Interactions entre

pollution atmosphérique

et changement climatique

23 juin 2009

Les interactions entre pollution atmosphérique et

changement climatique, axe de travail prioritaire d e l’INERIS L’INERIS étudie les interactions entre la pollution atmosphérique et le changement climatique, afin d’aider notamment les pouvoirs pub lics à mettre en œuvre des politiques environnementales combinées. Ses études s’appuient sur des travaux de modélisation qui abordent l’impact du climat sur la qualité de l ’air, notamment la concentration d’ozone et de particules, ainsi que la réciproque, les effets des polluants, en particulier les aérosols, sur le réchauffement de la planète. L es chercheurs ont par ailleurs analysé les effets de synergie et d’antagonisme entre les m esures de réduction des émissions, selon qu’elles visent les gaz à effet de serre ou l es polluants influant sur la qualité de l’air.

La recherche mondiale constate aujourd’hui l’importance des influences réciproques entre la pollution atmosphérique et le changement climatique. En s’appuyant sur les avancées scientifiques, les instances nationales, européennes et internationales envisagent de faire évoluer les politiques environnementales, qui traitent actuellement ces deux questions de manière séparée. L’objectif est de mettre en place des politiques combinées tenant compte de ces interactions pour améliorer l’efficacité, voire le coût des mesures de réduction des émissions.

En appui des pouvoirs publics, les équipes de modélisation de l’INERIS, dont l’expertise en matière de surveillance de la qualité de l’air est reconnue, travaillent sur l’impact du changement climatique sur la qualité de l’air. Les études visent à quantifier les effets de l’évolution du climat sur les niveaux de polluants atmosphériques, ozone et particules principalement, en combinant le modèle CHIMERE de prévision de qualité de l’air avec les prédictions climatiques du GIEC pour la fin du siècle. Les premiers résultats montreraient une augmentation des niveaux de concentration d’ozone en été, surtout en France. Concernant les particules, les niveaux de PM10 devraient décroître en hiver et augmenter fortement en été.

L’Institut s’intéresse également aux effets des polluants sur le réchauffement du climat. Les aérosols semblent jouer un rôle crucial en exerçant un forçage radiatif positif ou négatif sur le bilan énergétique du système climatique. Les recherches portent sur l’amélioration des modèles d’analyse régionaux destinés à quantifier l’impact réel des particules sur le climat, notamment les évolutions météorologiques relatives aux vents, aux températures et aux précipitations. L’INERIS travaille en outre sur la méthode « core-shell », qui permet de mieux représenter l’aérosol dans le modèle et a commencé à étudier l’impact radiatif de l’ozone et du méthane.

L’Institut conduit des travaux d’évaluation des politiques de réduction des émissions, qu’elles s’inscrivent dans une perspective de lutte contre le réchauffement ou qu’elles aient pour objectif d’améliorer la qualité de l’air. Certaines actions peuvent avoir un effet positif à la fois pour diminuer les concentrations de polluants nocifs pour la santé et réduire les quantités de gaz à effet de serre émises. Mais les effets ne se cumulent pas toujours : des mesures sont susceptibles d’avoir un impact positif sur un phénomène et négatif sur l’autre. De l’analyse de l’INERIS, il ressort que de nombreuses mesures suivent une logique « gagnant-gagnant » et qu’un potentiel d’amélioration existe, en particulier en examinant les conditions dans lesquelles elles sont mises en œuvre.

Mieux comprendre la relation climat-pollution de l’ air

pour mettre en œuvre des politiques combinées

L’expertise de l’INERIS au service des politiques c ombinées

Les compétences de l’INERIS dans le domaine de l’impact sanitaire et environnemental des émissions dues aux activités humaines (industrie, agriculture, transport, énergie et chauffage domestiques), l’amènent à travailler à deux niveaux.

En recherche, l’Institut s’intéresse aux interactions physiques et chimiques entre pollution atmosphérique et changement climatique. L’évolution du climat modifie les mécanismes de formation des polluants, particules et ozone notamment, et leur impact sur l’homme et l’écosystème ; la pollution a une influence sur le climat, notamment les aérosols qui affectent les propriétés de transfert radiatif de l’atmosphère.

Dans le cadre de sa mission d’appui aux pouvoirs publics, l’Institut a la charge d’évaluer la performance des dispositifs de maîtrise des risques et des pollutions. Il apporte son expertise aux décideurs politiques pour la mise en œuvre de politiques tenant compte des interactions climat-qualité de l’air. Afin de contribuer à la définition de politiques combinées, l’INERIS étudie les synergies et antagonismes entre les mesures destinées à lutter contre le réchauffement climatique et les actions visant à améliorer la qualité de l’air. Des politiques traitant de manière conjointe et intégrée ces deux questions engendrent des bénéfices pour la santé humaine et l’environnement. Les mesures mises en place sont plus efficaces ; les coûts de gestion de la qualité de l’air peuvent être réduits en tirant parti de mesures de gestion du changement climatique.

