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POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE N° 195 - JUILLET-SEPTEMBRE 2007 261

Étude de la pollution atmosphérique

de la ville de Bourgas (Bulgarie)

par les BTEX et les alcanes

Research of the air pollution

in the town of Burgas (Bulgaria)

with BTEX and alkanes

Radostin KUTSAROV*, Stela NAYDENOVA**,Todorka PANAYOTOVA***, Jean CARRE****, Jean-Marc CHOVELON*****

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Résumé

Le travail présenté a pour but dʼétudier la pollution aérienne par les BTEX et alcanes légers dans la ville de Bourgas(Bulgarie). Les principales sources recensées étant une raffinerie proche et la circulation automobile, le choix a été fait (aprèsétude du comportement à lʼévaporation des composants de carburants) de suivre uniquement la pollution par les BTEX etalcanes (heptane, octane, nonane) ; les premiers, en particulier le benzène, à cause de leur effet nocif sur la santé humaine,les seconds à cause de leur impact sʼajoutant à celui des BTEX sur la quantité dʼozone troposphérique. Le positionnementdes points de prélèvement a été fait en sʼaidant dʼune campagne préliminaire de prélèvements statiques sur charbon actif.Des prélèvements dynamiques ont ensuite été effectués également par accumulation sur charbon actif.

Les analyses ont été faites par couplage GC/MS après extraction au sulfure de carbone des polluants piégés. Les résul-tats ainsi obtenus montrent une pollution plus grande au niveau des zones à forte densité de circulation avec de brusquesvariations des concentrations en polluants dues vraisemblablement aux modifications rapides des conditions de circulationurbaine, une pollution plus importante au nord quʼau sud de la ville traduisant lʼimpact de la raffinerie, une pollution maximaleen centre-ville (valeurs moyennes sur 15 jours de lʼordre de 500 μg.m–3 en BTEX) et une pollution minimale au voisinage dela mer Noire ou du lac de Bourgas (valeurs moyennes sur 15 jours de lʼordre de 50 μg.m–3 en BTEX) qui montrent bien lesinfluences opposées de lʼémission et de la dispersion.

Lʼexamen du dépassement des normes bulgares dʼexposition de la population a mis en évidence le caractère saisonnierde cette pollution et le calcul de la moyenne obtenue sur lʼensemble des prélèvements pour la concentration en benzèneindique que le niveau de pollution est voisin de celui des villes du sud de lʼEurope.

Mots clés

BTEX. Alcanes. Pollution urbaine. Charbon actif. Prélèvements statiques et dynamiques.

* Université Prof. Assen Zlatarov – Bourgas 8010 – Bulgarie – [email protected] ** Université Prof. Assen Zlatarov – Bourgas 8010 – Bulgarie – [email protected]*** Université Prof. Assen Zlatarov – Bourgas 8010 – Bulgarie – [email protected]**** Institut de recherches sur la catalyse et l’environnement de Lyon – UMR CNRS 5256 – Université Claude Bernard Lyon 1 –43 Bd. du 11 Novembre 1918 – 69622 Villeurbanne Cedex – France – [email protected]***** Institut de recherches sur la catalyse et l’environnement de Lyon – UMR CNRS 5256 – Université Claude Bernard Lyon 1, –43 Bd. du 11 Novembre 1918 – 69622 Villeurbanne Cedex – France – [email protected]

262 POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE N° 195 - JUILLET-SEPTEMBRE 2007

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Abstract

A study of the air pollution in BTEX and alcanes (heptane, octane, nonane) of the city of Burgas was carried out with dynamic samplings by pollutant accumulation on active charcoal (a preliminary study with static samplings had already beendone before this study), to complete the existing data that are very fragmentary and almost nonexistent in the territory of thecity.

The purpose of sampling multiplication was to map pollutants and their time development in order to allow the modellingof pollution (transmission and broadcasting) and the optimization of a more complete observation network within the frame-work of the Bulgarian thesis of Madam Naydenova. The results published in this thesis were based on measures carried outbetween 2000 and 2004 and will be used to defend the thesis, planned for 2007.

The collected information (the density of the traffic and the kind of vehicles) corresponds to the 2000-2004 period, but anextrapolation is done for the current period. At the same time the impact was evaluated according to the Bulgarian environ-mental norms that were in force between 2000 and 2004. These norms were more strict than the European norms (hourlyaverage and annual concentrations) and therefore gave more complete information.

The main potential sources of pollutants are: the LUKOIL refinery situated at about 7 km to the North West of the city (ave-rage production at about 7 million tons of oil products), two industrial zones to the North and to the South inside the cityʼs territory, the local and transit car traffic to the south Bulgarian Black Sea coast.

The preliminary campaign of static samplings in the city of Burgas and its surrounding area confirmed these expectationswhile showing the weakest pollution of the dwelling neighborhoods (except those close to the refinery) in comparison with thepollution of the zones with high traffic density. We had therefore decided to do measures inside the territory of the city withdynamic samplings by accumulation on active coal to high debit (a litre.min–1), following the Bulgarian analytical norm, havinggood sensitiveness.

The sampling points were placed while taking into account the pollution sources and system of dominant breezes in seaedge. The extraction was done with carbon disulfide and the analysis by coupling GC/MS. The behavior to the evaporationof the components of fuels (refinery and petrol station emissions) and the used sampling and analysis techniques were thesame as our BTEX and heptane, octane, nonane study. The obtained results from the dynamic samplings showed a biggerdispersion in comparison with the static samplings, which is logical.

There was a correlation between the variations of the concentration in alcanes and BTEX, the alcanes concentrationswere at a higher level.

There is a relation between human activity and pollution – the observed concentrations were higher on working days thanon weekends (particularly on Sundays). The average "dynamic" values confirm the observed tendencies to support the static samplings and at the same time these results allowed a brief mapping (concentration level expressed by variation ofthe base level for each sample point). This outline allows the following conclusions: • a bigger pollution in zones with high density of the car traffic; • a more substantial pollution in the North than in the South of the city because of the LUKOIL refinery; • a maximal pollution in the center of the city (500 μg.m–3 for BTEX) and a minimal pollution on the Black Sea or the Burgaslake coasts (50 μg.m–3 for BTEX) that show the influence of the opposition between emission and dispersion.

These observations were based on the Bulgarian hourly environmental norms for benzene (10 μg.m–3). If we perform anaverage value of the 47 dynamic samplings, we obtain an average concentration of benzene 14,3 μg.m–3, the reliable valuesfor the samplings were dispersed regularly on weekdays, including weekends. In this way Burgas is on the same pollutantlevel as other South European cities.

The pollution is higher in winter than in summer, despite the bigger summer traffic (the city of Burgas is a tourist centerand there is an increased summer transit).

In our opinion this is the result of the functioning of the heating installations in the wintertime and of a better dispersion ofthe pollutants in summertime.

These samples were taken between 2001 and 2004. The number of registered cars increases steadily (about 8% peryear). This fact did not have an important influence between 2001 and 2004, because the rise in the traffic increase was compensated by a partial renewal of the vehicles with more modern ones.

Keywords

BTEX. Alcanes. Urban pollution. Active charcoal. Static and dynamic samplings.


1. Introduction

Ce travail concerne une étude de la pollution delʼair atmosphérique de la ville de Bourgas en Bulgariepar les BTEX pour plusieurs raisons :• il existe déjà des stations de suivi automatique,mais les données ne sont pas suffisammentdétaillées par molécule ;• leur nombre est limité et lʼutilisation de prélèvementsdynamiques et statiques sur matériau adsorbant permet de multiplier les points de prélèvements eux-mêmes, ce qui donne une cartographie plus complètede la pollution et de son évolution dans le temps ;• il est possible à partir de cette cartographie de définirla nécessité dʼimplantation de stations de mesuressupplémentaires et de localiser leur implantation future ;• les résultats obtenus sont indispensables pour lamodélisation de lʼémission et la diffusion des composésorganiques volatils (COV) dans lʼatmosphère deBourgas. Cʼest dʼailleurs pour cette raison que nousavons décidé de doser également les alcanes volatils(heptane, octane et nonane), qui font partie des composants principaux des carburants, et constituentdonc des marqueurs pour le suivi de la dispersion despolluants.

