNT06 Ste Ode 352 357 5 4 4 4 7 5 9 6 12 9TMNT07 Habay-la-Vieille 359 364 6 5 5 4 9 8 10 9 12 11TMNT08 Eupen 365 362 7 7 5 5 13 12 17 17 26 26TMNT09 Vielsalm 351 340 5 5 4 4 7 6 9 7 10 8TMSG01 Jemeppe (1) 361 (224) 14 (12) 12 (10) 23 (21) 27 (24) 34 (31)TMSG02 St-Nicolas 359 355 15 13 12 11 27 24 30 27 44 32

(1) arrêtée le 13 août 1999

Tableau 7 : Dioxyde de soufre - Réseau Télémétrique - Valeurs journalières - Statistiques 1998 et 1999

2.2.1.2. Variations saisonnières

Les teneurs en dioxyde de soufre varient avec lessaisons, et les épisodes de fortes concentrations serencontrent durant la saison froide (Figure 11).D’une part, les conditions climatiques en hiver sontplus défavorables à la dispersion des polluants et,d’autre part, les émissions dues aux rejets duchauffage domestique sont plus importantes.

En période d’inversion de température, les polluantssont confinés à basse altitude et cet effet peut êtreencore renforcé par l’effet de cloche (voirintroduction). En milieu urbain, la part du chauffagedomestique peut alors devenir importante, car

les émissions s’effectuent à basse altitude, alors quela plupart des installations industrielles sontéquipées de grandes cheminées.

L’année 1999 fut particulièrement clémente et lestempératures moyennes mensuelles (à Uccle) furentsupérieures aux valeurs normales (période de 1833à 1985), à l’exception du mois de février (source :IRM, Bilan Climatologique 1999). Le mois defévrier fut caractérisé par de nombreux courantsd’origine polaire et les concentrations en dioxydede soufre ont été maximales par rapport au reste del’année. Ce phénomène se traduit par uneaugmentation des paramètres statistiques pour lemois de février (Tableau 8).

Charleroi, av. G. Michel (TMCH03)

0

20

40

60

01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 01/07 01/08 01/09 01/10 01/11 01/12

SO2 µg/m³

30

Liège, Parc de la Boverie (TMLG03)

0

20

40

60

01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 01/07 01/08 01/09 01/10 01/11 01/12

SO2 µg/m³

Vezin (TMNT03)

0

10

20

30

01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 01/07 01/08 01/09 01/10 01/11 01/12

SO2 µg/m³

Figure 11 : Dioxyde de soufre - Evolution des concentrations journalières - Stations de Charleroi (TMCH03), Liège (TMLG03) etVezin (TMNT03)

Charleroi , avenue Général Michel (TMCH03)

MoisNombre de

valeursMoyenne(µg/m³)

Médiane(µg/m³)

P90(µg/m³)

P95(µg/m³)

P98(µg/m³)

Janvier 99 1406 15 9 35 55 72Février 99 1267 27 22 54 69 81Mars 99 1123 17 13 34 42 57Avril 99 1349 11 7 23 32 48Mai 99 1401 10 6 19 27 43Juin 99 1346 10 6 19 28 45

Juillet 99 1353 8 5 13 20 32Août 99 1384 7 4 12 19 31

Septembre 99 1349 7 4 12 17 25Octobre 99 1386 13 10 27 32 39

Novembre 99 1373 16 11 33 42 63Décembre 99 1382 16 9 36 50 72

Tableau 8 : Dioxyde de soufre - Réseau Télémétrique - Statistiques mensuelles 1999 (valeurs semi-horaires) - Station de Charleroi(TMCH03)

Le caractère saisonnier de la pollution par ledioxyde de soufre peut également être mis enévidence par le rapport entre les concentrationsmesurées durant la saison froide (octobre à mars) etles concentrations durant la saison chaude (avril àseptembre). Ce rapport permet de caractériser lemilieu avoisinant la station (Tableau 9). En effet,les principales sources de dioxyde de soufre en étésont industrielles. Par contre, en hiver, à cette partindustrielle, vient s’ajouter une pollution attribuableau chauffage. Le rapport entre les concentrationsmoyennes en hiver et les concentrations moyennesen été sera donc d’autant plus grand que l’influencedu chauffage se fait sentir sur la station et ce rapportsera logiquement plus élevé pour une stationurbaine que pour une autre station.

Bien que les environnements des différentes stationssoient parfois fort différents, les rapports hiver/étén'évoluent guère. Cependant, toutes les stations à

caractère rural montrent des rapports plus faibles.L'apport du chauffage sur les émissions totalesserait responsable de cette différence.

Il y a également peu de différence entre les deuxsaisons pour la station d’Engis. Dans cette stationtypiquement industrielle, l’effet de l’augmentationde la pollution causé par de plus fortes émissionsdues au chauffage passe totalement inaperçu parrapport aux fortes émissions industrielles.

Pour la station d'Eupen, le rapport est plus élevéque pour les autres stations rurales. Toutefois, cettestation est un peu particulière, car on y observerégulièrement des pics, absents pour les autresstations. En réalité, il semble bien que le dioxyde desoufre mesuré à cette station provienneprincipalement de l’Allemagne (d’Est) comme lemontre la rose de pollution (Figure 12). De plus, larose de pollution pour la station de Vielsalm, station

31

également située dans la partie Est de la Région,pointe, de façon moins nette, dans une directionidentique. De part sa situation au cœur de l'Europe,la Région wallonne est souvent sujette à despollutions provenant des pays limitrophes.

Station Localitéhiver 97-98/

été 98TMCH01 Marchienne-au-Pont 1.4TMCH02 Marcinelle 1.4

TMCH03Charleroi (Gl.