Pourquoi des stratégies de réduction des émissions différenciées ?

Les stratégies de réduction des émissions de polluants atmosphériques ont été développées de façon distincte selon que l’on s’intéressait au problème du réchauffement climatique, dû aux gaz à effet de serre (GES), ou à la qualité de l’air respiré par les populations dans les basses couches de l’atmosphère. Les explications en sont multiples :

• les propriétés physico-chimiques des polluants conduisent à les étudier séparément. Les GES ont des temps de résidence très longs dans l’atmosphère, à l’inverse des polluants atmosphériques (PA) qui dégradent la qualité de l’air ; leur distribution spatiale est différente.

• Le problème posé par l’augmentation des GES dans l’air ambiant nécessite une réponse à l’échelle planétaire alors que la gestion de la qualité de l’air est souvent circonscrite à une zone locale (ville, quartier…) ou régionale.

• Les politiques de gestion de la qualité de l’air ont un impact à court et moyen terme tandis que le changement climatique ne s’envisage que sur un temps long.

• Les effets des polluants amènent à les distinguer : la plupart des GES (à l’exception notable de l’ozone) ont un impact très faible sur la santé humaine, alors que la question sanitaire est prioritaire dans le cas des mesures visant à réduire les PA.

Les particules et l’ozone, le cœur de la recherche à l’INERIS

Les travaux de l’INERIS portent sur les particules, qui jouent un rôle majeur dans les mécanismes d’interactions entre climat et pollution. Ce sont des polluants issus de substances organiques, élémentaires, ou minérales de composition variable. Leurs effets sur la santé dépendent de leur granulométrie (elles pénètrent d’autant plus profondément dans l’appareil respiratoire que leur diamètre est faible) et de leur composition chimique (elles peuvent contenir des produits toxiques, métaux ou HAP). Elles se présentent sous forme de fines matières liquides (brouillard) ou solides (poussière, fumée), d’origine organique ou minérale. Elles sont couramment classées par taille et mesurées en microgrammes par mètre cube d’air (µg/m3).

La réglementation distingue les PM10 (diamètre inférieur à 10 µ) et les PM2.5 (diamètre inférieur à 2,5 µ, dites particules fines). Le niveau de PM10 est réglementé en Europe depuis 19961. Conformément à la directive 2008/50/CE du 21 mai 2008, le seuil maximal de concentration sur 24h est limité à 50 µg/m3, pas plus de 35 fois par an, et la concentration moyenne annuelle maximum ne doit pas dépasser 40 µg/m3. La nouvelle directive intègre en outre les PM2.5. Elle impose de réduire, d’ici à 2020, l’exposition en zone urbaine de 20% en moyenne par rapport aux chiffres de 2010 et de ramener les niveaux d'exposition au-dessous de 20 µg/m3 d'ici 2015 dans ces zones. Sur l’ensemble du territoire, un plafond de 25 µg/m3 devra être respecté à cette même échéance. La pollution particulaire : quelques définitions

Les particules primaires sont émises directement par l’environnement ou les activités humaines. Parmi les sources naturelles, on compte l’érosion éolienne des sols, les éruptions volcaniques, les feux de forêt et la combustion de la biomasse, les embruns océaniques… Les sources anthropiques sont constituées par les installations de combustion industrielles, l’agriculture, le chauffage domestique, la circulation routière. Ce type de particules, si elles sont produites mécaniquement, a une taille supérieure au micron ; lorsqu’elles sont issues de la combustion, elles ont une taille inférieure au micron.

Les particules secondaires sont formées dans l’air ambiant par des processus chimiques complexes. Après avoir été rejetées dans l’atmosphère, les particules peuvent réagir au contact de composés gazeux, qui jouent le rôle de précurseurs, pour donner naissance à des particules différentes des émissions d’origine. Le soufre, les NOx, l’ammoniac ou les composés organiques sont par exemple des précurseurs de particules secondaires.

Un aérosol est un ensemble de particules, solides ou liquides, en suspension dans un milieu gazeux. Un aérosol organique secondaire est composé de particules secondaires, d’origine organique (dont les précurseurs sont les composés organiques secondaires). On distingue également les espèces inorganiques secondaires (sulfate, nitrate, ammonium…), le carbone élémentaire (carbone suie) produit par la combustion, le carbone organique (formé par oxydation ou combustion incomplète), les composés minéraux et sels provenant de l’abrasion et de l’envol de poussières, les métaux issus de processus d’abrasion et les composés biologiques (pollens, spores, microorganismes).

