Manuel de gestion de la qualité de l’aire des villes

OMS, Publications regionales Serie europeenne, N° 1 MANUEL DE GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR M. J. SUESS DES VILLES Sous la direction de S. R. CRAXFORD ORGANISATION MONDIALE DE LA SANTE BUREAU REGIONAL DE L'EUROPE CO PENHA GUE 1978 ISBN 92 9020 201 7 © Organisation mondiale de la Sante, 1978 Les publications de !'Organisation mondiale de la Sante beneficient de la protection prevue par Jes dispositions du Protocole N° 2 de la convention universelle pour la Pro- tection du Droit d'Auteur. Pour toute reproduction ou traduction partielle ou integrale, une autorisation doit etre demandee au Bureau des Publications, Organisation mondiale de la Sante, Geneve, Suisse. L'Organisation mondiale de la Sante sera toujours tres heureuse de recevoir des demandes a cet effet. Les appellations employees dans cette publication et la presentation des donnees qui y figurent n'impliquent de la part du. Secretariat de !'Organisation mondiale de la Sante aucune prise de position quant au statut juridique des pays, territoires, villes ou zones, ou de leurs autorites, ni quant au trace de leurs frontieres ou limites. La mention de firmes et de produits commerciaux n'implique pas que ces firmes et produits commerciaux sont agrees ou recommandes par !'Organisation mondiale de la Sante de preference a d 'autres. Sauf erreur ou omission, une majuscule initiale indique qu'il s'agit d'un nom depose. Les opinions exprimees dans cette publication n'engagent que leurs auteurs. IMPRIME .EN SUISSE TABLE DES MATIÈRES ______________________________________________________________________________________________________ Page Préface....................................................................................................................................................................6 Introduction - M. J. Suess .......................................................................................................................................7 CHAPITRE 1. Principes généraux de la lutte contre la pollution de l’air - S. R. Craxford ..............................................9 CHAPITRE 2. Aspects juridiques et administratifs - G. A. Perssons ..........................................................................27 CHAPITRE 3. Critères de qualité de l’air et indices relatifs aux polluants de l’atmosphère urbaine................................37 CHAPITRE 4. Normes de qualité de l’air ambiant et application - B. Prinz ................................................................55 CHAPITRE 5. Urbanisme et aménagement rural - F. M. Maas ..................................................................................71 CHAPITRE 6. Aspects économiques de la lutte contre la pollution de l’air - C. D. Stern .............................................89 CHAPITRE 7. Météorologie de la pollution de l’air - R. E. Reum ............................................................................105 CHAPITRE 8. Etablissement d’un inventaire des sources de pollution de l’air - A. T. Rossano & T. A. Rolander........133 CHAPITRE 9. Organisation et fonctionnement des réseaux de surveillance de la qualité de l’air - A. T. Rossano & J. F. Thielke...............................................................................................................................................161 CHAPITRE 10. Systèmes automatiques de surveillance de la qualité de l’air - T. Schneider ......................................187 ANNEXE 1. Remerciements ..................................................................................................................................201 ANNEXE 2. Autres publications de l’OMS consacrés à la pollution de l’air ..............................................................204 INDEX.................................................................................................................................................................205 PREFACE Depuis sa creation, le Bureau regional de !'Europe de !'Organisation mondiale de la Sante aide !es Eta ts M embres a mettre au point des programmes de salubrite de l'environnement, qui concernent !'hygiene du milieu et la lutte contre la pollution, tant au niveau national qu' au niveau international. La Formation d'ingenieurs sanitaires et d'inspecteurs sanitaires, entre autres specialistes, a toujours ete un element important de ces programmes. En 1969, le Comite regional de !'Europe a approuve un programme a long terme de lutte contre la pollution du milieu et le Bureau regional de l' Europe a mis gratuitement a la disposition des interesses de nombreux rapports traitant des divers aspects de ce programme. C'.est avec une certaine satisfaction que je peux aujourd' hui, au nom du Bureau regional de l' Europe en general et plus particulierement du personnel charge de !'hygiene du milieu, presenter cette publication a un public plus etendu. Ce manuel presente !es resultats d' efforts menes e.n collaboration et ii inaugure une nouvelle serie de publications de !'OMS, la Serie de publications regionales. Si la lutte contre la pollution atmospherique constitue une preoccupation immediate pour !es pays d' Europe, elle devrait aussi interesser !es aittres pays du monde. J'espere que ,ce manuel sera utile en pratique au.x ingenieurs, scientifiques, medecins et dirigeants de collectivites qui travaillent, toujours plus nombreux, a proteger !es agglomerations des effets de la pollution qui est la ranron des activites .humaines. Leo A. Kaprio Directeur regional pour l'Europe -6- INTRODUCTION M. J. Suess a La pollution atmospherique affecte la vie de millions de personnes reparties dans le monde entier, en particulier dans Jes grandes villes indus- trielles ou la circulation des vehicules automobiles est intense. Les emanations et odeurs desagreables, la reduction , de la visibilite, Jes dommages causes par Jes polluants a la sante des hommes ainsi qu'aux recoltes et aux autres formes de vegetation, la degradation des .biens provoquee par la poussiere et Jes gaz corrosifs sont autant de problemes majeurs qui se posent dans Jes zones urbaines et industrielles et aux environs. La plupart des gens sont disposes a accepter une certaine degradation de l'environne- ment en echange d'un niveau de vie plus eleve et d'une plus grande abondance de biens de consom- mation; mais, a mesure que le niveau de vie s'eleve, la pollution atmospherique due a l'homme est consideree d'abord comme tres irritante, puis comme une menace pour la qualite de la vie. Une pollution excessive peut nuire a la sante et ii existe meme des formes de pollution qui peuvent rendre certaines zones inhabitables de fai;on normale; c'est done la un grave obstacle au developpement socio-economique. Aussi de nombreuses autorites nationales, regionales et municipales doivent-elles maintenant faire face aux revendications croissantes du public qui exige que la pollution atmospherique soit reglementee et reduite. Conscient de la gravite du probleme, le Comite regional de l'OMS pour ]'Europe a decide en 1969 d'adopter un programme a long terme de Jutte contre la pollution du milieu qui couvre maintenant divers secteurs, tels que la Jutte contre la pollution de l'eau et de l'air, ]'evacuation des dechets solides, a Fonctionnaire regional pour la Lutte contre la Pollution du Milieu, Bureau regional de !'OMS pour !'Europe, Co- penhague (Danemark). a OMS, Serie de Rapports techniques N° 506, 1972. la protection contre Jes rayonnements non ionisants, la Jutte contre le bruit, ]'hygiene alimentaire et professionnelle, ainsi que deux categories de pro- blemes de nature generale (planification de l'envi- ronnement, information, terminologie, developpe- ment et formation de la main-d'reuvre d'une part, institutions et services d'autre part). Le programme a pour but d'aider Jes gouvernements, Jes adminis- trations et Jes institutions s'interessant a la qualite de l'environnement a prendre des decisions et a etablir des systemes de gestion. Dans le cadre de ce programme, le secteur de la Jutte contre la pollution de ]'air remonte a 1970 et un groupe de travail sur ]'evolution de la Jutte contre la pollution de I 'air en Europe s 'est reuni a Copen- hague en 1971. Les recommandations de ce groupe ont servi de base aux activites d'application du programme. On a commence la meme annee a etablir le present manuel et, au cours de 1972, la plupart des chapitres, rediges par divers specialistes a la demande de l'OMS ont ete examines par deux groupes de travail speciaux (voir annexe 1). Les auteurs ont revise leurs textes d'apres Jes observations de ces groupes; de plus, trois chapitres (1 er, 6 et 10), demandes plus tard, ont ete revises par leurs auteurs d'apres Jes observations faites, a titre personnel, par des membres des deux groupes de travail. Le chapitre premier, du a S. R. Craxford, qui a aussi assure en grande partie la direction de !'en- semble du manuel, examine tout le domaine de la Jutte contre la pollution de ]'air, surtout du point de vue des administrateurs et des responsables de la politique generale. Bien qu'il fournisse des informations de base pertinentes sans trop de details techniques, ce n'est ni un resume des chapitres suivants ni une introduction. Cependant, on trouvera dans ces chapitres un traitement plus detaille de certains points figurant dans le chapitre premier. -7- 8 I:'.TRODUCTION Le chapitre 3 est une version quelque peu abregee et modifiee d'un rapport a d'un Comite d'experts de l'OMS sur Ies criteres de qualite de l'air et indices relatifs aux polluants de !'atmosphere urbaine. Le chapitre 10 est le resultat d'un sympo- sium international sur Ies systemes automatiques de surveillance de Ia qualite de l'air, qui s'est tenu a Bilthoven (Pays-Bas), en juin 1973, sou~ Ies auspices de l'OMS en particulier. Le present manuel est destine a fournir des indications sur les moyens techniques et juridiques permettant de lutter contre la pollution atmosphe- rique. C'est un resume de !'experience acquise dans ce domaine sur le plan international et non un traite complet de Ia gestion de la qualite de l'air. II etait destine, a l'origine, aux pays d'Europe, mais, sous sa forme actuelle, il devrait etre tout aussi utile aux gouvernements et aux organismes officiels des autres pays qui mettent au point des programmes de lutte contre les emissions, de subs- tances nuisibles dans !'atmosphere; de plus, il devrait fournir aux specialistes de tous les pays du monde une introduction a la pratique internationale, a Pour Jes autres publications et documents de !'OMS concernant la pollution atmospherique, voir annexe 2. 0 . Adresse pour la correspondance: Bureau regional de !'Europe de !'Organisation mondiale de la Sante, Scherfigsvej 8, 2100 Copenhague 0 (Danemark). chose desirable, car la pollution atmospherique ignore les frontieres. Bien que n'etant pas destine a servir de manuel d'etude, il sera aussi un ouvrage de reference utile pour les professeurs des universites et des ecoles d'ingenieurs s'interessant a l'environ- nement, ainsi que pour leurs etudiants et eleves a. Tous Ies chapitres, sauf le chapitre 3, ont ete soumis a une seconde revision immediatement avant que la publication soit approuvee. Les infor- mations contenues dans le present manuel sont done aussi a jour qu'il est possible, mais on espere publier d'ici quelques annees une edition revisee si !'appa- rition de nouvelles connaissances et de nouvelles informations le rend desirable. Les lecteurs sont done invites a envoyer a !'Organisation mondiale de la Sante O leurs observations et commentaires au sujet de ce manuel, ainsi que des suggestions sur Ies informations complementaires qui pourraient figurer dans !'edition revisee. L'Organisation mondiale de la Sante remercie les gouvernements de la Republique federale d'Allemagne et des Pays-Bas de l'aide qu'ils ont apportee a ce manuel, en partie par une contribution financiere au Fonds benevole pour la promotion de la sante. Elle tient aussi a remercier de leur soutien la Commission economique pour I 'Europe de I 'Organisation des Nations Unies et I 'Organisation meteorologique mondiale. CHAPITRE 1 PRINCIPES GENERAUX DE LA LUTTE CONTRE LA POLLUTION DE L'AIR S. R. Craxford a TABLE DES MATIERES Page Introduction. . . . . . . . . . . . . . . 9 Sante et qualite de vie . . . . . . . . . 10 Qualite de vie - definition des problemes 10 Sante - definition du probleme . . . . 11 Protection de la sante par fixation de limites pour la pollution de !'air . . 12 Objectifs a long terme 12 Objectifs a court terme 13 Polluants speciaux . . 13 Problemes economiques . 13 Possibilites techniques de reduction de la pollution atmospherique . . . . . 13 Particules en suspension . . . . . . . . . . . 14 INTRODUCTION La demande d'air pur vient, en derniere analyse, du grand public, par exemple d'un paysan qui constate que les emanations d'une usine voisine rendent la vie dans son village bien moins agreable que dans les villages voisins ou des habitants d'une zone plus etendue qui craignent que la realisation d'un projet de developpement industriel ne provoque une pollution desagreable ou nuisible. II peut se faire que les habitants d'une ville aient constate que la pollution de l'air est plus marquee dans leur ville que dans d'autres du meme pays, ou meme, au niveau national, que les citadins d'un pays se soient rendu compte que la pollution atmospherique qu'ils a Consultant en reduction de la pollution de !'air, 24 Field Lane, Letchworth (Angleterre). Page Fumee . . . . . . . . . . . . 14 Dioxyde de soufre . . . . . . . 14 Emanations de produits chimiques 15 Emissions malodorantes provenant des << pro- fessions genantes >> • • • • • • • • 15 Ugislation contre la pollution existante 16 Penalites et subventions . . . . . . . 17 Moyens meteoro!ogiques . . . . . . 18 Autorisation des installations nouve!les 18 Urbanisme et amenagement rural . . . 20 Pollution due a la circulation routiere . 21 Enquetes . . . . . 22 Role du grand public . . . . . . . . 24 doivent supporter est pire que dans bien d'autres pays. De plus, des plaintes viennent de ceux qui sont peut-etre un peu effrayes par l'echelle de la technique moderne et par le risque que les emissions de polluants qui en resultent puissent conduire a des perturbations de l'equilibre nature! entre especes vivantes en concurrence mutuelle ou meme a des changements catastrophiques du climat de la Terre. Ces pressions peuvent s'exercer soit pour obtenir une legislation nouvelle, soit pour reclamer !'appli- cation plus energique de la legislation existante. II est probable que les arguments seront tres sim- plistes, ne tenant compte que d'un aspect d'un complexe de problemes qui vont bien au-dela de la pollution de !'air. On exigera une action de la part des hommes politiques qui sont a la tete du pays et qui constituent la source premiere du pouvoir. -9- 10 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES A ce stade, les premieres questions exigeant une reponse portent sur la validite des plaintes et la gravite de la situation qui les a motivees, de fac;on a pouvoir inscrire !'action reclamee a la place qui convient dans la liste des demandes d'ouverture de credits. Les reponses dependront d'avis d'ordre technique et d'ordre medical, mais la decision finale est d'ordre politique. Elle est fonction, entre autres choses, de la mesure dans laquelle le grand public ou I 'industrie sont disposes a accepter !es remedes qui pourraient s'imposer. Vient ensuite le probleme - ou !'ensemble de problemes - des solutions techniques envisageables, compte tenu de leurs consequences economiques possibles. Les questions suivantes concernent les moyens legislatifs et administratifs necessaires pour appliquer la solution technique choisie. lei encore, la decision definitive .est. entre Jes mains des hommes politiques. Enfin, ii faut prendre des mesures pour evaluer l'amelioration due aux changements legis- latifs ou administratifs effectues. Comme ces ameliorations auront pour effet inevitable un certain cout pour l'economie, tout au moins a court terme, ii ne faut jamais perdre de vue le rapport entre la valeur du resultat obtenu et le cout correspondant. Dans le present 'chapitie, nous examinons les diverses possibilites qui se presentent aux. divers stades du processus de prise de decisions, depuis l'instant 011 l'on soupc;onne que l'etat de l'air laisse a desirer jusqu'a l'evaluation finale des avantages tires des efforts consentis. Nous employons ici le mot << examiner >> pour indiquer que la variete presque infinie des circonstances dans lesqu~lles se posent Jes problemes de pollution atmospherique rend tout a fait impossible de suggerer des solutions toutes faites en presence d'un probleme spe\:ifique. Nous ll;VOns cependant cherche a exposer les principes generaux. II y a toujours des difficultes de commu- nication entre les experts de deux disciplines. Ce chapitre a done ete redige en pensant tout particu- lierement a la limite qui separe science et adminis- tration. Nous esperons avoir donne assez d'eiemples pour rendre bien clairs les divers problemes. Cer- taines des solutions citees, tant administratiyes que techniques, sont traitees bien plus en detail dans les c1?-apitres suivants. · Nous examinons d'abord comment resoudre les problemes existants, puis comment eviter I 'apparition de problemes nouveaux. Deux questions sortent un peu de ce cadre, la pollution due a la circulation routiere et les enquetes sur la pollution; nous les traitons separement a la fin du chapitre. SANTE ET QUALITE DE VIE D'apres !'Organisation, mondiale de la Sante, la san.te est << un etat de complet bien-etre physique, moral et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmite >>. Cela signifie, en fait, que, dans l'etude des problemes de pollution atmospherique, ii faut tenir compte a la fois de la sante - au sens habituel de ce mot - et de la qualite de la vie. On peut dire qu'un air est pollue lorsque la concentration de l'un quelconque de ses constituants secondaires est assez elevee pour menacer la sante de l 'homme ou des animaux ou pour nuire a la qualite de vie par le depot de pous- sieres et de saletes, !'emission d'odeurs desagreables, la: reduction de l'ensoleillement, etc. II faut ajouter a cette liste les dommages a l'environnement, au sens plus general deja cite (voir p. 9). La pollution de !'air touche un bien plus grand nombre. de personnes sous forme d 'une forte reduction de la qualite de vie que sous forme de mauvaise sante et, dans bien des parties du monde, l'etat actuel de !'opinion est tel qu'on reclame !'application immediate de remedes, qu'il s'agisse de qualite de vie ou de sante. Les pressions , sont cependant peut-etre un peu plus fortes dans ce dernier cas, mais, souvent, le grand public ne fait pas une distinction nette entre les deux et tend a supposer entre ces deux domaines des liens plus etroits qu'ils ne sont peut-etre en realite. Qualite de vie - definition des problemes On dit que la pollution de !'air reduit la qualite de vie lorsqu'elle rend celle-ci moins agreable, mais sans porter atteinte a la sante, au sens medical du mot. II n'y a done pas lieu de faire des mesures ou de determi.ner des niveaux de pollution: une nuisance specifique, dans une zone donnee est apparente pour tout etre humain normal dont les sens n'ont pas .ete emousses par la fatigue ou !'adaptation (l'hydrogene sulfure, par exemple, affecte le nerf olfactif de telle fac;on qu'apres une exposition assez courte ii devient impossible a detecter par l'odorat). Les particules en suspension et la nuisance qu'elles causent sont evidentes a l'ooil nu, mais ii peut etre utile d'etayer une protes- tation par quelques mesures simples au moyen d'une jauge de depot pour montrer de combien le taux de depot excede celui d'une zone de proprete normale. Les particules en. suspension ne vont pas loin dans !'atmosphere avant de se deposer et, en tout lieu, la source de depots excessifs doit etre PRINCIPES GENERAUX 11 evidente sans qu'on doive proceder a des etudes elaborees, au moyen de jauges directionnelles. La nuisance associee aux emissions malodorantes est, elle aussi, evidente et n'exige pas non plus Ia confirmation par des mesures. La notion de <( nui- sance>> est subjective et n'est pas definie en termes de concentration de telle ou telle substance. De to.ute fai;:on, la plupart des substances malodorantes qui suscitent des plaintes sont excessivement desa- greables a des concentrations si faibles qu'on ne peut !es deceler chimiquement sans employer des techniques elaborees et couteuses. Le mieux a faire est de recruter un groupe d'observateurs a l'odorat developpe, charges de signaler tous les jours la presence ou !'absence de l'odeur et son intensite. Des rapports sur ce point provenant par exemple de pharmaciens et de professeurs de chimie des ecoles locales sont bien plus fiables que ceux venant du grand public. De cette fai;:on, ii est parfois possible d'etablir un rapport entre une odeur et des deficiences specifiques (fuites, etc.) a I'usine d'ou elle provient. La reduction de I'ensoleillement est de nature assez differente, car elle peut etre due a une pollution generale, provenant d'une autre region. II est facile, avec des appareils simples, de mesurer de fai;:on continue l'ensoleillement et de comparer les resultats avec ceux, d'une zone voisine, mais moins polluee. La comparaison doit etre guidee par un meteorolo- giste, car l'ensoleillement peut varier d'un endroit a un autre pour des raisons sans aucun rapport avec Ia pollution atmospherique; par exemple, Jes regions c6tieres sont souvent plus ensoleillees que des endroits, tout aussi pollues, situes quelque peu a I'interieur. Toute legislation contre la pollution doit tenir pleinement compte du probleme de la qualite de vie et de sa reduction. Sante - definition du probleme Les mesures prises en vue de reduire Ia pollution atmospherique pour raisons de sante peuvent avoir trois origines: ii s 'est produit un incident qui a ete suivi d'une augmentation de la mortalite ou de la morbidite, clairement attribuable a la pollution; il existe dans Ia region une usine dont pourraient provenir des emissions dangereuses; la structure industrielle et demographique d'une region est jugee susceptible de produire une pollution genera- lisee superieure aux niveaux acceptables. La cas du smog a Landres en 1952 est un exemple classique d 'un evenement qui a ete suivi de mesures sages. Bien avant cette date, on savait que le niveau moyen de Ia pollution de !'air a Landres etait eleve, mais !es conseillers techniques avaient peut-etre mal apprecie !'elevation possible au-dessus de la moyenne !es jours ou !es conditions meteorologiques etaient particulierement defavorables et les consequences qui en resultaient; ou s'il en etaient conscients, ils n'avaient pas reussi a convaincre !es autorites de la necessite urgente de reduire la pollution. Le 4 de- cembre 1952, il s'est produit au-dessus de Landres une stagnation de I 'air due a une inversion thermique, ce qui a empeche la ventilation naturelle de Ia ville. Cet etat de choses a dure quatre a cinq jours et Ia pollution a atteint environ 20 fois son niveau moyen, precipitant le deces de quelque 4000 personnes - pour la plupart des personnes a.gees souffrant de maladies des branches. Cela a provoque de la part des hommes politiques !'exigence de mesures immediates, avec suffisamment d'energie pour faire taire Ia prudence administrative normale, qui tend a retarder toute action jusqu'a ce que !es conseillers techniques soient certains de tous les faits pertinents, meme si ce delai se prolonge indefiniment. Des nombreux polluants accumules dans le smog, quel etait celui ou ceux qu'il fallait rendre respon- sables de cette mortalite elevee? On I 'ignorait, bien que Ia fumee de charbon vienne immediatement a !'esprit; mais !es oxydes du soufre ou d'autres polluants pouvaient tout aussi bien avoir ete la cause. Pour des raisons techniques, on put agir rapidement de fai;:on a reduire !es emissions de fumee, sans grandes difficultes economiques, tandis qu'il aurait ete techniquement impossible d'y parvenir dans le cas des oxydes du soufre et que, meme a plus long terme, il aurait ete economique- ment impossible d'obtenir davantage qu'une assez faible reduction. En fait, on a pris une decision d'ordre politique pour reduire immediatement !es emissions de fumee et !es resultats ont ete spectacu- laires. La sante des bronchitiques ne depend plus des variations de la pollution dont s'accompagnent a Landres les fluctuations meteoro!ogiques. Cet incident doit nous apprendre qu'une action rapide peut s'imposer, sans attendre que !es conseillers techniques aient mis tous !es points sur !es i, et que cette action peut etre couronnee d'un plein succes. Le point suivant concerne !es mesures a prendre dans une region ou ii existe un risque d'emissions particulierement toxiques. C'est le cas, par exemple, au voisinage des usines travaillant le plomb ou, si I'equipement de depoussierage est inadequat OU ma! entretenu, il peut y avoir emission de poussieres 12 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES contenant des composes du plom:b. Certaines de ces poussieres peuvent retomber dans le voisinage immediat, mais les particules plus fines peuvent rester en suspension. II faut analyser regulierement des echantillons de poussieres - preleves tant dans les depots que dans les particules en suspension-'- et, si leur teneur en plomb augmente exagerement, <loser le plomb dans le sang d 'habitants de la localite. Pour la meme raison, il faut aussi analyser regulierement des echantillons de poussieres au voisinage des fonderies de zinc pour voir s'il y a emission de cadmium, ainsi qu'autour des usines utilisant l'amiante et le beryllium. II ne suffit pas d'attendre !'apparition de troubles de la sante chez !es habitants. · · La derniere categorie de problemes concerne la possibilite que, dans une zone urbaine donnee, le niveau general de pollution puisse, au moins occa- sionnellement, etre excessif. Nous savons aujourd'hui beaucoup de choses sur !es rapports entre les niveaux de pollution et les emissions dans differentes conditions meteorologiques et nous disposons de resultats d'enquetes detaillees pour de nombreux types de villes. Un consultant experimente doit done pouvoir donner une extimation raisonnable des niveaux de pollution a escompter, en se fondant sur une inspection visuelle de la topographie de la ville et de sa structure industrielle et residentielle et sur le climat de la region. Si cette estimation montre que les concentrations de polluants ont la moindre chance d'approcher un niveau indesirable, il faut le verifier par une courte serie de mesures a l'endroit le plus vulnerable. II n'est pas necessaire d'attendre une enquete detaillee, durant plusieurs annees, avant de commencer a agir. En fait, exiger d'attendre les resultats de cette enquete ne peut guere etre qu'un pretexte pour retarder !es m:esures a prendre. Une enquete assez detaillee' pour guider !'application d'un programme de lutte et verifier son efficacite est un element essentiel de ce pro- gramme; nous en parlerons plus loin. Toutefois, il est possible de prendre des mesures efficaces avant meme de disposer des resultats d'une enquete. PROTECTION DE LA SANTE PAR FIXATION DE LIMITES POUR LA POLLUTION DE L'AIR Dans la section precedente, nous avons 'suppose qu'il etait possible de fixer des concentrations limites de polluants en vue de proteger la sante. L'OMS a fait de grands efforts pour definir ces limites et, en 1972, la situation a ete exammee par un Comite d'experts. La presente section enonce brievement les principes generaux qui ont inspire les travaux de ce Comite; on trouvera au chapitre 3 !'expose des resultats obtenus et. l'essentiel du rapport final a. Dans toutes les collectivites, on constate que la sensibilite des individus aux effets de la pollution de !'air est extremement variable. A une extremite de la gamme, certains adultes en bonne sante peuvent supporter des concentrations assez elevees sans en souffrir; a l'autre extremite se trouvent des sous-groupes particulierement sensibles, notamment les personnes tres agees ou tres jeunes et les malades, et, tout au bout, quelques personnes ne pouvant supporter aucun stress supplementaire, quel qu'il soit. La protection de la collectivite est done une notion statistique; dans ce manuel, elle est prise dans le sens d'une « protection evitant toute atteinte grave a la grande majorite de la population, meme aux personnes appartenant aux sous-groupes sensi- bles )>. II ne serait pas realiste de chercher a donner une definition plus precise. Une autre difficulte est que !es donnees d'ordre medical sur !'influence de la pollution de l'air sur la sante ne fournissent pas aux dirigeants des indications claires sur les rapports entre les dommages causes, !'exposition et la concen- tration des polluants. · Pour des raisons pratiques et ethiques, il est peu probable que cette difficulte soit surmontee dans le proche avenir. II faut done prendre des decisions, des maintenant si possible, d'apres les donnees disponibles. Les resultats obtenus montrent qu'il est possible de definir pour !es polluants courants des limites tres approximatives au-dessous desquelles ils sem- blent inoffensifs. En general, ces limites varient avec le critere adopte et peuvent, par exemple, etre differentes pour !'exacerbation des symptomes de la bronchite et pour I 'incidence des crises d'asthme. Les limites varient d'un sous-groupe a l 'autre et peuvent dependre de conditions climatiques et autres. Cependant, malgre ces incertitudes, les experts ont estime que !es donnees disponibles fournissent bien une base d'action. Qbjectifs a long terme Bien qu'il soit difficile de savoir quels coefficients de securite appliquer aux concentrations limites dont a Serie de rapports techniques de !'OMS, n° 506, 1972 ( CJCiteres de qualite de /' air et indices relatifs aux polluants de /'atmosphere urbaine: rapport d'un Comite d'experts de !'OMS). PRJNCJPES GENERAUX 13 nous avons parle dans l'alinea precedent, le Comite d'experts de l'OMS a ete d'avis qu'il doit y avoir entre la concentration limite d'un polluant donne et sa concentration habituelle un niveau intermediaire auquel il est presque certainement depourvu d'effet pathogene: ces niveaux pourraient servir d'objectifs a long terme. Le Comite a formule des recomman- dations pour les oxydes de soufre, les particules en suspension, le monoxyde de carbone et Jes oxydants photochimiques a, etant entendu qu'elles devraient etre revisees lorsqu'on disposerait de plus de donnees. Objectifs a court tel'me Le Comite etait conscient que, pour des raisons techniques et economiques, peu de pays, sinon aucun, seraient a meme d'adopter actuellement les objectifs a long terme proposes. II a done recom- mande la fixation d'objectifs a court terme, pour l'avenir immediat, qui empecheraient au moins les cas de maladie et les deces dans les sous-groupes sensibles. Pour fixer ces objectifs, le rapport du Comite d'experts b devrait etre un guide utile. Les donnees ont ete choisies dans un ensemble beaucoup plus important et sont raisonnablement representa- tives; s'il y a une erreur systematique, elle va dans le sens de la securite. Les polluants etudies dans ce rapport sont le dioxyde de soufre, la fumee en presence de dioxyde de soufre, le monoxyde de carbone et les oxydants photochimiques. Bien que le Comite ait aussi examine le cas du dioxyde d'azote, il a constate qu'il ne disposait pas encore d'assez de donnees pour etablir des directives specifiques concernant la qualite de l'air. Cependant, compte tenu de !'ensemble des etudes faites, il semble maintenant que les effets nuisibles commen- cent a apparaitre pour une concentration quotidienne moyenne d'environ 100 µg/m 3 • La fixation du niveau de protection a assurer au-dessus d'un minimum de base reclame, en derniere analyse, une decision politique, car toute amelioration de la protection et toute acceleration du programme augmente le cout supporte par la collectivite. II est done raisonnable de prevoir que les objectifs a court terme varieront d'un pays a l'autre et, dans chaque pays, avec le temps. Polluants speciaux Nous avons deja parle des polluants toxiques que peuvent produire certaines usines. De nombreux a Voir chapitre 3, p. 37. b Voir chapitre 3. pays ont publie des listes de <( concentrations maximales admissibles •> pour ces polluants, qui ne doivent pas etre depassees a l'interieur de l'usine. Ces listes reposent dans une large mesure sur la reglementation de I 'hygiene industrielle aux Etats- Unis. Elles ont ete calculees en supposant une exposition de 8 heures par jour, 5 jours par semaine, pour un homme en bonne sante. Comme !'ensemble de la population est exposee a la pollution atmo- spherique 24 heures par jour et 7 jours par semaine, et que cette population comprend des personnes tres agees et tres jeunes et des infirmes, les concen- trations admissibles dans !'atmosphere doivent etre tres inferieures a celles qui sont tolerees dans Jes usines; le rapport habituellement retenu est de 10 a 100, suivant les proprietes specifiques du polluant en cause. PROBLEMES ECONOMIQUES De nombreux auteurs ont souligne le cout de la pollution atmospherique pour la collectivite. Dans le cas de la pollution generale qui existe aujourd'hui dans de nombreux endroits, en ville et a la campagne, ces arguments ne sont pas tres convaincants et il serait difficile de justifier par des motifs economiques la reduction de Ia pollution de l'air. Dans certains cas, cependant, ii peut y avoir d'excellentes raisons d'agir. Par exemple, aux Pays-Bas, on a recemment limite Jes emissions d'acide fluorhydrique des fabriques d'engrais, parce qu'elles causaient des degats dans des champs de fleurs d'importance economique. II faut done etre vigilant et ne pas perdre de vue Ia necessite eventuelle de mesures de ce genre. POSSIBILITES TECHNIQUES DE REDUCTION DE LA POLLUTION ATMOSPHERIQUE Dans la plupart des cas ou ii est necessaire d'agir pour reduire la pollution de l'air, on dispose de la technique voulue, mais son application peut etre couteuse; les considerations economiques sont alors decisives. Parfois, la meilleure solution est inappli- cable, faute de la technique appropriee; il faut dans ce cas se rabattre sur la meilleure solution techniquement possible ou, quelquefois, sur une solution administrative. Les observations qui suivent sur ce qu'on peut faire pour les differents types de polluants resument l'etat actuel de nos connaissances. 14 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Particules en suspension Une pollution serieuse par ,des particules en suspension. est souvent due aux vents qui balayent des. champs sans .couverture vegetale ou des deserts; elle peut aussi etre .provoquee par la circulation automobile sur des routes ou on laisse s.'accumuler la poussiere. Une tres grande partie des poussieres d'origine industrielle sont l'effet d'un <(menage•> mal fait: les voies de communication •de l'usine ne ~ont pas nettoyees et les combustibles. ou a:utres matieres qu'elle utilise .ou produit restent. empiles en plein vent. Le remede est evident. Presque toutes Jes autres particules en suspension provtennent . de foyers industriels et on ne manque pas de moyens techniques de reduire la nuisance ainsi creee; ils vont de chambres de depot simples et bon marche a divers types de cyclones et a de grands equipements couteux tels que les manches filtrantes et les de- poussiereurs electrostatiques. Tous ces procedes sont utilises de longue date dans les usines les plus variees et il serait, en general, difficile de prouver que des raisons economiques empechent de mettre en: service un equipemertt de depoussierage approprie. Les particules en suspension ne sont pas dues au chauffage des logements par des foyers ouverts ou des poeles a charbon ou a coke, parce que le tirage de la cheminee n'est pas assez fort pour entrainer des particules de cendres jusqu 'al 'exterieur. Par contre, les chaudieres de chauffage central au mazout produisent parfois, si les brfileurs sont mal con~us ou mal regles, de petites pa'rticules de charbon qui peuvent retomber dans tout le voisinage. Toute installation brulant du mazout peut degager des fumerons, Souvent impregnes d'acide sulfurique provenant du soufre contenu dans le combustible; cela se produit quand la cheminee est mal dessinee, de sorte qu'il y a condensation sur les parois et que d~s particules de charbon peuvent ainsi s'agglutiner avant de se detacher, de temps en temps, et d'etre expulsees par morceaux. lei encore, le remede est simple: isoler ou redessiner la cheminee. Fumee II est techniquement impossible d'empecher !'emission de fumee a partir des foyers· ouverts alimentes au charbon gras, souvent employes pour le chauffage des habitations, au Royaume-Uni par exemple. La seule solution est de remplacer le charbon par des combustibles solides sans fum~e, comme le coke, ou d'adopter un autre mode de chauffage. En revanche, dans le cas de l'industrie et des petites chaudieres de chauffage central, les installations modernes fonctionnant bie:il ne pro- duisent de fumee que pendant une tres courte periode, a l'allumage; s'il n'en est pas ainsi, cela prouve que I 'installation est desuete ou mal utilisee. La solution est done d'ordre administratif; compte tenu des aspects economiques de la modernisation. Dioxyde de soufre La combustion du charbon, du coke ou du mazout produit du dioxyde de soufre et souleve deux problemes, tout a fait distincts. Le premier est de maintenir la concentration au :iliveau du sol dans des limites que l'on peut considerer comme admissi- bles du point de vue de la sante. Le second concerne les effets qu'aurait ce compose sur le milieu pris dans son ensemble: il ne s'agit pas seulement de concentrations au niveau du sol, mais 'de I 'importance de !'emission totale. Ori peut reduire de diverses fa~ons !es concentra- tions au niveau du sol. La plus simple, et peut-etre la plus efficace, est de n'employer, dans les zones vulnerables, que les sources d'energie qui ne dega- gent pas de dioxyde de soufre - le gaz et l 'electricite, par exemple :......... ou du charbon ou du mazout a faible teneur en soufre, qui n'en degagent que peu. Reserver les charbons de cette categorie aux villes ou le risque est le plus grand implique d'ordinaire un transport a plus longue distance, done dispen- dieux; d'autre part, le mazout a faible teneur en soufre est plus couteux, a qualite egale. Ce moyen a cependant ete utilise eh pratique sans consequences economiques graves. Par exemple, une des grandes centrales electriques du centre de Londres a employe pendant de nombreuses annees du charbon pauvre en soufre et, dans le centre de Paris, les restrictions eri vigueur depuis plusieurs annees sur la teneur en soufre du mazout ne semblent pas avoir cause de graves difficultes economiques. Si tous · ces moyens modifient la repartition geographique des emissions pour proteger le plus possible les zones vulnerables, ils ne reduisent pas la quantite globale de dioxyde de soufre degagee sur toute la superficie du pays, sauf si les combustibles necessaires etaient obtenus par desulfuration partielle du charbon ou du mazout de qualite courante. On peut beaucoup reduire la teneur en soufre de certains charbons par les techniques habituelles de lavage qui eliminent une grande partie des pyrites, mais ne peuvent naturellement pas modifier la teneur en soufre organique. Le fonctionnement PRINCIPES GENERAUX 15 normal des raffineries de petrole a une certaine souplesse qui permet de produire plus d'huile legere contenant peu de soufre au prix d 'une augmentation de la teneur en soufre du mazout. 