Ce travail a pris place durant une assez longuepériode avec des analyses effectuées entre 2000 et2003. Toutes les informations extérieures (conditionsmétéorologiques, activités industrielles, circulationautomobile) se rapportent à cette période, mais lʼévo -lution actuelle avec ses conséquences sera évoquéedans la conclusion.

Lʼoriginalité de ce travail expérimental a été lʼutili -sation pour lʼétude dʼune pollution urbaine de prélè-vements dynamiques à débit élevé (jusquʼà unlitre.min–1), donc de courte durée (une heure). Cesconditions, habituellement réservées au contrôle deslieux de travail ont permis de mettre en évidence, enplus des tendances générales de lʼévolution duniveau de pollution selon le lieu de prélèvement, desvariations brutales des concentrations en polluants etle dépassement des normes de sécurité bulgaresconcernant les faibles durées dʼexposition aux BTEX(benzène, toluène, éthylbenzène, xylènes).

Le rejet des COV dans lʼatmosphère ayant unedouble conséquence, toxicité vis-à-vis de la popula-tion pour certains produits (dans notre cas les BTEXet plus particulièrement le benzène [1]) et augmenta-tion du taux dʼozone troposphérique par la majoritédes COV [2], nous avons suivi les concentrations desdeux familles majoritaires BTEX et alcanes légersdans la fraction volatile des carburants automobiles,ce qui permet de prendre en compte à la fois les éma-nations de la raffinerie, la circulation automobile etses sources annexes comme lʼactivité des stations-service.

Une extension du réseau de surveillance existantpeut être définie par les collectivités locales à partirdes tendances observées.

2. Choix dʼune stratégie dʼétude

Le choix de la stratégie dʼétude découle de lasituation géographique de Bourgas, de son environ-nement industriel et des réglementations environne-mentales bulgares [3] en vigueur durant la période deréférence (2000-2003). Ces normes qui ne concernentque les BTEX parmi tous les COV existants sont présentées dans le tableau 1. La législation la plusstricte concerne le benzène, produit qui sera doncsuivi en priorité.

Il faut noter que la norme bulgare était plus restrictive que la norme européenne qui limitait seule-ment une norme dʼexposition annuelle à 10 μg.m–3 de2001 à 2005 avec diminution régulière dʼun μg.m–3

par an à partir de 2006 pour atteindre la valeur limitede 5 μg.m–3 en 2010 [4]. Nous conserverons donc lanorme bulgare qui est plus restrictive et qui sʼappli -quait à la fois au moment et sur le territoire de lʼétude.Après 2005 les normes bulgares se sont alignées surles normes françaises et européennes dans lʼoptiquede lʼadhésion à la Communauté européenne [5].

2.1. Description de Bourgas

Bourgas, quatrième ville de Bulgarie avec 210000 habitants sur une superficie de 13 km2, est situéeau bord de la mer Noire. Cette ville est lʼun des plusgrands centres industriels du pays. La figure 2 (Cf. 4. Résultats expérimentaux) présente le plan dela ville.

Les entreprises industrielles sont situées dansdeux zones : la zone Nord (2,6 km2) et la zone Sud(1,7 km2) qui se trouvent dans la limite de la villeet qui sont très proches des quartiers dʼhabitation.À 12 km dans la direction nord-ouest de Bourgas(donc à lʼextérieur de la figure 1) est située la plusgrande raffinerie sur la péninsule Balkanique(« LUKOIL – Neftochim Bourgas » AD). Elle a unecapacité de 13 millions de tonnes par an, mais elletravaille depuis plusieurs années à environ 50 % desa capacité. Dans la raffinerie, on produit différentscarburants et combustibles, mais aussi un grandnombre de produits chimiques y compris des hydro-carbures aromatiques, des polymères, du caoutchouc,des fibres synthétiques, etc.

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Normes (µg.m–3)

Durée

30 min. 60 min. 24 h 1 année

Benzène 10 10 10 10Éthylbenzène 20 – 20 –Xylènes 200 100 –Toluène 500 250

Tableau 1.Normes environnementales bulgares [3].

Environmental Bulgarian norms [3].


À Bourgas se trouve le plus grand port commer-cial bulgare et à 8 km dans la direction Sud est situéle seul terminal marin bulgare pour le pétrole brutavec une capacité de 12 millions de tonnes par an. Ily a un aéroport international et une station de cheminde fer.

Les sources potentielles de la pollution de lʼairatmosphérique de Bourgas avec des COV peuventêtre groupées de la manière suivante :• « LUKOIL – Neftochim Bourgas » AD : dans la raffinerie on brûle environ 1 million de tonnes de combustibles par an, y compris du fioul, du gaz natu-rel et des produits gazeux obtenus dans la raffinerie.Le rejet des émissions dans lʼatmosphère est réalisépar 58 cheminées et les gaz résiduaires sont brûlésdans 11 torches. Les sources dʼémissions parasitesde la raffinerie sont les fuites sur les réservoirs decombustibles et toutes les installations de raffinage etde fabrication, la station dʼépuration des eaux rési-duaires, différents gaz des installations et des bassinsdʼoxydation (le traitement tertiaire des eaux résiduairesindustrielles), qui sont situés à proximité du complexedʼhabitation « Meden Rudnik » (point de prélèvementn° 9 reporté sur la figure 2) ;• le transport automobile important, avec 128 577véhicules immatriculés à Bourgas en 2000, trafic quinécessite 51 stations-service dans la ville. Commedans toutes les villes, les densités de circulation sonttrès variables dʼun point à un autre (Tableau 2). Il sʼyajoute le trafic de transit vers le sud de la mer Noireprovenant de toute la Bulgarie et de la Roumanie etlʼafflux touristique durant lʼété (sur Bourgas elle-même et les sites historiques voisins de Nessebar aunord et Sozopol au sud) ;• les zones industrielles Nord et Sud orientées versles constructions mécaniques (câbles électriques) etlʼagro-alimentaire (minoterie, huilerie, industrie du vin)et les installations de la Société de chauffage centralde Bourgas (zones industrielles Nord et Sud repéréesdans la figure 2) ;• les chauffages domestiques où on utilise bois etcharbon.

A priori, les sources de pollution principales sontla raffinerie LUKOIL qui peut sʼajouter aux pollutionsurbaines classiques : circulation automobile, indus-tries sur le site de Bourgas, chauffage et productiondʼeau chaude.

2.2. Données environnementales existantes

2.2.1. Stations de mesure de la qualité de l’air

à Bourgas, localisation et polluants dosés

La qualité de lʼair atmosphérique à Bourgas a étésuivie pendant notre propre étude en utilisant des stations de monitoring, qui fonctionnent plus ou moinscontinuellement sur le territoire de la ville de Bourgas.Entre 2001 et 2005, sur le territoire de la municipalitéde Bourgas, cinq stations ont assuré le contrôle delʼair, dont trois avec prélèvement manuel, qui fonc-tionnent du lundi au vendredi entre 8 et 16 heures etdeux stations automatiques (Figure 2).

Dans les stations avec prélèvement manuel onmesure SO2, NOx, CO, O3, H2S, NH3, phénol, et lapoussière et non les COV. Les deux stations automa-tiques mesurent les COV totaux non méthaniques,SO2, NOx, CO, O3. Les résultats obtenus par ces cinqstations sont donc en dehors de notre étude. Leurlocalisation est toutefois intéressante car depuis 2006les stations automatiques mesurent les BTEX.

