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à moins de 50 t/j. Réduction des pointes de pollution Pour limiter les pointes de pollution observées lorsque les conditions météo sont défavorables, il faut pouvoir réduire certaines émissions. Ceci n'est évidemment possible que pour de très grosses installations car il faut disposer de plusieurs combustibles et d'un personnel compétent. Il faudra disposer d'un réseau spécial de mesure en continu de la pollution et des conditions météorologiques. Un tel réseau vient d'être mis en place dans la région de Rouen. Il est décrit ci-après dans l'article de J.-M. Folz. Compte tenu de ces diverses données une prévision pourrait être faite
tenu de ces diverses données une prévision pourrait être faite chaque jour et les conditions de fonctionnement des diverses installations concernées seraient déterminées par une consigne en fonction de ces prévisions. Une telle procédure devrait s'appliquer au complexe industriel de Saint-Fons Pierre-Bénite, à la raffinerie de Feyzin et à la centrale E.D.F. Lorsque les conditions météorologiques seront défavorables, ces installations devront réduire leurs émissions en utilisant par exemple du fuel à moins de 1 % ou même 0,5 %. Ceci conduit à des besoins de l'ordre de 100 à 200 000 t/an (hors raffinerie). Pour préparer la mise en place
000 t/an (hors raffinerie). Pour préparer la mise en place d'un tel réseau, une étude de climatologie locale a été demandée à la Météorologie nationale. Dans un premier temps, on utilisera les divers appareils automatiques existant à la centrale E.D.F. et à la raffinerie, ce qui permettra de démarrer un système de modulation des émissions sans attendre la mise en place d'un réseau complet centralisé. Conclusion L'ensemble des mesures prévues devrait permettre de réduire sensiblement la pollution sur l'agglomération de Lyon. Elles nécessiteront l'emploi de quantités de plus en plus importantes de fuel à moins de 1 % de soufre
importantes de fuel à moins de 1 % de soufre (ou même dans certains cas moins de 0,5 %) pour la zone de protection spéciale et la modulation des émissions, et de fuel à moins de 2 %, pour toutes les installations de la périphérie. La lutte contre la pollution atmosphérique va donc augmenter considérablement les besoins en fuel peu sulfureux, ce qui exige un développement rapide de la désulfuration des fuels lourds. LE RÉSEAU DE SURVEILLANCE ET D'ALARME POUR LA PRÉVENTION DE LA POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE DANS L'AGGLOMÉRATION ROUENNAISE par J.-M. FOLZ Ingénieur des Mines, Arrondissement minéralogique de Rouen La
J.-M. FOLZ Ingénieur des Mines, Arrondissement minéralogique de Rouen La pollution atmosphérique instantanée dans la région de Rouen est largement commandée par les circonstances météorologiques. Un réseau de surveillance permet de prévoir l'évolution à court terme des niveaux de pollution. Si des teneurs jugées inacceptables sont prévues, les principales sources de pollution sont alertées afin de restreindre immédiatement l'importance de leur rejet. L'auteur décrit comment a été réalisé et comment va fonctionner ce réseau qui sera prochainement étendu à l'ensemble de la Basse-Seine. Le réseau de surveillance et d'alarme mis en place dans l'agglomération rouennaise a déjà été présenté dans
en place dans l'agglomération rouennaise a déjà été présenté dans un numéro antérieur des Annales des Mines (1) et sa description ne sera donc reprise ici que très sommairement avant d'aborder les bases sur lesquelles il repose, c'est-à-dire la possibilité de prévoir à court terme l'apparition de situations de pollution atmosphérique jugées préoccupantes et donc de prendre préventivement les mesures d'urgence qui s'imposent. (1) Le contrôle de la pollution atmosphérique dans l'agglomération rouennaise par J.-M. Folz, Annales des Mines, janvier-février 1973, pp. 76-81. La pollution atmosphérique dans l'agglomération rouennaise Le site de Rouen réunit les différents facteurs défavorables susceptibles de
site de Rouen réunit les différents facteurs défavorables susceptibles de concourir à l'apparition de concentrations élevées de produits polluants dans l'air : les taux de pollution observés au sol résultent en effet de la conjonction d'émissions de gaz ou de poussières et de leurs conditions de diffusion qui comprennent notamment les modes d'émission, les données du relief et les circonstances météorologiques. En ce qui concerne les émissions, et sans sous-estimer pour autant les contributions respectives des émissions dues au chauffage domestique et à la circulation automobile, il convient d'accorder une attention particulière aux rejets atmosphériques des activités industrielles. La pollution