11 est technique- ment possible d'eliminer et de recuperer une partie du soufre et de reduire ainsi !'emission totale de dioxyde de soufre a consommation egale d'huile brute; ces methodes sont, en fait, parfois employees mais, malheureusement, elles deviennent de plus en plus couteuses a mesure qu'on augmente la quantite de· soufre elimine. Dans certains cas, il pourrait etre preferable de desulfurer le charbon ou les produits petroliers indirectement et de reduire !es emissions totales de dioxyde de soufre par gazeifica- tion. et recuperation du soufre contenu dans le gaz avant que celui-ci ne soit employe comme source d'energie. La technique necessaire est bien connue et d 'une grande fiabilite. La seconde categorie de moyens permettant de reduire la concentration de dioxyde de soufre au niveau du sol consiste a eliminer ce polluant des gaz de carneau avant qu'ils ne sortent des cheminees d'usine, ce qui aurait l'avantage supplementaire de reduire !'emission totale. La question est a l'etude depuis 50 ans, mais, des nombreuses techniques proposees, une seule a ete appliquee avec succes a grande echelle pendant uncertain nombre d'annees. Les gaz de carneau sont laves par de tres grands volumes d'eau - environ 20 tonnes par tonne de combustible utilise - a laquelle on a ajoute un peu de chaux ou de craie. Deux installations de ce genre fonctionnent dans le centre de Londres depuis plus de 20 ans, mais elles ont, pour le public, le grave inconvenient que des panaches de gaz lave, froid et humide, descendent sur le voisinage ou ils causent une pollution plus grave que si le gaz de carneau n'avait pas ete lave et s'etait disperse naturellement; c'est pourquoi l'une de ces installations vient d'etre mise hors service. Plusieurs autres procedes de traitement des gaz sont sur le marche, mais il faudrait les etudier avec grand soin avant de pouvoir en recommander un a coup sfu pour une application particuliere. En general, le cout de ces methodes est prohibitif si on ne peut pas les appliquer a tres grande echelle. Cet inconvenient disparait avec une methode ou la combustion se fait en presence d 'un alcali qui fixe une grande partie du soufre. Le charbon ou le produit petrolier (ou tout autre combustible solide) brule dans un lit fluidise de sable additionne, suivant le besoin, de chaux ou de dolomie en poudre. Cette methode a ete employee avec succes dans de tres petites usines. Une troisieme possibilite est d'employer, pour la dispersion des gaz de carneau, des cheminees bien con9ues, de hauteur suffisante et implantees dans des endroits bien choisis, ce qui permet de maintenir la concentration du dioxyde de soufre au niveau du sol aussi bas qu'on peut raisonnablement le demander. 11 est a remarquer que c'est la seule methode qu'on ait beaucoup employee avec succes. De hautes cheminees ne sont jamais bon marche et, lorsque la hauteur necessaire atteint 200 a 250 m, comme dans les grandes centrales electriques, elles sont extremement couteuses. On a critique cette fa9on de faire parce qu'elle ne reduit pas !'emission totale dans l'atmosphere et que l'on compte peut-etre trop sur l'auto-epuration naturelle de l'air. Jusqu'ici, on n'a pas prouve que ces processus naturels soient insuffisants, mais il est possible que, dans certaines regions, le transport de la pollution a longue distance, dans des conditions meteorologiques particulieres, soit nuisible aux lacs, aux forets et aux sols, en particulier pour !es lacs non tamponnes et les sols naturellement acides, comme en Scandinavie. L'Organisation de Coope- ration et de Developpement economiques (OCDE) a commence une etude, a !'echelon international, du transport de la pollution a longue distance afin de determiner si des restrictions internationales des emissions sont necessaires; Jes resultats ne sont pas encore disponibles. 11 faut remarquer aussi que rien n'indique que les tres faibles concentrations de dioxyde de soufre que l'on rencontre generalement a la campagne par suite de la pollution provenant des villes puissent etre nuisibles, mais on ne dispose que de peu de donnees sur le rendement des recoltes, etc. Quel que soit le resultat de ces etudes, et d 'autres qui pourraient se reveler necessaires, il semble que l'on continuera a employer les hautes cheminees, qui sont tres efficaces pour reduire les concentrations du dioxyde de soufre au niveau du sol, meme si l'on constate qu'il faut diminuer les emissions totales. Emanations de produits chimiques Dans l'etat actuel de la technique, ii n'y a aujour- d'hui aucune raison de tolerer des emissions toxiques ou desagreables de ce genre, puisqu'il est possible de les eviter sans difficultes exagerees sur le plan economique. Emissions malodorantes provenant des « professions genantes » Ce sont peut-etre les formes les plus desagreables de la pollution de l'air; elles proviennent surtout de 16 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES petits etablissements qui traitent Jes dechets d'origine animale, les residus alim\!ntaires, etc., ainsi que des exploitations agricoles intensives, qui peuvent tous creer une nuisance tres grave dans une zone tres restreinte. On peut souvent obtepir une grande amelioration en exigeant un << menage » tres bien fait et en dessinant !'installation de fac;:on que les gaz malodorants soient le plus possible enfermes et passent a travers des laveurs ou des absorbeurs simples ou, si I 'installation comprend une chaudiere, a travers un foyer. Comme il s'agit d'exploitations a petite echelle, le probleme est en general d'ordre economique. Tres souvent, ii s'agit d'industries agricoles implantees a la campagne et il est possible de. transferer I 'installation dans un .endroit .eJoigne des habitations. LEGISLATION CONTRE LA POLLUTION EXIST ANTE II est clair que, dans chaque pays, la decision de promulguer ou de ne pas promulguer une legislation contre la pollution de l'air est d'ordre politique et qu'on ne peut la prendre qu'en tenant compte de nombreux autres facteurs. La question principale sera probablement toujours la suivante: les ressources disponibles ne seraient-elles pas mieux utilisees si elles etaient affectees au logement, aux services sociaux, aux soins medicaux, etc.? Si l'on accepte le principe d'une action legislative, plusieurs points d'ordre general doivent etre presents a }'esprit. Le premier est que la loi 'doit etre applicable; il faut pour cela que le public demande une legisla- tion, meme si elle va un peu plus loin qu'il l'aurait desire. 11 doit cependant y avoir un accord de principe entre le legislateur et ceux pour qui il legifere. On peut avoir a preparer le terrain en presentant habilement les faits s'il s'agit de modifier des habitudes anciennes, comme par exemple au Royaume-Uni, quand on a interdit de chauffer les habitations par combustion de charbon dans des foyers. En general, tant pour les industriels que pour les particuliers, modernisation est synonyme de moindre pollution et une legislation sage est une legislation qui va dans le sens de !'opinion publique et agit comme catalyseur pour accelerer une evolution qui se serait de toute fac;:on produite. En fait, il arrive souvent que le public reclame un progres plus rapide de l'epuration de l'air et, ne se rendant pas compie des difficultes economiques et techniques a surmonter, s'impatiente de la reaction, trop lente a ses yeux, des pouvoirs publics. Le point suivant concerne aussi la possibilite d'appliquer les lois, mais du point de vue technique, non du point de vue politique. Le but de toute action contre la pollution de l'air est de ramener la concentration des polluants a des valeurs inferieures aux limites admissibles. Cela doit etre enonce clairement dans le preambule de la legislation et les limites specifiques doivent etre indiquees. Cependant, cela ne suffit pas; une Joi conc;:ue seulement en termes de ces limites est vouee a l'echec, car, si Jes limites sont depassees, il est impossible de savoir qui condamner. Les stipulations specifiques de la loi doivent etre en termes d'emissions a ne pas depasser et Jes limites ainsi fixees doivent etre choisies de fac;:on que, en. general, si la loi est respectee, les concentrations au niveau du sol enoncees dans le preambule seront atteintes. De la sorte, il est facile d'appliquer Jes condamnations eventuellement necessaires, parce qu'il est facile de mesurer les emissions de toute installation suspecte. Enfin, un principe general est qu 'ii doit etre possible techniquement, sans difficultes economiques exagerees, de respecter les limites legales sur les emissions. Dans le passe, }'expression << sans diffi- cultes. economiques exagerees >> a ete une source de malentendus; sa signification est etudiee plus loin (p. 17) au sujet des << meilleurs moyens utilisables en pratique >> pour reduire les emissions. Les autres considerations. concernent la souplesse que doit avoir la loi pour pouvoir faire face le mieux possible aux divers problemes qui se posent. Dans les parties de }'Europe ou, en hiver, un chauffage intense des habitations est necessaire, une grande partie de la pollution dans les villes peut provenir de cette source. Le volume total des emissions polluantes provenant de particuliers peut etre inferieur a celui des .emissions de l 'industrie, mais les cheminees sont beaucoup plus basses et la temperature relativement faible des gaz emis implique qu'ils ont une faible force ascensionnelle pour aider a leur dispersion. A long terme, ce probleme peut etre resolu par le chauffage urbain, mais, a court terme, on ne peut reduire la pollution par la fumee qu'en utilisant des sources sans fumee - gaz, electricite, mazout, combustibles solides sans fumee - et la pollution par le dioxyde de soufre que par le recours .au gaz, a J'eJectricite OU a du mazout pauvre en soufre. Comme il est impossible de produire a bref delai de grandes quantites de combustibles, ces modifications ne peuvent etre imposees d'un. seul coup a !'ensemble d'un pays, ni meme aux zones urbaines d'un pays. La legislation PRINCIPES GENERAUX 17 doit done etre corn;ue de fa9on a permettre une conversion sur un certain nombre d'annees et assurer que la fourniture de ces combustibles de remplacement soit reservee, autant que possible, aux villes !es plus polluees et que, dans chaque ville, !'action antipolluante soit modulee en fonction des possibilites d'approvisionnement. L'application de- taillee de ces modifications peut etre confiee, dans une plus ou moins large mesure, aux autorites locales, agissant sous le controle de !'administration centrale. La pollution par !es industries existantes pose des problemes differents, car les contraintes sont d'ordinaire economiques et portent sur le cout d'installation et d'exploitation de l'equipement anti-pollution necessaire. On admet en general que l 'industrie polluante doit supporter ces couts, mais nous parlerons plus loin de quelques exceptions (voir p. 17). La difficulte porte sur l'etablissement de regles sur !es emissions. Par exemple, dans le cas de deux usines identiques mais implantees l'une a la campagne, l'autre dans une ville, il peut se faire que, pour la premiere, les emissions n'aient pas besoin d'etre reglementees pour maintenir le niveau de la pollution au voisinage dans des limites acceptables, tandis que, pour la seconde, comme pour !es autres principaux pollueurs de la ville, des restrictions severes s 'imposent: la seconde usine deviendrait alors moins concurrentielle que la premiere. On pourrait aussi imposer les memes restrictions aux deux usines de fa9on a les rendre parfaitement concurrentielles l'une par rapport a l'autre, mais du meme coup elles seraient toutes deux vulnerables a l'egard de concurrents etrangers non assujettis a une limitation analogue. Les travailleurs preferent souvent tolerer une forte pollution plutot que · de voir une entreprise qui constitue leur moyen d'existence obligee de fermer. De plus, s 'ii y a dans une ville plusieurs usines de nature differente, comme c'est d'ordinaire le cas, !'application de regles fixes sur leurs emissions peut avoir pour elles des effets economiques tres differents. On a souvent constate que ce sont les installations desuetes qui polluent le plus; elles n'ont done qu'une vie utile probable tres restreinte et il faut tenir compte de ce facteur pour fixer la severite des restrictions a appliquer. On pent fort bien resoudre le probleme en leur imposant des conditions propres a accelerer leur modernisation. II semble clair qu'il faut etre tres souple dans la reglementation des emissions provenant d 'installa- tions existantes et que chaque cas doit etre examine individuellement. Cela a conduit au principe adopte au Royaume-Uni: appliquer !es « meilleurs moyens utilisables en pratique >> de reduire !es emissions, !'expression en pratique s'entendant tant sur le plan technique que sur le plan economique. Dans chaque cas, c'est un fonctionnaire technicien qui doit juger de !'interpretation a lui donner. Quant aux expres- sions << economiquement possibles >> et « sans provo- quer de difficultes economiques exagerees >>, elles sont tres souvent ma! comprises. Elles n'impliquent pas qu'on se contentera d'une reduction symbolique des emissions pour pouvoir maintenir des benefices eleves. Au contraire, l'industrie est obligee d'aller aussi loin qu'elle peut, sans perdre sa viabilite economique, dans la voie de la reduction de ses emissions, de fa9on a essayer de les ramener a un niveau ou elles n'ont pas d'effets sur la sante et la qualite de vie. Ce but est souvent atteint. Quoique cette fa9on d'agir avec la souplesse necessaire ait donne d'excellents resultats dans le passe, !'applica- tion de la loi a ete une source de malentendus, car le public a souvent eu !'impression que la balance n'etait pas tenue egale entre l'industrie et Jui. La methode serait considerablement amelioree si la decision sur le degre de pression a exercer dans un cas donne, au lieu d'etre abandonnee aujugement d 'un fonctionnaire technicien unique agissant en secret, etait prise par un petit groupe, comprenant des techniciens et des non-techniciens, agissant au grandjour. PENALITES ET SUBVENTIONS On a souvent suggere que ceux qui polluent !'air devraient etre condamnes a une amende. Selon nous, cette doctrine parait vraiment tres dangereuse, car elle conduit a la conclusion que ma! faire est moins condamnable si le responsable peut payer. Ce procede peut certes encourager a reduire les emissions pour echapper aux penalites, mais ii n'oblige pas a le faire et semble sur ce point inferieur a d'autres methodes plus contraignantes. II serait peut-etre acceptable en principe si le niveau total de la pollu- tion auquel !'installation en cause contribue etait assez faible pour n'avoir aucun effet nuisible sur la sante ou la qualite de vie, car dans ce cas, une redevance pourrait etre consideree comme analogue a la redevance versee pour utiliser un egout existant. Meme dans ce cas, la difficulte d'evaluer la charge imposee a la capacite d'auto-epuration de !'atmo- sphere par les differents types d'emissions rend presque impossible la formulation de regles equi- 18 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES tables. Si la sante ou la qualite de vie est menacee de fa<;on decelable, le probleme devient encore plus difficile car les emissions nuisibles en cause - de faibles emissions provenant du chauffage des habi- tations, par exemple - peuvent avoir beaucoup mains d'effet sur !'ensemble de !'atmosphere que des. emissions intenses sans grande action au niveau du sol. On peut recourir aux subventions pour rendre possible la reduction des emissions nuisibles de telle ou telle installation. Cette fa<;on de faire se justifie lorsqu'il est dans l'interet national de maintenir en service une entreprise qui cesserait d'etre rentable - et devrait done arreter ses activites - si elle avait.a supporter la charge de l'equipement anti-pollution, tant en immobilisations qu'en de- penses d'exploitation. MOYENS METEOROLOGIQUES Dans une zone quelconque, le niveau de pollution auquel les habitants sont exposes est pwporiionnel a la difference entre le taux d'emission des polluants par les cheminees et le taux auquel ces polluants sont balayes par le vent ou disperses sans danger dans les couches superieures de !'atmosphere. Le plus souvent, la pollution est facilement toleree et ne devient insupportable que dans les cas, assez rares, ou le vent tombe completement et ou les processus de dispersion verticale cessent , d'agir par suite d'une inversion thermique (c'est-a-dire quand la temperature de l'air en altitude est supe- rieure a sa temperature au niveau du sol). Si cet etat de choses persiste un jour ou deux,.les concen- trations de polluants peuvent etre multipliees par 10 ou par 20. Dans ce cas, la situation d'une ville entouree de collines est particulierement defavorable, car le relief contribue a freiner la dispersion des polluants. La plupart des services meteorologiques nationaux publient des previsions .sur la situation generale pendant les 24 ou 48 heures a venir. En concentrant leur attention sur les zones particulierement vulne- rables, ils peuvent prevoir des arrets de la ventilation naturelle comme celui dont il vient d'etre qµestion. On a propose que ces previsions servent de base pour mettre temporairement hors service les. emet- teurs importants qui contribueraient a la pollution enfermee sous une inversion thermique ou pour exiger qu'ils reduisent leurs emissions, soit en, employant un combustible. a plus faible teneur en soufre que le combustible habituel, soit .par d'.autres mesures appropriees. Les installations dont les cheminees sont tres hautes - les centrales electriques modernes, par exemple - peuvent ne pas contribuer du tout a la pollution locale si les cheminees debou- chent au-dessus du nive.au de I 'inversion ou, meme dans le cas contraire, quand le pouvoir ascensionnel des gaz du a leur temperature est suffisant pour qu'ils puissent franchir la couche d'inversion et se disperser librement dans !'atmo- sphere superieure. C'est une chose tres grave que de fermer une grande usine moderne avec un bref preavis et il serait absurde de le faire a mains que, d 'une part, les previsions ne soient fiables et que, d'autre part, la poursuite de !'exploitation pendant une periode de calme et d'inversion thermique ait des chances de nuire serieusement a la sante. On d.oit pouvoir tolerer une certaine reduction de la qualite de vie quelques jours par an si elle est tres chere a eviter, mais c'est la une decision politique. II est douteux que les previsions meteorologiques des arrets de la ventilation naturelle suffisent a elles seules, mais, si on les combine avec des enregistrements continus des niveaux de pollution, elles peuvent fournir des indications a court terme (12 a 18 heures) probablement assez fiables pour declencher diverses mesures: bruler des combustibles contenant peu de soufre, mettre en marche un equipement special pour reduire les emissions de polluants ou se preparer a mettre en reuvre d'autres plans d'urgence .si une pollution considerable et persistante se produit comme il a ete predit. Le stockage de combustibles a faible teneur en soufre peut etre une source de difficultes dans certaines usines, mais elles semblent negligeables par rapport aux consequences des autres mesures possibles. Cependant, le plus grand interet des previsions a court terme es.t peut-etre de servir de signal pour diffuser des avertissements aux malades souffrant de bronchite et d'autres maladies des voies respiratoires, leur conseillant de rester chez eux ou la pollution est toujours moindre qu'a l'exterieur. Quand cela se.produit en hiver, il est particulierement important de ne prendre ou de ne recommander aucune action dont le resultat serait d'amener des vieillards bronchitiques a rester chez eux sans un chauffage suffisant. AUTORISATION DES INSTALLATIONS NOUVELLES Beaucoup des principes ci-dessus s'appliquent aussi bien pour le. controle des usines et des logements PRINCIPES GENERAUX 19 a construire que pour la lutte contre la pollution existante. Comme nous l'avons deja dit, un grand nombre des problemes actuels proviennent soit du caractere desuet des usines, soit de Jeur implantation par rapport aux zones residentielles qui n'a pas ete planifiee. Dans le premier cas, c'est une question d 'ordre economique, done, en derniere analyse, d'action politique. Si le remplacement des usines anciennes est bien fait et bien controle, I 'importance de ce probleme devrait diminuer rapidement a l'avenir. L'implantation de nouvelles usines doit etre strictement controlee si l'on veut ramener ou maintenir la pollution d'origine industrielle dans des limites acceptables. La premiere regle doit etre que toute installation susceptible d'etre polluante ne peut etre realisee qu'apres autorisation. Cette regle doit s'appliquer non seulement aux grands emetteurs, mais aussi aux petits ateliers des <( professions genantes >>, telles que cuisson d'aliments pour les pores, sechage de dejections de volaille, traitement de dechets animaux, etc., ainsi qu'aux nouvelles installations de chauffage central pour locaux a usage commercial. Les details des methodes de planification a appliquer du point de vue de la pollution de l'air varient d'un pays a I'autre, mais il importe que Ies fonctionnaires responsables aient Ia competence voulue pour examiner, et si necessaire refuter, les avis d'experts fournis a l'appui des demandes. Une autorite chargee de la planification tiendra compte, dans tous les cas, de certains principes generaux dont le plus important est peut-etre qu'il faut exiger au moins !'application des meilleurs moyens utilisables en pratique (sur le plan economi- que comme sur le plan technique) pour reduire Jes emissions. C'est en principe une erreur que d'autori- ser des emissions de polluants qui seraient evitables, meme si l'on ne peut prouver qu'elles causent des degats dans le voisinage. Une autre erreur de principe consiste a autoriser la construction de toute une serie d 'usines dans une zone determinee et de laisser ainsi !'emission totale de polluants atteindre une valeur voisine de ce qu'on peut considerer comme une limite de securite - meme si elle Iui est inferieure - alors que Jes autorites chargees de la planification pourraient reduire la densite des emissions par une decentrali- sation rationnelle de l 'industrie. Cela touche de pres Ia politique generale d'urbanisme et d'amenagement rural. Voici deux exemples a I 'appui de cet argument. Une cimenterie moderne dotee du meilleur equipe- ment de depoussierage ne devrait guere donner lieu a reclamations; mais si, par exemple, cinq de ces cimenteries sont mises en service au voisinage I 'une de l'autre, }'emission totale de poussieres peut etre egale a celle produite auparavant par une seule cimenterie equipee d'un depoussiereur du type ancien. La forte concentration de cette industrie dans l'estuaire de la Tamise, dans le sud de l'An- gleterre, est preoccupante a cet egard. De fa<,:on analogue, meme quand !es emissions totales de dioxyde de soufre dans une zone donnee sont inferieures a la limite consideree comme admissible du point de vue medical, ii arrive que l'oxydation de ce compose forme dans !'atmosphere un brouillard d'acide sulfurique, source de brumes industrielles et de reduction de l'ensoleillement. L'utilisation avisee des pouvoirs accordes par Jes lois sur l'urba- nisme peut permettre, en fait, de se premunir contre Jes effets nuisibles si I' on constate que Jes limites fixees provisoirement pour Jes polluants sont trop elevees. Outre ces considerations generales, il faut, chaque fois qu'une demande de construction d'usine est presentee, estimer la pollution a prevoir dans le voisinage. Si l'emplacement propose est a la campagne, ou le niveau actuel est faible, on peut admettre un plus fort accroissement de la concen- tration des polluants que dans un district plus pollue, ou une augmentation bien moindre pourrait porter le niveau total de pollution au-dela de la limite acceptable. Telle est la politique suivie au Royaume-Uni depuis de nombreuses annees, grace a la publication d'avis officiels sur la hauteur necessaire aux cheminees des nouvelles usines pour maintenir la pollution dans des limites acceptables. Pour une tres grande installation, telle qu'une centrale electrique, avec une cheminee de 150 a 250 m de haut, implantee sur un terrain a peu pres horizontal, on peut obtenir une bonne estimation des niveaux de pollution probables au voisinage du sol en employant les formules empiriques etablies par l'Electricity Authority du Royaume-Uni a la suite de recherches experimentales etendues. Pour des installations un peu plus petites, dont les chemi- nees ne depassent pas une centaine de metres, on peut se servir des formules plus classiques pour obtenir une estimation suffisamment fiable des niveaux de pollution probables, tant que les panaches des cheminees ne sont pas affectes par Jes batiments voisins et que le terrain est raisonnablement plat. Normalement, un panache n'est pas influence par Ies immeubles voisins si la cheminee a au moins deux fois et demie leur hauteur; ii faut done respecter 20 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES cette regle chaque fois que c'est possible. Mais dans Jes cas frequents ou c'est impossible, surtout dans Jes villes, et aussi lorsque le terrain n'est pas assez plat, ii faut proceder a des essais en souflierie sur maquettes des usines proposees et de leur voisinage, pour estimer . la pollution probable. Dans toutes ces estimations, ii faut tenir compte des conditions meteorologiques dans la region. C'est surtout la stabilite de !'atmosphere . et la direction et la vitesse du vent qui agissent sur Jes niveaux de pollution. Le calme, ou le vent tres faible, est le plus a craindre, parce qu'il est souvent associe a une inversion thermique et a une ventilation naturelle tres reduite, surtout lorsque la: region est entouree de collines. Les implantations c6tieres peuvent aussi etre defavorables, car l'alternance de la brise de mer et de la brise de. terre peut ramener Jes polluants qui avaient derive sur m;e certaine distance vers la mer ou vers l 'interieur des terres. Aujourd 'hui, lorsqu 'une autorisation est demandee pour des usines dont !'emission, particulierement nuisible, est difficilement reductible, l'al!torite competente est beaucoup plus libre qu'autrefois pour exiger que l'usine soit implantee a une distance suffisante des villes et des villages; }'une des raisons en ~st que les moyens modernes .de transport permettent au personnel d'etre loge beaucoup plus loin de son travail qu'auparavant. URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL Les problemes concernant la pollution de l'air qu'on a eu a etudier jusqu'ici - et ils ne sont pas encore tous resolus - sont nes d'une absence de planification dans le passe; meme les problemes que posent les autorisations de creation de nouvelles usines, dont nous venons de parler, sont plus difficiles et plus. co-0.teux a resoudre parce qu'il faut agir dans le cadre des contraintes imposees par !'absence anterieure de planification. Cette carence rend Jes mesures correctives, et la planification nouvelle, bien plus onereuses que si les precautions voulues avaient ete prises d'emblee, et le resultat final est souvent bien moins bon. II est done de la plus haute importance pour l'avenir qu'on tienne compte de la pollution de l'air dans tous les plans d'urbanisation et d'amenagement rural. Le specia- liste de la pollution atmospherique doit etre consulte des le debut et il doit . avoir le meme statut que l'architecte, l'ingenieur des transports ou I:econo- miste. Aujourd'hui encore, dans bien des projets, on commence a tenir compte de la p~llution de l'air si tard que des decisions irrevocables influern,;ant les niveaux de pollution ont deja ete prises. Les plus importantes de ces decisions sont peut-etre liees au choix du s.ite. II faut considerer les caracteristiques de ventilation naturelle de tout emplacement propose en meme temps que des facteurs tels que la main-d'ceuvre disponible, Jes moyens de transport, etc. Dans beaucoup de villes anciennes et, malheureu- sement, dans de nombreuses villes en cours de realisation, l 'une des plus importantes sources de pollution est le chauffage des logements. A vec des cheminees basses et des temperatures d'emission relativement faibles, les gaz ont peu de chance de se disperser de fa,;on satisfaisante et les rues peuvent etre fortement polluees. On ne doit pas, aujourd'hui, construire d'habitations pouvant causer une telle pollution et le chauffage doit se faire au gaz, a l'electricite ou au mazout a faible teneur en soufre. Si le plan d'urbanisme prevoit des immeubles a appartements de grande hauteur, on peut y dissimuler des cheminees pour le chauffage urbain. Les principes de la planification du secteur ind.ustriel dans une ville nouvelle ont deja ete examines dans la section sur les autorisations de creation d'usines nouvelles. Ils consistent a reduire les emissions autant que c'est pratiquement possible, a limiter eventuellement Jes emissions totales dans une zone donnee, a obliger les emetteurs particulie- rement nuisibles a s 'implanter a la campagne, et a exiger des cheminees assez hautes pour que la concentration des pojluants au niveau du sol reste suffisamment faible dans le voisinage. Dessiner de hautes cheminees ne pose .aucun probleme d'ordre esthetique, contrairement a ce qui se passerait dans une zone residentielle, et il est possible de realiser des groupes de hautes. cheminees tres agreables a l'ceil; c'est l'affaire des architectes. Le secteur industriel doit etre separe de la zone residentielle par un << cordon sanitaire >> ou zone tampon de pares et de jardins, avec autant d'arbres que possible. Une telle zone comprend de tres grandes superficies humides de feuilles, de sol, etc., pour absorber les polluants qui pourraient autrement deriver vers la zone residentielle. Si l 'on evite les especes particulierement sensibles, la vegetation ne souffrira pas. La question des relations spatiales entre Jes deux parties d'une ville n'est pas toujours simple. Si la dispersion des polluants etait la meme, quelle que soit la direction du vent, on implanterait les zones residentielles au vent de la zone industrielle par PRINCIPES GENERAUX 21 rapport au vent dominant; mais, souvent, c'est quand le vent souffle dans une autre direction que la dispersion est la plus defavorable. Dans chaque cas, il faut demander l'avis d'experts en meteorologie. Lorsqu'on a trace le plan provisoire d'une nouvelle ville, on peut, par le calcul, predire quels seront les niveaux de pollution (ce qu'on appelle aujourd'hui etablir un modele mathematique) d'apres les structures connues des emissions et les conditions meteorologiques generales. La vue d'ensemble ainsi obtenue est en principe raisonna- blement exacte, mais le calcul des niveaux precis de pollution implique qu'on assigne arbitrairement des valeurs numeriques a certaines constantes. Cela se fait d'ordinaire en appliquant le meme modele a une ville existante ou les conditions meteorologiques sont analogues et pour laquelle on dispose de mesures de la pollution. Les constantes sont determinees de fa;on que Ies resultats du calcul concordent avec les mesures et elles sont conservees dans !'application du modele a la ville projetee. C'est, en fait, une fa<;on assez subtile d'employer les donnees fournies par les rnesures dans une ville pour predire les niveaux de pollution dans une autre. Ces calculs peuvent amener a modifier le projet initial. POLLUTION DUE A LA CIRCULATION ROUTIERE Cette source de pollution ne prend de !'importance que dans les villes surpeuplees ou la densite de la circulation est elevee. II en existe deux types: la pollution par le plomb et la pollution par Jes sous- produits de la combustion. On ajoute a !'essence du plomb tetraethyle pour ameliorer ses caracteristiques de combustion et pour permettre l'emploi de moteurs a taux de compression plus eleve, d'un meilleur rendement. La plus grande partie de ce plomb passe, sous forme de poussiere d'oxyde de plomb, dans !es gaz d'echappement et une partie est aeroportee. Elle peut ainsi entrer dans les poumons, ou elle est absorbee. La plus grande partie du plomb present dans l'organisme Yient de la nourriture et des boissons, la poussiere n'en fournissant qu'une faible proportion: rien ne prouYe que le plomb provenant de l 'echappement des voitnres ait jamais provoque le saturnisme chez l 'homme. Cependant, comme cette substance toxique s'accumule dans le corps, en particulier dans les os, et peut, dans des conditions de stress, passer dans le courant sanguin, ii parait prudent d'en reduire I 'absorption autant qu'il est raismmablement possi- ble. Et cela d'autant plus que des mesures montrent que la quantite moyenne de plomb ingeree avec la nourriture et !es boissons est beaucoup plus voisine - quoique encore bien au-dessous - de la limite de securite acceptee par l'OMS que pour la plupart des autres substances toxiques. De nombreux pays prennent maintenant des mesures pour limiter la quantite de plomb dans I 'essence, mais, avant de fixer ces limites, il ne faut pas oublier deux points. Le premier est que, si l'on utilise un moteur a bas taux de compression, qui fonctionnera normalement avec de !'essence a faible degre d'octane, on consom- me plus d'essence pour une meme puissance et la combustion de cette essence produit une plus grande quantite de polluants. Le second est que, si !'on modifie le fonctionnement des raffineries pour obtenir de !'essence a degre d'octane eleve utilisable sans plomb, le cout augmente et le processus con- somme plus de petrole brut qu'actuellement. Chose peut-etre plus importante, cette essence contient une plus forte proportion d'hydrocarbures aromatiques, ce qui pourrait augmenter !'emission de composes cancerogenes dans Jes gaz d'echappement. Il semble que ces problemes n'aient actuellement aucune solution technique et il est peu probable qu'on en trouve dans le proche avenir. La seule possibilite parait etre d'ordre administratif: limiter la circulation dans le centre des villes et probablement aussi limiter la cylindree des moteurs des voitures qui y circulent. On n'a trouve jusqu'ici aucunc solution technique satisfaisante au probleme des produits de combustion des moteurs a essence. Les polluants en cause sont le monoxyde de carbone, les oxydes d'azote et les hydrocarbures imbrfiles ou partiellement brfiles. La circulation routiere n'est pas la seule source de monoxyde de carbone et d'oxydes d'azote. Le premier est produit par la combustion imparfaite des combustibles dans les foyers ouverts et dans !es fours, !es seconds par les combustions a haute temperature, conune c'est le cas pour beaucoup de chaudieres er de fours. Dans des rues embouteillees et mal wntilees, la circulation est la principale source de monoxyde de carbone, qui peut atteindre des concentrations susceptibles de porter atteinte aux malades cardio-vasculaires obliges de respirer de l'air pollue plusieurs heures par jour. Cependant, la quantite de monoxyde de carbone qui entre dans le courant sanguin d'un habitant d'un quartier a circulation intense est plus faible que celle absorbee par un habitant de la campagne qui fume quelques 22 GESTION DE LA QUALITE DE .L'AIR DES VILLES cigarettes par jour. Les oxydes d'azote sont beaucoup plus toxiques et, si leur concentration dans les rues animees venait a s'accroitre suffisamment, il faudrait prendre des mesures pour raisons de sante. II existe une seconde raison, d'un tout autre ordre, de reduire ces emissions. Quand le soleil est ardent, ces oxydes reagissent avec les hydrocarbures pour donner de l'ozone et. des c9mposes organiques lacrymogenes, qui forment ensemble un smog photochimique du type habituel a Los Angeles, a Mexico et dans quelques autres villes. Ce smog diminue serieusement la qualite de la vie, et les concentraiions des oxydants peuvent atteindre des niveaux ou les habitants les plus sensibles sont affectes. Dans beaucoup de villes europeennes, les gaz d'echappement peuvent rendre la vie moins agreable a cause de leur odeur nauseabonde, qui peut etre due a des hydrncarbures partiellement brules (aldehydes superieurs) emis dans les gaz d'echappement; mais comme l'effet est maximal en ete, par des journees calmes et ensoleillees, il pourrait etre .du .a un precurseur du smog photochimique. Les concentrations elevees d'ozone observees dans ces conditions tendent a confirmer cette hypothese. Aujourd'hui, la plupart des voitures sont munies de dispositifs derecyclage renv:oyant dans l.e collecteur d'admission les gaz en partie brules qui sortent des cylindres, au lieu de les laisser s'echapper dans l'air. II en resulte une reduction appreciable des quantites de monoxyde de carbone et d'hydrocarbures emis par le moteur. En principe, il ne serait pas difficile de les reduire encore en ameliorant la. combustion par le recours a des melanges plus pauvres, mais le moteur serait moins puissant et les emissions d'oxy- des d'azote augmenteraient. On peut aussireduire les emissions de monoxyde de carbone et d'hydrocar- bures en utilisant divers dispositifs de postcombus- tion pour achever la combustion des gaz apres leur sortie des cylindres. Cependant, la solution de bon sens, meme si elle est a assez long terme, est de modi- fier la conception du moteur de fac;on a obtenir des gaz d'echappement acceptables. Le probleme des oxydes d'azote est plus difficile. Des appareils a catalyse pourraient reduire leur concentr.ation dans les gaz d'echappement, mais cela exigerait l'emploi d'un carburant exempt de plomb, car ce metal empoisonne rapidement les catalyseurs. De toute fac;on, ii est bien connu que Jes appareils a catalyse sont peu fiables en dehors des laboratoires ou des .usines ou l'on peut controler strictement leur fonctionnement. lei encore, la solution pourrait venir d'ameliorations dans le dessin des moteurs. II faut souligner que, meme quand une modification appro- priee a ete conc;ue et essayee, il faut laisser aux cons- tructeurs plusieurs annees pour apporter a leurs chaines de montage Jes changements necessaires. Comme les stipulations legales ne peuvent s'appli- quer qu'aux vqitures neuves, la reduction du niveau total de ces emissions dans les rues sera lente, ou meme tres lente, si on ne compte que sur les amelio- rations techniques. lei encore, la solution est . de reglementer l'acces des vehicules au centre des villes. Les pollutions importantes par les moteurs Diesel sont dues surtout a la fumee et au carburant imbrule; ces emiss.ions peuvent .etre presque completement supprimees par . un reglage et un entretien corrects du moteur, bien qu'il y ait toujours emission de fumee lors des departs a froid. Un moteur Diesel fonctionnant bien emet a peu pres les memes quanti- tes d'hydrocarbures et d'oxydes d'azote qu'un moteur a essence. ENQU.