Une information supplémentaire peut être obtenueà partir de deux autres stations automatiques OPSIS(stations pouvant être mobiles) qui mesurent en cequi nous concerne les BTEX et le styrène. Lʼune estsituée au centre de la ville dans lʼInspection régionalede lʼenvironnement et des eaux (IREE) et est dans lesystème de monitoring depuis 2003. La deuxième,OPSIS de la firme « LUKOIL – Neftochim Bourgas »

AD, est située sur le territoire de la raffinerie (donc endehors de la figure 2) et elle nʼest pas dans le systèmede monitoring. Toutefois les résultats obtenus parcette station sont rappelés ci-dessous.

2.2.2. Résultats obtenus

(BTEX et plus spécialement benzène)

Les premiers résultats pour les COV existentdepuis 1997. Nous retiendrons les résultats concer-nant le benzène (résultats pour ce polluant présentsdans tous les rapports). Dans le rapport pour lʼin -fluence de la raffinerie sur lʼenvironnement [6] ont étépubliés des résultats obtenus par lʼOPSIS de la firmeLUKOIL – Neftochim. Lʼanalyse des données montreque la concentration moyenne mensuelle du benzènedans lʼair atmosphérique sur le territoire de LUKOIL –Neftochim varie de 3 μg.m–3 (août 1998) à 123 μg.m–3

(avril 1997), avec sur certains jours, une concentra-tion environ 12 fois plus élevée que les normes bulgares (10 μg.m–3).

LʼOPSIS dʼIREE a fonctionné de juin 1998 à août1999. Les concentrations en benzène moyennesmensuelles les plus basses dans le centre de la villeont été mesurées au mois de juin 1998 (9 μg.m–3) etles plus élevées au mois dʼaoût 1999 (27 μg.m–3) [7].Cette dernière concentration est trois fois plus élevéeque les normes.

Dans la période dʼavril à juin 2002, cette station afait des mesures dans la ville de Kameno, située à4 km de la raffinerie dans la direction Ouest. Lesrésultats obtenus [8] pour le benzène montrent que :• la concentration moyenne mesurée est de11,43 μg.m–3 ;• la concentration maximale est de 57 μg.m–3 ;• dans un grand nombre dʼéchantillons (1 549),la concentration est plus élevée que la norme(10 μg.m–3), ce qui semble montrer lʼimpact de la raffinerie sur son environnement.

2.2.3. Autres mesures : prélèvements actifs

par accumulation dans les environs de Bourgas

Suite à une demande de la municipalité deBourgas, une équipe du Centre national bulgaredʼhygiène, écologie et alimentation et de lʼAcadémiede médecine à Sofia a réalisé une étude sur la pollu-

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tion de lʼair dans les environs de Bourgas. Les mesuresont été faites en juillet, octobre et novembre 1999ainsi quʼen mars et juin 2000, par prélèvement actifpar accumulation et analyse GC/MS. Les prélève-ments ont été effectués dans le quartier DolnoEzerovo (situé dans la direction sud-est de la raffinerieà environ 3,5 km et à environ 9 km à lʼouest deBourgas) et dans le village de Vetren (situé à 7,5 kmau nord-est de la raffinerie). Les résultats obtenusmontrent quʼà Dolno Ezerovo, très souvent lesconcentrations de polluants sont plus élevées que lesnormes (pour le benzène jusquʼà sept fois, pour lʼéthylbenzène jusquʼà quatre fois et pour le xylènejusquʼà deux fois [9]). Les concentrations les plusbasses ont été mesurées au mois de mars, quand laplus grande partie des installations de la raffinerie nʼapas fonctionné. On peut noter que les valeurs obtenuespour le benzène sont du même ordre à Kameno(4 km à lʼouest de la raffinerie) et à Dolno Ezerovo(3,5 km au sud-est de la raffinerie), ce qui indique unedispersion équivalente dans ces deux directions. Parcontre, aucune pollution nʼa été détectée à Vetren,cette absence de pollution étant due, à notre avis, aufait que cette direction nord-est ne correspond pasaux vents dominants.

2.2.4. Bilan sur les données existantes

Ces résultats sont trop partiels pour dresser une carto-graphie de la pollution à Bourgas puisquʼune seule station avec mesure des BTEX existe dans la ville.

La rigueur des normes bulgares sur le benzène etle fait quʼelles soient souvent dépassées nous ferontchoisir ce produit comme traceur.

Les résultats obtenus à proximité de la raffinerieLUKOIL – Neftochim montrent bien que celle-ci a unimpact environnemental sur lʼair environnant et que ladispersion horizontale est importante.

2.3. Définition de lʼétude

Dans ce contexte pauvre en résultats, une stratégiecomplète a dû être mise en place en trois étapes successives.

2.3.1. Choix des COV à suivre

Les sources de pollution prévisibles étant la raffi-nerie, la circulation automobile et les entreprises de lazone industrielle, les COV émis seront dʼabord lesnombreux composants volatils des carburants, lesfamilles majoritaires étant les alcanes et les aro -matiques. Nous avons donc choisi de suivre ces deuxfamilles, dʼautant plus quʼune réglementation bulgaresur la composition des carburants est parue au coursde ce travail [10] limitant à un pourcentage maximalvolumique de 42 % en hydrocarbures aromatiques età 2 % en benzène.

2.3.2. Mesures des concentrations moyennes sur 15 jours d’exposition à l’aide de tubes à prélèvement statique

Cette étape préliminaire a pour but de visualiser lapollution atmosphérique sur une période suffisam-ment longue pour éliminer les variations accidentelles.

Pour ceci, une distribution géographique large despositions de prélèvement doit être effectuée en insis-tant en direction des sources potentielles, pour enparticulier voir si lʼinfluence de la raffinerie sʼétendégalement en direction de Bourgas.

2.3.3. Mesures des concentrations sur des faibles durées (60 minutes) à l’aide de tubes actifs

La mise en place de ces prélèvements tiendracompte des résultats de la campagne préliminaire,mais du fait de la spécificité des prélèvements actifs,elle sera plus orientée vers les sources à variationsrapides dʼémissions, en particulier la circulation auto-mobile. De plus, les mesures dynamiques seront faites uniquement dans la ville pour correspondre à ladéfinition de lʼétude.

2.3.4. Positionnement des points de prélèvement

Le placement de ces points tient compte des spé-cificités des deux types de prélèvement, et des direc-tions prévisibles de diffusion de la pollution émise : levent sera un vecteur de la pollution et sera pris encompte dans le positionnement des capteurs dyna-miques (vent instantané) et des capteurs statiques(direction moyenne du vent). Cette influence du ventsur la dispersion des polluants peut être évaluée àpartir de la rose des vents pour lʼannée 2002 (annéeoù 75 % des prélèvements dynamiques ont été effec-tués) représentée dans la figure 1.

Comme on peut le voir, le temps à Bourgas estventeux, ce qui est logique pour une ville en bord demer soumise au régime de brises thermiques (brisede mer Est, Est-Nord-Est et brise de terre Ouest,Ouest-Nord-Ouest et Ouest-Sud-Est). Les momentsavec une vitesse du vent inférieure à 0,5 m.s–1 repré-sentent seulement 2,23 % de la période dʼobserva -tion. La vitesse moyenne du vent pour lʼannée est élevée (3,96 m.s–1). La plupart du temps, le vent aune vitesse comprise entre 3,60 et 5,66 m.s–1. Lesvents avec une vitesse supérieure à 10,8 m.s–1

représentent 0,8 % du temps.Une localisation préalable de points de prélève-

ment possibles a été faite (Tableau 2 et Figure 2).Dans la figure 2, les fonds plus ou moins sombres despoints de prélèvement indiquent les concentrationsobservées à partir de cette étude (les points 5, 6 et 7placés à lʼextérieur de la ville sont hors de la carte,dans la direction de la raffinerie). La représentationchoisie correspond à une largeur de 6 700 mètres etune longueur de 8 750 mètres sur le terrain.