Michel)2.1

TMCH04 Lodelinsart 1.8TMCH05 Châtelineau 2.2TMEG01 Engis 1.2

TMLG03Liège (P. de la

Boverie)1.8

TMLG04 Angleur 1.6TMLG05 Liège (Coronmeuse) 1.9TMMO01 Mons 1.5TMNT01 Dourbes 1.1TMNT02 Corroy-le-Grand 1.5TMNT03 Vezin 1.2TMNT04 Offagne 1.1TMNT05 Sinsin 1.3TMNT06 Ste Ode 1.2TMNT07 Habay-la-Vieille 1.3TMNT08 Eupen 1.5TMNT09 Vielsalm 1.3TMSG01 Jemeppe 1.9TMSG02 St-Nicolas 1.6

Tableau 9 : Dioxyde de soufre - Rapport hiver 98-99/été 99

Eupen (TMNT08)Rose de pollution v.v.>1 m/s981001-990331

0

5

10

150

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

Dioxyde de soufre (µg/m³)

Vielsalm (TMNT09)Rose de pollution v.v.>1 m/s981001-990331

0

5

100

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

Dioxyde de soufre (µg/m³)

Figure 12 : Dioxyde de soufre - Rose de pollution - Hiver 98-99 - Station d’Eupen (TMNT08) et Vielsalm (TMNT09)

2.2.1.3. Evolution à long terme

Depuis le début des mesures, les concentrations endioxyde de soufre n’ont cessé de baisser (Figures 13et 14). Cette diminution est à mettre directement enrapport avec la diminution des émissions liée àplusieurs facteurs : abandon progressif decombustibles riches en soufre (charbon, fuel) auprofit de combustibles plus propres (gaznaturel, ...), limitation de la teneur en soufre descombustibles, augmentation de la part du nucléairedans la production d’énergie, utilisation plusrationnelle de l’énergie, développement del’épuration des rejets et aussi, il faut bien l’avouer,déclin de l’industrie lourde au profit du secteurtertiaire.

Après une légère augmentation rencontrée en 1995et 1996, la tendance est de nouveau à la baisse en1996, 1997 et 1998, pour se stabiliser en 1999. Lesconcentrations rencontrées ces deux dernièresannées furent même parmi les plus faibles jamaisenregistrées. Or, une hypothèse évoquée pourexpliquer l’augmentation de 1995-1996 était unapport provenant des pays plus éloignés, etnotamment des pays de l'Est. Il est fort probable quecet apport soit en diminution, suite aux fermeturesdes anciennes installations dans ces pays ou à leurmodernisation. Il faut toutefois rester prudent car àces faibles niveaux de pollution, il est difficile dediscerner l’effet de conditions météorologiques plusfavorables d’une année à l’autre, d’une réellediminution des émissions. Un recul de quelquesannées sera nécessaire pour vérifier, ou contredire,cette hypothèse.

32


0

50

100

150

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998

SO2 (µg /m³)

Moy. mob. (12 p ér.)


0

50

100

150

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998

SO2 (µg /m³)


Vezin (TMNT03)

0

50

100

150

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998

SO2 (µg /m³)


Figure 13 : Dioxyde de soufre - Réseau Télémétrique - Evolution à long terme - Stations de Charleroi (TMCH03), Liège (TMLG03)et Vezin (TMNT03)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240µg/m³

80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

minimum

P5 - P95

P10 - P90

P25 - P75

médiane

moyenne

P98

Evolution des statistiques en valeurs journalièresSO2 - Charleroi, av. G. Michel (TMCH03)

33

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240µg/m³

80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

minimum

P5 - P95

P10 - P90

P25 - P75

médiane

moyenne

P98

Evolution des statistiques en valeurs journalièresSO2 - Liège, Parc de la Boverie (TMLG03)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240µg/m³

80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

minimum

P5 - P95

P10 - P90

P25 - P75

médiane

moyenne

P98

Evolution des statistiques en valeurs journalièresSO2 - Vezin (TMNT03)

Figure 14 : Dioxyde de soufre - Réseau Télémétrique - Evolution des paramètres statistiques - Stations de Charleroi (TMCH03),Liège (TMLG03) et Vezin (TMNT03)

2.2.1.4. Normes et dépassements

Directive 80/779/CEE

La norme actuellement en vigueur pour le SO2

(Directive 80/779/CEE) est étroitement liée auxpoussières en suspension (méthode des FuméesNoires) et, suivant la concentration des particules ensuspension, il existe différentes valeurs limites,basées sur la médiane et le percentile 98(Tableau 3). En 1999, cette norme est largementrespectée pour toutes les stations.

Durant ces 15 dernières années, la médiane est à labaisse, après une stabilisation au début des années90 (Figure 15). Par contre, pour les percentiles 98(paramètre plus sensible à une pollutionoccasionnelle), on remarque une légèreaugmentation entre 1994 et 1996; puis la tendance àla baisse reprend à partir de 1997 et se confirme en1998 et 1999.

Directive 1999/30/CE

Même si cette Directive n’est pas encore applicable,il est utile de comparer les résultats avec les valeurslimites. Les Tableaux 10 et 11 reprennent lesdépassements pour la protection de la santé,respectivement sur une heure et sur 24 heures.

Seule la station d’Engis enregistre desdépassements. Le nombre de dépassements sur uneheure reste dans les limites prescrites dans la norme(24 dépassements). Par contre, la Directive ne tolèreque trois dépassements sur les valeurs journalières :on observe 3 dépassements. On peut cependant seposer des questions (phénomène local, comme unfeu ?) sur le pic du 28 octobre qui fut de courtedurée mais d’une intensité (maximum à 2 630 µg/m³sur une demi-heure), telle que, même la moyennejournalière dépassa la valeur limite. La situation àEngis s’est cependant améliorée ces dernièresannées et les dépassements sont moins nombreuxque par le passé (Figure 16).