@,TES On a deja souligne que, lorsqu'il ya une pollution grave, clairement decelable par lessens, ce serait une grave erreur d'attendre, pour agir, Jes resultats d'enquetes longues et compliquees. Toutefois, dans des cas ou la pollution est moins evidente, des enque- tes prealables seront necessaires et il en faudra tou- jours pour evaluer les resultats des mesures prises et montrer ou la lutte doit etre intensifiee et ou l'on peut etre moins severe. Les enquetes sur la pollution de l'air se divisent, en gros, en deux classes. La premiere comprend les enquetes entreprises pour des raisons d'ordre admi- nistratif, comme on vient de le dire. Elles peuvent etre de courte duree, en vue de .comparer l'etat de l'air dans deux districts, ou de longue duree, pour apprecier la fac;on dont la pollution a evolue par suite d'une action administrative ou pour d'autres rai- sons. Ces dernieres enquetes doivent porter sur une periode d'environ 5 a 10 ans, pour eliminer !'influence des variations climatiques aleatoires d'une annee a l'autre. Que ces enquetes soient de courte ou de longue duree, on peut les qualifier d'enquetes de surveillance. La seconde classe est celle des enquetes entreprises en vue de la recherche, pour etudjer I 'influence du temps, de la topographie, de la stmcture urbaine, etc., sur !'allure de la pollu- tion dans une ville, pour etudier le transport et la disparition spontanee des polluants ou pour recueil- lir les donnees necessaires aux recherches epidemio- logiques concernant !'influence de la pollution sur la PRINCIPES GENERAUX 23 sante. Dans ce qui suit, il sera surtout question des enquetes de surveillance. Avant de creer un reseau de surveillance, il faut repondre a certaines questions fondamentales: pour- quoi a-t-on besoin de ce reseau? Combien de don- nees faut-il? Quelle doit etre leur precision? 11 ne faut pas oublier que les enquetes sont toujours tres cou- teuses et qu'elles exigent beaucoup de personnel qualifie, dont le recrutement devient de plus en plus difficile. En outre, dans le passe, beaucoup d'efforts ont ete vains parce qu'on a accumule des donnees inutiles qui n'ont jamais ete evaluees convenable- ment, ou qu'il est impossible d'evaluer. Une enquete nouvelle doit commencer de fa<;on simple et il ne faut l'etendre ou la compliquer que s'il apparait claire- ment que les donnees recueillies sont insuffisantes pour le but vise. L'enquete sera ensuite developpee a la lumiere de l'experience acquise et elle pourra ainsi etre organisee d'une fa<;on bien plus pratique que cela n'aurait ete possible autrement. On ne saurait trop insister pour que les donnees fournies par un reseau de surveillance, telles qu'elles proviennent des instruments ou du laboratoire d'analyse, soient envoyees tousles jours au bureau central, pour etude. Le controleur du projet peut alors proceder imme- diatement a une enquete s 'il releve des anomalies dans les observations de la veille. A defaut de cette solution, on risque de produire de longues series de donnees d 'une validite douteuse. Pour eclaircir ces points, on peut envisager ce qui se passe lorsqu' on propose de faire dans une ville une enquete sur la pollution de l'air, pour des raisons administratives. On commence par une enquete sommaire, ce qui est facile parce qu'on peut estimer l'emission de polluants par les grandes usines a partir de la con- sommation de combustibles et de matieres premieres et de la nature de l 'usine; pour les petites usines, les grandes installations de chauffage central et le chauf- fage domestique, on peut faire des estimations, par exemple sur chaque demi-kilometre carre, a partir des livraisons de· combustible, de la densite des loge- ments, etc. (Des enquetes un peu plus detaillees pourront etre necessaires plus tard s 'il faut envisager la reduction des emissions.) Une fois ces estimations obtenues, on peut proceder a des comparaisons avec d'autres villes analogues sur le plan de la pollution et de la situation topographique et climatique et ou l'on a mesure la pollution, ce qui montrera si une enquete specifique est necessaire. Dans le cas con- traire, il faut cependant proceder a quelques mesu- res pour confirmerla validite de la comparaison. S'il n'exi.ste pas de ville analogue pour laquelle on dispose de mesures, ou si la comparaison montre qu'une enquete est desirable, cette derniere doit commencer de fa<;on tres simple. 11 n'existe pas de regles, scientifiquement fondees, sur le nombre de points d'observation necessaires par kilometre carre pour obtenir un tableau suffisamment precis de la pollution de l'air dans toute une ville. Diverses ten- tatives ont ete faites dans ce sens, mais il est extre- mement douteux que les regles formulees tiennent assez compte des difficultes que souleve l 'interpreta- tion du mot << suffisamment » dans la phrase prece- dente. 11 est presque aussi difficile de tenir compte des variations importantes dues a la micrometeorologie du milieu urbain, c'est-a-dire a la variation des niveaux de pollution entre les deux trottoirs d'une rue, entre un point d'une grande artere et un point voisin d'une rue laterale, entre la fa<;ade avant et la fa<;ade arriere d'une maison, etc. En pratique, le nombre de points d'observation dans les enquetes en cours a ete choisi uniquement en fonction des ressources financieres et autres. L'etude de la struc- ture de la pollution fournie par l 'enquete soil1Il1aire, ajoutee aux donnees meteorologiques pour la region, peuvent aider a choisir les meilleurs emplacements pour les stations. Les resultats des enquetes anterieu- res semblent montrer que, pour la premiere annee du moins, cinq stations doivent suffire pour une ville ne depassant pas 250 000 habitants; peut-etre en faudrait-il quelques-unes de plus pour des villes plus importantes. Ces stations de surveillance doivent etre implantees de fa<;on a mesurer la pollution dam le centre de la ville, dans les zones tres peupleef de vieilles maisons que l'on trouve d'ordinaire a proximite immediate du centre, dans les zones moins peuplees vers les faubourgs et dans la zone indus- trielle. Pour la mesure de la pollution generale, il faut choisir des emplacements qui ne soient pas directement affectes par des emissions voisines; par exemple, il faut eviter de placer des stations dans une rue a circulation intense ou dans le panache de fumee d'une cheminee de particuliers ou d'usine. Toutefois, si l'on apporte une attention particuliere a la pollution due a la circulation automobile, il faut choisir des rues a circulation intense, en particulier celles du centre de la ville. 11 serait peut-etre bon de placer la prise d'air de chaque instrument a hauteur d'hoil1Il1e (c'est-a-dire au niveau auquel on respire) de fa<;on a emegistrer le degre de pollution auquel les etres humains sont exposes. En pratique, tous ces conseils, et de nombreux autres que l'on pourrait donner, sont subordonnes a une consideration pri- 24 GESTION DE LA QUALITE DE L.'AIR DES VILLES mordiale: installer les instruments a l'abri des van- dales et dans un endroit ou l'operateur puisse avoir acces tousles jours, c'est-a-dire, en pratique, presque uniquement dans des batiments publics. Au debut tout au moins, les mesures doivent se limiter a des observations quotidiennes de la fumee, du dioxyde de soufre, des oxydes d'azote et de l'ozone, ces trois derniers etant doses par d.es methodes chimiques simples; bien qu'elles.ne soient pas tres precises pour les 0xydes d'azote. et l'ozone, du moins montrent-elles s:il existe un probleme, auquel cas il faut, au stade suivant, installer en quel- ques points strategiques des .instruments modernes, mais beaucoup plus couteux, comme on le verra plus loin. II faut, de plus, installer a chaque station une jauge de depot qui recueille les poussieres pen- dant un mois. Quand le responsable de l'etude de la pollution sera familiarise avec la structure de la pollution dans sa ville, ii estimera probablement avoir besoin d'.informations complementaires sur o.'autres zones. Le plus souvent, des mesures effectuees a d'autres emplacements pendant de courtes periodes suffiront a preciser la structure de la pollution; .on pourra peut~etre employer pour cela un camion-laboratoire. Sauf si ]'on constate que Jes emplacements ont ete mal choisis au depart, les observations doivent y etre poursuivies plusieurs annees pour qu'on puisse evaluer les changements dus a la legislation ou a la modernisation. L'important est que Jes resultats de la premiere annee soient utilises pour guider les observations suivantes. Une extension de l'enquete sommaire qui est absolument essentielle consiste a determiner les maximums de pollution que dissimulent Jes moyen- nes quotidiennes, ainsi que leur duree. Cela exige des instruments qui mesurent la concentration des polluants en permanence et sont branches sur des appareils de traitement des donnees qui impriment Jes lectures au fur et a mesure et Jes conservent en vue d'analyses ulterieures. Ces instruments coutent beaucoup plus cher que les appareils simples a lec- ture quotidienne, souvent 10 a 100 fois plus, .et !eur emploi exige un personnel hautement qualifie. Parmi les polluants, c'estle monoxyde de carbone qu'il est le plus simple de mesurer de cette fa(,on. Le.materiel est simple et pas trop couteux; on peut done installer dans une ville un certain nombre d'enregistreurs, si c'est juge necessaire. Pour le dioxyde de soufre, l'un des modeles d'.enregistreur est aussi assez hon mar- che et assez fiable, mais les autres modeles existant sur le marche peuvent etre extremement difficiles a maintenir en etat de fonctionnement. Le dosage continu des hydrocarbures, des oxydes d'azote et de !'ozone est egalement possible; le materiel necessaire est tres couteux, m,ais il est fiable entre les mains d'operateurs qualifies. Avant d'entreprendre quoi que ce soit avec l'un de ces enregistreurs continus, ii faut les observer en.fonctionnement dans Jes enque- tes deja en cours et demander a leurs utilisateurs une estimation des ressources de toute nature necessaires pour les maintenir en bon etat de fonctionnement. Dans une grande ville, il faut une serie de ces instru- ments, que l 'on peut installer en un point strategique ou deplacer suivant les besoins. Lorsque des observa- tions ont ete faites dans quelques endroits, ii peut se faire qu'on dispose d'informations suffisantes sur la relation entre Jes niveaux maximaux et Jes niveaux moyens pour pouvoir se dispenser d'enregistreurs .couteux aux autres emplacements. Une enquete au moins a ete faite pour chercher a faire appliquer une Joi fixant la .concentration limite du dioxyde de soufre au niveau du sol. Cela exige l'emploi dans la zone en cause d'un grand nombre d'enregistreurs fonctionnant en conjonction avec des anemometres, afin d'evaluer la contribution de telle ou telle usine. Les enquetes sur la chute de particules en suspen- sion sont faites d'ordinaire pour identifier un emet- tem; et etayer les actions en justice introduites pour reduire une nuisance. Les couts d'acquisition et d 'exploitation des jauges necessaires sont minimes: on peut done, si necessaire, en placer un grand nombre au voisinage des usines en cause. ROLE DU GRAND PUBLIC L'interaction entre le public et l'administration en matiere de pollution de !'air a toujours existe, mais elle evolue rapidement. Autrefois, de petits groupes de gens instruits ont exerce une pression sur Jes pou- voirs publics pour qu'ils agissent contre cette pol- lution, dont !'ensemble de la population reconnais- sait a peine le danger. Plus tard, lorsque Jes gouver- nements ont elabore des lois sur la question, ils ont fait. appel a divers groupes pour ouvrir la voie aux modifications proposees, afin qu'elles rencohtrent une adhesion generale. Au Royaume-Uni, par exemple, les modifications introduites par le Clean Air Act (Loi sur l'air pur) de 1956 etaient fondees sur !'abandon, pour le chauffage des logements, des foyers ouverts au charbon, que la plupart des gens aimaient beaucoup a cause de leur aspect agreable. Le remplacement du charbon par le coke aurait pu PRINCIPES GENERAUX 25 etre tres impopulaire et le public aurait pu supposer que l'absence de flammes impliquait que le coke chauffait mains bien que le charbon. Cependant, lorsque la loi est entree en vigueur, les parties ins- truites du public ont influence l'opinion generale au point qu'il n'y a presque pas eu d'opposition pour ces motifs. Depuis, le souci de la conservation s'est largement repandu, bien que la plupart des gens connaissent mal les details de l'equilibre ecologique. Les pou- voirs publics sont aujourd'hui soumis a de fortes pressions pour qu'ils prennent des decisions preci- pitees sur toute une serie de questions touchant a l'environnement, bien avant que le public ait com- pris les problemes reels. Ils sont accuses de tempori- ser alors que leurs connaissances plus etendues les incitent a la prudence. 11 faut done desormais diffu- ser des informations exactes dans toute la popula- tion, afin que l'energie et l'enthousiasme mis au service de la protection de l'environnement puissent etre canalises dans les directions ou on en a grand besoin, au lieu d'etre mal diriges et d'inciter a des depenses inutiles. Les associations organisees par des personnes bien informees, s'occupant serieuse- ment des problemes d'environnement, ont un role tres important a jouer sur ce point. Comme il a ete dit au debut de ce chapitre, notre but etait de definir les possibilites d'action des hommes politiques et des administrateurs dans le domaine de la pollution de l'air et de presenter de fa9on simple les bases scientifiques et techniques des discussions. Cependant, le present chapitre pourrait tout aussi bien constituer le plan d'un programme d'education du public en matiere de gestion de l'air.

CHAPITRE 2 ASPECTS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS G. A. Persson a TABLE DES MATIERES Page Attitudes du legislateur . . . . . . . . . . . . 27 Elements de la legislation sur la pollution de !'air . 28 Normes de qualite de !'air . . . . . . . . . . 28 Normes sur !es emissions . . . . . . . . . . 29 Permis, immatriculations et dispositions generales 29 La lutte contre la pollution de !'air au niveau regional . . . . . . . . . 30 Utilisation des combustibles . . . . . . . . . 31 ATTITUDES DU LEGISLATEUR On peut distinguer trois approches differentes des problemes juridiques concernant la protection de l'environnement, dont fait partie la Jutte contre la pollution de l'air. La premiere est caracterisee par une legislation a objectifs limites. Chaque loi porte sur un seul aspect de la protection de l'environne- ment ou de Ia Iutte contre la pollution. Dans cette attitude traditionnelle, la pollution atmospherique fait l'objet d'une serie de lois. La seconde approche est de nature plus globale. Une seule loi reglemente !es activites pouvant nuire a I'environnement par le rejet d'efliuents dans l'air ou dans l'eau ou par des nuisances tell es que le bruit: la loi suedoise sur la protection de l 'environnement en fournit un exemple. La troisieme approche consiste a integrer la legisla- tion sur l'environnement dans la legislation sur I'urbanisme et l'amenagement rural et dans ]'ensemble de la planification nationale; c'est ce qui a ete fait en Yougoslavie. On assure ainsi un traite- ment integre des milieux ruraux et urbains. a Chef de la Division de la Qualite de I' Air, Agence suedoise de Protection de la Nature, Solna, Suede. Controle ........ . Application des reglements Mecanismes administratifs . Niveau central . Niveau regional . . . . Niveau local . . . . . . Organisation du personnel . Information, education et formation Page 31 32 32 33 33 34 34 35 II est encore trop tot pour proceder a une evalua- tion comparative definitive de ces trois approches, car les divers textes legislatifs en cause n'ont qu'une portee trop restreinte et n'ont pas ete appliques pen- dant une periode suffisarnment longue. On peut cependant faire certaines observations. La premiere approche peut consister dans !'appli- cation progressive d'une politique globale, par l'inter- rnediaire de divers stades legislatifs: dans ce cas, elle est tout a fait raisonnable. Elle peut aussi consister a appliquer une politique fragrnentaire qui rend diffi- cile la lutte contre la pollution, dans toute sa corn- plexite. Bien qu'il soit alors possible d'ameliorer les lois existantes et d'en promulguer d'autres, les interactions entre les differents problemes peuvent en creer de nouveaux, dont chacun exigera une nou- velle serie de mesures. La seconde approche exprime !'intention de s'attaquer reellernent aux problemes d'environne- ment, si complexes soient-ils; ils ont d'ailleurs plus de points communs qu'on ne pourrait s'y attendre. II est clair, cependant, que cette politique exige une definition nette de son cadre: les zones urbanisees aussi bien que !'ensemble du pays, les sources sta- -27- 28 GESTION DE LA QuALITE DE L'AIR DES VILLES tionnaires de pollution comme Jes sources mobiles, et ]'ensemble des problemes d'environnement, sans se limiter a la pollution de l'eau, de !'air et du sol. La troisieme approche combine la protection de l'environnement et la legislation generale sur l'urba- nisme et l'amenagement rural. Elle a l'avantage de presenter des solutions communes ou complemen- taires, de synchroniser certaines operations et de planifier Jes interventions des pouvoirs publics. Tou- tefois, on risque avec cette politique globale que le mieux soit l'ennemi du bien si l'action est trop retardee. Meme dans ce cas, certains textes legisla- tifs specifiques restent indispensables. La premiere question a se poser avant de proposer une nouvelle legislation est de savoir si la Joi portera sur la pollution de l'air seulement, ou sur tous Jes types de pollution ou sur le milieu pris , dans son ensemble. La seconde est de se demander si, et dans quelle mesure, la legislation doit etre completee par des mesures economiques. La reglementation tend a etre assez rigide et a ne pas avoir toujours pour effet la reduction des dommages au niveau optimal sous !'angle de la meilleure repartition possible des res- sources. C'est la un inconvenient grave, car la rarete des ressources ne permet pas de satisfaire complete- ment aux besoins de la societe. Comparer l 'urgence ou l'utilite d'ameliorations du milieu avec tous Jes autres besoins et tous Jes autres objectifs de la societe est une tiiche d'ordre politique. De~ conside- rations economiques peuvent aider a determiner comment ces besoins seront satisfaits ~u mi~ux. Un moyen possible est. de prelever des redevances pour les dommages causes a l 'environnement. La redevance optimale pour une activite donnee est egale au cout social des dommages qu'elle cause. En pratique, cependant, on ne peut arriver a cet opti- mum, parce qu'il est d'ordinaire impossible d'estimer valablement le cout du dommage. On peut aussi se servir des redevances pour atteindre certains objec- tifs en matiere d'environnement, par exemple le respect de normes de la qualite de !'atmosphere ou une reduction specifique des emissions totales, objec- tifs qui ont ete fixes a la suite de discussions sur le plan politique. On peut ainsi atteindre ces objectifs pour un cout minimal. Un autre avantage de la me.thode est qu'elle semble devoir inciter les produc- teurs, et, indirectement, Jes techniciens, Jes proje- teurs et les chercheurs, a trouver de nouvelles techniques et de nouveaux produits causant mains de dommages. · , En resume, il y a lieu de croire qu'une <( politique niixte >>, combinant la reglementation aux n1esures economiques, serait a conseiller. 11 est necessaire d'adopter une attitude souple pour arriver a etablir des methodes rationnelles dans le domaine de la politique de l'environnement. ELEMENTS DE LA LEGISLATION SUR LA POLLUTION DE L'AIR L'elaboration d'une legislation sur la Jutte contre la pollution de I 'air consiste essentiellement dans une application specialisee de principes admis du droit administratif. Dans la plupart des pays, Jes pouvoirs publics elaborent des lois generales et abandonnent souvent Jes details aux administrations. Les lois fondamentales sont completees par des arretes, qui devraient etre raisonnablement precis, mais assez souples pour permettre une adaptation aux besoins. Meme si la politique adoptee est sem- blable, la legislation variera d'un pays a l'autre, a cause des differences touchant Jes traditions legis- latives et administratives. La legislation et !'administration sont les moyens de faire passer dans Jes faits la strategie adoptee pour la Jutte contre la pollution de ]'air. La legisla- tion doit done etre redigee de fa,;on a etre un ins- trument efficace pour obtenir ce resultat. Les prin- cipaux elements de la strategie doivent etre fixes avant la mise en forme definitive de la legislation et des mec~nismes administratifs d'application. L'ela- boration de cette strategie comprend: 1) la fixation des objectifs, 2) la formulation de plans pour atteindre ces objectifs, 3) !'introduction d'un systeme de controle. Les objectifs a long terme ne peuvent etre definis que de fa,;on tres generale; il faut les subdiviser en objectifs realistes · a court terme, qu 'il est effective- ment possible d'atteindre dans un delai raisonnable, disons cinq ans. Nous exposons ci-dessous Jes moyens de Jes atteindre. Normes de qualite de l'air Ces normes sont utiles pour etablir Jes priorites. La difference entre la norme et la qualite mesuree ou calculee est un indice de la gravite de la situation. La recherche peut etablir la relation entre Jes concen- trations de polluants dans l'air et Jes effets nuisibles qui en resultent, mais, pour adopter une norme, il faut etablir la balance entre de nombreux interets divergents: c'est clone une decision politique. ASPECTS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS 29 II peut etre utile d'etablir deux series de normes sur la qualite de l'air: d'une part les concentrations de polluants a atteindre dans un proche avenir, d'autre part les objectifs concernant la qualite de l'air. Aux Etats-Unis, le Clean Air Act (Loi sur la purete de l'air) de 1970 prevoit l'etablissement de normes nationales primaires et secondaires. Les normes primaires sont celles necessaires pour pro- teger Ia sante publique avec une marge de securite suffisante. Les normes secondaires precisent un niveau de qualite de l'air qu'il est necessaire d'atteindre et de maintenir pour proteger le public de tous les effets nuisibles, connus ou prevus, lies a la presence d'un polluant dans !'atmosphere. Ces normes sont co111;:ues en vue de mettre a l'abri de tout dommage (qu'il s'agisse de l'eau, des recoltes, de la vegetation, des produits commerciaux, du betail, de la faune et de la flore sauvages, du climat, du temps, de la visibilite, etc.), de supprimer Jes dangers pour les transports, d'eliminer Jes effets affectant la valeur des biens immobiliers et le confort et le bien-etre personnel, etc. Normes sur les emissions Les services anti-pollution preferent ces normes, qui sont tres utilisees dans le monde entier. La ten- dance est a l'etablissement de normes nationales et, si necessaire, de normes regionales plus rigoureuses etablies a partir des normes de qualite de l'air, d'apres des etudes portant sur les procedes et l'equi- pement. Ces normes sur Jes emissions exigent d'ordi- naire le recours aux << meilleurs moyens utilisables en pratique >>. L'expression << utilisables en pratique >> vise les meilleures techniques disponibles et economique- ment applicables. Adopter les meilleures techniques de Jutte ne consiste pas a se contenter de copier la meilleure installation existante dans le cadre d'une industrie, mais aussi a emprunter les techniques d 'une industrie pour ameliorer celles d'une autre. L'emploi de !'expression << economiquement applicables >> implique qu'il sera possible a l'industrie consideree de supporter !es cof1ts necessaires. Cependant, il est certain que ce qu'on considere comme un coil.t accep- table depend beaucoup des effets de la pollution sur l 'environnement et du climat politique ou de !'opinion publique du moment. Par consequent, la qualite de l'air entre en ligne de compte indirecte- ment, meme si !'on ne se refere pas explicitement a des guides ou a des normes. Comme il coil.te en general plus cher de limiter la pollution a un certain niveau pour des installations existantes que pour des installations neuves, adopter Jes meilleurs moyens utilisables en pratique conduit a des exigences differentes dans les deux cas. Pour les installations nouvelles, on definit d 'habitude les rneilleurs moyens utilisables en pratique en conside- rant !'experience de tous Jes pays techniquement avances, tandis que pour les installations existantes ii faut accorder plus de poids aux conditions nationales. II est facile d'appliquer le principe des meilleurs moyens utilisables en pratique a des sources isolees de pollution, en particulier les sources fixes impor- tantes ou, en fait, ii s'est deja revele efficace. Jus- qu'ici, on a atteint une meilleure qualite de l'air aux environs de grandes sources fixes avec des mesures de lutte fondees sur Jes meilleurs moyens utilisables en pratique qu'avec des mesures fondees sur les effets connus de polluants specifiques. Le grand avantage du principe des meilleurs moyens uti- lisables en pratique, aujourd 'hui generalement admis en Europe occidentale, est qu'on peut prevenir la pollution de l'air en depit d'une connaissance incomplete de ses effets. Ses inconvenients sont qu'elle ne garantit pas une qualite satisfaisante de !'air et n'encourage guere la mise au point de nou- velles techniques de reduction; c'est tout a fait evi- dent pour les sources etendues et Jes grandes zones industrielles. Mettre en relation des normes sur la qualite de l'air avec les reductions d'emissions necessaires pour respecter ces normes exige l 'etablissement de modeles de simulation utilisant des techniques tres elaborees d'informatique et de trace de diagrammes. A partir d'inventaires des emissions et d'etudes sur la qualite de l'air, on peut etablir pour la zone en cause un modele de dispersion permettant de calculer la qua- lite de l'air qui resultera, par exemple, de !'urbani- sation, de I 'industrialisation et de la croissance economique. Si cette qualite future - voire la qualite actuelle - n'est pas conforme aux normes, un pro- gramme de lutte s'impose. Sa rigueur dependra de la difference calculee entre la qualite future de l'air et les normes. Des qu'on aura calcule Jes reductions necessaires pour Jes emissions, on pourra adopter des normes sur les emissions dans la zone. Permis, immatriculations et dispositions generales La pollucion de !'air peut etre reglementee de differentes fai;:ons, suivant la nature de la source: 1) sources fixes, existantes et nouvelles, dont la contribution individuelle a la pollution de l'air est imponanre; 30 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES 2) sources fixes, existantes et nouvelles, dont la contribution individuelle a la pollution de I'air est moins importante, mais qui sont construites en grand nombre; 3) vehicules a moteur, aeronefs et appareils a combustion fabriques en grande serie. La fai;on la plus efficace de reduire la pollution due aux sources stationnaires est un systeme de<< permis >>: les plans, specifications et autres donnees concernant les constructions neuves ou les modifications de constructions anciennes doivent etre prealablement approuves et cette approbation n'est accordee que si les moyens de lutte prevus suffisent, de Pavis de l'organisme de contr6le, pour satisfaire aux condi- tions concernant la qualite de l'air et Jes emissions. On evite ainsi des installations mal coni;ues, pol- luantes, qu'il faudra modifier ou reconstruire a grands frais. Toutefois, cela oblige !'administration a disposer du personnel technique qualifie neces- saire. 11 est desirable de publier les criteres appliques pour !'approbation d'une installation, afin de reduire 1.::s differences de severite entre membres du per- sonnel de contr6le et d'accroitre la possibilite pour Jes plans d'etre approuves des leur premiere sou- mission. Si le permis est rendu obligatoire pour un grand nombre d'in~tallations, on risque que les specialistes disponibles pour le contr6le soient surcharges de travail, et d'autres tiiches importantes pourraient etre negligees. Pour eviter cela, on pourrait exempter du permis toutes Jes sources de la categorie 2 ci- dessus; il suffirait qu'elles soient immatriculees, c'est-a-dire que les personnes desirant construire une nouvelle installation devraient seulement fournir des renseignements sur l'emplacement prevu et une description generale de !'utilisation projetee, ainsi que des informations sur la nature et le lieu des emissions de polluants. On compterait sur les reque- rants pour satisfaire aux normes sur Jes emissions une fois I 'installation en service. Cette methode fournit a l'organisme de contr6le des informations qui lui permettent de verifier !'installation une fois construite et d'attirer I 'attention du requerant sur les normes concernant les emissions. Les vehicules a moteur, les aeronefs et les appa- reils a combustion fabriques en grande serie doivent etre assujettis aux stipulations g6nerales. Comme les sources mobiles traversent les frontieres, il faut eta- blir au niveau international des normes uniformes sur leur construction et leur utilisation. Les' sources de la categorie 3 ci-dessus doivent etre coni;ues de telle fai;on que, si elles sont bien utilisees et bien entretenues, elles seront conformes aux reglements pendant toute leur vie utile. La legislation doit sti- puler clairement que le constructeur est responsable. La Jutte contre la pollution de I'air au niveau regional La pollution de l'air est creee et subie principale- ment dans les grandes villes; des mesures plus strictes que celles adoptees pour !'ensemble du pays sont done justifiees dans ce cas; elles le sont aussi lorsque les conditions topographiques et meteoro- logiques sont defavorables. L'attribution a une zone geographique determinee de la qualite de region, du point de vue de la Jutte contre la pollution de l'air, doit permettre d'etablir un plan d'ensemble s'appliquant a toute une zone urbaine, y compris la partie des alentours a y inclure eventuellement, du point de vue de la pollution. Dans bien des pays, Ia designation de ces regions peut etre une source de conflits avec les administrations loca- les autonomes. La legislation doit done fixer nette- ment Ies prerogatives des diverses autorites a l 'inte- rieur d'une region de contr6Ie de la qualite de l'air. Dans une telle region, si Ia concentration, mesu- ree ou estimee, d 'un polluant depasse le niveau fixe dans une norme en vigueur, le plan doit etablir une strategie de lutte pour obtenir Ia reduction des emis- sions necessaire pour assurer, dans le present et dans l'avenir, le respect de la norme. Cette reduction doit compenser les augmentations a prevoir raison- nablement par suite de Ia croissance demographique et du developpement des activites industrielles, de Ia circulation des vehicules a moteur, etc. Siles concen- trations sont inferieures aux niveaux fixes dans une norme en vigueur, le plan doit formuler une strate- gie permettant de continuer a assurer le respect de Ia norme a l'avenir. Pour etre efficaces, les plans doivent stipuler des emissions limites et prevoir des moyens de contrainte juridiques, avec des calendriers indiquant dans quel delai ces limites seront obligatoires. Ils doivent aussi contenir des stipulations sur la surveillance et !'analyse de la qualite de l'air et sur l'equipement a installer par les proprietaires ou les exploitants en vue de contr6ler Jes sources fixes et de transmettre ces informations au service competent et au public. Des procedures doivent etre etablies en vue d'un examen des sources fixes, avant construction ou modification, afin de pouvoir interdire cette cons- truction ou cette modification si l'on peut prouver que cela empecherait de respecter les normes sur la ASPECTS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS 31 qualite de l'air. II faut aussi organiser par avance les mesures a prendre en cas d 'urgence pour reduire les emissions de polluants pendant les periodes de stagnation de l'air ou il est prevu que la pollution atmospherique depassera les normes. A long terme, les strategies de lutte devront tenir compte des possibilites d'amelioration de la qualite de l'air liees a !'evolution de la population, des trans- ports, des industries manufacturieres, des besoins en energie, de !'evacuation des dechets solides et aux changements intervenant sur des points analogues, intrinsequement lies a une bonne organisation des agglomerations. La planification est employee depuis longtemps comme instrument de prise des decisions pour gerer !'utilisation des sols et pour concevoir et realiser les agglomerations et les zones rurales contigues. Si l'on a toujours tenu compte, dans la planification des collectivites, de l'approvisionnement en eau, du traitement des eaux usees, des transports, de l'ener- gie disponible, des possibilites de loisirs, des espaces libres, etc., ce n'est qu'au cours de ces dernieres annees qu'il est apparu de plus en plus clairement qu'il fallait aussi tenir compte de la qualite de l'air. On peut compter sur une reduction notable de la pollution si l'on organise la fourniture d'energie, le traitement des dechets solides et les transports sur une base collective; une meilleure qualite de l'air est d'ailleurs l'un des principaux avantages