Les mesures de densité de circulation effectuéespar la municipalité de Bourgas (Tableau 2) nous ontaidés dans le choix des points de prélèvement. Nousdevons noter que très souvent un point subit plusieursinfluences. Par exemple, le point n° 2 se trouve dansune zone industrielle, mais il est situé à proximitédʼune route avec un trafic automobile important. Cetteclassification sommaire nous a conduits à rajouterdes remarques dans le tableau 2 où nous essayonsde préciser lʼenvironnement du prélèvement (station-service, feu tricolore, zone hospitalière ou hôtelière,transit vers lʼextérieur de la ville, etc.).

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Figure 1.Rose des vents pour lʼannée 2002 obtenue à partir de la station automatique de lʼaéroport de Bourgas.

Compass card for the 2002 year obtained from the Burgas airport automatic station.

1. Station forestière expérimentale Zone résidentielle 3,7 km du centre***4. Société de chauffage central de Bourgas Zone industrielle Zone portuaire5. Quartier Dolno Ezerovo Zone résidentielle 9,1 km du centre***6. Ville de Kameno Zone résidentielle Mairie7. Quartier Gorno Ezerovo Zone résidentielle 8,0 km du centre***8. Quartier Meden Rudnik Zone résidentielle 6,8 km du centre***9. Bassins dʼoxydation Zone industrielle Route de Konstantinovo

10. Rue Chataldga Trafic automobile (330 véh.h–1**) Route de Sozopol12. Carrefour Maria Luisa et Ivan Vazov Trafic automobile (1 177 véh.h–1**) Pont autoroutier13. Gare routière Sud Trafic automobile Dans Z.I. Sud15. Maison de Neftochimiques Trafic automobile Bourgas-centre16. Poste générale Trafic automobile (2 310 véh.h–1**) Bourgas-centre17. Carrefour Trapezitca Trafic automobile (1 669 véh.h–1**) Feu tricolore18. Carrefour Stefan Stambolov et Struga Trafic automobile (3 565 véh.h–1**) Feu tricolore19. Parc Izgrev Zone de loisir Quartier résidentiel 20. Carrefour N. Petkov et S. Stambolov Trafic automobile (1 331 véh.h–1**) Feu tricolore21. Carrefour S. Stefano et H. Botev Trafic automobile (1 433 véh.h–1**) Feu tricolore22. Carrefour S. Stambolov et Transportna Trafic automobile (574 véh.h–1**) Station-service23. Carrefour Democratia et Gen. Gurko Trafic automobile (1 127 véh.h–1**) Feu tricolore24. Parc au bord de la mer Zone de loisir Hôtel Park25. Carrefour H. Botev et Slivnitca Trafic automobile (1186 véh.h–1**) Feu tricolore

* Tous les points initialement prévus nʼont pas été utilisés ici, ce qui explique la numérotation discontinue.** Densités horaires moyennes de circulation en 2000 (données de la municipalité de Bourgas).*** Le centre est la mairie de Bourgas. Les distances sont en ligne droite (à vol dʼoiseau).

Tableau 2.Numéro et nom des points de prélèvement sur le territoire de Bourgas.

Numbers and names of sampling places on the Burgas territory.

N° * Nom Classification Remarque

6 %8 % 10 %

North

West East

South

m/s

> 10,88,8-10,85,7-8,83,6-5,72,1-3,60,5-2,1


2.4. Choix des polluants traceurs

Lʼétude au laboratoire de l'évaporation à 20 °Cdes carburants sans plomb (riches en aromatiques)à l'aide d'un couplage thermogravimétrie/GC/MS(TG/GC/MS) [11] nous a permis de définir les compo-sants majoritaires dans la phase vapeur.

Le spectre obtenu est comparé à celui donné parl'injection directe d'une solution du même carburant(ici le SP 98) dans le dichlorométhane.

La comparaison de ces résultats permet d'évaluerpar le rapport relatif des surfaces dans les deux ana-lyses GC/MS la variation de volatilité des composantsdes carburants : ce rapport est grossièrement constantet maximal (à une valeur dépendant des quantités decarburant injectées dans le GC/MS lors des deuxanalyses) pour tous les composants ayant une tem-pérature dʼébullition inférieure à 180 °C. Il diminueensuite très rapidement puisque seulement des tracessont détectées dans la phase vapeur issue de lathermogravimétrie pour les composants dont la température dʼébullition est supérieure à 200 °C. Il estévident que nous retrouvons dans lʼatmosphère lescomposants légers à bas point dʼébullition (tempéra-ture dʼébullition inférieure à 180 °C). Ceci est enconcordance avec notre choix de BTEX et dʼalcanesanalysés puisque le produit de ces deux familles lemoins volatil est le décane avec une température dʼébullition de 174 °C. Ceci nous amène donc à retenir les BTEX et heptane, octane, nonane et décane,composés suffisamment lourds pour être présentsdans les analyses (éluant après lʼextinction du détec-teur de masse), mais suffisamment volatils pour êtrefacilement vaporisés et rester à lʼétat vapeur danslʼatmosphère dans les conditions de pollution environ-nementale.

Tous les prélèvements (statiques et dynamiques)ont été faits par accumulation sur charbon actif. Cematériau a été choisi pour ses grandes capacitésdʼadsorption et dʼextraction au sulfure de carbonepour les composés suivis, en particulier les BTEX [12,13]. En ce qui concerne les alcanes, nous avons éliminé le décane de lʼétude, car ses capacités dʼadsorption et dʼextraction au sulfure de carbonediminuent avec lʼaugmentation de la masse molaire,mais restent acceptables pour le nonane avec uncoefficient de désorption de 93 % et un coefficient global dʼadsorption/désorption de 92 % [12].

3. Matériel et méthode

3.1. Prélèvements

3.1.1. Prélèvements statiques

Nous avons, pour cette étude préliminaire, utilisédes tubes à charbon actif Radiello (code 130) installésdans des corps diffusifs (code 120) vissés sur dessupports (code 121) placés dans des boîtes de pro-tection de la pluie et du soleil (code 196). Le schémade lʼensemble de prélèvement utilisé est disponiblesur le site Radiello*.

3.1.2. Prélèvements dynamiques

Les prélèvements dynamiques ont été effectuéssur des tubes à charbon actif SKC 226.01.

Le pompage est fait à débit élevé (0,75 L.min–1

pour une pompe Higitest et 1 L.min–1 pour une pompeSKC PCEX4) en accord avec les normes bulgares[14], pour limiter les temps de prélèvement à uneheure et permettre lʼaspiration effective de lʼéchan -tillon en zone extérieure soumise au vent [15]. Cesdébits étant plus élevés que la prescription AFNORpour la vérification de lʼair des lieux de travail [13],nous avons systématiquement vérifié le non perçagedes tubes par analyse de la partie dédiée à cet usage.

Pour des raisons évidentes de sécurité, les prélè-vements dynamiques ont été effectués sur les trottoirs à quelques mètres de la zone de circulationdes voitures et à une hauteur dʼenviron un mètre au-dessus du sol, alors que les prélèvements statiquesont été effectués à même distance des voitures, maisà une hauteur voisine de deux mètres au-dessus dusol.

Les prélèvements effectués sont conditionnésdans les emballages prévus par le constructeur, puisplacés dans des boîtes hermétiques. Ils sont ensuiteconservés en Bulgarie au réfrigérateur à + 7 °C etsont transportés par avion en France pour être ana -lysés. Les analyses ont donc été effectuées par lotscorrespondant à chaque campagne de prélèvement.

3.2. Extraction et analyse

L'extraction a été effectuée par sonication durant15 minutes dans deux millilitres (mesurés à la pipette)de sulfure de carbone Fluka référence 84713 exemptde benzène pour les prélèvements statiques et dansun millilitre (quantité déterminée exactement parpesée pour les calculs) de ce même sulfure de carbone pour les prélèvements dynamiques.