attention particulière aux rejets atmosphériques des activités industrielles. La pollution soufrée est sans aucun doute prépondérante et résulte essentiellement de la combustion de fuel-oils à plus ou moins forte teneur en soufre : un recensement sommaire des chaufferies industrielles aboutit à une capacité thermique installée de l'ordre de 2 500 000 th/h. A ces émissions, imputables à pratiquement toutes les usines de l'agglomération, il faut ajouter quelques sources spécifiques d'anhydrides sulfureux et sulfurique, et notamment les ateliers de fabrication d'acide sulfurique : la capacité de production d'acide est à l'heure actuelle de 2 000 t/j et dépassera 4 000 t/j
actuelle de 2 000 t/j et dépassera 4 000 t/j dès 1974. Par ailleurs, la pollution soufrée n'est de loin pas seule en cause et on doit mentionner les émissions d'oxydes d'azote (provenant des combustions et de certains ateliers de fabrication d'acide nitrique en particulier), de composés fluorés (provenant des diverses utilisations des phosphates naturels dans les usines de production d'engrais), d'hydrocarbures volatils et de poussières, sans compter quelques sources ponctuelles de produits malodorants. Tous ces polluants sont émis dans un site géographique passablement défavorable à leur dispersion : la boucle de la Seine dans laquelle est implantée l'agglomération est
boucle de la Seine dans laquelle est implantée l'agglomération est en effet bordée sur trois côtés par les pentes escarpées de la convexité du méandre, qui ne sont entaillées que par deux étroites vallées, La ville de Rouen est située dans une cuvette naturelle. Au premier plan l'un des appareils de mesure automatique et continu de l'acidité forte. ~; ~ ~~ -: " .. ,... (Cliché CGA) tandis qu'à sud une pente plus douce remonte progressivement vers le plateau; c'est donc dans une cuvette naturelle que sont situées les sources de polluants, de même qu'une bonne partie des zones résidentielles.
de polluants, de même qu'une bonne partie des zones résidentielles. Les situations météorologiques de stabilité atmosphérique, ou, pire encore, d'inversion de basse couche, inhibent, lorsqu'elles se produisent, la diffusion des masses d'air et aboutissent en quelque sorte à recouvrir la cuvette rouennaise d'un couvercle sous lequel s'accumulent les polluants émis. La conjonction de ces différents facteurs explique largement le caractère particulier de l'évolution des niveaux de pollution atmosphérique mesurés dans l'agglomération : à des concentrations modérées et en tout cas point exceptionnelles en moyenne sur longue période se superposent des « pointes de pollution », brèves mais relativement intenses qui,
« pointes de pollution », brèves mais relativement intenses qui, sans être alarmantes, n'en sont pas moins préoccupantes; compte tenu de la stabilité sur courte période des émissions (débits de polluants grossièrement constants, hauteurs de cheminées fixes...) ces maxima de courte durée peuvent s'expliquer par l'existence de situations météorologiques exceptionnelles particulièrement défavorables. Ces deux composants de la pollution atmosphérique fondent la stratégie de lutte adoptée pour l'agglomération rouennaise sur la proposition du Service des Mines. Il s'agit, d'une part, de stabiliser puis de diminuer progressivement le niveau moyen de pollution, et, d'autre part, de prévenir l'apparition des pointes de pollution;
et, d'autre part, de prévenir l'apparition des pointes de pollution; ce deuxième type d'action est fondé sur l'utilisation du réseau de surveillance et d'alarme. Le réseau de surveillance et d'alarme Le système récemment mis en place dans l'agglomération rouennaise doit assurer trois fonctions : a la surveillance du site. Des appareils de mesure, automatiques et continus, ont été disposés à différents points sensibles de l'agglomération : ce sont des capteurs de pollution atmosphérique, 16 analyseurs de l'acidité forte et un analyseur des oxydes d'azote, et des appareils météorologiques, 3 groupes anémomètre-giroscope et un ensemble de mesure différentielle des températures à
anémomètre-giroscope et un ensemble de mesure différentielle des températures à plusieurs altitudes disposé sur un pylône de 180 m dominant la cuvette. Tous ces appareils sont reliés par lignes téléphoniques spécialisées à une salle de contrôle où les informations sont reçues en temps réel sur un ordinateur qui totalise les impulsions envoyées; les résultats des mesures, en moyennes sur 15 minutes, 1 heure, 3 heures et 24 heures, sont visualisés en temps réel sur un tableau synoptique permettant à l'opérateur de saisir la situation d'un coup d'œil, édités sur un journal de bord et archivés sous forme de bandes perforées