de ce type d'organisation. Un projet de fourniture d'energie pourrait prevoir un reseau efficace de chauffage utili- sant la chaleur perdue par les centrales electriques, ainsi qu'une implantation appropriee des principales sources d'energie. Une elimination planifiee des dechets solides permettrait d'eliminer !'incineration, tant a !'echelon familial qu'a !'echelon commercial. II faut etudier avec soin des restrictions sur l'emploi des voitures particulieres dans de nombreuses gran- des villes, en fonction du recours a des systemes de transport en commun plus propres, meilleur marche et peut-etre plus commodes. Utilisation des combustibles Bruler des combustibles est Ia principale source de pollution d'origine humaine. La demande d'energie et !'utilisation des combustibles augmentent rapide- ment. Comme les divers combustibles sont tres ine- galement polluants, la reglementation de Ieur emploi est une methode efficace de lutte; elle porte sur la nature et la composition des combustibles qu'il est permis d 'utiliser dans un equipement de type specifie. Cette reglementation peut etre locale ou nationale et etre en vigueur toute l'annee, pendant certains mois ou seulement lorsque les conditions meteorolo- giques sont defavorables. On emploie pour ameliorer les proprietes de combustion des combustibles liquides, en particulier !'essence, des additifs contenant des substances nuisibles, notamment des metaux lourds. La legisla- tion doit done stipuler I'enregistrement des combus- tibles et de Ieurs additifs et prevoir des procedures pour obliger les fabricants a fournir des informations sur la composition chimique des additifs, la gamme de leurs concentrations dans les combustibles et la raison de l'emploi d'un additif specifique. II doit aussi etre possible d'obliger les fabricants a faire des essais pour determiner les effets eventuels sur la sante publique de ces combustibles ou additifs. Une legislation dans ce domaine peut etre consi- deree comme faisant partie d'une legislation plus generale sur le probleme plus vaste de la lutte contre les produits nuisibles al 'ensemble de l 'environnement. Controle Le legislateur doit habiliter !'administration a obliger le proprietaire ou l'exploitant de toute source d'emissions a installer, utiliser et entretenir des instruments de contr6le et a echantillonner les emis- sions selon des techniques definies, a des emplace- ments, a des intervalles et d'une fa<;on determines. Le proprietaire ou I'exploitant doit aussi avoir !'obligation d'enregistrer et de conserver les donnees obtenues et de fournir les rapports qu'on peut rai- sonnablement lui demander. Les representants de !'administration doivent avoir le droit d'entrer dans tous les locaux, de consulter les donnees enregistrees et d'en prendre copie, d'inspecter les instruments de contr6le et d'echantillonner toute emission. Les rapports, les releves de donnees et les autres infor- mations doivent etre a la disposition du public, sauf s'ils revelaient des methodes ou des procedes qui beneficient d'une protection a titre de secrets de fabrication. Un systeme de contr6le des sources fixes doit comprendre: 1) une inspection initiale pour verifier que les normes ou les conditions specifiques figurant dans le permis sont respectees; 2) une verification continue des emissions par le personnel de l'usine; 3) des inspections periodiques systematiques pour s'assurer que la reglementation est toujours res- pectee; 32 GESTJO); DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES 4) des inspections occasionnelles en cas de recla- mations de tiers ou si l'on suspecte une violation. L 'inspection initiale doit normalement se faire dans un delai de six mois apres la mise en service de !'installation nouvelle ou modifiee. Si un pennis spe- cial est riecess<1:ire, il ne sera delivre que si les normes concernant les emissions son.t respectees. Dans le cas de sources industrielles complexes; }'inspection ini- tiale peut exiger des mesures d'emissions p~ndant plusieurs jours, pour qu'elles soient representatives des differentes conditions d'exploitation. Les instru- ments pour enregistrement continu doivent €tre etalonnes et il faut apprendre aux exploitants a Jes employer et ales entretenir. Pour faire respecter les normes, un element tres important est la verification continue des erriissfons par le personnel de l 'usine, qui doit enregistrer non seulement les emissions, mais aussi les parametres concernant !'exploitation de l'usine. II importe que, dans chaque installation, on dispose d'instructions ecrites, exposant le role des divers elements et don- nant les motifs pour lesquels le regime de fonction- nement doit etre maintenu entre certaines limites. La frequence des inspections periodiques systema- tiques peut etre la meme pour toutes Jes usines (une fois par an, par exemple), a !'exception cependant des sources qui ont tendance a produire des emissions excessives et qui seront inspectees plus souvent. Si la verification continue par le personnel de l'usine est bien faite et si ses resultats sont transmis de fa9on satisfaisante, les inspections periodiques peuvent etre beaucoup moins approfondies que I 'inspection initiale. Les inspections periodiques sont aussi utiles pour soutenir l'interet du personnel d'exploitation vis-a-vis de la lutte contre la pollution de l'air, pour le motiver a reduire les emissions au minimum et pour promouvoir des echanges d'informations entre personnes ayant les memes problemes de Jutte contre la pollution a la source. La legislation doit fixer clairement le mode de financement du systeme de controle. La verification continue des emissions, }'inspection initiale et Jes inspections periodiques peuvent etre considerees comme faisant partie du programme de reduction des emissions et etre financees par le prqprietaire de l 'usine. Les inspections initiale et periodiques peuvent etre faites par le service de controle ou par des labo- ratoires agrees. Tout organisme de controle doit etre au moins capable de faire des inspections occasion- nelles ou de les faire realiser sous contrat. Le controle des emissions des sources mobiles est un probleme difficile. Les normes sur les emissions des vehicules a moteur sont fondees sur des techni- ques d'essai compliquees qui ne peuvent servir pour !'evaluation periodique de l'efficacite des dispositifs anti-pollution des voitures sur la route. La possibilite d'application des methodes utilisees aujourd'hui pour les inspections rapides est discutee. Des methodes fixees par accord international sont desi- rables. Application des reglements Les emissions aeriennes de toute source construite ou exploitee en violation des termes d'un permis, d'un reglement ou d'un arrete du service de controle de la pollution doivent etre interdites. II faut prevoir des sanctions civiles et penales, l'attribution du pouvoir de faire appliquer les arretes sur la reduction de la pollution, et un examen par les tribunaux des arretes du service en cause. S 'il y a eu des violations repetees ou si une violation semble avoir ete com- mise sans motif valable, il y a d'ordinaire une sanc- tion: le contrevenant est cite devant un tribunal ou, dans certains cas, seulement condan:me a une amende transactionnelle. La sanction est normale- ment une amende proportionnelle au nombre de jours d'infraction ouune peine cle prison, ou les deux. Un instrument tres puissant d'application des reglements est le droit de former une usine ou de placer le materiel sous scelles et d'arreter ainsi son exploitation pour mettre fin a la violation des regle- ments sur la pollution. La reglementation doit definir tres nettement les pouvoirs conferes au service competent et les sanc- tions dont ii dispose, mais il ne doit y avoir recours que rarement et avec prudence. Un programme energique d'education du public peut faire beaucoup pour assurer le respect spontane des reglements et eviter ainsi au service de controle bien des efforts pour detecter les situations abusives une a une et y remedier. MECANISMES ADMINISTRA TIPS Les gouvernements ont deja reconnu la necessite d'ameliorer et de renforcer, a tous les niveaux, les moyens de gestion de l'environnement. Cependant, Ies structures actuelles de gestion refletent leur evolu- tion anterieure et scmt encore plus souvent sectorielles que globales. La grande variete des processus lies a l'environnement et le caractere fragmentaire des dispositions institutionnelles renforcent I 'impor- tance d'une coordination horizontale et verticale des moyens de gestion. II faut des liaisons etroites entre ASPECTS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS 33 les differents types de planification et les mesures prises pour remedier a des deficiences de l'environne- ment. Les politiques et mesures ayant trait a l'envi- ronnement doivent aussi etre coordonnees avec d'autres mesures, en particulier sur le plan econo- mique. L'equilibre entre le controle central et la decen- tralisation est particulierement important dans des domaines tels que la gestion de l'environnement, ou de nombreux problemes sont locaux mais exigent I 'aide et I 'integration que peuvent seules fournir des politiques nationales energiques. La complexite croissante des affaires de I 'Etat et la pression de plus en plus forte en faveur d'une participation du public inclinent a la decentralisation, mais le processus de planification et la necessite de politiques nationales tendent a centraliser Jes pouvoirs. La gestion de l'environnement se situe du point de vue administratif a trois niveaux, central, regional et local. La Jutte contre la pollution par des regle- ments doit etre confiee au niveau administratif le plus bas capable de resoudre efficacement le pro- bleme dans sa totalite. Des programmes a direction locale permettent d'agir plus rapidement en presence d'un probleme, de controler de plus pres Jes activites et de mobiliser Jes ressources locales. Cependant, le controle local souleve des difficultes. Si la popula- tion est peu nombreuse, Jes autorites locales rnan- quent souvent des ressources financieres necessaires pour appliquer un programme adequat; de plus, elles subissent souvent une tres forte influence des representants des interets industriels et commerciaux. Beaucoup de polluants ne sont pas limites a un seul milieu - !'air, l'eau ou le sol - et sont difficiles a combattre si l'on s'attache a chaque milieu separe- ment, ce qui a cependant ete jusqu 'ici le cas habituel. D'autre part, la meme source peut contribuer a diverses especes de pollution. De nombreuses entreprises industrielles sont en rnesure de choisir le milieu ou elles deverseront leurs dechets. Une organisation fragmentaire de la protection de I 'environnement peut avoir pour effet un desequilibre, des doubles emplois entre operations de gestion et des negligences. Niveau central Les fonctions d'un service gouvernemental consis- tent, entre autres, a 1) conseiller le gouvernernent sur Jes politiques concernant la Jutte contre la pollution de l'air, en particulier pour la production industrielle, la conversion de l'energie, les transports, ]'evacuation des dechets et l'urbanisme; 2) etablir et proposer au gouvernement des normes applicables a l'echelle nationale sur la qualite de l'air et Jes emissions; 3) definir Jes regions de controle de la qualite de !'air et approuver Jes plans a mettre en reuvre dans ces regions; 4) reviser periodiquement la liste de categories de sources fixes pour lesquelles un systeme de permis ou d'immatriculation est necessaire et publier des rnanuels et des codes de bonne pratique pour ces sources; 5) administrer le systeme des permis pour Jes sources fixes dont la contribution individuelle a la pollution est importante et dont ] 'implantation presente un interet national ou pour lesquelles on ne dispose pas au niveau regional ou local du personnel qualifie necessaire; 6) creer ou designer un laboratoire servant de centre national pour l'essai des techniques d'echan- tillonnage et d'analyse, l'etalonnage des appareils de rnesure et la formation du personnel a l'emploi des techniques et du materiel; 7) financer, coordonner et appliquer des projets de recherche et de developpement, en vue de fournir aux administrations Jes connaissances et Jes infor- mations qui Ieur sont necessaires; 8) mettre en reuvre des programmes d'informa- tion du public et publier des rapports annuels d, activite. Les pouvoirs du service central peuvent varier, suivant !'organisation administrative aux niveaux eleves. Dans un pays, par exemple, le service central peut etre habilite a fixer des normes nationales pour Ia qualite de l'air et des emissions, dans un autre, seulement a etablir ces normes et a Jes proposer a !'adoption du gouvernement. Niveau regional Les fonctions d'un service regional consistent, entre autres, a 1) adopter et soumettre des plans d'application pour Ia region; 2) controler Jes sources Jes plus importantes et Jes plus complexes grace a un systeme de permis ou d'immatriculation et par des inspections perio- diques; 34 GESTION DE LJ\ QUALITE .DE L'AIR DES VILLES 3) .etablir un registre des sources de pollution dans la region, de la nature de leurs emissions, de !'importance des mesures prises pour limiter celle~ci et des donnees connexes; 4) etablir des reseaux de mesure de I~ qualite de l'air et des systemes d'alerte et effectuer des mesures en fonction des besoins administratifs; 5) etudier les plans existants ou en cours d~elabo- ration pour les transports, la fourniture d'energie, !'evacuation des dechets, I 'utilisation des sols, la creation d'espaces libres, etc., afin de les coordonner avec les activites de lutte contre la pollution; 6) fournir aux services locaux une assistance technique et des directives. Niveau local Les fonctions d'un service local consistent, entre autres, a '1) se charger du controle des sources de poHution qui ne sont pas assujetties aux systemes de permis ou d'immatriculation organises par le service regional ou le service central, telles que la fumee provenant des petites installations de combustion ou de !'incineration de produits a l'air libre et la reduction des nuisances dues a de petits etablisse- ments industriels et commerciaux; 2) creer ou developper le chauffage collectif et les installations de traitement des dechets solides pour eliminer la pollution causee par les installations actuelles de chauffage des habitations ou des .locaux commerciaux et d'evacuation des dechets; 3) assurer la surveillance systematique des sources et appliquer les programmes de surveillance · de la qualite de l'air; 4) enqueter au sujet des reclamations du public et deceler les violations des reglements. Enfin, il faut souligner qu'on ne peut !utter contre la' pollution de l'air sans une etroite cooperation, a tousles niveaux, entre !'administration, l'industrie et le public, qui sera facilitee si les attributions des divers niveaux sont clairement definies. ORGANISATION DU PERSONNEL La figure 1 represente l'organigramme type d.'un service de lutte contre la pollution de l'air. La coordination .des fonctions est assuree., par un directeur et ses adjoints directs, tandis que la gestion Fig. 1. Organigramme d'un service de lutte contre la pollution de !'air Section des permi~ des immatriculations I Conseil Directeur de la lutte contre la pollution lnfor'mation du public Division des operations sur le terrain Section des etudes techniques Gestion corr:merciale Division de !a recherche et du df!veloppement Section de !'application et de la surveillance TV11D 77380 commerciale et !'information du public sont confiees au personnel administratif necessaire. Quand l'organigramme s'ecarte de celui de la figure 1, c'est principalement du a !'accent mis sur telle ou telle fonction, aux besoins et a !'evolution anterieure du service. Normalement, il n'existe une Division de la recherche et du developpement qu'au niveau central. Dans un tel service, la· technique dominante est Fingenierie. Cela ne signifie pas que le travail des ingenieurs soit plus important que celui du personnel s'occupant des effets sur la sante, de la meteorologie, etc., mais les ingenieurs sont en premiere ligne pour le travail de tous les jours. Lorsque, pour atteindre les objectifs, ii faut accomplir de nombreuses taches et employer de nombreuses disciplines, il est avantageux que le service soit gere par des personnes competentes dans le domaine de !'administration publique, afin d'assurer un programme equilibre et coordonne. Cependant, les differentes sections du service seront gerees par !es personnes les plus aptes, hautement qualifiees dans !es domaines techniques de leur ressort. En meme temps, !es responsables des unites administratives seront charges d'augmenter, de diminuer. ou de redistribuer Jes ressources du service, suivant !es problemes qui se posent. La Division des operations sur le terrain (fig. 1) exige un personnel qualifie dans divers domaines techniques, tels que la combustion, la metallurgie, la chimie industrielle, le genie petrolier, etc. Les candidats a ces postes doivent posseder un diplome universitaire et etre specialises dans les techniques de l'ingenieur, la chimie, la physique ou la metallur- ASPECTS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS 35 gie; ii est preferable qu'ils aient I'experience de l'industrie. Chaque entreprise ou installation indus- trielle doit designer un responsable de la lutte contre la pollution de !'air ou de la protection de l'envi- ronnement; ii doit avoir un niveau hierarchique eleve et, normalement, rendre directement compte au directeur general. C'est lui qui sera charge de tous !es contacts avec !es autorites - aux differents niveaux -, le public et !es grands moyens d'infor- mation. INFORMATION. EDUCATION ET FORMATION Pour que des activites de protection de l'envi- ronnement soient efficaces, le public doit a la fois etre informe et se sentir directement concerne. II est done essentiel de diffuser largement !es infor- mations dans ce dornaine. Une formation a !'appli- cation des programmes de protection de l'environ- nement est egalement necessaire, de meme qu'une formation de tous !es membres du personnel pour leur apprendre a tenir compte des questions d'en- vironnement auxquelles touchent certains aspects de Ieur travail. Les informations sur l'environnement sont surtout diffusees par des brochures, par la presse, la radio et Ia television. II est important que !es autorites responsables fournissent des donnees concretes aux diverses sources d'information. Elles doivent aussi directement participer aux debats publics sur la protection de l'environnement et cette question devra finalement etre integree dans l'enseignement general. Une instruction elementaire sur ce point doit faire partie des programmes a tous !es niveaux - prescolaire, primaire, secondaire - pour amener une prise de conscience durable des limitations que Ia protection de l'environnement impose aux activites humaines. Etant dom1e le caractere large- ment interdisciplinaire des sciences de l'environ- nement, ces programmes doivent porter non seule- ment sur la biologie elementaire et !es sciences de la terre, mais aussi sur la physique, la chimie, !es mathematiques, l'histoire, Jes arts et la litterature. Un des principaux interets, tout a fait primordial, d'une approche integree doit etre de faire disparaitre la dichotomie actuelle entre sciences sociales et technologie. Le principal but de !'introduction des questions d'environnement au niveau universitaire est de fournir aux jeunes specialistes Jes connaissances qui leur permettront dans leurs activites futures - que ce soit dans I'industrie, l'agriculture, !es services de sante publique, la chimie, le genie civil ou d'autres professions liees a Ia terre - de resoudre correcte- ment !es problemes poses par la conservation, la restauration et !'utilisation des ressources naturelles. Dans chaque universite, il doit y avoir un cours general sur !es moyens de resoudre le probleme complexe de la protection du milieu; ce cours doit aussi exposer Jes interrelations ecologiques naturelles et Jes consequences d'une rupture de l'equilibre biologique. On peut aussi introduire Ia pensee ecologique dans !es programmes universitaires par des cours, des conferences, des seminaires et des programmes de troisieme cycle. L'enseignement universitaire specialise doit comprendre une presen- tation generale de l'environnement dans son ensem- ble et !'initiation a une approche correcte de la question; ii doit montrer !'importance de toujours tenir compte du milieu et des interactions ecologiques dans Jes projets de mise en valeur et etudier la dynamique des complexes naturels (ecosystemes - equilibre naturel) par rapport aux activites humaines et aux moyens de resoudre !es problemes d'environ- nement qui se posent au cours de la realisation des grands projets de developpement economique. Le but de la formation a la Jutte contre la pollution de I'air est de developper et d'ameliorer Jes connais- sances theoriques et pratiques du personnel specia- lise. II faut a la fois des cours de base et des cours de niveau plus eleve, d'une duree d'une a plusieurs semaines. Certains des cours doivent faire une large place au travail de laboratoire. Aux Etats-Unis, l'lnstitutefor Air Pollution Training, dont l'enseigne- ment est decentralise, offre une gamme etendue de cours de breve duree destines au personnel charge de la Jutte contre la pollution atmospherique. Dans Jes autres parties du monde, en particulier en Europe, ii faut insister davantage sur la formation a la Jutte contre la pcl!ution de l'air et a la protection du milieu.

CHAPITRE 3 CRITERES DE QUALITE DE L'AIR ET INDICES RELATIFS AUX POLLUANTS DE L'ATMOSPHERE URBAINE a TABLE DES MATIERES Page Renseignements de base . . . . . . . . . . . . 37 Oxydes de soufre et su:-istances particulaires en suspension . . . . . 38 Etudes experimentales 39 Effets sur l'homme . . 39 Effets sur la vegetation 42 Evaluation . . . . . 42 Monoxyde de carbone 44 Cinetique de la reaction entre le monoxyde de carbone et l'hemoglobine 44 Effets sur l'homme . . 45 Effets sur la vegetation 46 Evaluation . . . . . 46 Oxydants photochimiques 46 Effets sur l'homme . . 47 Etudes experimentales 48 Effets sur la vegetation 48 RENSEIGNEMENTS DE BASE L'atmosphere terrestre n'est pas infinie, et sa capacite d'auto-epuration, encore imparfaitement connue, semble limitee, au moins dans certains lieux et en ce qui concerne certains polluants. Avec l'accroissement de la population :,10ndiale et !'exten- sion de l'industrie, qui fabrique des quantites de a Le present chapitre contient l'essentiel du rapport d'un Comite d'experts de l'OMS sur les criteres de qualite de !'air et !es indices relatifs aux polluants de I 'atmosphere urbaine (OMS, Serie de Rapports techniques, n° 506, 1972); quelques passages sans iuteret pour la presente publication ant ete supprimes et Jes sous-titres ont ete legeremen: modifies. Pour la liste des participants, voir Annexe 1. b Org. mond. Sante, Ser. Rapp. techn., 1958, )-0 157; 1964, N° 271; 1968, N° 406; 1970, N° 439; Barker, K. et al. La pollution de !'air Org. mond. Sante Ser. Monogr., :961, N° 46. Page Evaluation 48 Dioxyde d'azote . . 48 Effets sur l 'homme 48 Etudes experimentales 49 Evaluation . . . . . 49 Utilisation administrative des criteres et indices de qualite de !'air . . . . . . . . . . . . . . . 49 Principes fondamentaux . . . . . . . . . . . 49 Protection de la sante et cout de la Jutte contre la pollution atmospherique . . . . . . . . . 50 Relation entre Jes normes et le mode de calcul·des moyennes . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Choix des objectifs a court terme et a long terme 51 Objectifs a court terme 51 Objectifs a long terme 51 Recommandations . . . 52 References bibliographiques 52 plus en plus grandes de produits toujours plus divers. !'emission de certains polluants augmentera ine- vitablement. Deja, a maintes reprises et en plusieurs endroits, un tel accroissement a entraine au voisi- nage du sol des concentrations qui se sont accom- pagnees d'elevations spectaculaires de la mortalite et de la morbidite. II est amplernent prouve qu'a des taux eleves, les polluants atmospheriques sont sou- vent nocifs pour l'homrne et on n'a jarnais observe qu'ils soient benefiques a une concentration quel- conque. Des lirnites adrnissibles Ont deja ete etablies pour la plupart des facteurs de milieu tels que la chaleur, l'humidite, le bruit, etc. rnais non pour la pollution atmospherique. C'est pourquoi !'Organisa- tion mondiale de la Sante b a consacre beaucoup de soins et de travail a !'indispensable effort d'analyse des effets de la pollution sur la sante dans les condi- 37 - 38 GESTJON DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES tions actuelles et dans celles qui sont susceptibles de se rencontrer a l'avenir. Les facteurs epidemio- logiques ont ete passes en revue par Lawther et al. en 1962 (]). . Bien qu 'il soit difficile de definir la pollution atmospherique, un precedent Comite a avait decide, qu'a des fins de travail, il convenait de reserver cette expression aux cas ou !'atmosphere ambiante, en plein air, contient certaines matieres a des concen- trations atteignant des valeurs nuisibles pour l'homme et pour son entourage. Aux fins du present rapport, qui se borne a !'examen de cinq polluants, c'est cette definition qui a ete adoptee, ce qui exclut la pollution de l'air a l'interieur des habitations, bien que les participants soient conscients de son importance et estiment necessaire la poursuite des etudes sur ce sujet. De meme, il a ete peu question des problemes complexes que soulevent les variations considerables que des facteurs meteorologiques font parfois subir aux taux de pollution au niveau du sol. La variabilite liee aux conditions atmqsphe- riques rend difficile l'etablissement de relations. entre les valeurs moyennes sur une longue periode, par exemple les concentrations moyennes annuelles, et les pies de courte duree qui peuvent jouer un role majeur dans la production de certains effets. Cette question a ete etudiee en detail par Katz (2). Divers types de donnees peuvent servir a l'eta- blissement de criteres et d 'indices de Ia ql).alite de l'air. Les techniques experimentales, par exemple, fournissent des renseignements precieux. Certains experts inclinent a interpreter tout ecart par rapport aux valeurs <( normales >> des parametres physio- logiques, biochimiques et psychologiques, comme un phenomene indesirable et non comme une mani- festation adaptative; aussi prefereraient-ils fixer les normes a un niveau au-dessous duquel on pourrait prevoir une absence totale de dommage. Comme l'a montre Rjazanov (3), les recherches prenant comme modeles des volontaires et des animaux sont particulierement precieuses pour les etudes de ces effets minimes de polluants suspectes. Au niveau clinique, on peut determiner a quelle concentration les divers polluants produisent des effets 11ocifs, mais uniquement d'apres les resultats d'experiences effectuees sur des sujets normaux, car des considera- tions d'ethique interdisent d'experimenter sur des malades (voir p. 40) ce qui limite la valeur de ces recherches. Quant a Ia methode epidemiologique, elle consiste a etudier l'effet des fluctuations de la a Org. mond. Sante Ser. Rapp. techn., 1958, N° 157. pollution de l'air ambiant sur l'ensemble de la popu- lation ou sur des groupes choisis et definis, tels qu'enfants, personnes agees et malades, qui peuvent etre particulierement sensibles. Cette methode per- met des enquetes sur les effets aigus, subaigus et chroniques, mais il faut se rappeler que de nom- breux elements etrangers a la pollution peuvent compliquer !'interpretation des variations de la mor- talite et de la morbidite, puisque les effets des pol- luants sont etroitement lies a d 'autres facteurs, notamment a la temperature et a Ia situation socio- economique. La frequence des infections, I 'usage du tabac, les mesures therapeutiques, les migrations de populations, Ia malnutrition et le stress peuvent aussi poser de serieux problemes d'interpretation. Des difficultes particulieres compliquent l'etude des effets de la pollution dans le milieu professionnel. En effet, les travailleurs constituent un sous-groupe speciale- ment selectionne et en bonne condition physique; ils different sur des points evidents de la population generale, qui comprend des sujets tres jeunes ou ages ainsi que des malades. Neanmoins, ces etudes meritent une evaluation critique et non un rejet sans examen. Malgre l 'insuffisance des renseignements, de serieux efforts ont ete faits pour obtenir un accord general sur les dispositions a prendre en vue de pro- teger les populations de la pollution. Malheureuse- ment, ii faut reconnaitre que cette maniere d'aborder le probleme ne garantit aucunement que les mesures retenues confereront necessairement la protection recherchee. Toute la question est extremement complexe. L'association entre un polluant et la maladie ou la mort peut etre accidentelle et ne pas resulter d'une relation de cause a effet; Jes concen- trations de nombreux polluants, dont certains non mesures ou identifies, vont sou vent de pair; en outre, n'importe quelle population urbaine compte des personnes dont l'etat de sante est si precaire qu'elles risquent de succomber au moindre incident dont on ne peut raisonnablement les proteger. OXYDES DE SOUFRE ET SUBSTANCES PARTICULAIRES EN SUSPENSION Les oxydes de soufre et les particules en suspen- sion, etudies ensemble ici, ont souvent des origines co~1mtines car ils peuvent, Jes uns et les autres, etre produits par !'utilisation de combustibles fossiles. Le dioxyde de soufre provient de Ia combustion de composes soufres presents a l'etat d'impuretes dans de nombreux charbons et huiles lourdes. Une partie CRITERES ET INDICES 39 du soufre subit parfois une oxydation plus poussee qui conduit au trioxyde de soufre: 5 % environ du soufre peut etre emis sous cette forme. Une certaine proportion du soufre present dans le charbon reste dans !es cendres a l'etat de sulfates. Les substances particulaires doivent etre soigneuse- ment definies, car leurs effets sont determines non seulement par leur dose mais aussi par leur composi- tion chimique et leur forme physique. De meme, les methodes de mesures et d'expression des concentra- tions de particules en suspension dans I 'air dependent en tres grande partie des proprietes de ces polluants. La mauvaise combustion d'une substance carbonee produit des fumees qui peuvent etre constituees de carbone presque pur comme dans le cas d'un moteur Diesel mal regle, ou d'un aerosol complexe de gouttelettes de goudron comme dans le cas de la combustion incomplete et de la distillation du char- bon. De fines particules de cendres minerales peuvent etre entrainees dans l'air par les gaz de cheminee. Le brouillard et la brume contiennent des gouttelettes dont la taille peut etre stabilisee par des sels. Des substances particulaires peuvent egalement se former a partir de polluants gazeux. Ainsi, le dioxyde de soufre, en s'oxydant, donne de l'acide sulfurique et ensuite des sulfates. Des particules nombreuses et tres variees sont emises par des operations industrielles autres que la combustion. En outre, la pollution particulaire n'est pas due en totalite a des activites humaines. Les aerosols de sel provenant d'embruns marins sont tres repandus. Les poussieres transportees par l'air peuvent donner de fortes concentrations particu- laires; en outre, les spores, le pollen, les moisissures et d'autres materiaux organiques ont une large distribution. II est important de savoir que les polluants par- ticulaires et gazeux de l'air ambiant ne sont presque jamais trouves a l'etat isole. Par consequent, sauf si l'effet etudie est hautement specifique, l'application des methodes epidemiologiques permettra rarement d'attribuer avec certitude les phenomenes observes a un polluant determine. La tache pent neanmoins etre facilitee par le fait que, dans certains pays, la pollution par la fumee diminue beaucoup plus vite que celle qui est due au dioxyde de soufre. La plupart des etudes epidemiologiques publiees, y compris celles qui sont mentionnees dans le present rapport, ont porte sur !es particules produites par !'utilisation de combustibles fossiles. II conviendra done d'etre tres circonspect lorsqu'on voudra extra- poler ces donnees a des situations ou les oxydes de soufre peuvent exister en combinaison avec d'autres polluants plus specifiques provenant d 'autres sources. En outre, il peut etre difficile d'evaluer !'exposition globale des personnes ou des groupes, en raison des differences d'exposition dans les maisons indivi- duelles (4) et dans les immeubles d'habitation a etages (5). Etudes experimentales Les resultats des etudes pratiquees sur les animaux donnent a penser que !'addition de diverses par- ticules au dioxyde de soufre peut potentialiser ou aggraver !es effets de ce dernier (6). En ce qui concerne l'homme, les recherches experimentales sur des sujets en bonne sante n'ont apporte aucune preuve convaincante d'une telle potentialisation dans le cas d'expositions par inhalation de courte duree (7). Neanmoins, la portee de la methode experimentale est nettement reduite par le fait qu'elle n'est applicable, pour des raisons d'ethique, qu'a des sujets en bonne condition physique et que les resultats negatifs ainsi obtenus ne permettent pas de conclure a l'innocuite des polluants. En effet, les memes doses auraient peut-etre eu des consequences serieuses si elles avaient ete administrees a des malades atteints de deficience grave des fonctions respiratoire, cardiovasculaire ou autre. Lataille des particules a une importance biologique evidente: en general, on peut admettre qu'elles doivent etre inferieures a 5 µ,m environ pour penetrer dans Ies alveoles et s'y deposer (8). L'importance des particules plus grosses ne doit cependant pas etre sous-estimee car, lorsqu'elles se logent dans les voies respiratoires superieures, elles peuvent entrainer une irritation, une broncho-constriction reflexe et l'hypersecretion de mucus. Dans !'ensemble, les donnees obtenues par !'expo- sition de !'animal aux oxydes de soufre et aux par- ticules ne se pretent pas a une evaluation quanti- tative du danger pour la sante de I 'homme, meme si elles constituent un important moyen d'elucider les mecanismes pathogeniques et sont done indis- pensables pour une evaluation globale du risque (9, JO, 11, 12, 13, 14). Pour !'instant, on est oblige de se fonder sur les donnees obtenues chez l'homme pour evaluer les concentrations dangereuses. Effets sur l'homme Il existe quelques etudes qui peuvent servir a etablir des relations doses-reponses ou des associa- tions en ce qui concerne le dioxyde de soufre et les 40 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES particules en suspension. Cependant, du fait du petit norµbre de ces recherches, on dispose de peu de ren- seignements sur l'effet des variations d'un de ces pol- lui;ints lorsque la concentration de l'autre reste cons- tante. De plus, des methodes de mesure tres diverses ont ete utilisees dans ces etudes, ce qui complique la comparaison des donnees. II faut done considerer ces resultats comme une premiere approximation. Compte tenu de ce qui precede, il est imperatif, tant que des rapports de cause a effet n'ont pas ete determines, de considerer le dioxyde de soufre ainsi que les fumees et les particules en suspension qui lui sont localement associees, comme des indicateurs et non pas necessairement comme les polluants specifiques provoquant directement les effets provoques. Effets aigus Des methodes epidemiologiques ont ete appliquees pour evaluer les effets isoles ou combines du dioxyde de, soufre et des substances particulaires. A Lohdres, la mise en vigueur du Clean Air Act a considerable- ment reduit la pollution particulaire mais n'a pas eu un effet aussi marque sur les concentrations de dioxyde de soufre. Lawther et al. (15) ont 6tudie I 'association entre les taux journaliers de fumee et de dioxyde de soufre, d'une part, et l'etat de sante de malades .atteints d'affections respiratoires d'autre part. L'interet de cette experience s'est trouve reduit par le fait qu'au cours des annees, les episodes de pollution intense sont devenus tres rares. Nean- moins, on a observe que les malades n'etaient plus affectes par des pies de dioxyde de soufre qui, aupa- ravant, en presence de concentrations particulaires plus elevees, entrainaient une reaction. Iln'a pas ete possible de distinguer avec certitude celui des deux polluants qui exen;ait l'effet principal, a supposer qu'ils soient seuls en cause. II se peut aussi que la technique utilisee n'ait pas ete assez sensible pour ce niveau de pollution. Certaines observations indi- quant les effets benefiques d'une reduction des substances particulaires ont ete fournies par une enquete prospective faite a Londres. Fletcher (16) a sufvi de 1961 a 1966 un groupe d'hommes de 30 a 60 ans travaillant dans cette ville. Le volume moyen des • expectorations s'est regulierement abaisse, meme chez ceux qui n'avaient rien change a leurs habitudes de fumeurs. Cette reduction etait associee a une diminution des concentrations moyennes de fumee dans 7 stations d'echantillonnage. L'abaisse- ment de la moyenne hivernale. de fumee, d'environ 420 µ,g/m" en 1959 a e.nviron 100 µ,g/m3 en 1965, ne s'est pas accompagne d'une diminution aussi