Les chercheurs de l’INERIS ont étudié, en parallèle de leurs travaux sur les particules, l’impact du changement climatique sur la concentration d’ozone. Ce gaz, lorsqu’il est présent dans les basses couches de l’atmosphère, est issu d’un processus de transformation chimique déclenché par l’interaction d’autres polluants émis par l’activité humaine (NOx et COV) en présence du rayonnement solaire (UV). L’ozone est à la fois un GES et un des polluants ayant la plus forte influence sur la qualité de l’air : il peut créer une gêne respiratoire, des irritations oculaires et des altérations pulmonaires. L’ozone est, en outre, connu pour son impact négatif direct sur la végétation.

La directive 2002/3/CE du 12 février 2002 exige de respecter une concentration journalière moyenne de 120 µg/m3, à ne pas dépasser plus de 25 jours par an. Le seuil d’information est fixé à 180 µg/m3 (moyenne sur 1h) et le seuil d’alerte à 240 µg/m3 (moyenne sur 1h).

1 Directive cadre 96/62/CE du 27 septembre 1996 sur la qualité de l’air, puis première directive fille 99/30/CE du 22 avril 1999.

Principaux gaz à effets de serre

Vapeur d’eau

Dioxyde de carbone (CO2)

Méthane (CH4)

Ozone (O3)

Oxyde nitreux ou protoxyde d’azote (N2O)

Chlorofluorocarbones (CFC) et hydrochlorofluorocarbones (HCFC)

Hexafluorure de soufre (SF6)

Principaux polluants influant sur la qualité de l’air

Ozone (O3)

Oxydes d’azote (NOx)

Dioxyde de soufre (SO2)

Composés Organiques Volatiles (COV)

Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP)

Particules (PM2.5 et PM10)

Ammoniac (NH3)

Benzène (C6H6)

Monoxyde de carbone (CO)

L’action du changement climatique

sur la pollution atmosphérique : ozone et particule s

La modélisation des effets du changement climatique sur les polluants

Le climat est identifié comme un facteur influant sur la qualité de l’air, notamment en ayant un impact sur le comportement des polluants dans l’atmosphère. Dans cette perspective, les études de l’INERIS ont pour objectif de quantifier les effets possibles du changement climatique sur les niveaux de polluants atmosphériques.

Les équipes de recherche ont débuté un travail de régionalisation des effets climatiques sur la qualité de l’air. Avec la collaboration de l’International Centre for Theoretical Physics (Unesco/AIEA), elles ont couplé le modèle CHIMERE de prévision de qualité de l’air utilisé dans le cadre du système PREV’AIR avec des prédictions climatiques portant sur la fin du XXIème siècle (2070 à 2100). Les données tirées de ce couplage sont ensuite analysées et comparées aux conditions actuelles.

Les épisodes de pollution photochimique apparaissent souvent lorsque les conditions météorologiques sont favorables au dessus ou à proximité des sources d’émission. Aussi, les hausses des concentrations en polluants atmosphériques à l’horizon 2075 simulées par les chercheurs de l’Institut sont généralement liées à une dynamique atmosphérique qui disperse peu les polluants et favorise leur accumulation (situation anticyclonique). Des températures élevées rendent également propice la formation et la concentration de polluants secondaires (ozones, aérosols organiques secondaires).

D’après les estimations du GIEC, le changement climatique devrait engendrer, dans le futur, une perturbation du cycle de l’eau, de la circulation des masses d’air et une hausse des températures. Les paramètres météorologiques qui ont une influence sur la dispersion des polluants sont susceptibles de subir d’importantes variations : vitesse du vent, phénomène de convection, fréquence et intensité des situations anticycloniques. La fréquence et la durée des événements de pollution atmosphérique risquent d’en être profondément modifiées. La méthodologie de l’étude

L’objectif est d’isoler, parmi d’autres facteurs d’influence, l’impact du réchauffement climatique sur la qualité de l’air. Le modèle ne prend volontairement pas en considération l’effet possible des politiques de réduction d’émissions ou une évolution potentielle de l’activité industrielle mondiale qui modifierait les flux de polluants entrant en Europe. Les hypothèses formulées à l’occasion de ce travail partent donc du postulat que les émissions futures de polluants sont égales à celles d’aujourd’hui et que le flux de polluants entrant en Europe ne subit pas de variations entre présent et futur.

Ces recherches, effectuées à l’échelle européenne, portent principalement sur deux types de polluants influant sur la qualité de l’air : l’ozone et les particules.

L’impact de l’évolution du climat sur l’ozone

Concernant l’ozone, les premiers travaux de l’Institut montrent que l’évolution climatique provoquerait une augmentation des niveaux d’ozone en période estivale. Sur la base des scénarios d’évolution climatique du Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC), les pics journaliers seraient susceptibles de croître en moyenne de 25 à 40 µg/m3 par rapport au niveau actuel.