34

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

P50

en

SO2

( µg

/m³) Charleroi (TMCH03)

Liège (TMLG03)

Vezin (TMNT03)

0

50

100

150

200

250

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

P98

en

SO2

( µg

/m³) Charleroi (TMCH03)

Liège (TMLG03)

Vezin (TMNT03)

Figure 15 : Dioxyde de soufre - Réseau Télémétrique - Evolution des médianes et des percentiles 98 - Stations de Charleroi(TMCH03), Liège (TMLG03) et Vezin (TMNT03)

Station Date HeureValeurs

(µg/m³) (1)

TMEG01, Engis 14/02/99 11 à 12h 525TMEG01, Engis 14/02/99 12 à 13h 519TMEG01, Engis 14/02/99 13 à 14 h 398TMEG01, Engis 14/02/99 14 à 15h 412TMEG01, Engis 30/05/99 2 à 3h 399TMEG01, Engis 30/05/99 4 à 5h 390TMEG01, Engis 13/06/99 19 à 20h 370TMEG01, Engis 17/06/99 7 à 8h 449TMEG01, Engis 19/06/99 20 à 21h 361TMEG01, Engis 19/06/99 21 à 22h 382TMEG01, Engis 19/06/99 22 à 23h 614TMEG01, Engis 14/10/99 9 à 10 h 392TMEG01, Engis 28/10/99 7 à 8h 1911

Total (TMEG01) 13

(1) exprimé à 20 °C, conformément à la norme (1999/30/CE).

Tableau 10 : Dioxyde de soufre - Dépassements de la valeurlimite horaire de protection de la santé (350 µg/m³ sur 1h) -

1999

Station DateValeurs

(µg/m³)(1)

TMEG01, Engis 14/02/99 131TMEG01, Engis 19/06/99 137TMEG01, Engis 28/10/99 184

Total (TMEG01) 3(1) exprimé à 20 °C, conformément à la norme (1999/30/CE).

Tableau 11 : Dioxyde de soufre - Dépassements de la valeurlimite journalière de protection de la santé (125 µg/m³ sur

24 h) - 1999

35

Dioxyde de soufre - Engis (TMEG01)

0

50

100

150

200

250

300

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

No

mbr

e de

dép

ass

emen

ts

350 µg/m³ (1h)

125 µg/m³ (24h)

Figure 16 : Evolution du nombre de dépassements à Engis

Il faut remarquer que la Directive (1999/30/CE) esttout à fait muette quant à la gravité desdépassements. Si les valeurs limites sont dépassées,et quelle que soit la marge de dépassement, lesautorités sont tenues de prendre les mesuresnécessaires pour remédier à cet état.

Pour atteindre le seuil d’alerte, il faut enregistrer500 µg/m³ sur trois heures consécutives. Aucun casne s’est pas présenté en 1999 mais le 14 février àEngis, la situation était proche de ce seuil d’alerte.

Par rapport à la valeur limite de protection desécosystèmes (20 µg/m³ sur un an et en hiver), on Å

ne note de dépassements que pour la régiond’Engis. Dans la proposition de Directive98/C 9/05, il était spécifié textuellement que cettevaleur limite n’était applicable qu’à distance dessources, cette notion n’est pas reprise explicitementdans la Directive 1999/30/CE.

2.2.1.5. Indices de qualité

Afin de donner au lecteur une vue plus claire et plussimple de la situation, on peut définir des indices dela pollution (voir Introduction) relatifs au dioxydede soufre (Tableau 12).

Polluant (µg/m³)

SO2Moy.24 h

0 → 15 → 30 → 60 → 85 → 110 → 150 → 210 → 270 → 350 >350

Indice 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Appréciation Excellent Très bon Bon Assez bon Moyen MédiocreTrès

médiocreMauvais

Trèsmauvais

Exécrable

Tableau 12 : Dioxyde de soufre - Définition des indices de pollution

Sur la Carte 2, sont reprises les répartitions parstation des indices journaliers de pollution endioxyde de soufre.

Pour toutes les stations à caractère rural, l’indice estégal à 1 (excellent) dans plus de 90 % des cas. Pourles stations de la région liégeoise et carolorégienne,cette proportion diminue au profit de jours avec unindice égal à 2 (très bon). La situation est nettementdifférente à Engis, où les indices sont plus élevés.

2.2.1.6. Journée et semaine moyennes

Les concentrations en dioxyde de soufre varientsuivant l'heure de la journée (Figure 17). Les

concentrations augmentent progressivement vers 5 -6 heures (GMT), le matin, pour atteindre unmaximum entre 8 et 10 heures et, ensuite, rejoindrele niveau initial. Cette évolution journalière résulteprobablement de la reprise des activités diurnes. Ceprofil ne se retrouve pas pour une station ruralecomme celle d'Offagne, où les concentrations sontrelativement constantes. Le décalage du profil entreles deux saisons s’explique facilement par ledécalage entre l’heure d’été et l’heure d’hiver (lesgraphiques sont exprimés en temps universel). Enhiver, on remarque également un second pic le soir,à la station de Liège et dans une moindre mesure àCharleroi.

36


0

5

10

15

20

25

00:0

0

02:0

0

04:0

0

06:0

0

08:0

0

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

SO2

(µg

/m³)

Eté 99

Hiver 98/99


0

5

10

15

20

25

00:0

0

02:0

0

04:0

0

06:0

0

08:0

0

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

SO2

(µg

/m³)

Eté 99

Hiver 98/99

Offagne (TMNT04)

0

5

10

15

20

25

00:0

0

02:0

0

04:0

0

06:0

0

08:0

0

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

SO2

(µg

/m³)

Eté 99

Hiver 98/99

Figure 17 : Dioxyde de soufre - Journée moyenne - Stations de Charleroi (TMCH03), Liège (TMLG03) et Offagne (TMNT04)

Deux stations montrent des profils totalementdifférents des autres stations (Figure 18) : cellesd’Engis et d’Eupen. Le matin, vers 7 - 8 h, lesconcentrations en dioxyde de soufre diminuent,pour augmenter dans la soirée.

Ces profils sont plus difficiles à expliquer, mais ilest possible d’émettre certaines hypothèses. Ainsi, àEngis, à condition que les émissions soient plus oumoins constantes, la différence entre lesconcentrations diurne et nocturne peut s’expliquerpar un effet de vallée. Le jour, le fond de la valléese réchauffe moins vite que le plateau, créant ainsi

un courant de la vallée vers l’extérieur. La nuit, lephénomène s’inverse avec, comme conséquence, unrabattement des fumées vers la vallée.

Pour la station d’Eupen, située sur un plateau, lasituation est moins claire, car il faut tenir compte, àla fois de la Ville d'Eupen située en contrebas, etdes sources situées de l’autre côté de la frontière.