importante du dioxyde de soufre; qui est passe de 300 a 260 µ,g/m". Effets chroniques Lorsqu'on etudie les effets de la pollution atmo- spherique sur la population, il faut toujours distinguer les effets aigus, subaigus et chroniques. Aux concen- trations tres elevees, comme celles qui ont ete observees a Landres, dans la vallee de la Meuse, a Donara, Pa., a New York, dans la Ruhr, a Osaka et a Rotterdam, !es effets immediats se sont traduits clairement par une augmentation de la mortalite et de la morbidite, notamment chez des sujets deja malades et chez les personnes a.gees ou affaiblies. II est plus difficile de deceler les eventuelles consequen- ces lointaines de tels episodes aigus de pollution, par exemple !'apparition ulterieure de bronchite chroni- que. S 'ii est hors de doute que des fluctuations de la pollution, moins spectaculaires que celles qui se sont produites a Londres. et ailleurs, peuvent aggraver une maladie cardiaque ou respiratoire pre-existante, il .convient aussi .d'envisager que l'exposition prolongee au dioxyde de soufre et aux substances pi;irticulaires pourrait jouer un roie dans I 'installation d'une affection respiratoire chronique. Les methodes epidemiologiques sont generalement plus utiles que !es techniques exp~rimentales pour l'etude de cet important probleme. Certaines enquetes sur les effets chroniques de la pollution, definie par les taux de dioxyde de soufre et de particules en suspension, sont examinees ci-dessous. Elles illustrent par ailleurs quelqucs-uns des problemes que pose la determination des relations doses-effets. Les difficultes resident au premier chef dans l'uniformisation des techniques de mesure de Ia pollution et dans l'evaluation de la part qui revient a d'autres facteurs tels que I 'usage du'tabac, l'age, le sexe, les variables socio-economi- ques et les conditions meteorologiques. Effets chroniques sur [es adultes. Holland et ses collaborateurs (17, 18, 19) ont etudie, au Royaume- Uni et aux Etats-Unis d'Amerique, des ouvriers des pastes et du telephone travaillant en plein air. Ces auteurs ont observe une gradation des sympt6mes d'affections respiratoires a tous les niveaux de pollution, en particulier dans le groupe d'ages de 50 a 59 ans. Ces differences persistaient dans les diverses categories de fumeurs et chez Jes non- fumeurs. Les auteurs ont signale, dans Jes secteurs les plus pollues, une diminution de la fonction pulmonaire, c'est-a-dire du volume expiratoire CRITERES ET INDICES 41 maximum par seconde (VEMS) et du debit de pointe instantane. A propos de cette etude d'un groupe professionnel, Holland et al. (19) ont montre que, pour des comparaisons a I 'echelle internationale, dans Jes cas ou ii existe des gradations de la pollution atmospherique, l'ideal serait d'utiliser des echantil- lons aleatoires de la population. Reid et al. (20) ont tente une telle comparaison a l'aide de donnees provenant de l'etude des omni- praticiens de Grande-Bretagne (21) et d'une enquete effectuee a Berlin, N. H., Etats-Unis d'Amerique (22). Les effets de la pollution atmospherique ont alors ete examines selon le groupe d'age et le sexe. En ce qui concerne la bronchite simple, definie par !'expectoration de glaires pendant trois mois de l'annee au cours de trois ans, !'elimination de I 'influence de la cigarette ne laissait plus apparaitre aucun effet de la pollution atmospherique, tant chez Jes hommes que chez !es femmes. En revanche, une forme plus grave de bronchite chronique (caracterisee par !'expectoration de g!aires, des exacerbations d'infections des voies aenennes superieures gagnant l'etage inferieur et un essouffie- ment a la marche normale sur terrain plat) s'est revelee associee a la pollution atmospherique, a la fois chez les hommes et chez Jes femmes. On ne sait pas si des differences d'ordre socio-economique ou ethnique ont pu intervenir. Ferris & Anderson (23) ont etudie un echantillon aleatoire de la population de Chilliwack, B. C. (Canada), loca!ite dont !'air etait peu pollue. Apres elimination de !'influence de l'age et de la cigarette, ils n'ont pas note de differences statistiquement significatives entre les sympt6mes respiratoires de ce groupe et ceux qui ont ete observes a Berlin, N. H. (Etats-Unis d'Amerique), ou la pollution etait plus forte; neanmoins, les taux de Berlin tendaient a depasser ceux de Chilliwack. Quant aux epreuves de la fonction pulmonaire (VEMS et debit de pointe instantane), apres elimination de I 'influence de l'age, de la taille, du sexe et de l'usage du tabac, elles revelaient certaines differences, parfois statisti- quement significatives. II semble qu'on puisse raisonnab!ement deduire des resultats des enquetes de Berlin et de Chilliwack que de faibles modifications des sympt6mes respiratoires et de la fonction pulmo- naire sont liees aux concentrations de polluants. Une etude effectuee par van der Lende (24) aux Pays-Bas a montre que !'obstruction des voies aeriennes n'etait pas associee aux taux de pollution atmospherique, a la difference de la toux et de !'expectoration. Cependant, comme cet auteur !'a fait remarquer, son etude peut avoir ete biaisee par la presence d'allergenes tels que spores ou bacteries dans la region agricole. En fait, ii se peut que deux aspects differents du probleme soient intervenus dans l'etude: dioxyde de soufre et substances particulaires (de type non identifie) dans les secteurs industriels, et allergenes dans Jes localites agricoles ou la pollution atmospherique etait apparemment faible. Chaque pays doit tenir compte de cette possibilite et determiner s'il est en presence d'une situation similaire. Effets chroniques sur !es en/ants. L'etude des enfants a aussi fourni des informations utiles. Douglas & Waller (25) ont fait une etude retrospec- tive et prospective sur la cohorte des enfants nes au cours de la premiere semaine de mars 1946. Ces en- fants ont ete suivis au point de vue medical par des visiteurs sanitaires et des medecins scolaires, ainsi que !ors d'hospitalisations. Le niveau d'atteinte et la gravite relative des sympt6mes ont ete enregistres. Les concentrations de polluants dans !'air ont ete estimees d'apres la quantite de charbon consommee dans une zone determinee. A partir de donnees nationales, Jes auteurs ont defini quatre niveaux de pollution atmospherique et observe une frequence accrue des infections des voies respiratoires profondes dans Jes secteurs ou la pollution de l'air etait elevee. Lunn et al. (26) ont etudie de jeunes enfants au cours de leur premiere annee de scolarite. Ces enfants ont ete soumis a des examens medicaux et leurs antecedents enregistres d'apres Jes renseigne- ments fournis par les parents; en outre, le VEM0 , 7, et !'expiration maximale forcee ont ete mesures. II a egalement ete tenu compte des facteurs socio- economiques. Les familles en question etaient stables et il n'y a presque pas eu de departs ou d'arrivees dans les collectivites al 'etude. La pollution atmospherique a ete mesuree pendant les trois annees de l'enquete. II est apparu que la frequence des infections chroniques des voies respiratoires superieures et profondes etait plus grande dans les secteurs Jes plus pollues. Les auteurs ont repris trois ans apres (27) l'etude des memes enfants et ont constate que la diminution des concentrations de furnee a Sheffield s'etait accompagnee d'une reduc- tion des differences entre les groupes. Holland et al. (35) ont reuni des donnees sur des ecoliers de quatre secteurs · du Kent (Angleterre), dont deux etaient surtout urbains et les deux autres ruraux. Les fumees et le dioxyde de soufre ont ete mesures dans trois de ces secteurs; en outre, des renseignements relatifs a la densite de population 42 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES et aux conditions de logement ont ete recueillis. Quatre facteurs etaient nettement lies a l'abaissement du debit de pointe instantane et aux sympt6mes respiratoires: le lieu de residence venait en tete, suivi par I 'existence d 'une infection respiratoire anterieure; le niveau social et la. taille de la famille etaient de moindre importance. Les effets de ces quatre facteurs semblaient etre purement additifs et ne rendaient compte .que de 10 a 15% de la variation totale. Colley & Reid (28) ont enquete sur des enfants de six a dix ans vivant dans des zones urbaines et des zones rurales, en Angleterre et au Pays de Galles respectivement. La frequence des maladies respira- toires etait determinee en automne avant le pie hivernal de Ja pollution. Dans les deux regions, on observait une gradation a tous les niveaux de pollution, mais pour des concentrations com parables, les taux de morbidite etaient plus eleves au Pays de Galles. Cette plus grande frequence des sympt6mes respiratoires dans la region rurale s'explique mal, mais 9n a avance que ce phenomene pourrait etre lie a la consommation elevee de combustible solide au Pays de Galles. D'autres renseignements ont ete fournis par une etude de Ferris (29) sur les absences a l'ecole et les epreuves de la fonction pulmonaire parmi les eleves (ages de 6 a 7 ans) des deux premieres annees sco- laires dans differentes ecoles de Berlin, N. H., Etats-Unis d'Amerique. L'absenteisme etait le meme dans toutes les ecoles malgre une certaine difference. dans les niveaux de poHution atmospherique. En revanche, la fonction pulmonaire etait abaissee chez les ecoliers des secteurs les plus pollues. Les effets de la pollution atmospherique sur la sante des enfants frequentant Jes ecoles primaires au Japon ont fait l'objet d'une etude de plus de 10 ans (30), laquelle a egalement fourni la preuve d;une association .ou d'une correlation positive entre la pollution et Jes effets sur la sante: une. augmentation nette de la resistance des voies aeriennes et un accroissement de l'absenteisme ont ete releves en presence de concentrations elevees de polluants. Biersteker & Van Leeuwen (31) n'ayant pu deceler de gradient dans les debits de pointe instantanes entre deux districts de Rotterdam inegalement pol- lues, se sont demande si de bonnes conditions de, logement n'etaient pas suffisantes pour proteger Jes ecoJiers. Reactions de gene Des etudes sur la preoccupation suscitee clans le public par la pollution due aux substances. particu- laires ont ete faites dans un petit nombre de regions. Les resultats de certaines d'entre elles ont ete reunis dans un document sur Jes substances particulaires (32), qui comprend notamment Jes donnees obtenues par Schusky (33) a St. Louis, Mo., Etats-Unis d'Amerique; celles-ci montrent que des << reactions de gene» sont associees a divers niveaux de pollution. Des enquetes similaires devraient etre conduites dans d'autres pays, car ii se peut bien qu'a l'avenir Jes reactions de cette nature soient l 'un des criteres deter- minants pour la protection de la sante publique. Comme iJ y entre une forte composante culturelle, Jes limites sont appeJees a varier d'unpays a J'autre et devraient etre determinees Jocalement. Effets sur la vegetation Les pJantes sensibles sont gravement endomma- gees par des concentrations de dioxyde de soufre situees a la limite inferieure de celles qui sont reconnues nocives pour des malades atteints d'affec- tions pulmonaires. Cet effet est du a !'action syner- gique du dioxyde de soufre et de faibles concentra- tions d'ozone ou de dioxyde d'azote. Les plantes d'importa:nce economique subissent des dommages notables a des concentrations bien inferieures a celles qui entrainent une gene pour l 'homme. Evaluation Le Comite a fait une evaluation critique des etudes mentionnees ci-dessus, ainsi que d'autres rapports publies. S'appuyant sur !'experience et le jugement de ses membres, il a defini les concentrations asso- ciees a certains effets observes. II faut souligner que la plupart de ces effets etaient lies a la presence concomitante de particules et de dioxyde de soufre dans des climats temperes et a des altitudes relative· ment basses, ou les deux polluants sont produits simultanement par I 'utilisation de combustibles fossiles. II semble qu'on puisse raisonnablement etendre ces resultats a des altitudes superieures ou a d'autres conditions climatiques, au moins en pre- miere approximation. II importe cependant que des etudes soient faites dans ces autres conditions, afin de determiner si ces criteres s'appliquent reellement, en particulier dans les regions ou de fortes densites de poussieres naturelles s'accompagnent de faibles concentrations d'oxydes de soufre, ou s'il faut au contraire les adapter aux caracteristiques geogra- phiques et demographiques locales. Pour interpreter les donnees figurant ci-dessous CRITERES ET INDICES 43 Tableau 1. Effets previsibles de la pollution atmospherique sur la sante dans certains groupes a Polluant Surcroit de mortalite Aggravation des Symptom es Effets sur la visibilite et d'hospitalisations affections pulmonaires respiratoires et autres genes S02b 500 µg/m3 500-250 µg/m3 c 10 µg/m3 80 µg/m 3 (moyenne journaliere) (moyenne journaliere) (moyenne arithme- (moyenne geometrique tique annuelle) annuelle) Fumee b 500 µg/m3 250 µg/m3 100 µg/m3 80 1,g/m3 (moyenne journaliere) (moyenne journaliere) (moyenne arithme- (moyenne geometrique annuelle) d tique annuelle) a Le Comite souligne que ce tableau ne doit pas etre lu independamment du texte qui l'accompagne (voir ci-dessus, Evaluation). b British Standard Practice (34). Les valeurs relatives au dioxyde de soufre et aux particules en suspension s'appliquent seulement lorsque ces polluants sont presents ensemble. Elles peuvent necessiter une correction pour les comparaisons avec les resuitats obtenus par d'autres methodes. c Cet intervalle correspond a des divergences de vue entre les membres du Comite. d Mesures faites sur echantillons de grand volume. ainsi que dans le tableau 1, ii faut se rappeler que !'indication d'une valeur numerique en regard d'un effet determine ne signifie pas que celui-Ia se manifes- tera chez tous les sujets exposes. II n'existe pas de renseignements valables qui permettent une evalu- ation quantitative precise de ce risque. En general, seule une faible proportion de la population sera probablement affectee. Les valeurs indiquent sim- plement que des effets ont ete observes et que le nombre de sujets atteints a ete suffisant pour differer statistiquement des chiffres constates dans des groupes temoins. Lorsque !es concentrations de particules en sus- pension et d'oxydes de soufre depassaient, les unes et les autres, 500 11-g/m3 pendant 24 heures, on a releve une surmortalite dans la population generale, mais surtout dans les groupes vulnerables, c'est- a-dire parmi Jes sujets atteints d'affections cardiaques et pulmonaires. Ces concentrations s'accompa- gnaient aussi d'une augmentation des hospita- lisations. En Iisant !es considerations ci-apres sur les varia- tions de Ia morbidite dues a Ia pollution, on se sou- viendra que le sens du mot « morbidite >> s'etend de la simple alteration fonctionnelle a !'installation d'une maladie chronique. Selan des etudes sur les variations journalieres de l'etat de bronchitiques, !'aggravation semble Iiee a des taux de 500 11-g/m3 pour le dioxyde de soufre et de 250 11-g/m3 pour la fumee, persistant concurrem- ment pendant plus de 24 heures. Le Comite a eu connaissance des resultats preliminaires non publies d'etudes faites en Inde et aux Etats-Unis d'Ameri- que, d'01) il ressort que les malades atteints d'affec- tions respiratoires peuvent presenter une aggrava- tion des symptomes lorsque !es taux de dioxyde de soufre et de particules atteignent les uns et !es autres 250 11-g/m3 (_particules mesurees sur des echantillons de grand volume). Cne frequence accrue des symp- tomes interessant les voies respiratoires superieures et des affections des voies respiratoires profondes, ainsi qu'une diminution de la fonction pulmonaire, s'observent chez les enfants domicilies dans des regions ou les moyennes annuelles des concentra- tions de fumee et d'oxyde de soufre depassent, les unes et !es autres, 100 11-g/m3 • La pollution atmospherique reduit la visibilite. Ce phenomene se manifeste lorsque les concentra- tions d' oxydes de soufre et de substances particulaires sont superieures a 10011-g/m3 en presence d'une humi- dite relative d'au mains 50% et d'une temperature ambiante elevee. Selon une enquete, dans des secteurs ou la moyenne geometrique annuelle des concentra- tions de !'ensemble des particules en suspension etait de 80 11-g/m3, 30 % des personnes interrogees avaient remarque une reduction de la visibilite et 10 ~{ se sont declarees inCOilL.'llOdees. De meme, 20 % des personnes residant dans des secteurs ou le taux moyen etait de 120 µg/m3 se sont <lites incommodees. Le Comite estime que !es considerations de cet ordre sont appelees a jouer un role decisif. Les concentrations nocives de particules en sus- pension et d'oxydes de soufre peuvent subir des variations locales en fonction des caracteristiques chimiques et physiques de ces substances et de la presence d'autres polluants. II est done necessaire de completer les procedes actuellement en usage par des methodes plus fines pour mesurer et caracteriser 44 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Jes oxydes de soufre en meme temps que Jes particules en suspension (ainsi que d'autres polluants). La diversite des methodes de mesure utilisees rend . Jes comparaisons difficiles. On connait Jes differences entre Jes mesures sur echantillons de grand volume et Jes mesures par sondage. Dans le present rapport, Jes concentrations de substances particulaires en sus- pension sont determinees suivant la British Stan- dard Method, fondee sur le noircissement d 'un papier filtre (34). Ce choix est motive par le fait que cette methode a ete utilisee dans plusieurs etudes examinees par le Comite, mais ii ne signifie pas necessairement qu'elle doive etre acceptee comme methode de reference. Le Comite recommande que des dispositions soient prises afin de mettre au point, dans les plus brefs delais, des methodes de reference afin de faciliter la comparaison des resultats obtenus a !'aide des diverses techniques en usage. MONOXYDE DE CARBONE La principale source de monoxyde de carbone (CO) est constituee par Jes vehicules a moteur fonctionnant a !'essence. Les industries et autres operations qui aboutissent a une combustion incomplete de subs- tances carbonees sont egalement importantes a cet egard. D'autres sources, notables mais souvent oubliees, sont. la fumee de cigarette (qui peut contenir jusqu'a 4% de CO) et Jes appareils de chauffage domestique qui, lorsque le tirage est insuffisant, peuvent produire dans Jes locaux des concentrations elevees et souvent letales de CO. Cinetiqne de la reaction entre le monoxyde de carbone et I'hemoglobine Le CO inhale se combine a l'hemoglobine, dont la fonction vitale est de transporter l'oxygene. L'affinite de CO pour l'hemoglobine etant d'envi- ron 240 fois superieure a celle de l'oxygene, le prin- cipal resultat de cette combinaison reversible est de diminuer !'aptitude du sang a transporter l'oxygene des poumons vers Jes tissus. Cette capacite estencore reduite par le fait que la presence de CO dans le sang gene la dissociation de l'oxyhemoglobine. La relation entre Jes concentrations de carbo- xyhemoglobine (COHb) et d'oxyhemoglobine dans le sang et la composition de !'air peut etre tiree de !'equation de Haldane a !'aide des constantes deter- minees par Forbes et al. (36). En pratique, Jes concen- trations sanguines de carboxyhemoglobine dependent Tableau 2. Relation entre les concentrations ambiantes de CO, la duree d'exposition et les taux de carboxyhemoglobine a CO ambiant Taux de carboxyhemoglobine (%) a mg/m3 ppm 1 heure 8 heures equilibre 117 100 3,6 12,9 16,0 70 60 2,5 8,7 10,0 35 30 1,3 4,0 5,0 23 20 0,8 2,8 3,3 12 10 0,4 1,4 1,7 a On suppose un sujet moyen s'adonnant a une activite legere et presentant une valeur initiale « basale ». des concentrations de CO dans !'air inhale, de Ia duree de !'exposition ainsi que de Ia ventilation pul- monaire, laquelle est en grande partie determinee par l'activite du sujet. Lorsque Ia concentration de CO dans !'air ambiant est inferieure a la valeur d'equilibre dans le sang, le sujet exhale du CO. De meme, chez une personne qui absorbe du CO, le temps necessaire pour que soit atteint un niveau don:ne depend de la concentration sanguine initiale. Chez un sujet au repo3, ii faut environ 3 heures pour que la COHb atteigne 50% de la valeur d'equilibre, mais le taux d'elimination est augmente par !'effort et par !'elevation de Ia tension partielle d'oxygene dans !'air inspire. On trouvera dans le tableau 2 les relations entre certaines concentrations ambiantes de CO, la duree d'exposition, et Jes taux sanguins. On suppose que la saturation initiale en CO est virtuellement de zero ou << basale >> et que le sujet s'adonne a une activite legere. Lorsqu'on etudie le role de CO comme polluant atmospherique, ii faut remarquer que ce gaz est naturellement present dans le sang par le jeu des processus cataboliques, le taux de COHb pouvant ainsi atteindre 0,8 % (37, 38); quant aux fumeurs qui inhalent la fumee, ils peuvent avoir une oxycarbo- nemie elevee. Lawther & Commins (39) et Goldsmith (40) ont etudie !'influence de la pollution atmosphe- rique et de !'usage de Ia cigarette sur Jes taux de carboxyhemoglobine. Chez Jes fumeurs, on a observe des concentrations de CO depassant une saturation de 15 %. II importe de savoir que !'exposi- tion au CO de l'air, n'eleve pas necessairement le taux sanguin. Par exemple, une exposition continue a 25 ppm de co aboutira en definitive a une satu- ration de 4 % quelle que soit Ia concentration san- CRITERES ET INDICES 45 guine initiale: une personne dont la saturation ini- tiale etait inferieure a 4 % absorbera le gaz al ors qu 'un fumeur dont la saturation initiale depassait 4 % ,en excretera jusqu'a ce que soit atteint un equilibre .a 4%, a condition qu'il ne continue pas a fumer. Effets sur l'homme Ejfets sur la fonction psychomotrice Les effets biologiques de CO ont fait l'objet d'un ·examen approfondi lors d'une reunion qui s'est tenue sous !es auspices de la New York Academy of Sciences (41). Nombre d'alterations biochimiques subtiles ont ete etudiees, mais ii suffira, aux fins du present rapport, d'envisager les effets aigus et chro- niques qui peuvent etre dus simplement a l'anoxie relative provoquee par ce gaz. Les travaux · anciens portaient sur les aspects medico-legaux de !'exposition a CO et sur la defini- tion de ses effets toxiques dans l'industrie. 11 a ete etabli de maniere concluante qu'une saturation de 20% environ de carboxyhemoglobine peut entrainer certains sympt6mes et abaisser les performances. En general, des manifestations telles que lassitude et cephalee ne sont signalees que lorsque les saturations depassent considerablement 10% (42). Des maux de tete et des troubles de la coordination, par exemple, ont ete observes a des concentrations depassant une saturation de 10% (43). En outre, on s'est beaucoup interesse au role possible des taux de carboxy- hemoglobine trop faibles pour provoquer des symp- t6mes. McFarland et al. (44) ont montre que le seuil de vision, dans des conditions de faible illu- mination, etait eleve a une saturation de 5 %. Ulterieurement, Schulte (45) et Beard & Wertheim (46) auraient demontre, a ces taux, !'existence de troubles de la perception et un abaissement des per- formances. Ces etudes, quoique largement citees, pechaient par des defauts techniques dans la methode experimentale. Bender et al. ( 47), utilisant une technique a I 'insu, ont expose des volontaires soit a 100 ppm de CO, soit a l'air ambiant pendant 2 h 30, puis !es ont soumis a une batterie de tests psycho- logiques. Pour une saturation de 7,2 %, une baisse notable a ete signalee dans l'acuite visuelle, la dexterite manuelle, et la capacite d'apprentissage et d'execution de certaines taches « intellectuelles ». Guest et al. (48), utilisant une technique a double insu, ont etudie les seuils de fusion visuels et auditifs apres exposition a 500 ppm de CO pendant une heure (soit une saturation de 8 %) chez vingt volon- taires, et n 'ont observe aucun effet, al ors que ces seuils etaient eleves par !'administration de 60 mg de phenobarbital seul. Stewart et al. ( 43) ont etudie les effets de divers taux de COHb sur de nombreuses epreuves de performance et de perception; ils ont ainsi mis en evidence, a des valeurs de 15 a 20% de la saturation, des manifestations de cephalee et une diminution de la coordination manuelle. Les etudes de Rosko (49) ont montre que des taux de COHb depassant 20 % alterent !es reponses aux stimuli visuels, mais que l'activite EEG spontanee n'est pas modifiee jusqu'a une saturation voisine de 33 ~,;;. En interpretant !es resultats de ces epreuves de la fonction psychomotrice, i1 faut se rappeler que CO ne doit jamais etre considere isolement. En effet, des concentrations trop faibles pour entrainer a elles seules des alterations mesurables pourraient, dans d'autres etudes, se reveler capables d'exercer des effets sur des sujets ayant prealablement absorbe de l'alcool, des sedatifs, des antihistaminiques ou des medicaments hypotenseurs. Ejfets sur I' appareil cardiovasculaire CO peut avoir des effets importants sur l'appareil cardiovasculaire et sur !'oxygenation de tissus autres que ceux du systeme nerveux central. Chevalier et al. (50) ont etudie !es reactions a co de non-fumeurs en bonne sante, et ont mis en evidence une augmentation de la dette d'oxygene !ors d'efforts fournis a des saturations voisines de 4 %. Ayres et al. (51, 52) ont signale une diminution de la Po2 du melange arterio- veineux chez des sujets presentant des niveaux de saturation carboxyhemoglobinique voisins de 9 %, et ils penscnt que le phenomene pourrait expliquer !es modifications cardiaques et !'augmentation observee de la dette d'oxygene. Ces memes auteurs (53) ont note que !es differences arterio-veineuses d'oxygene dans !es coronaires etaient uniformement aug- mentees et le debit des arteres coronaires accelere lorsque la carboxyhemoglobine augmentait jusqu'a une saturation de 5 a 10 % ; en outre, des alterations myocardiques notables ont ete observees chez des malades dont la COHb depassait une saturation de 6 %. La population generale comprenant des malades dont la fonction myocardique est deja atteinte, un abaissement de la saturation en oxygene risque done d'etre nocif. II est difficile de proceder a une extra- polation quantitative, mais, compte tenu de ces effets aigus, il faut admettre qu 'ii existe des sujets souffrant d 'affections diverses qui, de toute evidence, ne pourraient tolerer une anoxie plus poussee. Jusqu'ici, on n'a pas etudie le role eventuel de co dans la genese de la maladie, par opposition a 46 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR DES VILLES !'exacerbation d'une affection ou d'un trouble fonc- tionnel pre-existants. Les recherches d'Astrup et al. (54) sur des lapins peuvent avoir un grand interet et contribuer a clarifier l 'etiologie de certaines maladies cardiovasculaires. Ces auteurs ont trouve une inci- dence accrue des atheromes chez les lapins ingerant du cholesterol et, en meme temps, exposes au CO; les alterations produites dans les parois vasculaires les ont conduits a supposer que la relation observee entre les maladies cardiovasculaires et l'usage de la cigarette pourrait bien s'expliquer par !'exposition chronique OU repetee a co. A la suite de ces etudes, l'examen de 1000 ouvriers d'usine, choisis au hasard a Copenhague (55), a fait apparaitre une relation nette entre les concentrations elevees de COHb chez les fumeurs et la frequence de l'arteriosclerose. Effets sur la vegetation CO n'a pas d'effet nuisible sur la vegetation aux concentrations ordinairement relevees. Evaluation S 'il est generalement admis que les sujets doivent etre proteges contre une exposition prolongee abou- tissant a des taux de COHb qui atteignent en per- manence 4 % ou plus, les difficultes sont grandes lorsqu'il s'agit de formuler un indice de qualite de l'air. Dans la population generale, nombreux sont les sujets dont les taux sanguins depassent deja 4 % du fait de l'usage du tabac. Chez d'autres fumeurs, Jes concentrations sont inferieures a cette valeur, mais pourraient atteindre ce niveau de saturation a la suite d'expositiohs relativement courtes. Comme un equilibre a 4 % s'etablirait par inhalation cons- tante de 25 ppm, une telle concentration est evidem- ment indesirable. Cependant, la concentration en CO subit en general des variations marquees, dans le temps et dans l'espace. De plus, conune on l'a deja dit, un certain delai est necessaire pour que l'equi- libre soit atteint si l'oxycarbonemie initiale est basse. Le tableau 3 montre, pour trois concentrations ambiantes de CO, le temps necessaire pour que le sang atteigne une saturation de 4 %. Le choix de cette derniere valeur est motive par le fait que les chiffres superieurs semblent bien accroitre le risque pour les malades atteints d'une affection cardio- vasculaire. On voit que le temps necessaire a l 'etablissement de l'equilibre varie dans une grande mesure selon que le sujet a absorbe ou non du CO, en fumant ou Tableau 3. Concentrations de CO necessaires pour porter le taux de COHb a 4 % a CO ambiant b Temps (mg/m3 ) (ppm) (heures) 29 25 24 35 30 8 117 100 a Le Comite souligne que ce tableau ne doit pas etre lu indepen- damment du texte qui l'aci:ompagne (voir ci-dessus, Evaluation). b On suppose une activite legere au niveau de la mer et des valeurs initiales « basales ». Au-dessus de 4 %, le risque peut etre accru pour Jes malades atteints d'affections cardiovasculaires. a partir d'autres sources, avant d'etre expose a l'air ambiant. I1 est difficile de decider si les personnes vulnerables ou les fumeurs sont parmi les sujets a proteger specialement. Une question de meme type se pose lorsqu'il s'agit de definir la fraction de la population qui doit, a tout prix, beneficier. d 'une protection absolue; en effet, il est evident qu'une collectivite urbaine comptera toujours certains malades in extremis a qui toute difficulte supple- mentaire risque d'etre fatale. OXYDANTS PHOTOCHIMIQUES Ce type de pollution atmospherique · se rencontre dans de nombreuses agglomerations urbaines. I1 resulte de combinaisons chimiques entre des hydro- carbures reactifs et des oxydes d'azote sous l'effet de la lumiere solaire, avec production d'ozone, de nitrates de peracyfo, d'aldehydes et d'autres com- poses chimiques complexes. Les hydrocarbures pro- viennent principalement des gaz d'echappement des vehicules a moteur, alors que des oxydes d'azote sont emis non seulement par les vehicules a moteur mais encore par des sources fixes. Les oxydants photochimiques examines sont l'ozone (03), les nitrates de peracyle.(NPA), et d'autres produits oxy- dants de reactions atmospheriques complexes, mesures par diverses methodes mais exprimes en 0 3 ; conune dans le cas d'autres polluants, ii est en general necessaire d'avoir recours a des methodes epidemiologiques pour determiner si les oxydants photochimiques, aux concentrations rencontrees dans les agglomerations, exercent des effets nocifs sur la sante humaine_ CRITERES ET INDICES 47 Effets sur l'homme Effets aigus : mortalite Les etudes faites a Los Angeles n'ont mis en evi- dence aucun lien de causalite entre l'accroissement de la mortalite et Jes << jours d'alerte >>, ou Jes taux d'oxydants etaient compris entre 0,50 et 0,90 ppm (79). Effets aigus sur l' appareil respiratoire Une association statistiquement significative a ete demontree entre la frequence des crises d'asthme et Jes taux d'oxydants depassant 500 p.,g/m3 (0,25 ppm); rien de tel ne s'observe lorsque Jes taux moyens sont de 260 p.,g/m3 (0,13 ppm) (56). Le nombre de per- sonnes qui presentaient des crises Jes jours ou des dommages etaient observes sur Jes plantes dans Jes stations officielles de surveillance etait nettement plus eleve que Jes autres jours. II n'y avait pas de correla- tion notable entre le nombre de sujets affectes et Jes taux de monoxyde de carbone et de substances par- ticulaires. Motley et al. (57) ont constate une diminution de la fonction pulmonaire chez Jes personnes atteintes de pneumopathie chronique lorsqu'elles etaient exposees au smog photochimique, Jes concentra- tions d'oxydants mesurees allant de 390 a 1370 p.,g/m3 (0,2 a 0,7 ppm). Dans une atmosphere filtree, la fonction pulmonaire s'ameliorait mais elle s 'abaissait de nouveau au retour a !'air non filtre. Dans une etude similaire, Rokaw & Massey (58) ont observe que !'exposition de tels sujets a une concentration d'oxydants de 120 p.,g/m3 (0,06 ppm) n'avait pas d'effet aggravant sur leur fonction pulmonaire. Schoettlin (59) a etudie des hommes de plus de 60 ans dans la region de Los Angeles. La moitie de la population enquetee presentait une affection res- piratoire chronique; ces sujets ont ete apparies avec des temoins en fonction de !'age et de !'usage du tabac. II est apparu que, dans le groupe des malades, 11 % de la variation des sympt6mes (toux, expectora- tion, essoufflement, sifflement respiratoire) pou- vaient etre rapportes a la fluctuation des concen- trations moyennes d'oxydants, alors que 17% pou- vaient etre expliques par la variation du taux maxi- mal. Parmi Jes temoins, ces proportions etaient de 8 % et de 4 % respectivement. Lorsqu'on determinait la quantite de precurseurs d'oxydants en faisant passer !'air ambiant par une chambre d'irradiation, 30 % de la variation dans Jes sympt6mes pouvaient etre expliques par ce parametre, contre 4 % chez Jes temoins. Les seuils des concentrations d'oxydants responsables des associations ci-dessus etaient com- pris entre 60 et 1350 p.,g/m3 (0,03 et 0,69 ppm). Trois autres etudes sur Jes effets des oxydants sont restees negatives (60, 61, 62). Ces resultats sont peut- etre valables, mais ii est egalement possible qu'ils soient dus au manque de sensibilite des epreuves, a la taille insuffisante des echantillons et aux limites trop etroites des concentrations, d'ailleurs relative- ment faibles, qui avaient ete choisies. Performances athletiques Les effets des oxydants sur Jes performances athletiques ont ete etudies par Wayne et al. (63), qui ont compare Jes temps realises dans diverses cir- constances par des coureurs de fond dans la region de Los Angeles. Ces auteurs ont observe que si, une heure avant la course, la concentration d'oxy- dants depassait 200 /Lg/m3 (0,1 ppm), Jes temps d'un nombre considerable de coureurs etaient mains bons, alors que Jes taux d'oxydants presents deux ou trois heures avant la competition ou pendant celle-ci n'avaient pas le meme effet. D'autres polluants atmospheriques, tels que Jes oxydes d'azote, le monoxyde de carbone et Jes particules en suspension ont egalement ete mesures mais aux taux enregistres il n'est apparu aucune association avec l'abaisse- ment des performances. Smith (80) a etudie chez 32 etudiants l'effet du NPA sur la consommation d'oxygene au repos et pendant un effort de cinq minutes sur bicyclette ergometrique. Une seule concentration de NPA a ete appliquee, a savoir 1480 p.,g/m3 (0,3 ppm), ce qui est assez eleve par comparaison avec Jes taux atmo- spheriques usuels; la charge de travail etait de 900 kgm par minute. L'auteur a observe que, par rapport a la valeur temoin, la consommation d'oxy- gene augmentait pendant !'effort, mais non au repos. Gene Les effets aigus de la pollution atmospherique par Jes oxydants photochimiques sont bien connus de tous ceux qui y ont ete exposes. L'irritation des yeux, du nez et de la gorge est evidente. Des courbes doses- reponses raisonnablement precises ont pu etre etablies pour I 'irritation oculaire (64), mais non pour Jes autres sympt6mes, peut-etre en raison de la nature complexe de ce type de pollution et de son mode d'action. Effets clzroniques Les variations brusques de concentration ont un effet nocif demontre, mais aucune association entre 48 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Jes maladies respiratoires chroniques et Jes concen- trations stables d'oxydants n'a encore ete prouvee. Etudes experimentales Des etudes effectuees au laboratoire sur des sujets humains ont montre que !'inhalation d'ozone a une concentration de 1180 a 1.570 µg/m 3 (0,6 a 0,8 ppm) pendant 2 heures entrainait une diminution de la capacite de diffusion de CO, de la compliance pul- monaire, de la capacite vitale et du VEM0 , 75 (voir p, 41) (65, 66). . Des experiences pratiquees sur des animaux de plusieurs especes, prealablement exposes a des concentrations d'ozone qui se rencontrent couram- ment dans l'air ambiant (160 µg/rri.3, soit 0,08 ppm, ou plus), ont montre que ce traitement augmentait la sensibilite ulterieure des animaux a des aerosols infectants (67, 68). Bien que des effets de ce type n'aient pas ete signales chez l'homme, il convient d'en tenir compte pour etablir des indices, car les mecanismes 'fonda- mentaux qui subissent !'influence de !'ozone, et peut-etre d'autres gaz oxydants, sont comIJ,1uns a toutes les especes de mammiferes. On a signale que les animaux sont capables d'acquerir une tolerance a !'ozone (69), mais on ignore s 'il en va de meme pour I 'homme. ' A cet egard, il convient de faire une dis.tinction entre les effets aigus et les effets chroniques. Des observations recentes donnent a penser que la tolerance a !'ozone, chez Jes animaux de laboratoire, a pour effet prin- cipal d'eviter la mort par cedeme aigu du pou~on, alors qu'elle ne modifie en rien Jes atteintes subtiles des defenses pulmonaires ou !'apparition de lesions chroniques provoquees par une exposition pro- longee a des concentrations faibles (70). Or, c'est ce dernier type d'alterations qui est vraisemblablement provoque par !'exposition aux concentrations cou- rantes d'oxydants, et ii serait imprudent de compter sur un mecanisme de tolerance pour la protection de l'homme. · Effets sur la vegetation Les plantes sensibles sont endommagees par des concentrations inferieures a celles qu'on sait capables de provoquer de la gene ou une irritation oculaire, mais la duree d'exposition doit etre plus prolongee. Evaluation Le tableau 4 indique les concentrations qui, selon I' opinion des membres du Comite, sont associees Tableau 4. Effets previsibles des oxydants photochimiques sur la sante de groupes vulnerables a Surmortalite Surfrequence des crises d'asthme Alteration de la fonction pulmonaire Jamais signalee 250 µg/m3 b 200 µg/m3 1 heure 1 heure Gene et irritation oculaire 200 µg/m3 1 heure a Le Comite souligne que ce tableau ne doit pas etre lu indepen- damment du texte qui l'accompagne. b Oxydants mesures par la methode au Kl neutre tamponne, et exprimes en ozone. a divers effets sur l'homme et qui peuvent servir utilement d'indices de la qualite de l'air. DIOXYDE D'AZOTE Le dioxyde (N02) et le monoxyde d'azote (NO) sont souvent designes collectivement comme oxydes d'azote ou NOx, NO est emis par Jes vehicules a moteur de meme que par Jes sources fixes de combustion, alors que N02 provient des industries chimiques et de nitration et se forme au cours du processus d'oxydation photochimique. La plupart des etudes sur les effets des oxydes d'azote ont porte principalement sur N02, car l'activite de NO n'est pas encore clairement definie. Toutefois, des recherches plus poussees pourraient bien reveler que son importance depasse celle de N02• II faut souligner que N02 peut exercer des effets biologiques propres, outre ceux qui sont lies. aux phenomenes de pollution photochimique. II est susceptible de constituer un polluant primaire dans des regions exemptes de pollution par Jes oxydants photochimiques; ii convient done de le considerer en soi et de fixer des criteres et des indices qui lui soient propres. Effets sur l'homme A Chattanooga, Tenn., Etats-Unis d'Amerique, une etude a ete effectuee sur des ecoliers de la deuxieme annee scolaire (groupe d'age 6 a 8 ans) dans deux secteurs temoins a « faible >> pollution et deux secteurs a pollution <• elevee >> (par N02 dans l'un et par des substances particulaires dans l'autre). Elle a montre que Jes valeurs du VEM0, 75 etaient nettement plus hautes dans les secteurs temoins que dans celui ou la teneur en N02 etait << elevee >>. Les concentrations de particules en CRITERES ET INDICES 49 suspension et de S02 ne semblaient pas intervenir. De meme, on a pu constater que la frequence des maladies respiratoires aigues parmi les ecoliers etudies, leurs freres et sreurs ainsi que leurs parents, etait nettement plus grande dans le secteur a taux << eleve ,> de N02 (71, 72, 73). On trouvait aussi une frequence accrue d'infections des voies respiratoires profondes dans l'echantillon d'enfants d'age pre- scolaire exposes pendant 2 a 3 ans, mais non parmi ceux qui avaient ete exposes pendant un an ou mains. Dans le secteur a concentration << elevee >> de NO,, le taux moyen de 190 µ,g/m" (0,10 ppm) mesure darn; trois stations de surveillance avait ete depasse pendant 40 %, 18 % et 9 % des jours respectivement; dans !es secteurs temoins, ce taux avait ete depasse pendant 17 % des jours et dans une station seulement. Etudes experimentales L'exposition de certaines especes animales a des taux de N02 qui se rencontrent dans l'air ambiant a entraine des alterations cellulaires et des modifi- cations structurelles des poumons, de meme qu'un accroissement de la mortalite consecutive a l'admi- nistration d'aerosols infectants (74, 75, 76, 77, 78). Evaluation Il existe peu de donnees publiees relatives aux effets des oxydes d'azote sur la sante de l'homme. Certes, ii est demontre que ces gaz ont une activite biologique sur Ies animaux et les plantes a de faibles concentrations, mais le Comite estime qu'on ne dispose pas encore de renseignements suffisants pour definir a leur sujet des indices de qualite de l'air. UTILISATION ADMINISTRATIVE DES CRITERES ET INDICES DE QUALITE DE L'AIR Principes fondamentaux La relation entre la. morbidite humaine et !'expo- sition a Ia pollution n'est ni simple, ni totalement elucidee. La mart et la maladie se situent a une extremite d'un large spectre de reponses (Fig. 1). En outre, certains groupes sont particulierement sensibles aux facteurs de milieu, notamment les sujets tres jeunes ou tres vieux, les malades et les personnes qui sont exposees a d'autres substances toxiques ou a des stress divers. Pour utiliser les criteres et indices de qualite de !'air en vue d'evaluer les risques et d'etablir des Fig. 1. Schema du spectre des reactions biologiques aux polluants a MORT ALI TE f.10RBi DITE SJGt~i:S PHYSIO:...JG[Cl.J:.S D'ALERTE ALT~R,U!Jt~S PHYSlOLOGiOUES ET AUTRES DE SIGNIFICATION lNCERT,'1,lrJE ACCU!.'Uc.!