Les prédictions indiquent qu’à l’échelle européenne, la France se trouverait fortement touchée par l’accroissement des concentrations : le dépassement des seuils d’information et d’alerte serait par conséquent beaucoup plus fréquent. La persistance des épisodes d’ozone augmenterait également : les fortes concentrations d’ozone de l’été 2003 pourraient ainsi devenir une situation « normale » à la fin du siècle.

Différence (en µg/m3) entre les moyennes passées (1960-1990)

des pics d’ozone journaliers estivaux et les moyennes futures (2070-2100)

L’impact du climat sur la pollution particulaire

Pour les particules, la saisonnalité est un facteur déterminant à prendre en compte pour évaluer l’impact du changement climatique. En hiver, les moyennes journalières de PM10 devraient décroître de quelques µg/m3, sous l’effet de températures plus douces qui ne favorisent pas la formation d’aérosols (plus grande évaporation du nitrate d’ammonium). L’accroissement de la hauteur de la couche limite atmosphérique terrestre pourrait par ailleurs favoriser la dispersion des polluants plutôt que leur accumulation à proximité de la surface.

En été, les changements climatiques seraient susceptibles d’augmenter les niveaux de PM10 de plusieurs µg/m3, jusqu’à 5-6 µg/m3 en France. La hausse des températures aurait en effet un impact fort sur la formation des aérosols organiques secondaires. En outre, le potentiel d’émissions de poussières issues de l’assèchement des sols augmenterait, du fait d’un accroissement de l’érosion, dû à une hausse des températures combinée à une baisse des événements pluvieux.

Concentrations moyennes journalières (µg/m3) de PM10 actuelles (à gauche) et leurs variations

pour 2070-2075 (à droite), respectivement en hiver (haut) et été (bas), selon le scénario A2 du GIEC.

L’impact de la pollution atmosphérique

sur le changement climatique : le rôle des aérosols

Le forçage radiatif : la question des particules

En 2008, le Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC) a mis l’accent sur le phénomène de « forçage radiatif »2 dans son rapport sur les changements climatiques. Cette notion, qui sert d’indicateur, exprime les modifications apportées au bilan énergétique du système climatique par des facteurs extérieurs et permet de comparer l’influence de facteurs de réchauffement (forçage radiatif positif) et de refroidissement (forçage radiatif négatif).

L’évolution du climat dépend, entre autres, de facteurs chimiques comme les concentrations atmosphériques de polluants associés aux activités humaines3. L’INERIS étudie les particules, dont l’impact sur le bilan énergétique du système climatique est aujourd’hui identifié, mais dont l’importance doit encore être quantifiée.

Les aérosols ont en effet un rôle complexe : ils provoquent un forçage radiatif négatif ou positif selon les cas, avec des effets directs, semi-directs et indirects. L’impact des aérosols dépend grandement des substances composant les particules, dont les comportements sont différents.

Dans leur globalité, les aérosols (sulfates, carbone, nitrates, poussières) produisent un effet refroidissant avec un forçage radiatif de -0,5 W/m2.

• Les sulfates issus des émissions industrielles de SO2 ont un forçage radiatif négatif (refroidissement).

• Les aérosols de carbone organique ont un forçage radiatif négatif (refroidissement).

• Les particules de carbone élémentaire (carbone suie) ont un forçage radiatif positif de +0,2 W/m2 (réchauffement).

Le couplage aérosols/climat dans les modèles climat iques

Pour quantifier l’impact des particules sur le climat, l’Institut est amené à travailler à l’échelle régionale ou nationale, échelle pertinente du point de vue de la qualité de l’air. L’INERIS développe, en collaboration avec le laboratoire d’Aérologie de Toulouse (CNRS/Université de Toulouse III Paul Sabatier), des modèles régionaux d’analyse, notamment pour les aérosols carbonés.

Un des axes de recherche porte sur l’évaluation de la méthode dite « core-shell » utilisée dans le calcul des propriétés optiques des particules, qui permet d’obtenir une structure plus réaliste de l’aérosol.

Il sera possible, avec ces modèles d’analyse, de calculer l’impact des concentrations particulaires sur le bilan énergétique du système climatique, en fonction de la quantité des différents polluants présents dans l’atmosphère.

Une meilleure connaissance du bilan radiatif permet in fine d’anticiper des évolutions météorologiques concernant les vents, les températures et les précipitations. Ainsi, les chercheurs de l’Institut ont également commencé à étudier l’impact radiatif de l’ozone et du méthane.