Les concentrations en dioxyde de soufre varient peuen fonction du jour de la semaine (Figure 19). Onnote cependant une très légère diminution le week-end.

37

Cliquer ici pour afficher la Carte 2 :Dioxyde de soufre – Indices de pollution

39

Engis (TMEG01)

0

10

20

30

40

50

60

00:0

0

02:0

0

04:0

0

06:0

0

08:0

0

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

SO2

(µg

/m³)

Eté 99

Hiver 98/99

Eupen (TMNT08)

02468

101214

00:0

0

02:0

0

04:0

0

06:0

0

08:0

0

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

SO2

(µg

/m³)

Eté 99

Hiver 98/99

Figure 18 : Dioxyde de soufre - Journée moyenne - Station d’Engis (TMEG01) et Eupen (TMNT08)


0

10

20

30

40

Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi Samedi Dimanche

SO2

(µg

/m³) Eté 99

Hiver 98/99


0

10

20

30

40


SO2

(µg

/m³) Eté 99

Hiver 98/99

40

Offagne (TMNT04)

0

10

20

30

40


SO2

(µg

/m³) Eté 99

Hiver 98/99

Figure 19 : Dioxyde de soufre - Semaine moyenne - Stations de Charleroi (TMCH03), Liège (TMLG03) et Offagne (TMNT04)

2.2.1.7. Interactions avec d’autres polluants

Les particules en suspension

La norme actuellement en vigueur (80/779/CE)associe la pollution par le dioxyde de soufre auxparticules en suspension, mesurées par la méthodedes Fumées Noires. Cette approche, assez ancienne,trouve sa justification dans des considérationstoxicologiques, l’association des deux polluants serévélant néfaste. Une autre raison est que ces deuxpolluants provenaient majoritairement d’une mêmesource, la combustion du charbon. Actuellement, lasituation a évolué, et le charbon n’est plus leprincipal responsable de la pollution atmosphérique.

Cependant, il peut se révéler intéressant d’étudierles interactions, car les particules en suspensioncontiennent une grande proportion de sulfates,provenant directement de la condensation dudioxyde de soufre.

Les évolutions des deux polluants montrent dessimilitudes, mais également des différences (Figure20) et les rapports SO2/fumées ne sont pasconstants, ce qui se traduit par une corrélation peusatisfaisante.

L’association entre les deux polluants est donc biendiscutable car :

• la méthode des Fumées Noires ne mesure queles particules fines provenant de résidus decombustion;

• il existe des sources de Fumées Noires qui ne

sont pas nécessairement associées à des rejetsimportant de SO2 (moteur diesel), et récipro-quement.

Cette approche ne semble plus guère d’actualité etla Directive 1999/30/CE dissocie totalementparticules et dioxyde de soufre (la méthode desFumées Noires n’est d’ailleurs plus reconnue).

Charleroi, av. Général Michel

0

20

40

60

80

100

120

01/1

0/9

8

15/1

0/9

8

29/1

0/9

8

12/1

1/9

8

26/1

1/9

8

10/1

2/9

8

24/1

2/9

8

07/0

1/9

9

21/0

1/9

9

04/0

2/9

9

18/0

2/9

9

04/0

3/9

9

18/0

3/9

9

SO2

(µg

/m³)

0

20

40

60

80

Fum

ées

noire

s (µ

g/m

³)

Fumées noires

SO2

41

Charleroi, av. Général Michel

y = 0.3657x + 10.388R2 = 0.1916

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100 120

Fumées noires (µg/m³)

SO2

(µg

/m³)

Figure 20 : Dioxyde de soufre et Fumées Noires - Hiver 98/99 - Station de Charleroi av. Général Michel

2.2.2. Acidimétrie

2.2.2.1. Introduction

La mesure du dioxyde de soufre en Régionwallonne s’effectue également par acidimétrie ausein du Réseau Soufre-Fumées. L’échantillon d’airbarbote dans une solution d’eau oxygénée à pH =4.5. Le SO2 présent s’oxyde en acide sulfurique etprovoque une augmentation de l’acidité. La quantitéd’acide sulfurique formé, et par conséquent de SO2

absorbé, est déterminée en titrant la solution jusqu'àretour du pH à sa valeur de départ.

La méthode présente l’inconvénient d’être trèssensible aux interférences dues à d’autres gaz àcaractère acido-basique (SO3, HCl, NH3, ...); c’estpourquoi on préfère souvent parler de mesure del’acidité forte de l’air. Une étude réalisée parl’Institut d’Hygiène et d’Epidémiologie (I.H.E.) surune soixantaine de stations belges a montré que, parrapport à une mesure spécifique des sulfates, laméthode acidimétrique donnait des résultats trèsvalables dans les ensembles urbains et danscertaines régions industrielles, mais étaitdéconseillée dans les régions rurales où la pollutionest très faible et où l’interférence de l’ammoniac estcourante.

Si l’acidimétrie a comme défaut un manque despécificité, elle comporte néanmoins des avantagesqui ont justifié son maintien au sein des Réseauxwallons :

• technique analytique simple et bon marché,• échantillonnage souple, qui permet un

grand nombre de points de mesure,• existence d’un historique de près de 40

ans.

L’acidimétrie vient donc en complément du RéseauTélémétrique qui permet, lui, de mesurer desfluctuations rapides de concentration, mais est pluslourd et coûteux à mettre en œuvre.

2.2.2.2. Résultats de l’année 1999

Les concentrations en dioxyde de soufre sont faibles(Tableau 13), et généralement inférieures à celles del’année 1998, plus particulièrement pour les stationsde la région d’Engis, même si les concentrationsdans cette région restent trop élevées.

Dans la région de Charleroi, on a mesuré quelquespics fin juillet, début août. Cet épisode estparticulièrement marqué à Couillet et à Marcinelleet se traduit par une augmentation des percentiles98.

Les résultats pour la station de Seraing apparaissentcomme relativement faibles au vu du typed'environnement de la station, mais aucun argumentobjectif ne permet de douter de l'analyse deséchantillons et de rejeter les données. Cetteanomalie était déjà présente les années précédentessans pour autant avoir pu être expliquée.