\TION DE POLLUANT DANS L'ORGANISME 1 Effets nocifs sur !a sant& i ----t I 'f ---- Proportion affectee de la populution --~-- a Fonde sur un diagramme contenu dans United States Congress Document N° 92-241, 1972. normes, ii faudrait theoriquement disposer d'un ensemble complet de courbes doses-reponses pour chaque polluant atmospherique, chaque effet et chaque type de population. Ces conditions ne sont satisfaites a ce jour pour aucune substance prise isolement et encore moins pour !es associations que l'on trouve frequemment dans l'air ambiant. Malgre cela, les participants ont estime, tout bien considere, que certaines concentrations de polluants atmospheriques etaient associees a des effets nuisibles a la sante. D'autre part, comme les relations doses- reponses sont mal connues, il est prudent d 'introduire un crefficient de securite, meme lorsque les normes sont tirees d'indices de qualite de l'air. La grandeur de ce crefficient sera fonction de considerations tres diverses. Les unes seront d 'ordre politico-economique et fondees principalement sur !'analyse des couts et avantages; les autres auront trait a la qualite des donnees de base et varieront notamment suivant que les resultats experimentaux ont ete obtenus sur l'animal ou sur l'homme; d'autres encore se rappor- teront a l'effet meme qu'on cherche a prevenir: mortalite ou consequences moins graves. De telles normesa peuvent varier d'un pays a l'autre, et avec: le temps dans un meme pays. L'ela- a Les nor mes de qualite du milieu sent des regles adoptees par !es gouvernements et autres autorites competentes et qui ont, par consequent, force de Joi. Dans certains cas, toutefois, elles comprennent de simples recommandations dont Ia stricte application n'est pas obligatoire (Org. mond. Sante Ser. Rapp. techn., 1970, N° 439, p. 41). 50 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES boration de normes nationales de qualite de l'air devrait se faire en deux temps: regles a mettre en pratique dans un proche avenir et objectifs a long terme. Dans certains pays, .il peut etre necessaire a court terme de fonder les normes sur des limites tolerables, les objectifs · intermediaires etant de prevenir la morbidite et la mortalite dans les sous- groupes les plus vulnerables. II est evident qu'a long terme ii faudrait s'efforcer d'assurer une protection contre tous les effets nuisibles a la sante humaine, notamment les alterations somatiques et genetiques, et un coefficient de securite devra, etre adopte pour garantir une telle protection. Les concentrations de polluants et le nombre de personnes exposees devront done etre aussi faibles que possible. II faut remarquer cependant que la notion de norme tendant a proteger la population contre un dommage appreciable est d'ordre statistique et necessairement fondee sur des ensembles. Elle ne saurait garantir la securite de chaque individu. Protection de la sante et coot de la lutte contre la pollution atmospherique La figure 2 represente schematiquement plusieurs des principaux facteurs qui peuvent orienter les decisions en matiere de Jutte contre la pollution atmospherique. On voit que la protection obtenue est fonction de la depense. Le niveau minimal acceptable de protection est celui qui, a !'extreme, est necessaire pour proteger de la mort; cependant, comme on I 'a dit ci-dessus, il convient certainement de faire mieux et de proteger aussi contre la maladie. Au-dessus du minimum acceptable, le choix d'un Fig. 2. Representation schematique . du degre de protection de la sante en fonction du coot de la lutte centre la pollution atmospherique Maximum possible__________,.------ __ _ ! ~i_".':'"2._P~i_'.!'J"_ _______ _ '" .. ~ CoOt de la lutte contre la pollution atrnospheriqu~______... niveau est affaire de _decision politique. 11 appartient aux autorites competentes de le fixer en fonction de la societe interessee. Pour depasser ce minimum acceptable, il faut generalement payer un prix de plus en plus eleve. En outre, le cout de la lutte depend directement du delai dans lequel le program- me doit devenir operationnel; par exemple, il est plus couteux d'atteindre les objectifs vises en trois ans qu'en dix ans. La zone dans laquelle des depenses croissantes donnent une protection croissante (region hachuree de la figure 2) est celle des decisions d'ordre socio-politique. Pour fixer le niveau de protection souhaite, il faut naturellement tenir compte des effets connus de la pollution atmosphe- rique, mais d'autres considerations sont egalement d'importance, notamment des facteurs generaux de nature sociale, culturelle et economique, de meme que l'ampleur des autres problemes de sante. Une difficulte particuliere se pose a ceux qui sont charges de formuler des recommandations pour la lutte . contre les oxydes de soufre et les substances particulaires: en effet, le rapport entre ces polluants varie d'un pays a l'autre, et l'on manque de rensei- gnements sur les equivalences entre les diverses concentrations des deux polluants. Relation entre les normes et le mode de calcul des moyennes On a vu plus haut que la duree d'exposition influe beaucoup sur les effets produits. Le temps sur lequel sont calculees les moyennes de concentration est done un element capital pour I 'interpretation des donnees. Le probleme est difficile pour les organismes charges de_la lutte contre la pollution atmospherique, car les normes adoptees devront proteger a la fois contre les expositions de courte duree et contre les expositions prolongees. A cette fin, il faut connaitre, par exemple, le rapport entre les moyennes quoti- diennes et leur moyenne annuelle. Si l'on sait que les effets qu'on cherche a eviter sont produits par une exposition de 24 heures au maximum, il est necessaire que les normes basees sur une moyenne annuelle des valeurs journalieres tiennent compte des variations previsibles, et fixent le nombre de jours par an pendant lesquels les concentrations specifiees peuvent etre atteintes. Reciproquement, si l'effet indesirable est provoque par !'exposition a la. moyenne annuelle des valeurs journalieres, la valeur journaliere autorisee doit etre telle que les variations prevues n'entrainent pas un depassement de la moyenne annuelle. 11 serait souhaitable de poursuivre I' etude de cette question. CRITERES ET INDICES 51 Tableau 5. Objectifs a long terme recommandes a Polluant et methode de mesure Oxydes de soufre b - British Standard Procedure c Substances particulaires b - British Standard Procedure c Monoxyde de carbone - spectrometrie infrarouge non dispersive c Substances photochimiques - oxydants mesures par la methode du Kl neutre tamponne, et exprimes en ozone moyenne annuelle 98 % des observations d au-dessous de moyenne annuelle 98 % des observations d au-dessous de moyenne sur 8 heures maximum horaire moyenne sur 8 heures maximum horaire Concentration limite 60 µg/m 3 200 µg/m3 40 µg/m3 120 µg/m3 10 mg/m3 40 mg/m3 60 µg/m3 120 µg/m 3 a Le Comite souligne que ce tableau ne doit pas etre lu independamment du texte qui l'accompagne (voir ci-dessus. objectifs a long terme). b Les valeurs relatives aux oxydes de soufre et aux particules en suspension ne s'appliquent que lorsque ces polluants sent presents simultanement. c Ces methodes ne sent pas necessairement celles qui sent recommandees, mais celles qui ont servi a etablir les valeurs; lorsque d'autres methodes sont appliquees, une correction appropriee peut etre necessaire. d Les 2 % admissibles d'observations superieures a cette limite ne peuvent pas se rapporter a des jours consecutifs. Pour etablir des normes nationales, il est necessaire que les recherches sur les indices de qualite de l'air ne portent pas seulement sur les Iimites tolerables de polluants, mais egalement sur les proprietes souhaitables de l'air. Il se peut qu'on doive se contenter dans l'immediat de fonder les normes sur des limites tolerables, mais l'objectif a longue echeance devrait etre d'obtenir une qualite satisfai- sante de l'air: il ne suffit pas que l'homme puisse survivre, il faut encore qu 'il prenne plaisir a la vie. CROIX DES OBJECTIFS A COURT TERME ET A LONG TERME Objectifs a court terme Le Comite avait principalement pour mandat de formuler des criteres et des indices de qualite de ] 'air relatifs a certains polluants de l'atmosphere urbaine. Ces donnees ont ete exposees dans !es sections pre- cedentes et peuvent etre utilisees par les pays qui desirent etablir des normes. Les principes generaux selon lesquels il convient d'interpreter a cette fin !es criteres et indices ont ete exposes aux pages 49-50, ou il est souligne que les normes et particulierement cel!es qui sont retenues comme objectifs a court terme, peuvent etre differentes selon les pays en fonction des conditions d'exposition, de la situation socio-economique et de l'importance d'autres pro- blemes sanitaires. Dans I 'etat actuel des connais- sances, le Comite a du se contenter de rappeler que Ia premiere chose a faire est evidemment d'eviter !es effets graves. Objectifs a long terme En cette matiere, la situation est quelque peu differente. Sans vouloir donner la priorite a la ques- tion des effets nocifs des polluants atmospheriques sur d'autres problemes sanitaires, le Comite estime que !'exposition aux substances etudiees dans le pre- sent rapport devrait etre maintenue a un niveau aussi bas que possible, du fait que les seuils de nocivite sont ma! definis a l 'heure actuelle et le resteront sans doute longtemps. Comme !es effets des polluants examines ci-dessus sont d'autant plus ma! connus que les concentrations sont plus faibles, on en est reduit aux conjectures quant aux effets possibles de concentrations infe- rieures a cell es qui sont indiquees dans les sections qui precedent. Neanmoins, en se fondant sur les rensei- gnements disponibles, ii est possible de fixer un taux situe entre ces concentrations et le niveau de base nature!, que le Comite souhaiterait voir adopter comme objectifultime, avec l'espoir raisonnable que ce taux intermediaire n'entrainera aucun effet nocif. Compte tenu de taus les faits connus, le Comite a conclu que, dans I'etat actuel des connaissances, les recommandations ci-apres pourraient etre proposees comme objectifs a long terme visant a prevenir les effets indesirables dus aux polluants atmospheriques etudies (tableau 5). I1 a cependant souligne que ces 52 GESTION DE LA QUALITE DE L'AJR DES VILLES recommandations sont provisoires et susceptibles d'etre modifiees a mesure qu'on connaftra mieux Jes relations doses/reponses dans differentes populations. RECOMMANDA TIO NS Parmi !es recommandations faites par le Comite; Ies suivantes ont une importance d'ordre general pour Ia gestion de Ia qualite de !'air: 1) Les gouvernements devraient fixer i;:t garder a l'etude des normes nationales de qualite de !'air dans le cadre de Ieurs programmes de Jutte contre la pollution atmospherique. Ces normes doivent viser en premier lieu a Ia protection de la sanie; l~ Comite estime qu'a cette fin, les concentrations de polluants atmospheriques et Jes, effets correspondants etudies dans le present rapport peuvent fournir des indica- tions utiles. 2) II convient egalement de fixer des objectifs a long terme s'inspirant de ceux qui sont proposes dans le tableau 5, et d'examiner periodiquement !es progres accomplis dans cette voie, compte tenu de I 'evolution socio-economique et des autres problemes de sante publique. 3) En etablissant des normes de qualite de !'air, Jes gouvernements devraient avoir en vue non seule- ment !es effets sur Ia sante, mais aussi !'influence sur le climat, Ia vegetation, Ia faune et les mat~riaux, de meme que sur Ia qualite esthetique du milieu. Ces facteurs ont des repercussions importantes sur le plan social, culture! et economique, et sont parfois plus sensibles comme indicateurs de la qualite de !'air que !es effets sur la sante. 4) Les normes de qualite de !'air devront non seulement fixer les Iimites de concentration. des pol- Iuants, mais preciser aussi Jes methodes de mesure, le temps moyen pendant lequel !es conce11trations doivent etre mesurees et Ia frequence a.dmissible des clepassements de la Iimite. En meme temps, ii convient de dresser un plan detaille pour I ''application des normes, et notamment de mettre eri place des systemes de surveillance appropries permettant de suivre !'exposition de la population. 5) Les donnees actuellement disponibles etant insuffisantes, il faudra faire de nouvelles etudes sur des populations exposees a des concentrations relativement elevees ou relativement faibles .de pol- luants; ces etudes devront suivre des plans compa- rables et utiliser des methodes de mesure uniformes pour la determination des concentrations et des reactions biologiques. II est egalement recommande que 1 '0 MS encourage des recherches collectives internationales dans les parties du monde ou existent des types inhab1tuels de pollution atmospherique, et qu'elle apporte son assistance aux Etats Membres pour !'execution d'etudes epidemiologiques des- tinees a fournir des. donnees comparables sur !es effets des polluants atmospheriques sur la sante. 9) De nouvelles recherches experimentales sont a entreprendre, sur des volontaires et sur des animaux de· laboratoire, en vue d'elucider le mecanisme d'action des polluants du milieu et de determiner des indices nouveaux et plus surs pour !es etudes epi- demiologiques. REFERENCES BIBLIOORAPHIQUES 1. Lawther, P. J. et al. L'epidemiologie de la pollution de !'air, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1963 (Cahiers de Sante publique, N° 15) 2. Katz, M. La mesure des polluants de !'air. Guide pour le choix des methodes, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1970 3. Rjazanov, V. A. 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CHAPITRE4 NORMES DE QUALITE DE L'AIR AMBIANT ET APPLICATION B. Prinz a TABLE DES MATIERES Page Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Principes theoriques de !'application des normes de qualite de l'air . . . . . . . . . . . . . . . 56 Description de la qualite de !'air du point de vue statistique . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 INTRODUCTION La notion de normes de qualite de l'air ambiant est un element essentiel de la << gestion des ressources en air>>, c'est-a-dire de la lutte contre la pollution atmospherique fondee sur la gestion de la qualite de l'air. Cette methode vient principalement de Repu- blique federale d'Allemagne, des Etats-Unis et d'U.R.S.S. L'idee de gestion des ressources en air a ete exprimee clairement pour la premiere fois dans la loi americaine de decembre 1963, le Clean Air Act (Loi sur la purete de l'air), et sa premiere application a ete la fixation de normes sur la qualite de l'air par I'Etat de Californie (]). En Republique federale d'Allemagne, un important pas en avant a ete constitue, en 1964, par la publication de la Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft [Guide technique pour le maintien de la purete de l'air] (2) qui fixait des normes de qualite de l'air pour cinq polluants et des regles precises sur leur application. En 1964, Stern (3) a fait reference aux normes sovietiques et, en 1967, l'U.R.S.S. a publie un reglement technique pour la gestion de la qualite de !'air (77), tres voisin des specifications du guide technique allemand. Aux a Institut d'Etat pour la Lutte contre la Pollution atmospherique et la Protection d~s Sols, Essen, Republique federale d'Allemagne. Aspects quantitatifs de la reponse a la pollution de !'air ambiant . . . . . . . . . . . . . . . Definition des normes de qualite de !'air ambiant et plans possibles pour leur application References bibliographiques . . . . . . . . . . Page 61 66 68 Etats-Unis, !'Air Quality Act [Loi sur la qualite de l'air] de 1967 (4) a souligne rimportance de plans detailles d'application. Malheureusement, on y par- lait beaucoup de dates limites et peu des mesures concretes d'application. A la suite de critiques, celles de Sussmann (5) en particulier, une notion nouvelle en matiere de strategie de lutte contre la pollution - des normes sur les emissions fondees sur les meilleures techniques de lutte existantes - a ete incorporee dans la loi de 1967 par les Clean Air Amendments de 1970 (6). Le guide technique allemand definit des normes a la fois pour les emissions et pour la qualite de l'air; mais contrairement a la legislation americaine, les textes allemands stipulent en outre des regles strictes sur Ia delivrance de permis pour chaque nouvelle usine, redigees de sorte qu'on puisse les appliquer de fa(,on objective. Aucune usine ne peut done etre creee si la pollution de l'air ambiant depasse deja la norme; dans le cas contraire, les restrictions a imposer a l'usine sont evaluees a partir de la diffe- rence entre le niveau existant de pollution et la norme. Dans tous les cas, on applique aux emissions des normes au sens des << meilleurs moyens uti- Iisables en pratique >>. On peut tirer de !'experience acquise au sujet de ces divers textes legislatifs plusieurs conclusions qui - 55- 56 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES constituent une excellente introduction a la defini- tion des normes de qualite de !'air et a leur applica- tion dans les programmes de gestion. 1) Des recommandations vagues, souvent maqui!lees en <( objectifs >>, sont de valeur douteuse dans un domaine ou la liberte individuelle, surtout dans le sens de la libre entreprise economique, doit etre restreinte pour proteger l'environnement. Dans la plupart des cas, la methode de. choix est un systeme rigoureux, reposant sur des principes solides. 2) II est plus efficace de concentrer son action sur Jes futures sources d'emissions, par exemple en connexion avec la planification de !'utilisation des sols, que de chercher a reduire Jes emissions des sources existantes, car dans ce dernier cas des contraintes economiques et autres freinent] 'applica- tion de mesures globales. II ne faut pas oublier que, dans l 'industrie, a cause du rem placement du materiel perime, la pollution tend souvent a diminuer, bien que cela puisse etre a un rythme lent. 3) Toutes les mesures de gestion active des res- sources en air doivent etre objectives, c'est-a-dire que tous Jes responsables de leur application doivent pouvoir arriver, a partir des memes donnees, a la meme conclusion. D'autre part, le systeme doit aussi etre · clair et comprehensible afin que, par exemple, en trac;ant les plans d 'une nouvelle usine, on' puisse prendre en consideration les mesures de Jutte contre la. pollution a cote de tous Jes autres facteurs tels que la i,nain-d'ceuvre disponible, Jes raccordements avec le rail et la route et Jes sources d'energie. 4) Toutes Jes activites de gestion de !'air doivent pouvoir reduire Jes effets nuisibles de la pollution. On se fonde d'ordinaire sur une estimation, a partir de formules sur la diffusion, de la pollution que . cau,sera un emetteur projete; on compare ens.uite la somme de ce niveau et des niveaux existants aux normes de qualite. Ces normes sont done la cle de toute action et elles doivent etre etablies avec le plus grand soin. 5) Outre !'application de la gestion de !'air aux emetteurs consideres separement, ii faut aussi prendre des mesures pour !utter contre Jes emissions dues a la circulation automobile et a des sources etendues telles que le chauffage des habitations. lei encore, on jugera d'apres Jes normes de qualite de l'air. 6) Toutes les mesures a prendre dans le cadre d'un programme de gestion des ressources en air doivent etre realisables en pratique. Des exigences excessives, en fait impossibles a satisfaire, provoquent une perte de prestige et jettent le discredit sur la loi. Sur la base de ces principes, la suite de ce chapitre contient une etude plus detaillee des methodes qui conviennent pour fixer des normes de qualite et les appliquer dans le cadre de programmes de gestion de !'air. PRINCIPES THEORIQUES DE L'APPLICATION DES NORMES DE QUALITE DE L'AIR Dans le passe, on a souligne qu'il y a deux atti- tudes differentes en matiere de lutte contre la pollu- tion de l'air - les <( meilleurs moyens utilisables en pratique >> et la gestion de l'air (7) - et qu'il faut adopter l'une ou l'autre. Cette opinion peut etre due a ce que, dans certains pays, la legislation se fonde sur une seule de ces deux attitudes; au Royaume-Uni, par exemple, celle des <( meilleurs moyens utilisables en pratique » (8). D'apres Persson (9) et le rapport d'un symposium interregional de l'OMS sur Jes criteres de qualite de !'air et les indices relatifs aux polluants de I 'atmosphere urbaine (10), la strategie optimale doit combiner les deux. Se horner a appliquer les <( meilleurs moyens utilisables en pratique >>, c'est-a-dire la meilleure technique disponible et economiquement utilisable, ne garantit pas necessairement une qualite satis- faisante de !'air. La figure 1 montre que, meme en appliquant ce principe, on peut arriver, tot ou tard, Fig. 1. Application de la methode des« meilleurs moyens utilisables en pratique » a la reduction des emissions a Facteurs conduisant a u11e pollution accrue {dens1te des sources, cl1mcn,topog1aphie} a Avec cette methode, la qualite de l'air dependra de diverses caracteristiques de la zone en cause, telles que la densite des sources, la topographie et le climat. Dans I es grandes zones urbaines ou indus- trielles, on risque que les niveaux de pollution depassent les normes, tandis que, dans d'autres zones, on pourrait obtenir une qualite superieure a celle definie par les normes. D'apres Persson (9). NORMES DE QUALITE ET APPLICATION 57 suivant la densite des sources, le climat et la topo- graphie, a une situation ou !es normes de qualite, ou tout autre niveau de securite, sont depassees (Fig. 1, point B). Ce point sera bien entendu atteint plus vite si !es techniques de reduction sont moins perfectionnees. Au point B, au plus tard, ii faudra appliquer le principe de la gestion de la qualite de !'air, par exemple interdire !'implantation de nou- velles industries dans la zone consideree. D'apres Persson (9), le meilleur programme com- binant !es avantages des deux methodes de lutte doit comprendre !es mesures suivantes: 1) Controle des nouvelles sources fixes par un systeme de permis et/ou d'immatriculation stipulant des exigences minimales fondees sur la methode des << meilleurs moyens utilisables en pratique >>; 2) controle des sources fixes existantes dans un delai determine, d'apres la meme methode; 3) lutte contre la pollution de !'air des villes, d'apres la methode de gestion de la qualite de l'air. Dans les pays surpeuples d'Europe, la distinction entre << zones urbaines >> et « zones non urbaines >> tend a s'estomper; chaque nouvelle exploitation indus- trielle de quelque importance implantee dans une zone rurale provoque tres rapidement !'apparition de zones residentielles dans le voisinage. I1 faut ajouter aussi que les points 1 et 2 ci-dessus s'appliquent tout autant aux grands emetteurs non industriels. Le principe de base de la methode de gestion de la qualite de l'air est d'eviter, en tout lieu et en tout temps, une pollution depassant les normes fixees. Les aspects quantitatifs de ce principe seront etudies plus loin; nous examinerons en meme temps les restric- tions necessaires pour !'application pratique de la lutte contre la pollution. La question qui se pose al ors est: de quels moyens dispose-t-on pour atteindre cet objectif en dehors du recours aux meilleurs moyens utilisables en pratique, qui est presque automatique quel que soit le niveau existant de pollution? La liste des mesures que l'on peut prendre (voir !'introduc- tion du present chapitre) vise les sources existantes, les sources projetees au sujet desquelles une decision est necessaire dans l 'immediat et Jes sources qui pourront apparaitre lorsque les plans a long terme pour une zone seront realises. Les mesures a prendre peuvent etre concentrees sur des sources distinctes a des emplacements donnes ou s'appliquer de fa.;on collective a toute une region. Les mesures qui visent a corriger Jes effets de !'absence de controle dans le passe peuvent etre declenchees par des reclamations pour dommages subis, appuyees par des mesures physiques ou chi- miques specifiques; ell es peuvent aussi provenir des resultats d'enquetes generales sur la pollution. 11 est clair que ces enquetes doivent couvrir de fa.;on suffisamment detaillee les zones en cause (voir par exemple !es references II, 12 et 13). Quand la pollution excede dans une zone les normes de qualite, il est le plus souvent impossible d'en imputer la responsabilite a une ou plusieurs sources precises. Meme dans le cas contraire, tres souvent, la seule chose qu'on puisse faire est de reduire ces emissions par des techniques economique- ment applicables, en d'autres termes par les meil- leurs moyens utilisables en pratique. Si, d'autre part, la pollution de toute une region, comme certaines parties de la Ruhr en Republique federale d'Alle- magne, depasse les normes, le gouvernement peut ameliorer la situation en subventionnant les mesures anti-pollution dans les secteurs industriels qui causent la pollution la plus grave ou dans ceux ou !es chances de succes sont !es plus grandes. Ceci va au-dela des meilleurs moyens utilisables en pratique car, avec l'aide des fonds publics, la mise au point de nouvelles techniques de Jutte est acceleree ou des usines desuetes sont remplacees par des usines neuves dotees d'un materiel d'epuration moderne (14). Pour rendre cette fa.;on de faire aussi efficace que possible, il faut d'abord proceder a une analyse detaillee des systemes en cause, comprenant, outre les enquetes sur la pollution, des inventaires des emissions et l'etablissement d'un pronostic quant a !'evolution ulterieure des techniques industrielles et des techniques de lutte. Larsen (15) et de meme Heller et al. (]) ont propose !es stades suivants pour un programme de gestion de l'air: 1) mesure et evaluation des concentrations des polluants dans l'air; 2) calcul des reductions totales a la source neces- saires pour atteindre les normes de qualite choisies; 3) mesure ou estimation des emissions provenant de chaque categorie de sources dans une meme zone; 4) decision quant au degre de pollution qui peut etre autorise pour chaque categorie de sources sans depassement des normes choisies; 5) choix ou mise au point de moyens pour realiser les reductions necessaires des emissions; 6) decision sur la date a partir de laquelle chaque categorie de source sera controlee; 58 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES 7) fixation de normes d'emission; 8) application de ces normes; 9) controle continu des sources et de !'atmosphere pour assurer qu'on a obtenu une qualite adequate de !'air. Les points 7 et 8 de cette liste peuvent etre rem- places par: « application du controle des emissions en fixant des. normes d'emission et/ou en subven- tionnant des activites generales de reduction appro- priees ». L'expression « normes d'emission >> est employee ici dans le sens d'une limitation de la quantite de polluants emise, exprimee en proportion d'une unite telle que << le total des effluents gazeux >>. Elle depend done beaucoup des techniques de reduction dont on dispose et est en general indepen- dante du niveau de la pollution atmospherique et de la quantite totale d'effluents. La methode de calcul de la reduction globale necessaire est simple. D'apres Larsen (15, 16) et Zimmer & Larsen (17), on peut appliquer la formule: R = 100 x gc - q gc - b' oil R est le pourcentage de reduction requis, g le coefficient de croissance prevu jusqu'a une certaine annee de l'avenir, c la concentration actuelle du polluant, q la concentration prevue par les normes sur la qualite et b la concentration de base. Schuen- mann et al. (18) ont montre comment on peut calculer cette reduction a partir de percentiles, arbitrairement choisis, d'une distribution cumulative des frequences en tra<;ant la courbe de distribution des frequences sur du papier a echelle fonctionnelle logarithmique. Depuis, on a mis au point des systemes plus complexes, inspires par Jes principes de !'analyse cout/avantages, en utilisant fa pro- grammation lineaire (19, 20, 21) et d 'autres methodes mathematiques (23). Gerer !'air par un systeme d'octroi de permis aux nouvelles usines semble bien plus simple et bien plus efficace que chercher a 'ameliorer une situation actuelle non satisfaisante. Comme la reduction requise de !'emission est determinee par !es chiffres, bien definis, des emissions du nouvel etablissement et par l'ecart entre la pollution existante et la norme, ii s'agit d'un calcul, non d'une evaluation subjective. De plus, les donnees du calcul des emissions peuvent figurer dans le permis et etre verifiees ensuit~ aussi souvent qu'il le faut. En outre, les pouvoirs publics sont moins sujets aux pressions que suscitent Jes aspects economiques du probleme et la charge de la preuve; une bien plus grande proportion du travail peut etre deleguee au secteur industriel. Certaines regles sont tres importantes pour qu'un systeme de permis soit applique efficacement. Lunche et al. (24) oilt souligne qu'il etait necessaire de traiter tous Jes requerants d'une maniere coherente et uniforme. Chacun d'eux doit done soumettre Jes memes donnees et Jes memes informations, suivre Jes memes procedures, utiliser Jes memes imprimes et respecter Jes memes regles 'et arretes. Un sous-produit tres utile d'un systeme strict de permis est l'etablissement d'un inventaire des emissions de polluants et des equipements utilises. Les mesures prises en matiere de gestion de !'air qui s'etendentloin dans l'avenir sont le plus souvent appliquees parallelement a des programmes d'utili- sation des sols. A ce sujet, ii faut envisager deux questions principales. Munn & Bolin (25) ont souligne que !'atmosphere a une capacite tres grande, mais cependant limitee, de dilution et de destruction des polluants. Si cette limite est atteinte, Jes cheminees de grande hauteur prescrites par un permis pour resoudre Jes problemes locaux n'ont plus aucune utilite .du point de vue de la region dans son ensemble; ilfaut y interdire immediatement la poursuite de !'industrialisation. Clark et al. (26) ont etudie a fond le probleme de Ia hauteur des cheminees par opposition a une reduction des emissions totales. A ce sujet, ii est interessant de noter qu'aux Etats-Unis la hauteur moyenne des clwminees des centrales electriques achevees en 1969 etait de 183 m, contre 73 m en 1960 (27). Une seconde question concernant la pratique de !'utilisation des sols porte sur la creation de zones tampons entre zones industrielles et zones residen- tielles. Dreyhaupt (27) a resume Jes propositions faites a cet egard pour diverses categories d 'industries. On sait cependant peu de choses quant aux methodes a suivre pour definir ces zones en fonction de la taille de la region industrielle, des conditions climatiques, etc. La reglementation sovietique sur la Jutte contre la pollution de !'air (77) tient compte du regime des vents. La norme de qualite de !'air a choisir comme base pour l'etablissement des zones tampons doit etre Ia frequence des irritations olfactives ou auditives tolerables. Comme Jes informations sur Jes emissions futures ne sont d'ordinaire pas bien definies, au debut de la planification ii n'y a lieu d'en tenir compte que de fa<;on tres approximative; par exemple, si l'on se sert de modeles de diffusion, ii suffit de traiter Jes zones industrielles comme des NORMES DE QUALITE ET APPLICATION 59 sources etendues. Clarenburg (78) a procede a de larges etudes comparatives sur les aspects quantitatifs du trace des zones tampons de fa(;on a eviter !es reclamations concernant des odeurs desagreables. Ses rapports m~ntrent que l'on peut, au moins dans une certaine mesure, traiter ce probleme sans aucune connaissance de l'intensite de la source. Une question qui se pose souvent est de savoir si les normes de qualite de I 'air doivent etre uniformes dans tout un pays ou varier d'une region a l'autre. Des 1964, Stern (3) declarait que !'application du zonage aux normes de qualite de l'air paraissait injustifiee dans son principe a cause de ses conse- quences sociales. Cette opinion a aussi ete soutenue par Dreyhaupt (27). Plus tard, conformement a I'Air Quality Act (Loi sur la qualite de l'air) promul- gue aux Etats-Unis en 1967, on a beaucoup insiste sur la notion de regions pour le controle de la qualite de l'air (29, 30). Aujourd'hui, aux Etats-Unis, les normes sur ce point sont fixees par l'administra- teur de I' Agence pour la Protection de I 'Environne- ment (EPA); elles s'appliquent a tousles Etats et a toutes les regions du pays (6). II serait aussi desirable, etant donne les fortes pressions economiques en jeu, que ces normes soient uniformes pour tous les pays lorsque tous les facteurs sur lesquels elles se fondent sont les memes. Aujourd'hui, l'industrie peut exercer une pression sur les gouvernements en mena(;ant d'aller s'installer dans des pays voisins ou les restrictions imposees pour la protection de l'environnement sont moins severes. Entin, ii faut signaler qu'un malentendu fonda- mental au sujet de la gestion de la qualite de I 'air parait exister dans certains milieux (31). Le but de cette gestion est de reduire au minimum !es emissions dans une zone donnee, en ayant soin que les normes admissibles pour la qualite de l'air soient partout respectees; il n'est jamais de laisser la pollution s'accroitre peu a peu dans toute la region jusqu'a une valeur tout juste inferieure a la limite. DESCRIPTION DE LA QUALITE DE L' AIR DU POINT DE VUE STATISTIQUE La concentration de la pollution de l'air ambiant est fonction du lieu, repere par deux coordonnees x et y, et du temps t: c = c (x, Y, t) si !'on neglige la troisieme dimension, !'altitude. Fig. 2. Representation, dans l'esp~ce et da,n~ le temps, de la concentration de la pollution de I air amb1ant La figure 2 fournit une double representation de cette fonction, sous forme d'un << instantane >> a !'instant to et en fonction du temps au point (xo, y 0 ). Comme on peut considerer comme fixes les personnes affectees par la pollution, nous n'etudie- rons dans ce qui suit que la fonction du temps: c = c (t) Cette fonction a deux caracteristiques. D'une part, chaque courbe analogue a celle de la figure 2 est influencee par la sensibilite des instruments de mesure, qui agit comme un filtre statistique. Les donnees d'instruments differents ne sont compara- bles que si !'on commence par calculer les concen- trations moyennes pendant des periodes donnees et si !'on traite ensuite ces moyennes comme des valeurs uniques. La duree choisie pour la periode depend des caracteristiques de !'instrument le moins sensible. La difference entre la fonction du temps reelle, mais inconnue, et les chiffres obtenus en fin de compte par evaluation depend naturellement de la relation entre la source et !'emplacement. Au voisinage d'une source unique, on peut s'attendre a des pointes tres elevees de concentration, des << bouffees >>, qui sont nivelees par !'instrument, quel qn'il soit (32, 33). D'autre part, le rapport P/Mc/= l, ou M est la concentration moyenne d'un polluant pendant une heure donnee et P la concen- tration maximale mesuree pendant quelques secondes au cours de cette heure, sert de critere pour fixer une concentration de base non influencee par les sources locales (25). 