L'analyse est effectuée à l'aide d'un couplageGC/MS Agilent Technologies 5890/5973. Le GC estéquipé d'une colonne J&W DB-5MS (longueur : 60 m ;diamètre : 0,257 mm ; phase stationnaire : copolymèrede diphényl (5%) et diméthyl (95 %) siloxane).

4. Résultats expérimentaux

4.1. Prélèvements statiques

La phase préliminaire de lʼétude (prélèvementssur tubes passifs RADIELLO) a été réalisée en 2000et les résultats ont été publiés [16]. Nous rappelonstoutefois dans le tableau 3 les résultats obtenus surlʼensemble des BTEX (choix dʼexpression des résul-tats cumulés par famille chimique qui avait alors étéfait pour limiter lʼinfluence toujours possible des compétitivités dʼadsorption).

Une première série de 22 prélèvements sta-tiques a été réalisée durant juillet et août 2000. Les

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* www.radiello.com


prélèvements, systématiquement dʼune durée dedeux semaines, ont été répartis sur le territoire deBourgas et aux alentours dans les zones dʼimpactprévisible de lʼactivité de la raffinerie LUKOIL, dansdes zones résidentielles et dans des zones à forte cir-culation automobile. Deux mesures ont été effectuéesen novembre 2000 pour voir si les conditions météo-rologiques influençaient significativement les résul-tats.

Lʼexamen du tableau 3 permet les remarques suivantes :• les zones résidentielles (points 1, 4, 6 et 7), avecdes concentrations en BTEX allant de 28 à 156 μg.m–3,sont a priori moins polluées que les zones à forte den-sité de circulation (points 10 à 25) avec des valeursallant de 115,8 à 508,4 μg.m–3 ;• le point de prélèvement 5, également en zone rési-dentielle, présente une concentration totale en BTEXélevée (217 μg.m–3), mais cʼest le point le plus prochede la raffinerie LUKOIL – Neftochim, ce qui semble montrer lʼimpact de ce complexe pétrochimique.Inversement le point de prélèvement 9 a été classéen zone industrielle car il est à proximité des bassinsdʼoxydation des eaux usées de la raffinerie. La pollu-tion émise dépend de la charge en COV de ces eauxusées, charge variable qui dépend des conditionsdʼexploitation de la raffinerie. De plus, la zone nʼoffre

pas dʼobstacle au vent, ce qui favorise la dispersion etentraîne une diminution des concentrations de polluants dans lʼair ambiant ;• nous ne notons pas de différence significative aveclʼépoque de prélèvement (été ou automne), ce quipermet de généraliser les observations statiques àtoute période de lʼannée.

Tous les points, et seulement ces points (sauf lepoint 5 déjà évoqué ci-dessus), ayant une concentra-tion en BTEX supérieure à 200 μg.m–3 correspondentsystématiquement à des zones de densité de circula-tion supérieure à 1 000 véhicules par heure, ce quimontre bien la relation entre densité de circulation etpollution. Le point 16 présente les concentrations lesplus élevées (508,4 et 424,6 μg.m–3), alors que cenʼest pas le point où la circulation est la plus élevée,mais cʼest une station de plusieurs lignes de transporten commun urbain.

4.2. Prélèvements dynamiques

Les résultats préliminaires des prélèvements statiques ont montré que les sources principales depollution de lʼair atmosphérique de Bourgas sont, dʼunepart la raffinerie LUKOIL – Neftochim (les polluantsétant alors véhiculés par la composante ouest-nord-ouest de la brise de terre), dʼautre part et surtout lacirculation automobile dans la ville elle-même, lesdeux effets sʼajoutant au niveau des zones de circu-lation automobile. La densité de circulation variantselon lʼheure et le jour, nous avons, dans une secondepartie de lʼétude, effectué, dans la ville seulement,des prélèvements dynamiques pour affiner ces résul-tats avec des temps de prélèvement beaucoup pluscourts de une heure qui permettent de piéger tous lesCOV suivis et de multiplier les mesures au mêmepoint donc de voir lʼinfluence de la période de prélè-vement (matin, midi ou soir, jour de travail ou derepos, etc.).

Nous avons reporté dans le tableau 4 la sommedes concentrations en BTEX des trois alcanes suivis(heptane, octane, nonane) et totale.

Lʼexamen de ce tableau conduit aux remarquessuivantes :

Les concentrations les plus élevées sont dues àlʼactivité humaine : sur les 47 prélèvements effectués,les plus pollués (9 prélèvements avec une concentra-tion BTEX plus alcanes supérieure à 500 μg.m–3) onttous été effectués durant les jours ouvrables (du lundiau vendredi).

Ces différences de concentration peuvent aussiêtre dues à la variation de la densité de la circulation :deux prélèvements quasi simultanés au point 13(11 h 10 à 12 h 10 et 11 h 15 à 12 h 15) donnent desrésultats très différents tout simplement parce quelʼun dʼentre eux exclut vraisemblablement en grandepartie un pic de densité de circulation (circulation faibleun samedi matin, mais qui sʼintensifie rapidementvers midi). Ceci est montré de façon plus évidente encomparant les résultats dʼanalyses sur les points 15et 17 où on voit que les prélèvements effectués les

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Tableau 3.Concentrations totales en BTEX pour les prélèvements statiques.

Total BTEX concentrations for static samplings.

1 10.07. – 24.07.2000 130.71 24.07. – 07.08.2000 123.31 13.10. – 27.10.2000 155.14 10.07. – 24.07.2000 97.65 10.07. – 24.07.2000 217.35 24.07. – 07.08.2000 264.86 10.07. – 24.07.2000 28.36 13.10. – 27.10.2000 69.87 10.07. – 24.07.2000 54.99 10.07. – 24.07.2000 37.9

10 10.07. – 24.07.2000 177.912 10.07. – 24.07.2000 274.815 10.07. – 24.07.2000 177.815 24.07. – 07.08.2000 142.016 10.07. – 24.07.2000 508.416 24.07. – 07.08.2000 424.617 24.07. – 07.08.2000 145.317 13.10. – 27.10.2000 272.518 10.07. – 24.07.2000 223.618 24.07. – 07.08.2000 237.818 13.10. – 27.10.2000 235.819 24.07. – 07.08.2000 115.8

Point de Période de BTEX,prélèvement prélèvement µg.m–3


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9 28.08.01 Mardi 17.10 131.6 54.1 185.79 31.08.01 Vendredi 19.40 0.4 8.6 9.09 01.09.01 Samedi 21.40 0.0 24.2 24.29 02.06.02 Dimanche 10.30 12.0 31.6 43.6