42


Médiane(µg/m³)

P90(µg/m³)

P95(µg/m³)

P98(µg/m³)

1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999SFCH01 Couillet 332 365 6 8 LD LD 14 15 21 23 25 92SFCH02 Marcinelle 351 351 9 8 5 LD 23 16 31 24 43 87SFCH03 Mont-sur-Marchienne 350 361 9 7 6 4 22 17 28 19 34 27SFCH04 Charleroi 364 363 12 9 8 LD 27 25 35 40 49 49SFCH05 Jumet 362 365 14 7 11 LD 29 18 36 21 48 27SFCN01 Beyne-Heusay 330 356 15 14 13 11 28 30 36 40 41 50SFEG01 Stockay 355 349 13 8 6 LD 33 22 42 33 62 44SFEG02 Engis 354 357 49 40 44 30 89 86 98 113 117 138SFEG03 Awirs 325 354 19 13 16 9 34 29 41 35 56 51SFLG01 Liège (G. Bertrand) 354 306 13 7 9 LD 27 18 39 25 48 30SFLG02 Liège (Val Benoît) 354 324 12 7 10 4 26 17 30 22 35 28SFLG03 Herstal 327 298 18 17 14 7 38 38 54 68 71 103SFMO01 Mons 357 365 5 4 LD LD 10 9 15 12 23 16SFNT01 Perulwez 350 365 10 7 8 4 19 15 24 19 29 24SFNT02 Tournai 365 356 5 LD LD LD 11 6 13 9 22 11SFSG01 Seraing 288 295 4 LD LD LD 8 4 17 9 23 13

LD = 3 µg/m³

Tableau 13 : Oxydes de soufre - Acidimétrie - Statistiques 1998 et 1999

2.2.2.3. Variations saisonnières

Les concentrations hivernales en dioxyde de soufresont plus élevées que les concentrations estivales eton retrouve la même structure que dans le RéseauTélémétrique (Figure 21). Cependant, on noteégalement des pic autres que ceux observés lors desépisodes hivernaux. Ces phénomènes sont la plupartdu temps locaux et dès lors à mettre en rapport avecune plus forte émission et non plus avec desconditions météorologiques particulières.

De nouveau, on note les taux élevés de SO2

enregistrés à Engis.

2.2.2.4. Evolution à long terme

Les concentrations en oxydes de soufre sont endiminution par rapport aux années 80 (Figures 22 et23). Cependant, on note une augmentation depuis1996, pour la station d’Engis (SFEG02), reportantla situation à une pollution comparable à celle de1994. Cette augmentation en 1999 ne porte plus quesur les percentiles élevées (pollution occasionnelle)et la moyenne ou la médiane diminue par rapport à1998.

Charleroi (SFCH04)

0

20

40

60

80

01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 01/07 01/08 01/09 01/10 01/11 01/12

SO2 µg/m³

Liège, rue G. Bertrand (SFLG01)

0

20

40

60

80

01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 01/07 01/08 01/09 01/10 01/11 01/12

SO2 µg/m³

43

Engis (SFEG02)

0

50

100

150

200

01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 01/07 01/08 01/09 01/10 01/11 01/12

SO2 µg/m³

Figure 21 : Oxydes de soufre - Acidimétrie - Evolution des concentrations journalières - Stations de Charleroi (SFCH04), Liège(SFLG01) et Engis (SFEG02)

Charleroi (SFCH04)

0

50

100

150

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998

SO2 (µg /m³)


Liège, r. G. Bertrand (SFLG01)

0

50

100

150

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998

SO2 (µg /m³)


Engis (SFEG02)

0

50

100

150

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998

SO2 (µg /m³)


Figure 22 : Oxydes de soufre - Acidimétrie - Evolution à long terme - Stations de Charleroi (SFCH04), Liège (SFLG01) et Engis(SFEG02)

44

020406080

100120140160180200220240260

µg/m³

85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

Evolution des statistiques en valeurs journalièresSO2 - Charleroi (SFCH04)

minimum

P5 - P95

P10 - P90

P25 - P75

médiane

moyenne

P98

0

20406080

100120140160180200220240260

µg/m³

85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

minimum

P5 - P95

P10 - P90

P25 - P75

médiane

moyenne

P98

Evolution des statistiques en valeurs journalièresSO2 - Liège, rue G. Bertrand (SFLG01)

020406080

100120140160180200220240260

µg/m³

85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

minimum

P5 - P95

P10 - P90

P25 - P75

médiane

moyenne

P98

Evolution des statistiques en valeurs journalièresSO2 - Engis (SFEG02)

Figure 23 : Oxydes de soufre - Acidimétrie - Evolution des paramètres statistiques - Stations de Charleroi (SFCH04), Liège(SFLG01) et Engis (SFEG02)

45

2.2.2.5. Normes

Les normes (80/779/CE) en vigueur en Régionwallonne sont partout respectées.

La méthode acidimétrique ne satisfait pastotalement aux exigences de la Directive1999/30/CE. Il est toutefois intéressant deconsidérer le nombre de dépassements des valeurslimites. En 1999, on a compté respectivement, 2, Å

1, 11 et 4 dépassements (125 µg/m³ sur 24 h), auxstations de Couillet, Marcinelle, Engis et Herstal.

2.2.2.6. Semaine moyenne

Les concentrations en oxydes de soufre varient peuau cours d'une semaine (Figure 24) et la diminutiondu week-end (baisse de l’activité émettrice)observée avec les mesures du Réseau Télémétriqueest peu visible.