2 Le forçage radiatif est « la mesure de l’influence d’un facteur sur l’altération de l’équilibre des énergies entrantes et sortantes du système Terre-atmosphère. Il donne une indication de l’ampleur de ce facteur en tant que moyen de changement climatique potentiel » (GIEC, Bilan 2007 des changements climatiques : Rapport de synthèse). Les valeurs du forçage radiatif, dont les variations sont calculées par rapport au niveau préindustriel établi en 1750, sont exprimées en watts par mètre carré (W/m2). 3 On estime que les activités humaines conduites depuis 1750 ont eu globalement un effet de réchauffement net avec un forçage radiatif de +1,6 W/m2 (en comparaison, les variations de l’éclairement énergétique solaire depuis 1750 ont produit un forçage de +0,12 W/m2).

Les effets de la pollution particulaire

• Les effets directs : les particules interagissent avec l’énergie solaire incidente et le rayonnement terrestre. Elles captent l’énergie radiative, puis la diffusent ou bien l’absorbent. Les aérosols diffusants ont un effet refroidissant, tandis que les aérosols absorbants convertissent l’énergie en chaleur et augmentent sensiblement la température de l’air.

• Les effets semi-directs : les aérosols absorbants, en ayant un effet sur les profils de température dans l’atmosphère, ont un impact sur les conditions de formation des nuages. L’augmentation de température peut entraîner leur disparition par évaporation ou modifier leur extension géographique.

• Les effets indirects : les aérosols peuvent interagir directement avec les nuages, qui ont eux-mêmes un fort impact radiatif sur le bilan énergétique terrestre. Lorsque des nuages se forment, les aérosols servent de noyaux de condensation. A contenu en eau fixe, un nuage issu d’une masse d’air fortement chargée en aérosols comporte un nombre de gouttelettes plus important qu’un nuage issu d’une masse d’air faiblement chargée en aérosols. De ce fait, le nuage a un fort pouvoir réfléchissant (effet de refroidissement). Les aérosols ont un second effet indirect : les gouttelettes qui forment le nuage, en général plus petites, n’atteignent pas la taille critique au-delà de laquelle se déclenchent les précipitations. La durée de vie du nuage se trouve donc augmentée ; la couverture nuageuse moyenne de la Terre est également plus importante. Cette présence accrue de nuages a un impact refroidissant ou réchauffant selon leur altitude.

Synergies et antagonismes des politiques

de gestion de la qualité de l’air et du changement climatique

Les effets des politiques de réduction des émission s : synergies et antagonismes

En appui aux pouvoirs publics, les chercheurs de l’INERIS ont initié des travaux d’étude d’un ensemble de mesures de gestion des émissions atmosphériques : l’objectif de ces recherches est d’analyser les effets de synergie ou d’antagonisme entre les actions concernant le climat et les actions relatives à la qualité de l’air.

Parmi les politiques de gestion du changement climatique et de gestion de la qualité de l’air, certaines actions ont un impact sur l’un des deux phénomènes sans influer sur l’autre. Dans le secteur de l’énergie par exemple, la diminution des émissions des réseaux de gaz naturel, prévue dans le plan Climat 2004-2012, est une mesure qui n’influe que sur le réchauffement climatique. Limiter autant que possible les fuites dans les réseaux réduit les émissions de CH4, mais n’a a priori pas d’effet positif ou négatif sur la qualité de l’air.

Dans de nombreux cas cependant, les mesures de lutte contre le réchauffement du climat et les actions destinées à limiter la pollution atmosphérique interagissent entre elles. Certaines décisions se révèlent positives à la fois pour le changement climatique et l’amélioration de la qualité de l’air. Mais les effets positifs des politiques de contrôle des sources d’émission de GES et des polluants influant sur la qualité de l’air ne se cumulent pas toujours. Des mesures sont susceptibles d’avoir un impact positif sur l’un des deux phénomènes et négatif sur l’autre.

Les premières analyses des experts de l’Institut montrent que de nombreuses mesures relèvent de la logique « gagnant-gagnant » mais qu’il existe un potentiel d’optimisation des politiques environnementales dans ces domaines. Elles ont également révélé que le potentiel synergique ou antagoniste des mesures dépend fortement des conditions dans lesquelles elles sont mises en œuvre et accompagnées.

Quelques exemples de mesures « gagnant-gagnant »

Le Plan Climat propose en outre l’inspection régulière des chaudières pour éviter la dégradation des performances. Cela induit une baisse des émissions de polluants (qui tendent à augmenter avec le temps et le manque d’entretien de la chaudière) et une réduction des émissions de CO2 (l’entretien peut conduire à des économies de combustible de l’ordre de 10%).

Des mesures du plan Climat liées au transport routier, comme l’éco-conduite, qui incite à réduire la consommation de carburant, et la fluidification du trafic en zones congestionnées, qui permet de mieux réguler les vitesses, agissent positivement sur les deux phénomènes. Elles réduisent les émissions de CO2 et les émissions de polluants nocifs pour la santé (NOx, PM, CO…). La même synergie est envisageable dans le cas du transport ferroviaire, avec l’augmentation des parts du marché du fret ferroviaire, inscrite dans le Plan Climat et réaffirmée par le Grenelle de l’Environnement.