journal de bord et archivés sous forme de bandes perforées en vue d'une éventuelle exploitation ultérieure; b la prévision des pointes de pollution. À partir des informations recueillies sur le site et des données qui sont envoyées à la salle de contrôle par des techniciens spécialisés de la Météorologie nationale installés à la station de Rouen-Boos, une prévision à court terme est effectuée sur ordinateur à partir d'un modèle particulier. Les modalités de cette prévision seront exposées en détail par la suite. b l'alarme. Lorsque des situations jugées préoccupantes sont prévues à court terme, un message d'alarme est diffusé aux
prévues à court terme, un message d'alarme est diffusé aux principales sources d'émission qui sont tenues de restreindre sur le champ les masses de polluants qu'elles rejettent à l'atmosphère en changeant de combustibles (utilisation de fuels à basse teneur en soufre) et en limitant ou en différant certaines activités génératrices de pollutions particulières. L'ensemble de ce dispositif a été mis en place à la fin du premier semestre 1973 et la surveillance de l'agglomération a débuté effectivement en juillet 1973; en ce qui concerne la prévision, et donc l'alarme, un certain délai de mise au point et d'évaluation du modèle
certain délai de mise au point et d'évaluation du modèle théorique élaboré est nécessaire et une première phase expérimentale a débuté en septembre 1973; la mise en place définitive de tout le système sera bien entendu relativement longue mais une procédure complète de prévision sera opérationnelle dès 1974. Le financement du réseau a bénéficié d'une aide importante du Fond interministériel d'action pour la nature et l'environnement, le reste de l'investissement, dont le montant total est de 1,67 million de francs, étant pris en charge par les industriels de l'agglomération. Si le Service des Mines, qui a conçu et mis en
le Service des Mines, qui a conçu et mis en place ce système, est chargé de son exploitation, la gestion du réseau est confiée à une association qui regroupe toutes les parties intéressées; outre les représentants de l'Administration, elle comprend en effet ceux du département de la Seine-Maritime, des communes de l'agglomération de Rouen-Elbeuf, des industriels, des chambres de commerce et d'industrie de Rouen et d'Elbeuf et du port autonome de Rouen. Cette association n'assume d'ailleurs pas que le fonctionnement du réseau mais elle assurera la diffusion des résultats obtenus et l'information du public, et constitue l'interlocuteur privilégié des pouvoirs
et l'information du public, et constitue l'interlocuteur privilégié des pouvoirs publics, notamment pour la détermination des seuils d'alarme. Les frais de fonctionnement du réseau sont entièrement supportés par l'association et répartis entre ses membres de la manière suivante : — Collectivités locales 40 % dont : Département de la Seine-Maritime 20 % Communes de l'agglomération . 20 % — Industriels de l'agglomération ... 40 % — Chambres de commerce et d'industrie de Rouen et d'Elbeuf 10 % — Port autonome de Rouen ..... 10 % Il faut, par ailleurs, noter que le coût proprement dit des alarmes qui comporte les
que le coût proprement dit des alarmes qui comporte les investissements nécessaires à la mise en place des dispositifs exceptionnels de réduction des émissions (stockage de combustibles à basse teneur en soufre, doublement des alimentations des installations thermiques, etc.) ainsi que les surcoûts qu'impliquent l'utilisation de fuel-oils peu polluants et la réduction de certaines activités sont exclusivement supportés par les industriels concernés. La mise en place dans l'agglomération rouennaise de ce système de surveillance et d'alarme pour la prévention de la pollution atmosphérique en zone urbaine et industrielle, le premier à voir le jour en France, se justifie essentiellement par
à voir le jour en France, se justifie essentiellement par les deux caractéristiques suivantes de la situation locale : — les pointes de pollution, attribuables à des circonstances météorologiques particulièrement défavorables, ont une durée cumulée suffisamment brève pour que puisse être envisagée la mise en œuvre en ces occasions de dispositions exceptionnelles dont le retentissement économique est considérable; — la part relative des émissions industrielles importantes, seules susceptibles de réductions instantanées en cas d'alarme, est suffisamment grande dans la masse totale des polluants rejetés dans l'agglomération pour que ces réductions aient des conséquences appréciables sur les concentrations observées sur le
aient des conséquences appréciables sur les concentrations observées sur le site. Si se trouvent donc réunis des facteurs favorables à la mise en œuvre d'alarmes préventives, encore faut-il que celles-ci soient déclenchées à bon escient c'est-à-dire que, d'une part, toute situation préoccupante de pollution atmosphérique ait été prévue et que, d'autre part, aucune alerte superflue ne soit déclenchée; c'est aux procédures de prévision, qui revêtent donc une importance considérable, que sera consacrée la suite de cet article. En cas de risque de niveau élevé de pollution au sol, les industries les plus polluantes sont tenues de restreindre immédiatement les masses