13 01.06.02 Samedi 11.10 83.2 17.3 101.213 01.06.02 Samedi 11.15 143.9 255.9 399.813 02.06.02 Dimanche 15.15 49.5 134.2 183.715 01.06.02 Samedi 15.00 50.2 139.4 189.615 02.06.02 Dimanche 18.30 29.9 99.3 129.215 03.06.02 Lundi 07.45 56.1 171.3 227.416 01.06.02 Samedi 16.40 89.7 141.1 230.816 07.10.02 Lundi 8.00 68.0 76.0 144.016 07.10.02 Lundi 8.00 66.0 74.0 140.016 16.10.02 Mercredi 8.00 38.0 147.0 185.016 17.10.03 Vendredi 16.00 258.0 280.0 538.016 17.10.03 Vendredi 8.00 305.0 183.0 488.017 01.06.02 Samedi 16.30 20.4 54.7 75.117 03.06.02 Lundi 11.30 20.2 61.9 82.117 03.06.02 Lundi 8.00 42.5 120.0 159.117 08.10.02 Mardi 8.00 237.0 146.0 383.017 08.10.02 Mardi 16.00 217.0 137.0 354.017 17.10.02 Jeudi 8.00 80.0 130.0 210.017 23.10.03 Jeudi 8.00 1 164.0 746.0 1 910.017 23.10.03 Jeudi 16.00 280.0 246.0 526.018 22.08.01 Mercredi 18.10 104.9 70.1 175.018 03.10.02 Jeudi 8.00 147.0 123.0 270.018 03.10.02 Jeudi 15.55 70.0 218.0 288.018 15.10.02 Mardi 8.00 53.0 462.0 515.018 22.10.03 Mercredi 8.00 710.0 523.0 1 233.018 22.10.03 Mercredi 16.00 455.0 328.0 783.020 22.08.01 Mercredi 17.00 135.7 85.8 247.320 02.10.02 Mercredi 16.00 124.0 125.0 249.020 14.10.02 Lundi 8.00 307.0 225.0 532.020 24.10.03 Vendredi 16.00 280.0 268.0 548.021 01.06.02 Samedi 15.05 67.8 123.1 190.921 03.06.02 Lundi 11.50 86.6 123.9 210.521 11.10.02 Vendredi 8.00 66.0 103.0 169.021 11.10.02 Vendredi 16.00 168.0 208.0 376.022 04.10.02 Vendredi 8.00 45.0 106.0 151.022 04.10.02 Vendredi 15.50 395.0 220.0 615.022 18.10.02 Vendredi 8.00 125.0 114.0 239.023 05.10.02 Samedi 8.00 75.0 89.0 164.023 05.10.02 Samedi 16.00 76.0 61.0 137.023 12.10.02 Samedi 8.00 59.0 102.0 161.024 05.10.02 Samedi 11.55 81.0 145.0 226.025 06.10.02 Dimanche 8.00 35.0 37.0 72.025 06.10.02 Dimanche 16.00 24.0 54.0 78.0

Tableau 4.Concentrations totales en BTEX et alcanes pour les prélèvements dynamiques.

Total BTEX and alcanes concentrations obtained by dynamic samplings.

Point Date, BTEX Alcanes Sommede Heure BTEX + Alcanes

prélèvement Jour µg.m–3 µg.m–3µg.m–3


dimanches aboutissent à des plus faibles concentra-tions que celles obtenues le samedi, qui sont elles-mêmes inférieures aux résultats du lundi, ce qui renforce la remarque ci-dessus.

Il y a correspondance entre les pollutions en alcaneset BTEX : les points les plus pollués le sont dans lesdeux familles chimiques et la même correspondanceexiste également pour les minimums de pollution. Defaçon générale (30 fois sur 47 prélèvements) lateneur en alcanes est plus élevée. Ceci montre bienque la présence des alcanes ne doit pas être négligéedans lʼévaluation de lʼimpact environnemental de lapollution, en particulier sur les conséquences auniveau climatique.

Le point 9, proche des bassins dʼoxydation de laraffinerie LUKOIL – Neftochim, paraît globalementpeu pollué (concentrations totales 185,7 ; 17,6 ; 24,2 ;43,6 μg.m–3) même si la concentration la plus élevéeest due à une présence importante de benzène(77,8 μg.m–3, voir tableau 6), composé dʼailleursabsent des autres prélèvements. Ce pic de pollutionest vraisemblablement dû à un apport au moment duprélèvement dans les bassins dʼune phase liquidechargée en benzène.

Ce point apparaît donc comme le moins polluédes lieux de prélèvement. Ce résultat obtenu aussibien avec les prélèvements statiques que dyna-miques confirme la complémentarité des deux typesde prélèvements et justifie le choix de prélèvementsdynamiques sur les lieux de fortes densités de circu-lation.

Toutefois, une comparaison entre prélèvementsstatiques et dynamiques sera plus fiable si lʼon effectuedes moyennes sur les valeurs obtenues à partir desprélèvements dynamiques (Tableau 5).

Nous retrouvons dans ce tableau 5 la même relation entre densité de circulation et intensité de pol-lution : les trois points les plus pollués (16, 17 et 18)correspondent aux trois densités de circulation maxi-

males du tableau 3, le point 18 le plus pollué cor-respondant ici à la plus grande densité de circulation.

Nous pensons donc que la dispersion desconcentrations obtenues est due à la fois aux modifi-cations des paramètres de diffusion des COV issusde la raffinerie LUKOIL – Neftochim et aussi auxvariations (quelquefois brutales) des densités de circulation en chaque point de prélèvement.

Il aurait fallu pour conforter ce dernier point effec-tuer en parallèle avec le prélèvement un comptagedes véhicules sur tous les axes de circulation abou-tissant au voisinage du lieu de prélèvement et releverles conditions de circulation (circulation fluide ouembouteillages).

Nous nʼavons pas pu, pour des raisons de dispo-nibilités de personnel, effectuer ce comptage enparallèle avec les mesures.

La bonne concordance entre les valeurs moyennesdu tableau 5 obtenues pour les concentrations enBTEX et les résultats obtenus précédemment avecles prélèvements statiques (Tableau 3) nous permetde faire une cartographie sommaire de lʼensembledes résultats (Figure 2) en affectant les points de prélèvement de teintes de fond correspondant à lagamme de concentration observée : • blanc : [BTEX] < 100 μg.m–3 ;• bleu clair : 100 μg.m–3 ≤ [BTEX] < 200 μg.m–3 ; • bleu moyen : 200 μg.m–3 ≤ [BTEX] < 400 μg.m–3 ;• bleu foncé : [BTEX] ≥ 400 μg.m–3. Dans le cas de plusieurs valeurs obtenues par prélè-vements statiques ou par prélèvements dynamiquesau même point, la valeur la plus élevée est retenue ;il en est de même lorsquʼil existe des valeurs obtenuespar prélèvements statiques et dynamiques au mêmeendroit : la teinte bleu foncé est retenue pour le point16 (teinte bleu moyen à partir des prélèvements dyna-miques et teinte bleu foncé à partir des prélèvements statiques) alors quʼil y a « accord de teinte » pour lesautres points ou les deux types de prélèvements existent, à savoir les points 9, 15, 17 et 18.

Lʼexamen de la figure 2 indique plusieurs tendances :• une pollution importante le long de lʼaxe de transitvers le sud de la mer Noire ;• une pollution plus importante au nord quʼau sud dela ville, ce qui est vraisemblablement dû aux rejets dela raffinerie LUKOIL. Par contre, le port situé au sudde la ville ne semble pas avoir dʼimpact notable : lesémissions sont certainement plus faibles que cellesde la raffinerie et la dispersion y est plus importante(vents marins) ; • un maximum de pollution en centre-ville ;• deux zones faiblement polluées, au voisinage de lamer Noire et au voisinage du lac de Bourgas, ce quisemble indiquer une dispersion plus importante due àces grandes étendues dʼeau propices à lʼeffet desvents. De façon générale, dès quʼune zone nʼest pasprotégée des vents, très actifs dans cette région debord de mer (Figure 2), la dispersion quasi horizontaledes polluants gazeux devient un phénomène impor-tant.

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Tableau 5.Valeurs moyennes obtenues par prélèvements dynamiques.

Average values obtained by dynamic samplings.

9 4 36 30 6613 3 92 136 22815 3 45 137 18216 6 137 150 28717 8 258 205 46318 6 257 287 54420 4 212 176 38821 4 97 140 23722 3 188 147 33523 3 70 84 15424 1 81 145 22625 2 30 46 76

Point Nombre BTEX Alcanes BTEXde de + Alcanes

prélèvement prélèvements µg.m–3 µg.m–3µg.m–3


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Figure 2.Positionnement des sources potentielles de pollution, des stations de monitoring et des points de prélèvement.

Valeurs moyennes obtenues pour les BTEX.Positionning of potential sources of pollution, monitoring stations and sampling places.

Average values for BTEX.