L’amélioration de l’efficacité énergétique dans l’industrie, prévue dans le Plan Climat, diminue la consommation d’énergie et par ce biais, a un impact positif sur la réduction des émissions de particules et de CO2.

En agriculture, la limitation de l’utilisation des engrais à fort taux de volatilisation (urée, solutions azotées) est une action « gagnant-gagnant » : la moindre présence d’urée diminue les émissions de NH3, polluant atmosphérique avéré, ainsi que les émissions de CO2 (l’urée cause des dégagements de dioxyde de carbone lors de son épandage, par décarbonatation des couches du sol). Le même constat s’applique à la réduction globale des apports d’engrais, qui contribue à la diminution de polluants comme les NOx et le NH3 ainsi qu’à la baisse des émissions de N2O et de CO2 (rejeté lors de la fabrication). L’augmentation de la culture de

légumineuses, envisagée par le plan Climat, permet également de réduire les émissions de NH3 et les émissions d’un GES, le CH4.

Quelques exemples de mesures à effets antagonistes

En matière d’énergie, la combustion du bois avec des appareils de chauffage domestiques, proposée dans le plan Climat, est une mesure de réduction de CO2 qui a un impact réel sur l’augmentation des polluants atmosphériques : particules, HAP, NOx, COV… De même, l’utilisation de la biomasse, pour limiter les émissions de CO2, pourrait avoir des effets antagonistes en accroissant la pollution atmosphérique, notamment particulaire. L’impact dépend de l’origine de la biomasse, des caractéristiques des installations de combustion, ainsi que de la stratégie énergétique dans laquelle elle s’inscrit.

Sur le plan des transports routiers, les biocarburants de première génération ont des effets fortement antagonistes : les véhicules émettent moins de CO2 mais rejettent des polluants atmosphériques en plus grande quantité : particules (PM10), NOx, NH3.

Plusieurs techniques de traitement des NOx en sortie de procédé (mesures « end of pipe »4) pour réduire les émissions industrielles, ont un impact positif sur la diminution des rejets de ces polluants. Mais elles engendrent en contrepartie une augmentation des émissions de GES (CO2 pour la consommation d’énergie supplémentaire ou encore N2O lorsque de l’ammoniac est employé dans le processus de traitement). Il devient alors indispensable de bien étudier les technologies à mettre en œuvre par rapport à une installation donnée pour définir la meilleure stratégie environnementale.

En agriculture, certaines solutions envisagées pour remplacer les engrais, afin de réduire les émissions d’un GES comme le N2O, ont des effets antagonistes : l’épandage de lisier, l’enfouissement de fumier et l’utilisation d’urée augmentent in fine les émissions de NH3 dans l’atmosphère. Le réglage des tracteurs, mentionné dans le plan Climat, a également des effets négatifs sur la réduction des émissions de NOx, si le réglage est conçu pour optimiser la consommation de carburant et réduire les émissions de CO2.

4 Les mesures « end of pipe » désignent les mesures traitant les émissions à l’aval des procédés qui les génèrent, par opposition aux mesures dites « primaires », qui comprennent les actions destinées à limiter les émissions à la source.

L’INERIS et la qualité de l’air

L’INERIS est un acteur majeur de la prévention des risques sanitaires et environnementaux liés à la pollution de l’air. L’Institut intervient à tous les niveaux de la surveillance de la qualité de l’air : caractérisation des polluants, élaboration et validation des stratégies de surveillance, développement d’outils prévisionnels de qualité de l’air, évaluation de l’impact des politiques de réduction des émissions.

L’étude des polluants et de leurs effets sur la san té

Pour une meilleure connaissance des polluants et de leurs effets sur la santé, les chercheurs de l’INERIS travaillent sur l’identification et la quantification des substances présentes dans les émissions atmosphériques et dans l’air ambiant (air extérieur et air intérieur). Ils étudient également la toxicité des polluants (par inhalation), notamment des particules, et l’exposition des populations à ces mêmes polluants. Au service des pouvoirs publics, des agences sanitaires et des industriels, l’INERIS mène des recherches sur la maîtrise des émissions de polluants, dans le domaine des rejets industriels, agricoles (pesticides notamment) ou domestiques (combustion du bois par exemple).

L’INERIS s’intéresse aujourd’hui particulièrement aux micro-environnements : le projet Inter’modal vise ainsi à développer une approche inédite permettant de comparer l’exposition des populations aux particules lors de déplacements urbains intermodaux (habitacles d’automobile, métro, RER, bus, marche à pied, vélo). Le traitement statistique des informations permettra d’identifier les points noirs environnementaux d’un parcours et les bénéfices pour les populations d’une nouvelle offre de transport.