les plus polluantes sont tenues de restreindre immédiatement les masses de polluant qu'elles rejettent. (Cliché CGA) Les conditions de l'alarme Plusieurs principes d'alarme peuvent être envisagés et ont d'ailleurs déjà été mis en œuvre dans d'autres systèmes de prévention de la pollution atmosphérique. Le plus élémentaire ne nécessite aucune mesure en temps réel : il est fondé sur l'étude statistique de chroniques des niveaux de pollution atmosphérique, d’une part, des situations météorologiques locales, d’autre part; on s'efforce d’établir des corrélations entre l’apparition de fortes concentrations de polluants et l’existence de conditions atmosphériques clairement identifiables. Si de telles corrélations apparaissent effectivement,
conditions atmosphériques clairement identifiables. Si de telles corrélations apparaissent effectivement, la prévision des journées de forte pollution devient théoriquement aisée à partir des prévisions météorologiques. Cette technique a priori séduisante achoppe en fait sur des obstacles pratiques : ainsi, dans le cas de Rouen, il n’a pas été possible d’établir une correspondance satisfaisante entre journées de pollution et situations météorologiques ; cet échec ne remet pas en question l’hypothèse fondamentale sur laquelle est fondé le système de prévision, savoir qu’une pointe de pollution est attribuable aux seules fluctuations des conditions de dispersion des émissions, mais montre clairement que les informations
de dispersion des émissions, mais montre clairement que les informations météorologiques disponibles ne sont pas pertinentes et qu’il convient de les compléter par des mesures locales de paramètres plus significatifs. D’autre part, pour s’affranchir entièrement des aléas de la prévision météorologique, la possibilité de corrélations entre les niveaux de pollution et les situations météorologiques antérieures, par exemple celle de la veille, a été aussi explorée. L’échec a été encore plus patent et souligne la rapidité d’évolution des situations et l’impossibilité d’une prévision statistique. Cet insuccès des prévisions a priori des niveaux de pollution à partir des informations météorologiques élémentaires disponibles
niveaux de pollution à partir des informations météorologiques élémentaires disponibles ou prévues à court terme a souvent conduit à réaliser des systèmes d’alarme fondés sur la mesure en temps réel des seuls niveaux de pollution : à chaque emplacement de mesure fonctionnent ainsi des analyseurs de tous les composants de la pollution atmosphérique, oxydes de soufre, oxydes d’azote, hydrocarbures, poussières, ozone...; les alarmes sont déclenchées dans différentes configurations et, par exemple, une mesure d’oxyde de soufre supérieure à 1 mg/m³ ou deux mesures simultanées supérieures à 0,8 mg/m³ ou une mesure d’oxyde de soufre supérieure à 0,8 mg/m³ et deux
mesure d’oxyde de soufre supérieure à 0,8 mg/m³ et deux mesures de poussières supérieures à 0,6 mg/m³, etc. Un tel système ne paraît pas très satisfaisant et appelle des critiques différentes selon les niveaux fixés pour le déclenchement des alarmes. En effet, si ceux-ci correspondent effectivement à des concentrations limites à ne pas dépasser, le mal est fait lorsque l’alarme est déclenchée et la situation défavorable se maintiendra sans aucun doute quelque temps avant que les dispositions exceptionnelles mises en œuvre aient eu le temps de produire leurs effets. Si, par contre, les seuils sont placés bien au-dessous des concentrations
par contre, les seuils sont placés bien au-dessous des concentrations jugées alarmantes, on risque de multiplier les alertes inutiles dans les cas fréquents de franchissements discrets et de courte durée des niveaux de référence; un tel risque peut paraître mineur mais il faut rappeler ici qu’à l’effort économique donné, les dispositions exceptionnelles susceptibles d’être prises en cas d’alarme seront à l’évidence d’autant plus importantes, et donc plus efficaces, que les durées cumulées des alarmes seront plus courtes et donc que celles-ci ne seront déclenchées qu’à bon escient. Un compromis entre ces deux principes d’alarme a été recherché dans certains cas;
ces deux principes d’alarme a été recherché dans certains cas; il s’agit généralement de surveiller les niveaux de pollution atmosphérique et, lorsqu’ils dépassent des seuils fixés à l’avance, d’évaluer leur évolution probable à court terme à partir des prévisions météorologiques et de données empiriques issues de l’étude des chroniques antérieures de résultats du réseau de mesure. Cette évaluation est généralement confiée au personnel technique du centre de contrôle mais l’intervention d’un facteur humain est en fait inopportune dans la mesure où elle ne peut manquer de susciter aussi bien des réserves de la part des industriels éventuellement mis en alarme,