4Direction

de la Raffinerie

Z.I. Nord

Lac de Bourgas

Trafic de transitvers le sud

de la mer Noire

Z.I. Sud

Mer Noire

BOURGAS

221

20

18

17 16

12

19

1323

2115

25

10

9

■ Station de monitoring manuelle

• Station de monitoring automatiquePoint de prélèvement

24

9


5. Comparaison avec les valeurs limites réglementaires

Il est nécessaire, pour évaluer lʼimpact sanitaire,de revenir aux concentrations de chaque composantdes BTEX et de les comparer avec les normes bulgaresdʼexposition de la population au moment de lʼétude(Tableau 6). Le fait dʼavoir dans cette réglementationles mêmes concentrations pour des expositions de30 minutes ou une heure que pour 24 heures fait queles valeurs maximales seront plus fréquemmentatteintes pour les prélèvements courts, ce qui a justifiénotre choix de prélèvements dynamiques à débitélevé. Ce dépassement de la norme est signaléchaque fois par lʼexpression des concentrations encaractères gras dans le tableau 6.

Les valeurs maximales dʼexposition ont été atteintesou dépassées 15 fois pour le benzène (1 fois au point 9,2 fois au point 17, 4 fois au point 18, 3 fois au point 20,2 fois au point 21, 2 fois au point 22, 1 fois au point 24),6 fois pour lʼéthylbenzène (3 fois au point 17, 1 fois aupoint 18, 1 fois au point 20, 1 fois au point 22), 2 foispour les xylènes (1 fois au point 17, 1 fois au point 18)et 1 fois au point 17 pour le toluène.

Il est évident que ces dépassements de normesdʼexposition montrent les lieux les plus pollués etaussi quʼil faut sʼintéresser prioritairement au benzène.

En ce qui concerne le benzène, si la relation entreimpact environnemental et densité de circulation existetoujours (le point 18 où la norme bulgare est la plussouvent dépassée (4 fois sur 6 prélèvements) cor-respond au maximum de circulation), dʼautres effetspeuvent intervenir, car nous nʼavons plus la mêmecorrespondance impact environnemental/densité decirculation pour les autres points de prélèvement.

Ces prélèvements de brèves durées sont parfaite-ment adaptés à la mise en évidence du dépassementdes normes dʼexposition bulgares sur une heure. Parcontre, il est difficile de comparer les valeurs obtenues avec des mesures ou réglementations surdes temps plus longs.

Par exemple, 8 prélèvements sur le point 17 (soitune durée dʼexposition totale de 8 heures) donnentune valeur moyenne de 14,3 μg.m–3 alors que lavaleur la plus élevée sur une heure dʼexposition estde 68 μg.m–3. Il en est de même pour le point 18 où6 prélèvements donnent une valeur moyenne de24,8 μg.m–3 avec une valeur maximale de62,8 μg.m–3 sur une heure.

La moyenne de concentration en benzène sur les47 prélèvements donne dʼailleurs également unevaleur de 14,3 μg.m–3. Cette valeur est tout à faitcomparable aux valeurs signalées pour la pollution aubenzène dans des villes du sud de lʼEurope en 97/98(Athènes : 6,2 à 74,2 μg.m–3, Murcie : 2,9 à 47 μg.m–3,Padoue : 1,2 à 43,5 μg.m–3) [17] (valeurs déjà citéesdans Pollution Atmosphérique [18]), dʼautant plus quesi le rapport (samedi + dimanche)/nombre total dejours a été grossièrement respecté (12/47 = 25,5 % et2/7 = 28,6 %), aucun prélèvement nʼa été effectué lanuit, période de circulation automobile réduite.

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Tableau 6.Concentrations en BTEX (μg.m–3)

pour les prélèvements dynamiques.BTEX concentrations (μg.m–3)

obtained by dynamic samplings.

9 77.8 44.2 0 9.69 0 0.4 0 0.49 0 0 0 09 0 9.9 1.2 0.9

13 0 53.0 7.1 23.813 0 89.6 11.7 42.613 0 40.4 4.7 4.415 0 34.8 3.3 12.115 0 29.9 0 015 0 50.7 5.4 016 0 52.2 7.9 29.616 0 44.0 11.0 13.016 0 44.0 13.0 9.016 0 38.0 0 016 0 137.0 0 121.016 7.0 174.0 1.0 123.017 0 15.4 1.7 3.317 0 18.2 0 2.017 2.7 25.1 3.4 11.317 31.0 90.0 27.0 89.017 0 104.0 21.0 92.017 9.0 41.0 11.0 19.017 68.0 769.0 51.0 276.0

17 6.0 161.0 0 113.018 62.8 42.1 0 018 24.0 77.0 19.0 27.018 0 59.0 0 11.018 0 43.0 0 10.018 46.0 433.0 30.0 201.0

18 16.0 279.0 14.0 146.020 77.2 52.3 3.0 3.220 13.0 58.0 0 53.020 51.0 114.0 31.0 111.020 1.0 159.0 5.0 115.021 0 41.1 5.6 21.121 0 47.8 8.0 30.821 12.0 43.0 0 11.021 22.0 76.0 13.0 57.022 0 31.0 0 14.022 105.0 134.0 39.0 117.022 15.0 57.0 11.0 42.023 7.0 37.0 10.0 21.023 0 45.0 0 31.023 0 39.0 0 20.024 14.0 48.0 9.0 10.025 5.0 18.0 0 12.025 0 24.0 0 0

(Les valeurs en caractères gras sont les points où la réglementationbulgare a été dépassée).

N° Benzène Toluène Éthylbenzène Somme de point xylènes


De plus, les prélèvements ont été effectués auniveau des axes routiers. Une étude effectuée à laRéunion [18] au voisinage des stations-service et desaxes de circulation indique une diminution rapide dela concentration en benzène lorsquʼon sʼéloigne deces sources. Les valeurs obtenues dans ce travailsont donc des valeurs maximales, du moins en ce quiconcerne lʼinfluence de la circulation automobile.

Les prélèvements ont été effectués en août 2001,juin 2002, octobre 2002 et octobre 2003.

La norme bulgare sur le benzène a été dépassée2 fois sur 5 (soit 40 % des cas) en août 2001, jamaisdépassée en juin 2002, 8 fois sur 22 en octobre 2002(36 % des prélèvements) et 3 fois sur 7 en octobre2003 (42 % des cas). Si lʼon tient compte de lʼaugmentation de population et donc de circulation enpériode de vacances estivales (Bourgas est aussi unlieu de villégiature et de transit : tout le transport versles villégiatures du bord de la mer Noire au sud deBourgas traverse la ville et pendant lʼété le nombredʼautomobiles double) on peut vérifier à la fois lareproductibilité des résultats aux périodes identiquesde lʼannée (octobre 2002 et octobre 2003), mais aussile fait que les concentrations sont plus élevées enhiver quʼen été, ce qui a déjà été observé pour la pollution atmosphérique en benzène en milieuurbain [18, 19] et déjà évoqué dans PollutionAtmosphérique [18]. Par exemple à Catane, en Italie,les valeurs maximales indiquées ont augmenté de51 % entre lʼhiver 1996 et lʼété 1996.

Ceci, dans le cas de Bourgas, est dû, à notre avis,au fonctionnement en hiver de toutes les installationsde chauffage collectives et particulières et au fait quela dispersion est plus importante en été quʼen hiver(paramètres climatiques plus favorables en été). Or,lʼinfluence de la dispersion a été mise en évidencepar les comparaisons entre les résultats obtenus.

6. Conclusion

Cette étude de la pollution atmosphérique deBourgas par les BTEX et alcanes a été entreprisepour déterminer lʼimportance de la circulation auto-mobile sur cette pollution et en évaluer lʼimpact parrapport aux normes bulgares de protection de lapopulation. La norme la plus contraignante sʼappli -quant au benzène avec une limite de 10 μg.m–3 pourun temps dʼexposition dʼune heure, nous avons choisidʼutiliser des prélèvements dynamiques (dʼune duréedʼune heure) par accumulation sur charbon actif.