En matière de qualité de l’air intérieur , des études sont menées depuis 2000 sur l’exposition des populations urbaines aux particules, au benzène et aux aldéhydes (en particulier le formaldéhyde). Plusieurs campagnes de mesure de perchloréthylène ont été conduites pour évaluer les risques d’exposition des riverains habitant des logements mitoyens d’établissements de nettoyage à sec. L’INERIS a également évalué l’exposition non alimentaire d’enfants franciliens à un certains nombre de pesticides présents dans l’environnement intérieur de leurs domiciles, avec la collaboration de l’Université Paris V René Descartes. L’Institut coordonne par ailleurs le réseau RSEIN (Recherche Santé Environnement INtérieur) financé par les Ministères chargés de l’Ecologie et de la Santé, réseau d'experts français réunis autour de la thématique de la qualité de l'environnement intérieur. Il participe enfin aux travaux de l'Observatoire de la Qualité de l'Air Intérieur (OQAI) coordonné par le CSTB.

L’INERIS, partie prenante du Laboratoire Central de la Qualité de l’Air (LCSQA)

L’INERIS, organisme de référence, intervient dans l’harmonisation et la validation des méthodes de surveillance de la qualité de l’air. Il est, avec l’Ecole des Mines de Douai et le Laboratoire National de Métrologie (LNE), l’un des opérateurs du Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l’Air (LCSQA). Créé en 1995 par le Ministère chargé de l’Ecologie, le LCSQA constitue la structure d’appui scientifique et technique du dispositif national de surveillance de la qualité de l'air, articulé autour des Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQA) réparties sur tout le territoire.

A ce titre, l’Institut apporte un appui au Ministère chargé de l’Ecologie dans sa politique en matière de qualité de l’air et son assistance technique aux AASQA. Il réalise des études théoriques et expérimentales afin d'améliorer la qualité des mesures ; il développe de nouvelles méthodes de mesure, évalue les performances des instruments de métrologie et organise des essais inter-laboratoire avec les organismes agréés, grâce à un banc d’essais unique en Europe. Les experts de l’INERIS participent aux travaux de normalisation et de réglementation dans le cadre des instances européennes et internationales.

Le LCSQA réalise enfin des études spécifiques en complément des recherches menées dans le cadre du système PREV’AIR, dans le but de mieux répondre à la demande des AASQA en matière de prévision de qualité de l’air. Depuis 2008 par exemple, le LCSQA procède, à travers le dispositif CARA, à l’analyse chimique a posteriori d'échantillons prélevés par les AASQA sur plusieurs sites, afin d’effectuer une spéciation chimique des particules. Ce dispositif permet d’apporter des éléments de compréhension sur l’origine des particules, en particulier celles liées aux activités anthropiques, lors des épisodes de pollution particulaire ou en situation normale.

Les outils prévisionnels de la qualité de l’air : l e système PREV’AIR

L’INERIS est un des opérateurs du système PREV'AIR, créé en 2003 à l'initiative du Ministère chargé de l’Ecologie. Ce système fournit quotidiennement des prévisions et des cartographies de qualité de l'air issues de simulations numériques, à différentes échelles spatiales. Des cartes d'observation établies à partir de mesures effectuées sur le terrain par les AASQA sont également diffusées.

Fruit de la collaboration technique entre l’INERIS, le CNRS, Météo France et l’ADEME, PREV’AIR réalise des prévisions et cartographies de polluants réglementés en fonction de leur impact sanitaire et environnemental : ozone, oxydes d'azote, particules. Disponibles sur www.prevair.org, ces prévisions sont accessibles sur le globe, l'Europe et la France pour l'ozone ; sur l'Europe et la France pour le dioxyde d'azote ; à l'échelle européenne pour les particules fines, et sur le globe pour les poussières désertiques.

Depuis 2007, PREV’AIR permet de prédire et d’analyser a posteriori les épisodes de pollution particulaires. Les caractéristiques de l’épisode d’avril 2009 ont par exemple été déterminées : les plus fortes concentrations en aérosols, constitués en grande partie de nitrate d’ammonium issu d’oxydes d’azote et d’ammoniac, ont été observées dans les pays et régions où l’activité agricole est plus intense. Cet épisode de pollution est différent de ceux observés en janvier 2009, qui ont plutôt concerné les grandes villes de l’Europe de l’Ouest, au cours desquels les particules émises localement par le trafic routier, les activités industrielles, le chauffage urbain se sont retrouvées piégées dans une atmosphère exceptionnellement stable, sans possibilité de dispersion.

L’analyse économique pour l’évaluation de l’impact des politiques environnementales

En appui du ministère chargé de l’Ecologie, l’Institut mène des recherches prospectives pour évaluer l’impact des politiques de réduction de la pollution atmosphérique. L’objectif est d’aider les pouvoirs publics à disposer d’une vision claire sur la pertinence des politiques actuelles et à élaborer des propositions d’évolution.