60 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES La seconde caracteristique est liee au fait que 16s valeurs de la concentration ne sont pas indepen- dantes les unes des autres, qu'il s'agisse des variations dans le temps ou dans l'espace. En statistique, ces fonctions sont appelees processus stochastiques, que l'on peut definir par la distribution des frequences et par l 'autocovariance (acv): N-k acv(k) = N _ k _ l I: (Ct - c) (Ct + le - c), = 1 ou. l 'autocorrelation (ar): acv(k) ar(k) = --. acv(O) Dans ces formules, k designe un decalage mobile dans le temps et c la moyenne arithmetique de la concentration sur la duree etudiee (33). Si on calcule les moyennes sur une duree constante, la pollution de l'air peut etre definie uniquement par la distribution des frequences. De plus,· pourvu que cette distribution soit du type defini, il suffit pour la decrire completement d'un ensemble de parametres tels que le logarithme de la moyenne et le logarithme de l'ecart-type (17,35). Tres souvent, on considere la valeur maximale comme importante pour evaluer le danger d'une pollution (36). Cepen- dant, cette valeur n'est definie que pour !'ensemble d'une population finie et non pour les echantillons statistiques sur lesquels les enquetes sont · souvent fondees, Plus precisement, la valeur maximale fournie par un echantillon est une fonction assez complexe de la taille de celui-ci (37), de sorte qu'une description statistique de la distribution est mathe- matiquement preferable a la concentration maxi- male (38). On ne peut pas toujours admettre que la concen- tration de la pollution a une distribution lognormale, surtout au voisinage de sources isolees, ou la distribution est souvent tres differente (39). II peut done etre bon de ne postuler aucun type particulier de distribution et de decrire la population, au sens statistique, des donnees sur la pollution de l'air par deux parametres, la moyenne arithmetique et un certain percentile, par exemple l 'abscisse du point d'ordonnee 0,95 sur la courbe des frequences cumulees. L'un et l'autre sont importants pour etudier I 'influence de la pollution sur la sante; ils sont independants de la taille de l'echantillon et, si on les determine directement, ils sont aussi independants de la nature de la distribution. On ne dispose pas encore d'un algorithme qui permettrait une interpolation objective sur le diagramme de distribution des frequences cumulees. Cette methode devrait, dans des conditions appropriees, converger ver~ une distribution lognormale. Brasser et al. ( 40) ont montre que les percentiles donnent un tableau realiste de la pollution. La comparaison est plus compliquee quand il s'agit de parametres statistiques fondes sur des durees differentes pour le calcul des moyennes. Le seul parametre independant de la duree d'echan- tillonnage ou d'etablissement de la moyenne est la moyenne arithmetique. Quant au reste, on a fait plusieurs propositions qui sont fondees sur des resultats d'experiences (17, 36, 38). L'equation suivante donne la relation entre l'ecart~type geome- trique eu et la duree le de l'echaritillonnage ou de l'etablissement de la moyenne: Log eg = Log K + u Log le. Dans cette equation, K et u sont des constantes qui varient d'un endroit a un autre et sont caracteristi- ques de la relation emplacement-source. Une methode plus theorique repose sur !'auto- correlation de la serie chronologique. La figure 3 montre Jes resultats d'un tel calcul pour un empla- cement a Dusseldorf, compares avec !es valeurs obtenues par evaluation directe de l'ecart-type pour differentes durees d'etablissement de la moyenne (41). II serait tres interessant de determiner, outre !es autres parametres statistiques, !'autocorrelation eri des emplacements choisis. Cette fonction donne une description precise du comportement statistique chronologique du polluant etudie. Pour definir les criteres et Jes normes concernant la qualite de !'air, il faut employer un seul parametre Fig. 3. Ecart-type calcule directement et au moyen de !'autocorrelation (41) 0,12,-----------r--------· 0,11 0,10 0,09 0,08 o.o,L 0,06 __ ___l___ ......l_______l_t__1_LJ_ 1 2 3 4 5 6 8 10 20 30 40 50 60 80 JOO Duree de Id periode de calcul de la moyenne (h) NORMES DE QUALITE ET APPLICATION 61 ou tout au plus deux. Cette conclusion est conforme a ce que recommande Stern (3) - definir ces normes en termes aussi simples que possible. Le stade suivant consiste a etablir des indices combines de la pollution. Ces indices peuvent etre obtenus a partir des categories de sources en appliquant des techniques statistiques a plusieurs variables (42, 43) ou a partir des effets (15, 44, 45, 46) par une ponde- ration appropriee en fonction des criteres. Le dernier stade de la description de la pollution consiste a appliquer les techniques de mesure biologique. Pour les fluorures, par exemple, on peut prendre comme critere quantitatif la teneur en fluorures du materiel vegetal ou le degre de necrose des feuilles (48). Les lichens semblent tout a fait appropries comme indicateurs biologiques, car ils sont tres endommages par la pollution de l'air alors que Ia plupart des plantes superieures ne sont pas affectees, au moins en apparence (49). On peut utiliser de Ia meme fac,:on !'« age des aiguilles )>" de certains coniferes tels que l'epicea (Picea abies) (76). En Rhenanie du Nord-Westphalie, on a mis en amvre un systeme de surveillance fonde sur des ,effets speciaux (79), et une etude epidemiologique a donne des resultats interessants sur Ia presence, dans Jes corps d'enfants nouveau-nes, de plomb provenant de Ia pollution de !'air (80). Si nous faisons le point du probleme initial - decrire la qualite de !'air en fonction de faits obser- vables ou de risques presumes - ii est clair que Jes parametres statistiques doivent constituer la base de toute methode employee. Decrire la qualite de !'air en termes de concentrations et de dun~es d'exposition, comme on le fait souvent (50, 51), ne semble pas conforme aux faits parce que cette situation simplifiee ne se presente jamais dans la realite: ii y a toujours des fluctuations aleatoires. La meme critique s'applique a certaines normes des Etats-Unis, encore definies sous forme d'une ,, concentration maximale pendant 24 heures a ne pas depasser plus d'une fois par an)> (52), parce qu'il est impossible de lier une telle norme aux donnees recuei!lies dans une enquete ordinaire. Pour evaluer le danger de Ia pollution de l'air, ii faut normalement se fonder d'une part sur la moyenne arithmetique, qui est tres analogue a la dose (53), pour Jes effets a long terme, d'autre part sur un percentile definissant Jes dangers a court " Age du rameau ou !'on trouve !es aiguilles !es plus .anciennes. b Temps necessaire a un organisme pour eliminer la moitie du contaminant absorbe. terme. Les valeurs isolees servant au calcul du percentile doivent etre obtenues par etablissement d'une moyenne sur une duree a peu pres egale au dixieme de la << demi-vie biologique )> b du polluant etudie (54). ASPECTS QUANTITATIFS DE LA REPONSE A LA POLLUTION DE L'AIR AMBIANT Le premier moyen d'etudier la reponse biologique a la pollution de l'air est de tracer des diagrammes de la reponse en fonction de la concentration du polluant et de la duree d'exposition (Fig. 4 et 5). C'est ce qui a ete fait aux Etats-Gnis dans la premiere edition d'Air quality criteria for sulfur oxides (Criteres de qualite de l'air pour Jes oxydes du soufre) en mars 1967 (81); toutefois, dans !'edition suivante (55) de ce document, Jes diagrammes ont disparu. Cette fac,:on de faire a a Ia fois des a vantages et des inconvenients, car si elle reconnait I 'importance de la duree d'exposition, parallelement a celle de la concentration, l'emploi de l'expression << duree d'exposition )) simplifie trop Jes fluctuations chrono- logiques complexes des concentrations des polluants. Un inconvenient plus serieux est qu'on ne tient pas compte de la gradation des effets quand la concentration et la duree d'exposition augmentent; c'est pourtant la l'un des aspects fondamentaux de la situation telle qu'on !'observe sur le terrain. De plus, cc systeme reduit la marge de manceuvre des pouvoirs publics dans la definition des normes de qualite de !'air. II faut done choisir une autre methode, fondee sur la notion de danger. Negligeant pour !'instant toute consideration du probleme difficile qui consiste a decrire de fac,:on appropriee la pollution de !'air, on peut construire un diagramme montrant Ia proportion des personnes affectees en fonction du degre de pollution; cette proportion peut etre remplacee par la reduction moyenne du rendernent des recoltes ou par un autre parametre analogue. U ne question etroitement liee au probleme precedent est la probabilite de deceler un effet a tel ou tel niveau de pollution. Jensen (56) a montre que, theoriquement, on peut en donner une representation graphique (voir fig. 6) a !'aide d'une courbe qui approche de zero si la dose du polluant est nulle et de 100 % si cette dose est suffisamment elevee. La raison en est la variabilite biologique naturelle de la sensibilite on de I'insensibilite des individus. 62 c: 0 +-' ·.;; 0 Q. x ,OJ -0 OJ ' •OJ .... :i Cj 10 ans 1 an mois 4 jours 1 jour 8 h 1 h 5 min 30 s 3 s 0,01 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 4. Effets du dioxyde de soufre. sur la sante (81) • a ecru Aggravation de la sante des bronchitiques o MORBIOITE CHEZ L'HOMME • MORTALITE CHEZ L'HOMME t::,. MORBIOITE CHEZ .LES ANIMAUX A MORTALITE CHEZ LES ANIMAUX. .·fr . . . ' . voies aeriennes Seuil gustatif 0 0 0,02 0,05 0, 1 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 Co,ncentration du dioxyde de soufre (en ppm) WHO 77404 • ~ Gamme de concentrations et de durees d'exposition pour lesquelles on a signale une mortalite superieure a la normale. Gamme de concentrations et de durees d'exposition pour lesquelles on a signale des effets importants .sur la sante. Em Gamme de concentrations et de durees d'exposition pour lesquelles on soupc;:onne des. effets sur la sante. a 1 ppm S02 = 2,86 mg S02/m3 • c .Q .~ "' 0 1 an mois 4 jours ~ Sh ,OJ "C 0) •O) ,_ ::, O 1 h 5 min 30 s 3s NORMES DE QUALITE ET APPLICATION Fig. 5. Effets du dioxyde de soufre sur la vegetation (81) a Pas de cones chez 81 % des pins Chute prematuree des feui I Jes de luzerne Jes plus anciennes Dommages graves aux feuilles des arbres et arbustes Traces de destruction des feuilles de luzerne 63 0 :r: ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~= 0,01 0,02 0,05 0, 1 0,2 0,5 1,0 2,0 la D Concentration du dioxyde de soufre (en ppm) Gamme de concentrations et de durees d'exposition pour lesquelles on a signale des dommages a la vegetation. Gamme de concentrations et de durees d'exposition pour lesquelles on n'a pas constate d'influence sur la vegetation. a 1 ppm S02 = 2,86 mg S02/m3, 64 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 6. Relation probable entre la dose de polluant et le pourcentage cumule des etudes OU on a decele un effet sur la sante (56) "' (l) 'O ~~ ,a, (l) (.) u>,a, ~'O ,(l)•(l) "'5 ,!> E co ::, ..., (.) (l) a,::: Cl (l) E c: c:::, (l) u,::, ~ 0 0 0.. !:LEVEE Dose de polluant Shabad (57) a etudie chez le rat les ti:imeurs experi- mentales du poumon obtenues avec differentes doses de benzo -3,4 pyrene; ii a obtenu Jes resultats suivants: Dose de benzo - 3,4 pyrene ( en mg) 25,0 2,5 0,5 0,1 Pourcentage d' animaux presentant des tumeurs dupoumon 80,0 46,1 28,1 14,3 Si l'on reporte ces valeurs sur du papier a echelle fonctionnelle logarithmique, on obtient une droite, ce qui montre que l'hypothese de la variabilite naturelle est valable dans ce cas. En toxicologie, on a employe des relations de ce genre pour etablir tout un systeme de methodes statistiques, !'« analyse par probits >> (58). On a obtenu une relation analogue en portant en ordonnee le pourcentage des personnes d'un groupe decelant une odeur et en abscisse le logarith- me de la concentration de la substance etudiee (15), comme le montre la figure 7. Cette relation a ete confirmee par Lindvall (59). Larsen (15) a aussi deduit une relation analogue d'etudes. sur la sur- mortalite attribuee a des episodes de pollution intense de !'air a Londres et a New-York. Stern (60) a interprete ce phenomene en invoquant une << reserve physiologique >> variable selon Jes individus, moins elevee chez certains (personnes tres jeunes OU tres agees et deficients chroniques) et plus grande chez d'autres. Toutefois, cette opinion n'est pas unanimell\ent admise et !'on a souvent discute le probleme d'un seuil absolu, definissable, pour. les effets de la pollution de l'air, qui devrait etre aussi la norme. de qualite de l'air (61). Cepen- dant, Jes partisans de cette derniere conception oublient souvent que, si ces seuils existent certaine- ment pour de.s individus, ils ne peuvent jamais etre val.ables pour une population aleatoire. A cause de la variabilite statistique, qui est indiscutable, le seuil observe variera en sens inverse de l'effectif de la population etudiee, comme le montre la figure 6. II serait tres facile, au moins en theorie, d'etudier la partie droite de la figure 6. C'est ce .qu'on fait souvent !ors d'etudes toxicologiques concernant !'influence des medicaments sur les animaux; on obtient ainsi des donnees tres significatives. Les etudes epidemiologiques correspondent a la partie hachuree de la figure 6; l'axe des y est alors le pourcentage de personnes atteintes. Tout point a la droite de cette zone indique le debut d'une situation catastrophique. Dans la zone de gauche, · aucun effet sur .la sante n'est decelable a cause du << bruit de fond >> de tous Jes autres facteurs influen- ~ant la sante. A mesure qu'on emploiera des me- thodes epidemiologiques plus elaborees, Jes recher- ches pourront s'etendre davantage vers la gauche du diagramme. L'hypothese exprimee par la figure 6 constitue le seul motif qu'on puisse donner pour reclamer des normes concernant des polluants qui Fig. 7. Pourcentage des membres d'un groupe decelant I' odeur de l'hydrogene sulfure a di verses concentrations (15) a _ 10 -g_ 8 n 6 c ~ 4 ·~ ::E ~ 2 (l) c ,'1) e 11 ~ 0,8 .c 0,6 'O § 0,4 ·;:, £; ~ 0,2 u c 0 u • • • 33 participants 0 ~ 0, 1 _j__l.__L_j _ _L_L_J__L......~--'-~-L-- o, 01 o, 1 1 1 O 20 40 60 80 90 99 99 9 99 99 Pourcentage des membres du groupe decelant l'odeur "1 ppb H2S = 1,52µg H2S/m'. NORMES DE QUALITE ET APPLICATION 65 se sont reveles nuisibles dans des etudes toxicologi- ques mais non pas, jusqu'ici, dans des etudes epidemiologiques. En realite, la relation entre le niveau de pollution de !'air et l'intensite des effets produits est moins simple qu'on pourrait le croire au vu de la figure 6. D 'une part, les fonctions de risque ne sont pas les memes pour divers groupes d 'individus: adultes, enfants, certaines categories de plantes et de mate- riaux, par exemple. On sait aussi qu'il y a souvent interaction entre !'influence de la pollution de l'air et divers autres facteurs. Les etudes epidemio- logiques montrent qu'il y a interdependance entre une temperature elevee et la surmortalite (62) et entre une basse temperature et la bronchite chronique (63). Les meilleures methodes pour eliminer ces perturbations sont soit de normaliser !es resultats d'apres les relations quantitatives connues, soit de prelever un echantillon << randomise >>, au sens statistique du mot, par rapport a ces facteurs. On doit conclure que la representation convenable du niveau de pollution de !'air par une mesure quantitative reste une question a resoudre. Nous avons deja dit (p. 60) que ce choix mettra en jeu la dose (moyenne arithmetique multipliee par le temps) ou la moyenne arithmetique et un percentile convenable. Le type de mesure a adopter sera, en principe, choisi d'apres les considerations qui suivent. Les conclusions sur !'influence de la pollution de !'air sur des etres vivants peuvent etre tres differentes suivant qu'on emploie comme indice de l'intensite de cette pollution la dose ou un percentile a. C'est ainsi que van Haut (64), en exposant des plantes a la meme dose de dioxyde de soufre, mais avec des rapports differents entre la concentration et le temps (Fig. 8), a constate que les dommages causes aux feuilles augmentaient progressivement avec la concentration. Cependant, d'apres Hill (48), et contrairement aux resultats obtenus par van Haut pour le dioxyde de soufre, les fluorures sont des toxiques a effet cumulatif. Les dommages aux plantes causes par !es fluorures sont souvent lies a leur accumulation pendant plusieurs semaines ou plusieurs mois; c'est surtout vrai des do1nmages inapparents, ayant pour effet une reduction de la croissance due, semble-t-il, a une baisse de la photosynthese. Les points ci-dessus correspondent aux resultats d'etudes epidemiologiques. Personne n'aurait l'idee, par exemple, d'etablir une correlation entre les tame a Le percentile fournissant une mesure statistique des pointes. Fig. 8. Augmentation progressive des dommages causes a des feuilles de rad is exposees au dioxyde de soufre ( 64) 70 Q) •(l) "' 60 "' E E 0 50 cJ §; ~ --"' 40 ::, I ~ ~ 30 :- '" cJ "' () 20 t cJ5 10 0 c (mg/m3j 3 6 9 12 t (heures) 12 6 4 3 c x t = constante 36 36 36 36 de mortalite pendant des episodes de smog intense a Londres (55) et la moyenne arithmetique annuelle. D'autre part, il est inutile d'essayer d'associer la mortalite par cancer, qui a un temps de latence de plusieurs decennies (65), avec de courtes periodes de pollution excessive de l'air. Si l'on reconnait aussi que les etudes epidemiolo- giques peuvent etre transversales ou longitudinales (c'est-a·-dire consister en comparaisons dans l'espace pendant une courte periode ou en comparaisons dans le temps a l'interieur d'une region restreinte) (10), on peut adopter la classification tres approxi- mative ci-dessous: Ejfet Dommage inapparent Dommage visible ou ou maladie chronique maladie aigue Etude Etude transversale Parametre Dose ou moyenne arithmetique Etude longitudinale Percentile ou autre parametre represen- ta tif des ,, episodes ,> Cette classific&,ion n'est, bien entendu, qu'un schema genecal cionna;_1t une idee des moyens de resoudre !es problemes concrets. II importe de tenir compte de !'influence des durees adoptees pour l'echantillonnage et pour l'etablissernent des moyen- nes ainsi que des percentiles. II faut aussi considerer !es concentrations correspondant a des effets biologiques observes en fonction des durees d'expo- 66 GESTIO'S" DE LA QUALITE DE L'AlR DES VlLLES sition. Le meilleur moyen de resoudre le probleme est, si c'est possible, d'etablir a partir de bonnes donnees experimentales, une relation indiscutable entre la gravite de l'effet ou le degre de danger d~ ' une part, et la concentration et la duree d'expo- sition, d'autre part. DEFINITION DES NORMES DE QUALITE DEL' AIR AMBIANT ET PLANS POSSIBLES POUR LEUR APPLICATION A cause des grandes differences qui existent selon les especes et a l'interieur d'une meme espece quant a la resistance ou a la sensibilite aux effets nuisibles d'un polluant, il semble a priori impossible de trouver une base exacte et indiscutable pour arriver a des normes de qualite de l'air. On peut cependant traiter le probleme d'une fa<;on logique et nous exposons ci-dessous quelques-uns de ses aspects les plus interessants. D'apres Stern (60), le principal probleme qui se pose pour fixer des normes de qualite de l'air est le parti que l'on doit tirer d'une reserve physiologique (variable chez l'homme, les animaux et !es plantes) pour obtenir des avantages economiques et sociaux. Ce principe s'exprime dans la figure 9, qui represente, sous une forme theorique, la fonction de risques et la fonction de couts considerees · comme Ies principaux facteurs entrant en jeu dans la strategie de la lutte contre la pollution. Ce serait une. erreur de vouloir quantifier ce diagramme; ce n'est qu'une illustration, de validite generale, des principes essentiels dont on doit tenir compte pour fixer les normes. Comme il a ete dit plus haut, pour des rnisons theoriques, la fonction de risques representative de tous les criteres de qualite de l'air tend vers zero en memt temps que le niveau correspondant de pollution. En accord avec Stern (60), on pourrait en deduire qu'il ne faut tolerer aucune pollution. Bien que cela puisse etre l'objectif ultime de la Jutte contre la.pollution, il est impossible de l'attein- dre dans l'avenir previsible, car la fonction de couts devient infinie si l'on veut empecher toute pollution, si minime qu'elle soit. Un choix approprie de l'echelle des risques et de l'echelle des couts (r et c dans la figure 9) permet de definir une somme ponderee a= a 1 r + a2 c dont le minimum donne la solution optimale pour l'etablissement des normes de qualite de l'air, Fig. 9. Fixation de normes pour la qualite de l'air ambiant t puisqu'elle correspond au compromis entre pros- perite et protection de la sante qui souleve le mini- mum de conflits. C'est aux hommes politiques qu'il incombe de choisir les ponderations de la formule. Si l'on insiste sur !'importance de la securite de l'environ- nement, cela conduira a augmenter a 1 , done a deplacer !'optimum vers la gauche; au contraire, souligner la necessite du developpement economique equivaut a demander une augmentation de a 2 et a deplacer la norme vers la droite. Toute norme significative de la qualite de l'air dependra done beaucoup du climat politique et de l'opinion publique dans le pays en cause. 11 n'en va pas autrement des autres restrictions legislatives, telles que les limites imposees pour la vitesse des vehicules a moteur ou pour l'alcoolemie de leurs conducteurs. lei encore, on ne peut reduire le danger a zero que si les niveaux de tolerance so.nt egalement fixes a zero. Toute norme de qualite de l'air est un compromis entre des interets opposes; il faut done, avant d'agir, examiner avec soin la situation actuelle pour ne pas adopter des propositions irrealisables. Comme l'air pollue peut contenir un tres grand nombre de composes chimiques, il faut aussi, dans l'etablisse- ment des normes; choisir !es corps les plus impor- tants, dont les concentrations sont les plus elevees qui presentent !es plus grands dangers ou qu'o~ rencontre le plus souvent (60). Une fois qu'il a ete decide de fixer les normes de qualite en termes de parametres statistiquement definis, il faut avoir recours aux tests statistiques de NOR.c'dES DE QUALITE ET APPLICATION 67 signification. Par exemple, au lieu de la moyenne arithmetique des donnees sur la pollution, on peut employer ses limites de confiance, que l'on peut comparer a la norme correspondante (2). Une methode analogue peut s'appliquer aux percentiles; dans ce cas, les valeurs obtenues sont appelees << limites de tolerance>> (66). On peut ainsi garantir que, meme si l'on emploie l'echantillonnage statis- tique, la protection de population de la zone en cause sera toujours assuree au meme niveau de confiance. En d'autres termes, la possibilite d'erreurs de jugement est beaucoup diminuee et est indepen- dante de la taille de l'echantillon, de la fiabilite des instruments de mesure et de la variabilite dans l'espace et dans le temps. Si l'on emploie un systeme de permis fonde sur Ia difference entre la pollution effective de l'air et Ia norme correspondante, l'elimination des variations a long terme d'origine meteorologique pose des problemes difficiles. En Republique federale d'Alle- magne, on a adopte une solution partielle (2) en excluant les episodes ou la hauteur de melange est foible et la stabilite atmospherique elevee. On a aussi propose le recours a des modeles de regression pour normaliser les donnees mesurees (67, 68). Cependant, ii ne semble pas y avoir encore de solution uniformement applicable. En tout cas, le systeme de permis doit tenir compte des previsions de la pollution future de !'air grace a un modele de dispersion approprie. Le probleme est d'ajouter la contribution de la nouvelle source ou du groupe de nouvelles sources a la pollution existante de fac;:on que, dans une zone donnee et pendant une annee << normale 1>, !es normes soient respectees avec une certaine securite statistique. Dans le cas particulier .d'un permis pour une source unique, on peut appliquer la methode suivante. A !'emplacement futur de la nouvelle source, on mesure la pollution de !'air pendant une periode suffisamment longue et on determine uncertain percentile cp. On calcule ensuite remission de la nouvelle source de fac;:on que la concentration maximale due a cette source, dans Jes conditions meteorologiques normalisees, corresponde, avec le percentile choisi, a la norme appropriee. En d'autres termes, dans les pires conditions possibles - c'est- a-dire une direction constante du vent fixant le point de concentration rnaximale au merne endroit - la norme ne sera pas depassee, sauf avec I 'erreur statistique 1 - P. . Un des grands a vantages de cette methode est que la concentration au niveau du sol dans le voisinage de Ia nouvelle usine peut etre fournie par un reseau d'echantillonnage implante dans un certain rayon autour de l'usine. Ce reseau peut faire partie d'un systeme d'enquetes, statistiquement planifie, applique d'avance dans le cadre du travail courant (2). On trouvera dans !es references 6 et 9 une discussion approfondie des aspects quantitatifs du systeme des permis. La methode decrite ici est tiree des reglements sovietiques sur la Jutte contre la pollution de !'air (77), qui stipulent que !'emission d'une nouvelle usine et Ia hauteur de la cheminee doivent etre telles que Co + Cmax < MPC, Co desi- gnant le niveau de pollution avant I'entree en service de l'usine, Cmax la concentration maximale calculee provenant de la nouvelle usine et MPC la norme de qualite. Tous ces calculs, si precis qu'ils puissent paraitre, souffrent de l'incertitude des previsions meteorologiques. Les systemes de permis doivent done prevoir la possibilite d'alertes speciales, souvent fondees sur des indices de la pollution combinee correspondant a des episodes dangereux (45, 46). Clarenburg (70) a employe !es concentra- tions de dioxyde de soufre pour deceler les periodes de grande stabilite atmospherique; pour chaque station de surveillance, il a evalue le rapport de la concentration effective a sa valeur moyenne sur une Iongue periode pour une meme direction du vent, epoque de I'annee et heure de la journee. Si ce rapport depasse une certaine valeur, superieure a !'unite, ii y a lieu de dormer l'alerte. En dehors de la question des indices appropries, le probleme fondamental d'un systeme d'alerte n'est pas de definir un seuil pour l'episode indesi- rable, mais de predire !es valeurs d'un autre systeme de parametres qui seront tres vraisemblablement suivies de !'episode en question. L'ecart dans le temps entre le niveau permettant Ia prediction et !'apparition de l'episode predit doit etre au mains de 24 heures pour permettre la mise en ceuvre des mesures de Jutte necessaires. Le systeme de prediction repose surtout sur Jes conditions meteorologiques favorables a la pollution (71); on peut aussi appliquer des methodes statistiques fondees sur des techniques de filtrage spectral (34). Pour la planification de I 'utilisation des sols, ii faut souvent prendre des decisions sur !'implantation de nombreuses grandes usines dans une region restreinte. Dans ce cas, d'ap-:-es Reiquam (72), le probleme est de caiculer Ia repartition optimale des sources qui, pour un niveau donne de qualite de !'air, reduira au minimum la probabilite qu'il se produise, dans la region en cause, des concentrations 68 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES depassant la norme, compte tenu du climat. On dispose.aujourd'hui pour cela de nombreux modeles de dispersion. La plupart d'entre eux - voir par exemple Martin (73) - sont des adaptations d'une formule bien connue, !'equation de diffusion de Gauss pour une source ponctuelle elevee, emettant continuellement. La fiabilite de ces modeles est tres incertaine pour les longues distances (25), a cause de trois hypotheses restrictives importantes: regime permanent, reflexion totale a la surface du sol, extension en hauteur illimitee. Reiquam a expose une nouvelle methode inte- ressante, applicable au transport a longue distance de la pollution de !'air a propos de la planification de !'utilisation des sols.(72, 74). Son modele consiste en un ensemble de cases et repose entierement sur l'hypothese de l'homogeneite a l'interieur de chaque case. Comme i1 a deja ete dit, l'etablissement de zones tampons entre zones industrielles et zones residen- tielles est un second probleme de la planification de !'utilisation des sols. Comme, au debut de l'etablis- sement des plans, toutes les donnees sont incertaines, ce probleme ne peut se traiter que d'une fa<;:on plus ou moins generale. La solution la plus simple, deja adoptee dans certains pays, consiste a definir des. distances fixes entre zones industrielles et .zones residentielles. C'est mieux que rien, mais , cette solution ne tient compte ni de l'etendue de la zone industrielle, ni de I 'importance des emissions a prevoir, ni des conditions climatiques et orographi- ques. Une autre methode possible est de considerer les regions industrielles comme des sources etendues, avec des hypotheses appropriees sur l 'intensite relative des sources. On peut alors, grace a un modele de dispersion, tenir compte des conditions topographiques et meteorologiques, sans connai- tre la nature des emissions, et appliquer des norm es. La mesure la plus severe de la phase preventive de la lutte contre la pollution est la limitation internationale des emissions. Jusqu'ici, cette idee a fait seulement l'objet de discussions academiques, par exemple a propos des plaintes scandinaves concernant la pollution de l'air provenant du conti- nentet du Royaume-Uni. Toutefois, avec !'expansion rapide de 1 'industrie au cours de ces dernieres decennies, elle est devenue realisable. On finira par arriver a un point ou seules des normes uniformes a l'interieur de collectivites plus importantes que des nations permettront de resoudre Jes problemes de la gestion des ressources en air. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Heller, A. N. et al. The air resource management concept. J. Air Pollut. Control Ass., 16: 307-309 (1966) 2. Republique federale d'Allemagne. Technische Anlei- tung zur Reinhaltuni der· Luft [Guide technique pour le maintien de la qualite de !'air]. Bonn, Gemeinsames Ministerialblatt [Journal commun des ministeres], edition A, N° 15, pp. 433-448, 1964 3. Stern, A. C. Summary of existing air pollution standards. J. Air Pollut. 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Maas a TABLE DES MATIERES Page Urbanisation et eco!ogie 71 Urbanisation 71 L'approche eco!ogique 72 Sources de la pollution de !'air . 73 Criteres d'implantation des etablissements indus- triels . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Effets de l'industrie sur l'environnement . . . . 74 Methodes pour reduire la pollution de l'air . . 74 Classification des industries et des zones indus- trielles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 Normes sur !es zones tampons en Republique federale d'Allemagne, en Israel, en Pologne et en URSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Recherches sur la repartition et le controle des URBANISATION ET £COLOGIE Urbanisation Dans le monde entier, l'exode rural provoque un afflux de population dans les villes, petites et grandes, qui se developpent et se relient pour former des conurbations. Cela peut se faire de deux fa<;ons, soit par une croissance continue a la peri- pherie des cites actuelles, soit par une expansion dans des zones en dehors des conurbations, a quelque distance des grandes villes existantes. Le premier mecanisme renforce la position des grandes villes actuelles, mais conduira probablement a une plus grande congestion de la circulation, a des problemes d'environnement plus graves, a a Professeur de Paysagisme, Chef du Departement d'Architecture et d'Urbanisme, Universite technique de Delft, Pays-Bas. Page polluants dans l'atmosphere . . . . . . . . . 79 Autres criteres pour !'implantation de l'industrie 80 Creation de zones tampons . . . . . . . . . . 80 Importance des espaces verts pour la regulation du milieu . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Les zones tampons aux Pays-Bas . . . . . . 81 Pollution de !'air par la circulation automobile . 81 Pollution de !'air et urbanisme . . . . . . . . 82 Modeles d'urbanisme et d'amenagement rural dans la region du delta (sud-ouest des Pays-Bas) 83 Resume et conclusions . . . . . . 84 Programmes de recherches proposes 86 References bibliographiques . • . . 