Le programme a été ambitieux (prélèvements àdes temps différents en des points variés) avec unéquipement de prélèvement réduit (utilisation de seulement deux pompes) et une limitation de lʼinves -tissement humain sur lʼétude due à lʼéloignemententre les partenaires bulgares et français. Nousavons toutefois pu montrer quʼune cause importantede la pollution à Bourgas était la circulation automobileet que les normes de sécurité concernant le benzèneétaient dépassées assez souvent dans les rues les

plus empruntées par la circulation automobile enhiver et durant la période de vacances estivales. Ilfaut toutefois tempérer ces dépassements par le faitque toutes ces mesures ont eu lieu dans des rues uti-lisées essentiellement par la circulation, donc dansdes zones où, a priori, la population ne séjourne pastrop longtemps en dehors des déplacements.

Lʼalignement des normes bulgares sur les normeseuropéennes à partir de 2005 fait diminuer la concen-tration moyenne maximale annuelle (5 μg.m–3 en2010). Ce double ajustement (prise en compte de laseule moyenne annuelle et diminution de la quantitémaximale admissible) est justifié par lʼimpact toxico -logique où interviennent des valeurs cumulées. Parcontre, lʼancienne norme bulgare en vigueur pendantcette étude présentait lʼavantage de mettre en évi-dence les dépassements plus ponctuels (moyennessur une demi-heure ou une heure), ce qui constitue, ànotre avis, une approche plus fine des variations deconcentrations en fonction de lʼémission et de ladispersion.

Ces mesures ont été effectuées entre 2001 et2004. Le nombre dʼautomobiles à Bourgas augmenterapidement avec lʼouverture en direction de lʼEurope(128 500 automobiles à Bourgas en 2000 et 180 000en 2005) alors que les performances environnemen-tales de ces véhicules sʼaméliorent peu, le niveau devie imposant lʼachat de voitures dʼoccasion (environ80 % des véhicules avaient plus de 10 ans dʼâge en2002). Ceci, à notre avis, constitue les plus mauvaisesconditions pour la pollution par les hydrocarbures aro-matiques monocycliques (HAM), car ces voitures nesont pas encore équipées de pots catalytiques etleurs moteurs peuvent accepter des carburants sansplomb très chargés en HAM. Toutefois, le relatif rajeu-nissement du parc automobile dû à lʼouverture dumarché paraît compenser les effets dus à lʼaugmen -tation du trafic (mêmes fréquences de dépassementdes normes en octobre 2002 et octobre 2003).Lʼapplication, à partir de juillet 2003, de la réglemen-tation sur la composition des carburants citée plushaut [10] a certainement agi dans le même sens. Soneffet sera encore accru puisque ce même arrêté etses additifs (69/2005, 78/2005, 40/2006 au Journal

d’État bulgare) abaisse le pourcentage volumique à35 % pour les hydrocarbures aromatiques et 1 %pour le benzène à partir du 1er janvier 2007.

Nous avons aussi mis en évidence le rejet danslʼatmosphère de quantités au moins aussi importantesdʼalcanes légers, lʼensemble de ces rejets participantà lʼaugmentation de lʼeffet de serre sur la climatologiede la planète.

Nous aurions pu avec un matériel de prélèvementplus important multiplier les échantillonnages simul -tanés en des endroits différents, ce qui aurait permisde mieux mettre en évidence lʼinfluence de la raffinerieLUKOIL, lʼaugmentation de la distance source-cibleentraînant des effets identiques sur tous les prélève-ments.

Nous aurions pu également focaliser lʼétude en un oudeux points sensibles et faire de façon continue tous

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les prélèvements au même endroit. Mais lʼinformationaurait été, à notre avis, globalement moins riche, mal-gré le fait, mis en évidence dans ce travail, que lesprélèvements dynamiques de courte durée utiliséssont bien adaptés au suivi des variations rapides de concentration.

La poursuite de ce travail sera la recherche dʼémanations plus spécifiques dues aux activitésdans les zones industrielles et la modélisation de lʼémission et la dispersion de tous ces rejets afin dedéfinir les sources les plus polluantes. Ceci devraitpermettre dʼagir pour limiter les pollutions existanteset de mettre en place un réseau de surveillance fiableet efficace.

Cette modélisation, abordée dans la partie finalede la thèse de Mme Naydenova, sera ensuite effec-tuée de la façon la plus complète possible à partir detous les résultats de mesures acquis (dont le présenttravail fait partie) et à venir, des données sur le traficautomobile (avec un suivi précis des conditions de circulation lors des prélèvements) et des déclarationsobligatoires des industriels sur la nature et le volumede leurs activités.

Nous continuerons à utiliser les prélèvements paraccumulation en élargissant la gamme des matériauxadsorbants (par exemple, silice imprégnée de dinitro-phénylhydrazine (DNPH) pour le dosage des aldéhydesproduits par lʼindustrie agroalimentaire, lʼélaborationde matériaux de construction et les moteurs Diesel).

Cette technique, bien que dʼune précision limitée (globalement évaluée à 15 % par lʼASTM [20]) carchaque étape (prélèvement, extraction, analyse)apporte un peu dʼimprécision, présente lʼavantagedʼune bonne stabilisation des prélèvements avantanalyse.

Pour compenser lʼobtention tardive des résultats(par rapport aux prélèvements), il est prévu de définirles lieux et conditions de prélèvements par une campagne dʼanalyse sur site (donc avec résultatimmédiat) par couplage préconcentrateur/micro -chromatographe/détecteur de masse (μTD/μGC/MS)récemment développé au laboratoire dans le cadredes analyses environnementales [21].

Le travail effectué a mis en évidence lʼintérêt dedéfinir des seuils maxima de pollution correspondantaux durées de prélèvements. Cette démarche, cor-respondant alors à la législation bulgare modifiée àpartir de 2006, sera conservée (en définissant sibesoin de nouveaux seuils) pour mettre en évidence,de façon statistique, les tendances observées.

Remerciements

Ce travail a été possible grâce à lʼaide de laconvention Copirtech ADEME 01 41 370 et duProgramme « Rila 16 » dʼAction Intégrée EGIDE06 277 UL.

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Références

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2. Popescu M, Blanchard JM, Carré J. Analyse et traitement physicochimique des rejets atmosphériquesindustriels. Lavoisier, Paris 1998 : 854 p.

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5. Arrêté n° 1 du 16/01/2004 du ministère de lʼEnvironnement, des Eaux et de la Santé sur les normes deconcentrations admissibles en benzène et monoxyde de carbone dans lʼair atmosphérique. Journal

d’État Bulgare 2004 ; 14. 6. Rapport pour lʼévaluation dʼune installation industrielle en exploitation : « LUKOIL – Neftochim Bourgas »

AD sur lʼenvironnement, Sofia 2001.7. Monitoring de lʼenvironnement. Municipalité de Bourgas, 1992-2000. Bourgas 2001.8. Programme pour la conduite de la qualité de lʼair de la municipalité de Kameno, 2004.9. Panev T, Nikolova L. Assessment of the Ambient Air Pollution with Organic Substances of Settlements

Near « LUKOIL – Neftochim », Burgas. Hygiène et la protection de la santé 2000 ; v. XLIII ; N 2 : 25-30.10. Arrêté N 156 du Conseil des ministres sur la réglementation de la qualité des carburants. Journal d’État

Bulgare 2003 ; 66.11. Létoffé JM, Sigala C, Chiriac R, Dutheil C, Carré J. Caractérisation des mélanges complexes dʼeffluents

gazeux par couplage TG/GC-MS. Application à la dégradation des matériaux. Journal of Thermal

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gazeux sur charbon actif. Prélèvement par pompage. AFNOR 1991, Paris La Défense.13. Norme NF ISO 16200-1 (X43-272-1). Qualité de lʼair des lieux de travail. Échantillonnage et analyse des

composés organiques volatils par désorption au solvant/chromatographie en phase gazeuse. Partie 1 :méthode dʼéchantillonnage par pompage. AFNOR 2001, Paris La Défense.

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20. Annual book of ASTM standards, 11.03 Atmospheric Analysis, Occupational Health and safety. ASTM,Philadelphia, USA, 1991 : D 3687-89.

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