Les ingénieurs de l’INERIS conduisent leurs analyses au niveau international dans le cadre de la Convention LRATP (Long Range Transboundary Air Pollution) et européen avec la révision de la directive NEC (National Emissions Ceilings) qui fixe les plafonds d’émissions nationaux. L’Institut apporte également un soutien technique au ministère dans l’élaboration et la révision des programmes d’action nationaux, notamment sur le volet des mesures économiques. Depuis 2001, l’INERIS travaille ainsi sur l’évaluation des mesures économiques et structurelles contre la pollution : les mesures de réduction des NOx, du SO2, des COV et du NH3 on ainsi été étudiées en 2003.

Dans le domaine des émissions industrielles, les experts sont très impliqués aux côtés du Ministère chargé de l’Ecologie sur la mise en œuvre de la directive IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control) et la mise à disposition des BREF, documents de référence sur les Meilleures Techniques Disponibles (MTD) pour réduire les pollutions dues aux rejets. L’INERIS a ainsi développé un guide donnant des éléments méthodologiques pour conduire l’analyse technico-économique des bilans de fonctionnement. Il conçoit en outre des outils d’aide à la décision sur le choix des MTD en fonction des contraintes, environnementales, techniques et économiques.

L’INERIS en bref

18 ans d’existence et 60 ans d’expérience : un expe rt héritier d’un savoir-faire issu des secteurs des mines, de l’énergie et de la chimie.

L’INERIS, établissement public à caractère industriel et commercial placé sous la tutelle du ministère chargé de l’environnement, a été créé en 1990. Il est né d’une restructuration du Centre de Recherche des Charbonnages de France (CERCHAR) et de l’Institut de Recherche Chimique Appliquée (IRCHA), et bénéficie d’un héritage de plus de 60 ans de recherche et d’expertise reconnues.

• Un effectif total de 580 personnes dont 350 ingénieurs et chercheurs.

• 40 spécialistes des géosciences basés à Nancy dans le cadre d’activités de recherche et d’expertise sur les risques liés à l'Après-Mine.

• Un siège dans l’Oise, à Verneuil-en-Halatte : 50 hectares, dont 25 utilisés pour des plates-formes d’essais, 25.000 m2 de laboratoires.

Domaines de compétence : � Risques accidentels : sites Seveso, TMD,

malveillance, dispositifs technologiques de sécurité, GHS

� Risques chroniques : pollution de l’eau et de l’air, sols pollués, substances et produits chimiques, CEM, REACh, environnement-santé

� Sols et sous-sols : cavités, après-mine, émanations de gaz, filière CCS

� Certification, formation, outils d’aide à la gestion des risques

Activité (quelques chiffres) : � Recettes : 63 M€ en 2009

� Recherche amont et partenariale : 20 % � Appui aux pouvoirs publics : 60 % � Expertise réglementaire 20 % � Expertise conseil

� 3 M€ de CA à l’export en particulier en

Europe et en Afrique méditerranéenne.

Une déontologie et une gouvernance reconnues de lon gue date

• Des règles de déontologie encadrent l’indépendance des avis de l’INERIS. Un comité indépendant suit l’application de ces règles et rend compte chaque année depuis 2001 directement au Conseil d’Administration.

• Un conseil scientifique et des commissions scientifiques évaluent les projets de recherche ainsi que les équipes depuis 1997. Un comité d’éthique suit les pratiques de recours et d’essais en animalerie.

• L’INERIS est certifié ISO 9001 : 2000 depuis 2001 ; plusieurs laboratoires disposent d’agréments COFRAC ou BPL.

Acteur de l’Europe de la recherche, l’INERIS s’intè gre à l’Europe de l’expertise

• L’INERIS assure le secrétariat de la plate-forme European Technology Platform on Industrial Safety qui rassemble plus de 150 partenaires publics ou privés. Son succès a conduit la DG Recherche à confier à ETPIS des thématiques telles que les nanotechnologies.

• L’Institut est engagé dans plusieurs partenariats pérennes issus de projets européens : le GEIE EU-Vri avec la fondation allemande Steinbeis (plus de 100 M€ en 2006 en recherche partenariale), L-Surf Services (partenaires suédois, allemands et suisses)…

Une démarche de développement durable Conformément au Contrat d’objectifs le liant avec son autorité de tutelle, l’INERIS a engagé une démarche de développement durable qui repose sur une recherche d’économies et de pratiques éthiques : un accord d’entreprise en faveur du travail des handicapés a par exemple été signé en septembre 2007 et un audit énergétique a été réalisé afin de veiller à une utilisation optimale des énergies.