réserves de la part des industriels éventuellement mis en alarme, que des critiques de la part de la population, tous considérant comme trop importante la part laissée à l’arbitraire. Le parti retenu à Rouen consiste à mettre au point, en accord avec toutes les parties concernées, un protocole de prévision et d’alarme qui, une fois établi, s’applique automatiquement sans qu’une évaluation humaine complémentaire soit nécessaire : il convenait donc d’arrêter une procédure suffisamment détaillée, dont certains éléments doivent encore être précisés, mais dont les grandes lignes sont bien tracées. Tout d’abord une large place est accordée à la mesure locale
d’abord une large place est accordée à la mesure locale en temps réel des niveaux de pollution, ces mesures étant considérées plus comme des outils de prévision que comme des déterminations absolues : plus précisément, et comme il a été admis que les concentrations au sol ne résultent que des conditions instantanées de la diffusion atmosphérique, il devient inutile de mesurer tous les polluants et n’importe lequel d’entre eux, pourvu qu’il soit suffisamment caractéristique de l’ensemble des émissions, peut être retenu; l’évolution de sa teneur dans l’air est alors présumée identique à celles de tous les autres : c’est l’acidité
identique à celles de tous les autres : c’est l’acidité forte qui a été ainsi choisie et sa mesure doit à la limite être considérée comme un indicateur des conditions météorologiques de la dispersion des polluants. Par ailleurs, des mesures météorologiques plus orthodoxes de vitesse et direction du vent sont effectuées en divers emplacements afin d’appréhender les caractéristiques très particulières de l’écoulement des masses d’air dans la cuvette de Rouen; enfin, un ensemble de sondes thermométriques est disposé sur un pylône de 180 m dominant le site et, à partir des mesures différentielles effectuées, il est possible d’inférer certaines conclusions
des mesures différentielles effectuées, il est possible d’inférer certaines conclusions quant au gradient thermique vertical. En définitive, la salle de contrôle reçoit des informations en temps réel, d’une part, sur les niveaux de pollution atmosphérique, d’autre part, sur la situation météorologique locale. Par ailleurs, il a paru indispensable de disposer d’une prévision météorologique à court terme non pas de la situation générale mais de l’évolution locale des paramètres influant directement sur la dispersion des polluants atmosphériques : à cet effet, l’association de gestion du réseau s’est assurée le concours de la Météorologie nationale qui met à sa disposition deux techniciens
la Météorologie nationale qui met à sa disposition deux techniciens spécialisés. Cette prévision prend la forme d'un message envoyé toutes les douze heures qui précise pour les vingt-quatre heures qui suivent, et ce par tranches successives de trois heures, les valeurs probables de différents paramètres significatifs. C'est à partir de ces éléments qu'est élaborée une prévision des situations de pollution selon la procédure élémentaire esquissée ci-après. Les modalités de la prévision Il est commode de n'étudier dans un premier temps que la situation d'un capteur particulier et on notera p(t) le niveau de pollution atmosphérique observé à l'instant t (en
le niveau de pollution atmosphérique observé à l'instant t (en fait, afin d'éviter de prendre en considération les fluctuations parasites de ces mesures, on effectue un certain lissage des p(t) en retenant comme mesure effective une moyenne mobile à pondération exponentielle). Le bulletin de prévision météorologique comporte quatre paramètres Mi (hauteur de la couche de mélange, vitesse du vent, ... ) dont les valeurs sont fixées pour des périodes de trois heures pendant les vingt-quatre qui suivent, soit Mi (t0 + 3), Mi (t0 + 3, t0 + 6), ... Mi (t0 + 21, t0 + 24). On définit alors
Mi (t0 + 21, t0 + 24). On définit alors une prévision météorologique d'ensemble PM(t) sous la forme : t représentant une des périodes de 3 heures pendant les 24 heures suivantes et oci un coefficient de pondération propre au paramètre météorologique considéré. L'hypothèse fondamentale que nous avons déjà plusieurs fois mentionnée est la suivante ; l'évolution des niveaux de pollution atmosphérique ne dépend que de la situation météorologique instantanée, soit, en notant SM(t), cette dernière Si la prévision météorologique est valide, ce que nous supposons a priori, la situation météorologique à l'instant t sera identique à la prévision que