Charleroi (SFCH04)

0

10

20

30

Lund i Mard i Mercred i Jeud i Vendred i Samed i Dimanche

SO2

(µg

/m³)

Ete 99

Hiver 98/99

Liège, r. G. Bertrand (SFLG01)

0

10

20

30


SO2

(µg

/m³)

Ete 99

Hiver 98/99

Engis (SFEG02)

010203040506070


SO2

(µg

/m³)

Ete 99

Hiver 98/99

Figure 24 : Oxydes de soufre - Acidimétrie - Semaine moyenne - Stations de Charleroi (SFCH04), Liège (SFLG01) et Engis(SFEG02)

2.3. Particules en suspension

2.3.1. Introduction

Les composés soufrés contenus dans les particulesen suspension sont analysés par spectroscopie defluorescence X. Cette méthode d’analyse mesurel’atome de soufre et donne accès à la quantité totaledes dérivés du soufre présents dans les poussières,sans faire de distinction entre son état d’oxydationou la nature de ces composés soufrés.

En réalité, la majorité du soufre présent dans lespoussières atmosphériques se trouve à l’état desulfates qui sont parmi les composants majeurs desaérosols; les résultats sont exprimés en équivalentssulfates.

Les sulfates peuvent avoir deux origines : d’unepart, ils peuvent provenir des composés présentsnaturellement dans la croûte terrestre, d’autre part,ils peuvent être formés par condensation etoxydation de dioxyde de soufre, de la mêmemanière que les oxydes d’azote pourront former des

46

nitrates. Ils sont le plus souvent associés aux cationsammonium (résultant des émissions d’ammoniac).Ils possèdent un caractère acide.

La plupart des sulfates sont solubles et pourront êtrefacilement assimilés par les végétaux et lesanimaux.

Dans les particules « grossières », on retrouve dessubstances d’origine naturelle (aérosol marin,érosion des sols, ...) et humaine. Les ions sulfatesque l’on détecte résultent de réactions de surfaceentre les particules et le dioxyde de soufre.

Les aérosols, plus fins, sont plus particulièrementliés aux activités humaines. Des analyses sur lafraction soluble de ces aérosols ont montré qu’ilsétaient constitués à 80 % de sulfate et de nitrated’ammonium.

La transformation du dioxyde de soufre en sulfatesest relativement lente par rapport au transport despolluants et les concentrations en sulfates dans Å

un lieu donné peuvent provenir de la pollution enSO2 d’une autre région. De plus, les poussières finespeuvent être transportées sur de longues distances;la pollution par les sulfates doit donc êtreconsidérée sur une grande échelle.

2.3.2. Résultats de l’année 1999

L’analyse des sulfates s’effectue pour onze stationsdu Réseau Métaux Lourds. Ces stations peuvent êtredes stations de surveillance de la pollution urbaineet industrielle ou des stations de surveillance de lapollution de fond, vu le caractère parfois national dece type de pollution.

Par rapport à 1999, les résultats sont en diminution(Tableau 14) sauf pour les stations de Bovigny,Jalhay et Arlon. A Marche-les-Dames, lesconcentrations continuent à diminuer; en 1997, ellesétaient fort élevées (moyenne de 9.619 µg/m³).Cette station reste toutefois caractérisée par desconcentrations élevées, tout comme la stationd'Engis (MLEG01).

Station LocalitéNombre de

valeursMoyenne(µg/m³)

Médiane(µg/m³)

P90(µg/m³)

P95(µg/m³)

P98(µg/m³)

1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999MLCH01 Charleroi 365 362 5.395 5.228 4.564 4.845 9.395 8.634 11.289 10.609 13.849 12.488MLCH02 Lodelinsart 342 360 5.436 4.594 4.855 4.171 8.814 6.958 10.448 8.339 12.357 10.270MLEG01 Engis 361 329 6.571 6.608 5.629 5.597 11.398 10.837 13.336 14.072 16.271 16.714MLLG01 Liège (Destenay) 326 364 4.238 3.793 3.738 3.460 6.643 5.746 8.618 7.053 9.870 8.884MLLG02 Liège (Monsin) 345 363 4.781 4.635 4.060 3.954 7.968 7.755 10.238 10.088 12.826 12.661MLMO01 Obourg 339 346 4.616 3.839 3.832 3.482 8.345 6.156 9.958 7.279 11.624 10.031MLNA01 Marche-les-Dames 331 364 6.871 5.480 4.880 4.612 14.135 10.524 19.436 12.414 22.749 14.078MLNT01 Offagne 350 363 3.482 3.441 3.209 3.220 5.843 5.601 7.075 6.733 8.143 7.675MLNT02 Bovigny 350 363 2.632 2.786 2.348 2.719 4.385 4.222 5.659 4.973 6.896 5.748MLNT03 Jalhay 281 359 2.274 2.440 1.941 2.014 4.025 4.342 4.796 5.225 5.663 6.269MLPT01 Arlon 309 350 2.321 2.462 2.020 2.179 4.041 4.424 4.883 5.204 5.942 5.614

LD = 0.087 µg/m³

Tableau 14 : Sulfates - Particules en suspension - Statistiques 1998 et 1999

2.3.3. Variations saisonnières

Comme pour beaucoup d’autres polluants, lesconcentrations en sulfates varient au cours del’année et les concentrations sont généralement plusélevées en hiver qu’en été, car, d’une part lesconcentrations en SO2 sont plus élevées et, d’autrepart, les conditions climatiques sont moinsfavorables à la dispersion. Cependant, cette année,les différences sont peu marquées, plus queprobablement à cause d’un hiver relativementclément (Figure 25). On retrouve également des

pics qui ne sont pas associés à des taux élevés deSO2 comme les pics du mois de juillet.

2.3.4. Evolution à long terme

Les concentrations en sulfates ont diminué jusqu'audébut des années 90, pour augmenter à nouveaujusqu'en 1996 (Figure 26 et 27). Ces dernièresannées, la tendance s'est inversée et lesconcentrations sont de nouveau à la baisse. Cetteévolution est particulièrement visible pour la stationd'Offagne.

47

Charleroi, av. G. Michel (MLCH01)

0

5

10

15

20

01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 01/07 01/08 01/09 01/10 01/11 01/12

SO4 µg/m³

Liège, av. Destenay (MLLG01)

0

5

10

15

20

01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 01/07 01/08 01/09 01/10 01/11 01/12

SO4 µg/m³

Offagne (MLNT01)

0

5

10

15

20

01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 01/07 01/08 01/09 01/10 01/11 01/12

SO4 µg/m³

Figure 25 : Sulfates - Particules en suspension - Evolution annuelle - Stations de Charleroi (MLCH01), Liège (MLLG01) et Offagne(MLNT01)


05

10152025

1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999

SO4 (µg /m³)

Mo y. mob . (12 pér.)


05

10152025

1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999

SO4 (µg /m³)

Mo y. mob . (12 pér.)

48

Offagne (MLNT01)

05

10152025

1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999

SO4 (µg /m³)


Figure 26 : Sulfates - Particules en suspension - Evolution à long terme - Stations de Charleroi (MLCH01), Liège (MLLG01) etOffagne (MLNT01)

0369

12151821242730333639

µg/m³

85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

minimum

P5 - P95

P10 - P90

P25 - P75

médiane

moyenne

P98

Evolution des statistiques en valeurs journalièresSO4 - Charleroi, av. Général Michel (MLCH01)

0369

12151821242730333639

µg/m³

85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

minimum

P5 - P95

P10 - P90

P25 - P75

médiane

moyenne

P98

Evolution des statistiques en valeurs journalièresSO4 - Liège, av. Destenay (MLLG01)

49

0

369

12151821242730333639

µg/m³

85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

minimum

P5 - P95

P10 - P90

P25 - P75

médiane

moyenne

P98

Evolution des statistiques en valeurs journalièresSO4 - Offagne (MLNT01)

Figure 27 : Sulfates - Particules en suspension - Evolution des paramètres statistiques - Stations de Charleroi (MLCH01), Liège(MLLG01) et Offagne (MLNT01)

2.3.5. Semaine moyenne

Les concentrations en sulfates sont relativementstables et ne varient guère selon le jour de lasemaine (Figure 28).

2.3.6. Interactions avec d’autres polluants

2.3.6.1. Les particules en suspension

Il ne s’agit pas à proprement parler d’interactionsavec un autre polluant, car les sulfates sont parmiles principaux constituants des particules ensuspension. Si, d'une part, les évolutions des

concentrations en sulfates et en particules ensuspension PM10 sont parallèles et, d'autre part, lesfortes concentrations en sulfates sont associées auxfortes concentrations en poussières, la corrélationentre les deux paramètres est loin d’être parfaite(Figure 29). Il est fort probable que les écarts sontcausés par un changement de composition dans lesparticules.

Idéalement, il faudrait pouvoir comparer lesconcentrations obtenues avec deux méthodesd’échantillonnage équivalentes (utilisation d’unetête PM10 pour l’échantillonnage des sulfates).


0

2

4

6

8


SO

4 (

µg/m

³)

Hiver 98/99

Ete 99


0

2

4

6

8


SO

4 (

µg/m

³)

Hiver 98/99

Ete 99

50

Offagne (MLNT01)

0

2

4

6

8


SO

4 (

µg/m

³)

Hiver 98/99

Ete 99

Figure 28 : Sulfates - Particules en suspension - Semaine moyenne - Stations de Charleroi (MLCH01), Liège (MLLG01) et Offagne(MLNT01)

Charleroi av. Général Michel

0

20

40

60

80

1/1/

99

1/2/

99

1/3/

99

1/4/

99

1/5/

99

1/6/

99

1/7/

99

1/8/

99

1/9/

99

1/10

/99

1/11

/99

1/12

/99

PM

10

(µg

/m³)

0

5

10

15

20

25

SO

4 (

µg/m

³)

PM10

SO4

Charleroi av. Général Michel

y = 0.1932x + 0.5557R2 = 0.6071

05

10152025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

PM10 (µg/m³)

SO

4 (

µg/m

³)

Figure 29 : Evolution de la concentration en sulfates et de la concentration en particules en suspension (PM10)

2.3.6.2. Les oxydants photochimiques

En période de forte pollution par l’ozone, d’autresoxydants sont produits, et notamment des radicauxhydroxyles (OH) capables d’oxyder le dioxyde desoufre en acide sulfurique qui sera neutralisé parl’ammoniac présent dans l’air ou par d’autrescomposés à caractère basique pour former dessulfates. Ce mécanisme peut expliquer la présencede certains pics de sulfates en été.

Pour tenter de mettre en évidence ce mécanisme,nous avons reporté, sur la Figure 30, l'évolution desconcentrations en sulfates, parallèlement àl'évolution des concentrations en ozone pour lastation d'Offagne.

Si on remarque des similitudes entre les deux tracés,les différences sont notables et il est dangereuxd’affirmer que si les concentrations en ozone sontfortes, les concentrations en sulfates suivront. Lesconditions rencontrées lors des épisodes depollution par l’ozone (temps chaud et ensoleillé)sont aussi des conditions pour lesquelles lesconcentrations en poussières peuvent être élevées(temps sec, donc peu de lavage de l’atmosphère etremise en suspension des particules déposées). Il estdès lors difficile de déterminer si l’oxydation duSO2 par les oxydants photochimiques est la raisonprincipale des pics estivaux.

51

Offagne

0123456789

01/0

5/9

9

08/0

5/9

9

15/0

5/9

9

22/0

5/9

9

29/0

5/9

9

05/0

6/9

9

12/0

6/9

9

19/0

6/9

9

26/0

6/9

9

03/0

7/9

9

10/0

7/9

9

17/0

7/9

9

24/0

7/9

9

31/0

7/9

9

07/0

8/9

9

14/0

8/9

9

21/0

8/9

9

28/0

8/9

9Moy

enne

glis

sant

re (

3 jo

urs)

SO

4 (

µg/m

³)

0

20

40

60

80

100

120

Mo

yenn

e g

lissa

nte

(3

jour

s)O

3 (

µg/m

³)

SO4

O3

Figure 30 : Evolution des concentrations en sulfates et en ozone - Station d’Offagne

2.4. Sulfure d’hydrogène

2.4.1. Introduction

Le sulfure d’hydrogène, ou hydrogène sulfuré, seprésente sous la forme d’un gaz incolore, plus lourdque l’air, d’odeur repoussante très caractéristique.La sensation olfactive n’augmente pas en proportionde la concentration dans l’air; il peut même arriverque cette odeur particulière, décelable à de faiblesconcentrations, s’atténue ou même disparaisse àfortes concentrations : le sulfure d'hydrogèneprovoque en effet une paralysie du nerf olfactif àfortes concentrations.

Il peut être formé en présence de matièresorganiques et de sulfates, dans des conditions demanque d'oxygène. La plus grosse partie du sulfured'hydrogène dans l'atmosphère provient de sourcesnaturelles : eaux sulfurées, marais salins et zonesd'activité géothermique. Les activités humainespeuvent être à l'origine d'émissions de sulfured'hydrogène existant naturellement. Par exemple,certains gisements de gaz contiennent jusqu'à 42 %de sulfure d'hydrogène. Dans l'industrie, il peut êtreformé quand du soufre, ou des substances contenantdu soufre, entrent en contact avec des matièresorganiques à hautes températures. Parmi les sourcesde sulfure d'hydrogène, on retrouve la production decoke, de viscose, le traitement des eaux usées,l'industrie du caoutchouc, la production de pâte àpapier ou dans les processus de désulfuration dansl'industrie pétrolière.

Le niveau ambiant pour le sulfure d'hydrogène estestimé à 0.3 µg/m³. Dans les environs de la ville deRotorua (Nouvelle Zélande), ville proche de zones àforte activité géothermique, les concentrations ensulfure d'hydrogène sont suffisantes pour provoquerdes odeurs, et on mesure jusqu'à 80 µg/m³ durant55 % des mois d'hiver. Des concentrations bien plusimportantes ont même été mesurées dans lesenvirons de papeteries (plusieurs centaines deµg/m³).

Le sulfure d’hydrogène est un composé toxique,provoquant des troubles respiratoires, descontractures musculaires, des pertes deconnaissance, et même des œdèmes, en casd’intoxication aiguë. Il peut également provoquer àplus faible dose des irritations oculaires, destroubles nerveux (céphalées, vertiges, ...), pulmo-naires ou gastro-intestinaux. Sa toxicité proviendraitde l'affinité de l'ion HS- pour le fer, composantnotamment de l'hémoglobine.

Les premiers effets du sulfure d'hydrogène(irritations oculaires) commencent à desconcentrations de l'ordre de 15 mg/m³. Les premiersdommages sérieux ont lieu à des concentrations de70 mg/m³ et l'Organisation Mondiale pour la Santérecommande un facteur de sécurité égale à 100 etune valeur guide de 0.15 mg/m³. Pour éviter lesnuisances causées par les odeurs, l'OMSrecommande de ne pas dépasser les 7 µg/m³ sur unedemi-heure.

2.4.2. Résultats de l’année 1999

Dans l’air atmosphérique, le sulfure d’hydrogène estun polluant mineur parmi les composés du soufre,même si les gênes qu’il cause sont fortementressenties par les populations (odeurs). La mesurede H2S s’effectue en général lors de campagnesponctuelles ciblées. Un milieu particulier, celuid’Engis, fait l’objet d'une surveillance permanente(Tableau 15 et 16).

Ces valeurs sont particulièrement faibles et lamédiane est même égale à la limite de détection, cequi signifie que la moitié du temps, les valeurs sontinférieures ou égales à cette limite de 4 µg/m³.

Les paramètres sont bien en dessous desrecommandations de l’Organisation Mondiale pourla Santé qui préconise de ne pas dépasser les150 µg/m³ en moyenne journalière, et il ne semblepas y avoir de problème particulier de toxicité.

52

Comme le sulfure d’hydrogène pose plus deproblèmes de nuisances olfactives que de réelsproblèmes de santé publique, il est intéressantd’envisager le nombre de dépassements du seuilolfactif.

Dans la littérature scientifique, les valeurs citéespour le seuil de perception du sulfure d’hydrogènevarient fortement suivant les sources. Aussi, Å

notre choix s’est porté sur la valeur de 7 µg/m³recommandée par l'O.M.S., en gardant à l’esprit quecertaines tranches de la population pourrontpercevoir l’H2S à des teneurs plus faibles, alors qued’autres ne sentiront rien.

Le nombre de valeurs semi-horaires dépassant cettelimite de 7 µg/m³ atteint les 10 % du nombre demesures valides.


Médiane(µg/m³)

P90(µg/m³)

P95(µg/m³)

P98(µg/m³)

1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999TMEG01 Engis 14541 (12017) 7 (5) 4 (4) 14 (8) 18 (11) 23 (17)

Tableau 15 : Sulfure d’hydrogène - Valeurs semi-horaires - Statistiques 1998 et 1999


Médiane(µg/m³)

P90(µg/m³)

P95(µg/m³)

P98(µg/m³)

1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999 1998 1999TMEG01 Engis 326 (260) 7 (5) 6 (4) 11 (8) 14 (10) 17 (15)

Tableau 16 : Sulfure d’hydrogène - Valeurs journalières - Statistiques 1998 et 1999

2.4.3. Journée et semaine moyennes

Les concentrations en sulfure d'hydrogène mesuréesà la station d'Engis sont maximales durant la nuit etdiminuent la journée, avec un minimum en find'après-midi (Figure 31). Comme pour le dioxyde

de soufre, on peut imaginer que la différence entreles concentrations nocturnes et diurnes s'expliquepar un effet de vallée. S’il existe des différencesentre les jours de la semaine, elles sont difficilementexplicables (Figure 32). On notera toutefois que lesmaxima furent enregistrés en début de semaine.

Engis (TMEG01)

2

3

4

5

6

7

8

00:0

0

02:0

0

04:0

0

06:0

0

08:0

0

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

H2S

(µg

/m³)

Eté 99

Hiver 98/99

Figure 31 : Sulfure d’hydrogène - Journée moyenne - Station d’Engis (TMEG01)

53

Engis (TMEG01)

2

4

6

8

10


H2S

(µg

/m³) Eté 99

Hiver 98/99

Figure 32 : Sulfure d’hydrogène - Semaine moyenne - Station d’Engis (TMEG01)

2. Composés du soufre - Environnement en...

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