86 une densite accrue et a des pressions plus vives en vue d'obtenir des pares et des espaces verts. En compensation de ces inconvenients, on peut esperer une vie citadine plus intense et une meilleure infrastructure publique. Le second mode d'accroissement peut affaiblir la ville, decentraliser le developpement et amener une plus grande proportion des campagnes a etre urbanisee et utilisee comme zone residentielle et recreative. Dans ce cas, la densite de population est bien moindre et les habitants peuvent vivre plus pres des zones vertes existantes, mais plus loin des diverses possibilites que leur offre la ville. Le grand probleme de l'urbanisme et de l'amenagement rural est de choisir entre ces deux mecanismes ou de chercher a les integrer efficacement. Aux Pays-Bas, apres la publication en 1966 du second memorandum gouvernemental sur l'urba- nisme et l'amenagement rural (], 2), on a choisi -71- 72 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES un modele de decentralisation ou l'on faisait disparaitre les nouveaux quartiers provenant du developpement des grands centres pour les recons- truire ailleurs, de fa9on que les villes nouvelles ne soient pas trop grandes. Cette attitude a ete confir- mee en 1971 dans le memorandum d'Etat sur la planification du developpement du sud-ouest du pays (3). Cette fa9on de concevoir la decentralisation devrait freiner la tendance a l'accroissement de population a l 'interieur des conurbations existantes. On espere economiser ainsi du temps et de !'argent, ce qui permettra d'accorder plus d'attention a !'amelioration du centre ancien des villes, des. zones residentielles, des complexes industriels, des reseaux de transport et a la creation d'espaces verts et d 'installations recreatives. La necessite de cette forme de developpement est visible dans tous les pays industrialises, ou I 'indus- trialisation et la motorisation rapides, la croissance demographique, la progression des salaires, et le besoin accru d'espace vital se .sont accompagnes de consequences regrettables : 1) la qualite de l'eau et de l'air a diminue rapide- ment; 2) une circulation intense a nui a la qualite du centre des villes et des zones residentielles; 3) la nature est en voie d'etre bamiie des villes. En general, la qualite de vie de l'homme tend a se degrader depuis quelques decennies, malgre les bonnes intentions des planificateurs. Conrads (4) a donne un resume des modifications du climat et du mode de vie dues a !'urbanisation et au develop- pement de l 'industrie; nous le reproduisons dans le tableau 1 ci-dessous. Un remede, dont nous venons de parler, implique une decentralisation et une reduction de l'accroissement des grandes conurba- tions existantes. Un autre est un mode de vie different, plus integre, fonde sur des principes ecologiques. L'approche ecologique L'ecologie, science derivee de la biologie, permet de deceler les schemes et les processus qui inter- viennent dans la vie de.s plantes et des animaux et de les lier au milieu dans lequel existe telle ou telle forme de vie. Par exemple, certaines plantes indiquent la presence de types particuliers de pollution du iniHeu et certains groupes de plantes donnent des indications sur la qualite de celui-ci. Bien qu'il soit maintenant possible de definir dans une certaine Tableau 1. Modifications du climat provoquees par !'urbanisation et !'industrialisation a Facteur Para metre Variation climatique Pollution Dioxyde de soufre Augm. 20-200 fois Monoxyde de carbone Augm. 5-200 fois Hydrocarbures Augm. 1- 20 fois Poussieres Augm. 5- 30. fois Nuages Augm. 5-10% Brouillard En hiver (surtout en bordure des villes) Augm. 100% En ete Augm. 30% Pluie Totale Augm. 5-10% Jours <5 mm Augm. 10% Neige Dimin. 5% Humidite relative Dim in. 5% Energia solaire Totale Dimin. 15-20% Ultraviolet Dimin. 5-30% Ensoleillement Heures Dimin. 5-15% Temperature Moyenne annuelle Augm. 1-1,5 °C Moyenne a court terme Augm. 6-7 °C ' Vitesse du vent Moyenne annuelle Dimin. 20-30% a Vair aussi references 5, 6, 7 et 8. mesure ces relations pour les plantes et pour de nombreux animaux, et meme de rectifier certains processus indesirables, les principes ecologiques sont bien plus complexes quand l'homme entre en jeu parce que, en dehors de la plus grande complication des rapports physiques et sociaux, !es facteurs psychologiques ont aussi leur importance. Nean- moins, on etudie aujourd'hui la societe humaine pour rechercher !es schemes et processus ecologiques ainsi que les mecanismes d'adaptation (cyberneti- que). Avant tout progres, il faut definir et analyser les systemes en cause. En voici deux exemples. D'abord, par suite de l'accroissement de la popula- tion neerlandaise, il a fallu construire en peu de temps de nombreuses extensions importantes des villes. Ce. n'est pas une tache aisee sur des sols argileux et tourbeux, ou ii est difficile de construire des fondations adequates et ou les arbres sont rares, comme c'est le cas dans la conurbation de l'ouest de la Hollande (Randstad, groupant Amsterdam, La Haye et Rotterdam). Le terrain coute cher, de meme que les ameliorations du sol indispensables, on est oblige de construire sur des pieux en acier ou en beton allant jusqu'a 20 m de profondeur et ii existe une grave penurie de logements; il en est URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 73 resulte une forte densite de la population, surtout logee dans des tours qu'il est possible de construire assez vite. Ce mode de construction urbaine a toutes les caracteristiques d'une vegetation initiale monotone et peu differenciee. D'abord, le pompage du sable produit des deserts sablonneux (Bijlmer-meer, Schiedam), ensuite on y construit des tours d'une quinzaine d'etages de style voisin, enfin, un peu plus tard, il faut creer un milieu avec des etablissements publics et des pares, ce qui est difficile a cause du sol desertique et du climat venteux. Les nouveaux habitants de ces zones entrent en conflit avec leur milieu physique et entreprennent des activites collectives de creation pour l'ameliorer, c'est-a-dire le differencier. IIs commencent par former des groupes d'action; c'est un bon signe pour l'avenir, car l'homme doit toujours rechercher une plus grande variation et tenter de remplacer un systeme uniforme par un systeme plus complexe. Toutefois, la biologie montre que ce processus peut etre lent; ii vaut done mieux ne pas construire des deserts uniformes, mais avoir des le debut un milieu plus differencie. Si la croissance demo- graphique etait plus lente, c'est-a-dire si le taux d'accroissement etait plus faible, la decentralisation et une approche fondee sur l'ecologie amelioreraient la qualite de la vie. On pourrait alors arriver a une transition plus graduelle entre zones urbaines et zones rurales, ce qui serait avantageux pour les unes et les autres, des points de vue de !'aspect, du climat, des possibilites de loisirs, etc. L'effet de choc qui resulte de la construction de tours en rase campagne est esthetiquement desastreux. II faut incorporer le milieu au systeme urbain et l'on doit toujours viser !'integration de la ville et de la campagne, de. la civilisation et de la nature. Le second exemple concerne l'effet du developpe- ment de l'industrie sur les conditions de vie. On le voit clairement dans le Rijnmond (region de !'em- bouchure du .Rhin) et aux alentours. La, en vingt ans, on a cree un port et un complexe industriel qui sont probablement les plus grands et !es plus concentres du monde. II en est resulte un niveau eleve de l'emploi et une grande prosperite, mais aussi un developpement rapide des zones residen- tielles de Rotterdam et des environs, avec des effets nuisibles sur la nature, en particulier une forte reduction du nombre de certaines plantes, une pollution elevee du sol, de l'eau et de l'air et proba- blement aussi une espece de << pollution mentale >> d'un grand nombre d'habitants. Le conflit entre les avantages et !es inconvenients du progres econo- mique (plus grande prosperite materielle) est devenu plus clair au cours des quelques dernieres annees et sa solution devrait apporter les ameliorations suivantes: 1) un ralentissement de la croissance exageree, veritablement explosive, des industries qui exigent une tres grande superficie, mais peu de main- d'ceuvre par unite de surface; 2) un << nettoyage ,, des zones industrielles exis- tantes, par exemple en combattant la pollution a la source (usage de filtres, amelioration des methodes de production, recyclage des dechets qui serviront de matieres premieres pour de nouveaux processus au lieu d'etre rejetes dans le milieu ambiant); 3) un souci accru du bien-etre de l'homme et du respect de la nature, s'exprimant par une protection plus efficace de la nature, la multiplication des pares et des espaces verts, ]'amelioration du cadre de vie, !'encouragement des transports en commun pour remplacer !es voitures particulieres au developpement effrene; 4) !'application des principes de l'ecologie dans l'etablissement de programmes economiques destines a accroitre la prosperite. Ce dernier point peut servir de conclusion a la presente section. II est possible que cette reevaluation des principes economiques conduise aussi a un type d'urbanisme et d'amenagement rural different, par exemple la creation de collectivites plus petites et plus nombreuses dont chacune formerait une entite, tout en etant integree dans un ensemble plus vaste. SOURCES DE LA POLLUTION DE L'AIR Les principales sources de la pollution de l 'air sont l'industrie, les combustibles a usage domestique et les transports. Ces trois sources donnent naissance a un ensemble unique de polluants, !es gaz de combustion, mais la composition de ces gaz et leurs caracteristiques nocives dependent de la nature du combustible. L'emploi croissant du gaz naturel, qui ne contient pratiquement pas de soufre, est tres satisfaisant du point de vue de la pollution de l'air et, d'une fac,:on generale, il faut encourager !'utilisation de combustibles pauvres en soufre. Les pouvoirs publics doivent tenir compte du probleme de la pollution de l'air pour determiner les prix relatifs des diverses sources d'energie. Nous parlerons dans 74 GESTION ,DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES la section suivante des autres formes de pollution industrielle. Les problemes serieux que posent la pollution de !'air par Jes gaz et le bruit des vehicules publics et prives sur Jes routes et dans Jes rues continuent a s 'aggraver; ils sont particulierement genants dans Jes villes et Jes zones residentielles. On doit reduire la pollution par des moyens techniques (voitures eiectriques, par exemple) et en planifiant le reseau routier, compte dfunent tenu des conditions de vie dans le centre des villes et dans Jes zones urbaines. Les diverses autorites chargees de la planification doivent integrer le~ autoroutes et Jes routes princi- pales de fa<;on satisfaisante dans Jes villes et Jes campagnes (voir p. 82). Un autre probleme est celui du bruit et de la pollution de !'air au voisinage des aeroports (21). II faut suivre de pres !'evolution de !'aviation et la creation des aeroports et l'apprecier en' tenant compte du bruit. C'est tout a fait indispensable car, une fois un aeroport construit, Jes modifications ulterieures seraient tres couteuses. A ce sujet, Jes gouvernements doivent consulter tous Jes organismes de planification avant d'attribuer !es sols. II faut aussi s'adresser a des organismes tels que !es comites consultatifs sur le bruit des aeronefs au sujet des mesures a adopter pour reduire Ia nuisance sonore au. voisinage des aeroports. Ces mesures coricernent !'exploitation des avions et de l'aeroport (par exemple, restriction sur l'emploi de certaines pistes a certaines heures, angles d'approche des. aeronefs, etc.). De plus, on doit, par voie de consultations avec Jes autorites locales, determiner ce qu'on peut faire pour reduire la nuisance sonore en appliquant Jes reglements sur Ia construction et le developpement. CRITERES D'IMPLANTATION DES ETABLISSEMENTS INDUSTRIELS Effets de l'industrie sur l'environnement L'industrie exerce un influence sur !'air, l'eau et le sol. L'eau et !'air sont pollues par les poussieres et Jes gaz, l'eau par les effluents liquides et le sol par Jes dechets solides. Interviennent aussi des defectuosites et des accidents dans les processus de production et de transport (fuites, explosions, incendies) .. Toute activite en vue de !utter contre la pollution de !'air commence par !'analyse et !'evaluation des emissions; les lois et reglements qui emanent du pouvoir central et des .autorites locales doivent etre axes sur la source de la pollution. II faut cependant reconnaitre que le cout tres eleve des mesures preventives peut ralentir beaucoup Jes progres. On ne peut esperer arriver a un nouvel equilibre ecologique que par Jes efforts collectifs du public, de l'industrie, des autorites gouvernementales et locales et des organismes internationaux, et grace a des recherches plus poussees dans Jes universites. Methodes pour reduire Ia pollution de l'air On peut installer, a la source de la pollution, des appareils pour absorber !es composants nuisibles ou desagreables des gaz de cheminee ou pour elimirier les particules solides. II est facile d'eliminer Jes grosses particules, qui peuvent representer 95 % en. poids, mais seulement 5 % en nombre, du total des particules solides entrainees par les gaz; .mais ii est bien plus difficile, done plus couteux, d'eliminer !es tres petites particules, de moins de 0,1 micron, qui peuvent constituer 5 % seulement en poids, mais 95 % en nombre, car ii faut employer des depoussiereurs electrostatiques ou des filtres speciaux. On peut aussi recourir a des cheminees de . grande hauteur pour reduire la pollution locale - ii y a par exemple a Pernis, aux Pays-Bas, une cheminee de 213 ni de haut - mais ii faut se rappeler que ces cheminees peuvent diffuser !es emissions malodo- rantes ou !es poussieres tres fines sur une plus grande superficie. A la source, la meilleure solution est de modifier le processus de fabrication de fa<;on a supprimer les emissions desagreables ou .nuisibles. On peut aussi profiter de l'instabilite de !'atmosphere et implanter les industries lourdes dans des regions ventees, ou la turbulence est importante, d.e sorte que !'air est bien melange en hauteur; les mieux appropriees sont en general les regions cotieres. Tous les pays devraient effectuer une classification des industries et des zones industrielles en fonction des possibilites de bonne dispersion des polluants, selon le modele expose ci-dessous. On peut aussi stimuler l 'instabilite atmospherique en recourant, par exemple, a des barrieres fermees ou semi-fermees constituees par des talus de terre, des murs de pierre, des biitiments et des arbres, ce qui peut favoriser le depot rapide des particules. Classification des industries et des zones industrielles Le tableau 2 donne une classification provisoire des industries quant a la pollution de !'air, surtout du point de vue des Pays-Bas (9, 10, 11, 12). Tableau 2. Classification des industries Superficie Effecff ~:;~:~iinJt Moyens de Mati~res Nuisance produite Zone tampon Type Industries Exemples drn~taf,~~e total p~r centre de ra v~Jle t(ansport ~r~:1~~~:s ----. ------------ t·on (ha) hectare ou des ~ones necessarres , transporter Po1lu.t1on Bruit Danger Type Lar I hab1tees " de I air geur Industries Raffineries de >500 <25 En dehors de Voies navigables Grandes Parfois Madere Explosion et Forets exploi- >2 km lourdes petrole, usines la zone urbaine profondes, ports quantites de elevee incendie tees; terres chimiques et (>3 200 m) de mer, chemins matieres (S02, H2S, cultivees; metaJlurgiques, de fer, grandes premieres et H2SO•, HF, espaces verts usines des routes regionales, de produits, NH3) de separation complexes oleoducs et de types res- portuaires, autres conduites treints reacteurs nuclBaires 2 Industries Fabriques de 200-500 50 A J'exterieur ou Voies navigables Tres grandes Plutot Peut etre Explosion et Comme ci- >1 km lourdos machines, a l'interieur de (grands cours quantites de mains conside- incendie dessus, mais y chantiers na- la zone urbaine d'eau, canaux, matieres pre- elevee rable; com- compris pares, vals, grandes (1 600- ports), chemins mieres et de (CO, S02) prend le terrains de sport industries por- 3 200 m) de fer, grandes produits, de bruit de la et instaJlations tuaires propre- routes regionales nature plus circulation recreatives e ment dites, et grand es arteres variee :;c centrales elec- des villes tD triques ~ 3A Industries semi- Fabriques de 100-200 100 Zone urbaine Chemins de fer, Grandes quan- Peu mar- Bruit in- lncendie Ecran de pares 500 m ~ lourdes polluant carton-paiJle, (1 600- grandes routes, tites de ma- quee (S02, tense de la ou plus tn beaucoup l'air de fibres artifi- 3 200 rn) canaux et rivieres tieres premieres HF, pous- circulation tn cieJles et de et de produits sieres), mais ., produits cera- de types tres peut com- > migues, cimen- varies l?rendre des :,:: ten es em1ss1ons t!l" ··---·--- malodorantes Z :111 Industries semi- Usines d'auto- Zono urbaino 200 m ~ lounJes pollu.mt mobiles, fa- ( 11 600 m) ou ou plus t,1 pnu !"air briques de ville :;:: lampes elec- tTl triques, indus- ~ tries alimen- taires et indus- ~ tries textiles :;c 4A lndusllies legeres Tanneries, in- 50-110 200 --p,~;-·;;-(;-c-en-t;e Grandes routes et Moindres Peu mar- Modero lncendic Ecran de plantes 50-100 m ~ procJuisant une dustries tex- de I" ville ou routes secon- quantites de quee, mais (surtout pour ccrtaino pollution tiles et indus- du quartier daires, eventuel- matieres pre- peut com- 4 A), arbres tries alimen- (400-1 600 rn) lenient chemins mieres et de prendre des decoratifs pour taires de fer produits de emissions pares ---------------- types tres varies malodorantes 4B Industries legeres Fabriques polluant peu l'air d'appareils electroniques et electro- menagers 5 Industries de lmprimeries, 10-50 400 Pres du centre Grandes routes Petites quan- Legere Faible Aucun Pl antes decora- <100 m services boulangeries, de la viJle ou et routes secon- tites de ma- tives pour pares laboratoires du district daires tieres pre- photogra- ( <800 m) mieres et de phiques produits de types tres varies 6 Ateliers, Magasins de 1-10 800 Pres du centre Grandes routes Tres petites Aucune Faible Aucun Plantes deco- <50 m artisanat, etc. mode, tirage de la ville ou et routes secon- quantites de ratives de photos, du quartier daires produits ma- --..! poteries ( <400 m) nufactures, de u, types assez varies 76 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 1. Agencement type d'une zone comprenant des etablissements industriels, des pares et des zones residentielles (12) • Zone - industrielle et portuaire • 4==1~=\a~~~"'='#~~#~+~~==l=~,;,=c====;=eehFc'=!,='s,s==!==Jc==i=~~,¥~cl=="4==1==!I Autoroute · Pa;c r6~i~nal ~u ~gricul~~re extensive: J · i · Industries de base II 1:ndustries lourdes Illa ln'dustries semi-.lourdes (tres genantes) lllb Industries semi-lourdes (peu genantes) IVa Industries legeres (relativement genantes) IVb Industries legeres (relativement peu genantes) A 25 habitants/ha B 50 habitants/ha C 75 habitants/ha D 100 habitants/ha WJ[O 77382 a Echelle: 1 carreau = 1 km2 • Superficie totale de la zone industrielle: 6700 ha; nombre total d'habitants de la zone residentielle : 650 000. Les types 1 et 2 sont caracterises par de tres grandes superficies, peu de main-d'reuvre par unite de surface, un assez petit nombre de formes diffe- rentes d'activite et des relations !aches avec les parties centrales et residentielles des villes, ainsi que par l'effet prononce que leurs processus peuvent exercer sur le milieu nature!. On peut les implanter a 3 km ou plus des zones habitees. Les etablissements des types 3 et 4 sont plus petits, plus differencies, ont des .relations plus etroites avec Jes villes ou Jes zones urbaines du voisinage et une moindre influence sur le milieu nature!. On peut implanter Jes industries Jes plus propres en bordure des villes, ceUes qui le sont un peu moins a plus grande distance. Les types 5 et 6 comprennent • 1es etablissements industriels et commerciaux qui exigent peu de surface, ont des caracteristiques tres variables, des relations etroites avec Jes installations du centre des villes et .Jes zones residentielles, une tres faible influence sur le milieu nature!. Le type 6, a cause de son caractere creatif et artistique, a des relations etroites avec le voisinage et avec le centre des villes. II faut cependant du soin pour integrer ces deux types dans Jes zones residentielles. Aux Pays-Bas, cette classification n 'a encore .aucune base juridique, mais on l'emploie dans la planification regionale. De vives discussions se poursuivent sur la largeur que doivent avoir Jes zones tampons. La largeur minimale indiquee dans la demi.ere colonne du tableau 2, est celle qui est jugee necessaire aux Pays-Bas pour les differents types de zones tampons (yoir Fig. 1 et 2). Le plan pour fa region du << Noordzeekanaal >> (canal de la Mer du Nord), a l'ouest d'Amsterdam, stipule une largeur d 'au mo ins 2 km au tour d 'industries Jourdes URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 77 Fig. 2. Agencement type d'une zone tampon de verdure entre une zone residentielle et une zone industrielle (12) a ...... , ....... ! w1 wz Autoroute Zone residentielle, environ 75 habitantsiha Zone residentielle, environ 100 habitants/ha Industries de base Industries lourdes Bois de peupliers Bois tres differencies -~ Eau a Vair renvoi au bas de la figure 1. du type 1. Pour la region du Rijnmond (embouchure du Rhin) pres de Rotterdam, !'Office regional de planification a interdit la creation de nouvelles zones residentielles a moins de 3,5 km du grand complexe chimique et portuaire (J 3). Les derniers rapports sur la planification nationale (3) preconisent des zones tampons de 3,5 a 5 Ian de large lorsqu'on creera de nouvclles zones industrielles et residen- tielles importantes. Jiichser (14) a expose une autre methode pour a p cg g s WHO 75130 Agriculture Terrains de pique-nique Terrains de camping Jardins Terrains de sport Terrains de loisirs :-:·:.':: .. ·.·, Zone de verdure (20 m de large) Zone de verdure (10 m de large) etudier Jes ty,.,Jes et !'implantation des installations industrielles en milieu urbain, a partir de quatre facteurs fondamentaux: 1) poids des matieres a transporter par homme- annee; 2) superficie occupee, y ccmpris les voies de communication (en m2 par travailleur); 3) nombre de travailleurs de l'usine; 78 GESTION DE LA Ql:ALlli DE L'AIR DES VILLES Tableau 3. Largeur des zones tampons Largeur de la Correspondance Catego- Possibilite avec les types rie zone tampon d'implantation indiques au (en m) tableau 2 0 Zone residentielle 6 II 100 Centre de zones urbaines 5 Ill 200 Zone industrielle pour IV 300 industries legeres ne pro- 46 duisant pas de nuisance v 600 Zone industrielle pour 4A VI 800 industries legeres pro- 36 VII 1 500 duisant des nuisances 3A VIII 2 000 Etablissements industrials 1,2 IX 2000 speciaux isoles x 2000 4) distance sur laquelle les nuisances produites sont superieures a la limite acceptable. Compte tenu des effets de ces quatre facteurs, on arrive a une classification en dix categories (tableau 3). La methode n'est pas tres precise, mais elle montre au moins les effets des divers facteurs en jeu en matiere d 'urbanisme. Les quatre premieres categories n'exigent dans leur ensemble que des zones tampons de 300 m; elles occupent 40% de la superficie de la zone industrielle et emploient 75 % des travailleurs de l'industrie. II est done possible de bien les integrer dans les villes. Une ordonnance sur les categories d'utilisation en urbanisme et en amenagement rural, The Town and Country Planning (Use. Classes) Order 1972, en vigueur en Angleterre et au Pays de Galles, donne aussi une classification des ateliers et des industries (15). Les classes I-V comprennent !es ateliers et !es industries legeres, les autres etablisse- ments formant !es groupes industriels speciaux A (classe VI), B (classe VII), C (classe VIII) et D (classe IX). Normes sur les zones tampons en Republique federale d' Allemagne, en Israel, en Pologne et en URSS Normes sur !es zones tampons en Rhenanie du Nord- Westphalie En 1972, le Gouvernement du Land de Rhenanie du Nord-Westphalie, en Republique federale d'Alle- magne, a donne des instructions pour etablir, entre Ies usines et les zones residentielles, des zones tampons d'une largeur de 300 a 2000 m (18). Normes sur !es zones tampons en Israel Donagi (16) a expose les normes israeliennes sur !es. zones tampons. On a etabli une liste complete des industries et commerces, classes en six groupes suivant la distance minimale requise entre l 'installa- tion en cause. et la zone residentielle la plus proche. Ces groupes et ces distances ont ete determines par un comite interministeriel qui a etudie tous les types d'industries et de commerces existant en Israel ou prevus dans le proche avenir. Chaque industrie a ete consideree sous l'angle de la nuisance dont les v.oisins pourraient souffrir par suite de ses activites; cette nuisance a servi de base pour fixer la largeur des zones tampons, qui va de O a 2000 m, mais peut etre doublee ou triplee dans des cas particuliers. Dans la planification regionale, on tient compte comme facteurs de nuisance non seulement de la pollution de !'air, mais aussi du bruit et du danger d'explosions. Des 1948, Reichow (17) avait etabli des listes de ce genre et propose des zones tampons d'une largeur de 50 a 3000 m. On trouvera ces listes, ainsi que celles etablies en URSS et en Pologne (voir ci-dessous) dans un memoire de Dreyhaupt & Bresser (18). Normes sur !es zones tampons en URSS ( 1957) et en Pologne ( 1967) Les industries sont classees en cinq categories avec des largeurs normales de zones tampons de 50, 100, 300, 500 et 1000 m, mais ces chiffres peuvent etre augmentes de 50 a 100 % lorsque des zones residentielles particulieres, telles que des h6pitaux, risquent d'etre touchees ou lorsque les zones residentielles sont sous le vent par rapport aux zones industrielles. Quand ii est techniquement difficile de reduire suffisamment !es emissions, !es nouvelles usines doivent etre implantees a une distance de 6 a 15 km des zones residentielles. Ces normes ont force de loi. En outre, en URSS il est impose de planter des arbres et des arbustes dans !es zones tampons et d'y mettre en place des installations recreatives. De petits etablissements industriels non polluants, des garages, etc., sont autorises dans ces zones. En Hongrie, des normes assez analogues sont en vigueur (14). Recapitulation des zones tampons imposees Le tableau 4 ci-dessous donne une classification ~ecapitulative provisoire des industries et des zones tampons. URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 79 Tableau 4. Classification provisoire des industries et des zones tampons a Catego- rie 6 5 4 3 2 Largeur mini male de la zone tampon (en m) 2000 1 000 500 150 50 Industries Grandes usines chimiques, fabriques d'ex- plosifs, reacteurs nucleaires, aeroports, usines d'aviation, compostage a ciel ouvert, complexes metallurgiques, fabriques de pesticides, cimenteries, grands chantiers navals, fabriques de colle a partir de dechets animaux (peaux, os), fabriques de bitume Grandes acieiries, grandes usines d'auto- mobiles, grandes fabriques de machines, certaines industries chimiques, grandes pa- peteries, raffineries de sucre, grandes fon- deries de zinc, usines travaillant l'amiante, petits chantiers navals, grandes installations d'epuration des eaux usees, grandes usines de produits alimentaires et grand es huileries Usines textiles, verreries, diverses usines fabriquant des articles en metal et en cuir, du materiel electrique et des materiaux de construction Petites usines fabriquant des materiaux de construction, savonneries, usines de mon- tage de vehicules a moteur, usines fabri- quant des produits ceramiques, du tabac et divers produits alimentaires dont le cafe et le chocolat Fabriques de chaussures, finissage d'ar- ticles textiles, fabrication d"articies en bois, imprimeries, boulangeries Divers petits ateliers ne provoquant aucune pollution a D'apres les lisles des references 14, 16, 17 et 18. Recherches sur la repartition et le controle des polluants dans l'atmosphere En 1965, on a cree, pour la region de Francfort, en Republique federale d'Allemagne, la Commission de planification regionale pour le Main inferieur. Depuis 1967, elle prepare }'execution de recherches fondamentales sur les conditions meteorologiques et la qualite de l'air dans cette region (19). Ce programme de recherche, qui dispose d'importantes ressources scientifiques, a pour but de determiner les relations entre les emissions, les donnees meteo- rologiques et les concentrations de polluants au niveau du sol, afin qu'elles servent de base a l'im- plantation des zones residentielles et industrielles. L'un des objectifs a long terme est l'etablissement d'un modele mathematique permettant de simuler differentes possibilites. La recherche est divisee en trois sections: 1) inventaire des emissions et mise au point d'un modele mathematique; 2) aspects meteorologiques de la pollution, y compris la chimie de l'air et la surveillance de sa qualite; 3) ecologie, y compris }'influence de la vegetation sur le climat et de la pollution sur la vegetation. Fortak (20) a elabore une simulation mathemati- que de la climatologie de la pollution pour la ville de Breme, mais il faudra la developper pour pouvoir l'appliquer a la region du Main inferieur, dont la topographie et le climat sont moins uniformes. Lorsque les resultats de cette recherche et les donnees fournies par le reseau de surveillance seront dispo- nibles, d'ici quelques annees, ils devraient etre tres utiles pour etablir dans la region un systeme d'urba- nisme et d'amenagement rural fonde sur de bons principes ecologiques et devraient servir de modele pour la planification dans d'autres regions. La pollution de l'air est aussi un tres grave probleme dans le Land de Rhenanie du Nord- Westphalie; Dreyhaupt et Bresser (18, 21) condui- sent actuellement des recherches scientifiques ana- logues pour cette region. Ils calculent la repartition de la pollution dans !'ensemble de cette zone a partir d'un modele mathematique de diffusion approprie, des donnees fournies par un inventaire des emissions et des donnees necessaires sur les vents. Ils obtiennent non seulement les concentra- tions moyennes au niveau du sol pour chaque polluant, mais aussi la frequence des concentrations plus elevees et, apres des recherches sur les concen- trations maximales admissibles, ils arrivent a des normes sur les emissions acceptables et la largeur des zones tampons. Par exemple, une raffinerie de petrole d'une capacite de 10 millions de tonnes de brut par an doit etre entouree d'une zone tampon de 1700 m de large. Aux Etats-Unis, Mahoney et Egan (22, 23) travaillent aussi sur des modeles mathematiques en vue d'ameliorer }'analyse de la pollution atmosphe- rique urbaine et regionale et etudient actuellement les problemes que pose la grande variabilite des parametres meteorologiques dans les zones urbaines, tant dans l'espace que dans le temps. Les differences de rugosite et de temperature accroissent l'instabilite des couches inferieures de !'atmosphere et modifient la structure verticale du vent et de Ia diffusion. Les modeles de simulation numerique sont utiles dans les etudes ou les variations des phenomenes meteorologiques dans l'espace et dans le temps 80 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES sont importantes; dans les villes, c'est le cas notam- ment pour les modifications de la structure des courants liees a la circulation locale de !'air ou a la destruction des couches d'inversion, ainsi que pour des effets de moins grande ampleur au voisinage du sol. Un modele complet de la dispersion atmospherique tient compte de quatre phenomenes: transport, dispersion, transformation et elimination d.es pol- luants de !'atmosphere. Aujourd'hui (24), la plupart des modeles de dispersion negligent Jes deux derniers. Certains d'entre eux en tiennent compte en faisant intervenir la demi-vie des polluants mais, jusqu'ici, leur mise au point laisse en general a desirer. Autres criteres pour l'implantation de l'industrie La planification de l'environnement a pour celui-ci des c"msequences qui s'etendent loin dans Pavenir; elle doit done se fonder sur une politique a long terme. Nous venons de parler des recherches consacrees aux fondements physiques de cette politique, et ii est clair que des recherches serieuses dans ce domaine ne porteront leurs fruits que dans longtemps. D'ici la, Jes desirs des habitants peuvent changer et ii est tres important de toujours connaitre !'opinion des personnes vivant dans une region industrialisee ou a son voisinage. Les dangers et Jes dommages peuvent etre definis de fac;on plus ou moins objective et on peut etablir des normes de protection, tandis que la nuisance, mot dont le sens est plus subjectif et plus variable, est difficile a definir. Par exemple, la reaction psychologique aux mauvaises odeurs est un grave probleme. En 1970, le reseau central de surveillance de la pollution de !'air dans la region de !'embouchure du Rhin (Rijnmond), pres de Rotterdam, a m;u des habitants 20 000 reclamations par telephone (25, 26). L'analyse des reclamations rec;ues en 1968 et en 1969 de deux faubourgs de Rotterdam, Vlaardingen et Hoogvliet, a fait apparaitre une relation lineaire entre le nombre de reclamations par 1000 habitants et la distance de l'etablissement industriel incrimine. Une analyse analogue portant sur les reclamations au voisinage d'une source ponctuelle a donne une droite de pente differente, ce qui suggere que. non seulement la taille de l'etablissement, mais aussi le processus donnant naissance aux polluants desa- greables influent sur la structure des reclamations qui en resultent. Clarenburg a etabli un modele mathematique d'une zone industrielle dans l'hypothese ou la nuisance est due a un tres grand nornbre de petites fuites. Ce modele a servi a interpreter quantitative- ment la structure des reclamations et a calculer, pour tout quartier residentiel, la proportion des habitants vivant dans une atmosphere tres polluee, Si !'on definit la limite acceptable du dommage occasionne a l'environnement par la pollution de l'\lir sous forme d'un pourcentage de la population souffrant des effets de cette nuisance, on peut cak:uler la largeur 'de la .zone entourant la zone industrielle qui doit etre reservee a des espaces libres. On peut traiter de meme la nuisance due au bruit. CREATION DE ZONES TAMPONS Importance des espaces. verts pour Ia regulation du milieu 'Dans les conurbations, les pares constituent d'ordinaire une transition entre la ville et la nature et la campagne. La taille des pares et des espaces libres et la nature des installations qui s'y irouvent sqnt liees au role du pare et a son implantation dans la zone urbaine (voir reference 2, tableau 5). Aux Pays-Bas, !'Office national d'amenagement du territoire a etabli des directives pour la creation de pares en urbanisme et en amenagement rural; ils vont de fres. petits jardins publics et de pares <( de quartier >> destines aux habitants vivant a moins de cinq minutes a pied - qui, outre leur role pour la protection du milieu, servent egalement aux loisirs - jusqu'a des pares de 1000 hectares ou plus. Les normes concernant Jes pares urbains sont principale- ment destinees aux villes et zones urbaines nouvelles; dans Jes zones plus anciennes, la planification doit d'ordinaire prevoir des superficies plus modestes. L'ensemble des pares de types divers determine la structure d'une zone urbaine. II peut contribuer a son atmosphere et permet d'harmoniser des elements urbains voisins, mais differents. A mesure que Jes arbres grandissent et se developpent, les avantages des pares augmentent non seulement du point de vue esthetique, rriais aussi par une efficacite accrue dans la protection de l'environnement. 11 faut attacher plus d'importance a cette utilisation des espaces verts lorsqu'on determine la structure de zones urbaines futures (12, 21, 27, 28, 29). Les plantes extraient directement les polluants de l'air, mais, de plus, en stimulant la turbulence, elles facilitent le depot des poussieres et des aerosols. Les plantes adultes reduisent aussi le bruit .et les effets des explosions, en arretant les ondes sonores URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 81 et les ondes de choc. En outre, elles degagent de l'oxygene, humidifient l'air et influencent le climat. Les bandes de verdure aident aussi a circonscrire les incendies. Dans les villes et les regions urbaines, les espaces verts peuvent influencer le microclimat, en particulier s'ils sont disposes radialement pour permettre a l'air frais de la campagne d'entrer dans la ville. Cela se produit a un niveau peu eleve par l'interme- diaire des zones vertes plus fraiches sous la couche d'air chaud qui s'eleve de l'ilot de chaleur. Dans les villes, les espaces verts ont un microclimat different de celui des zones revetues et baties, en particulier pour la temperature, l'humidite, et la vitesse du vent. L'air est plus propre et plus frais non seulement dans l'espace vert lui-meme, mais aussi dans la zone placee immediatement sous le vent. L'influence de ces espaces verts augmente avec leur largeur et avec la differenciation de leur disposition: bois, allees cavalieres bordees d'arbres, bouquets d'arbres, tant feuillus que coniferes, et petits espaces libres, notamment prairies et nappes d'eau, a des niveaux differents. Ces zones ont un effet psychologique des plus heureux en dissimulant la laideur de grands batiments et en separant !es zones residentielles des zones industrielles. Par leurs couleurs naturelles - le vert de l'eau et le bleu du ciel - elles ont un effet apaisant et elles donnent une impression de liberte. Les espaces verts existant depuis longtemps constituent !es pares !es plus attrayants. Les habitants y sont attaches et ils ont a cceur de !es proteger contre !es intrusions, ce qui empeche !es etablisse- ments industriels de s'etendre vers !es zones residen- tielles. L 'importance des espaces verts pour la regulation de l'environnement est bien plus grande que celle de l'eau ou des autres espaces decouverts et, lorsqu'ils existent dans !es zones tampons, ii faut Jes transformer en pares, comme on !'a dit ci-dessus. Les espaces verts offrent aussi de precieuses occasions de creer un milieu ecologiquement plus riche avec de nombreuses especes de plantes et d'animaux. Les zones tampons aux Pays-Bas Aux Pays-Bas, pour !es raisons indiquees ci- dessus, on apporte de plus en plus d'attention aux zones vertes intercalees entre zones industrielles et zones residentielles. Certaines de ces zones tampons servent pour !es loisirs, comme par exemple !es pares qui separent Hoogvliet et Spijkenisse des grands complexes chimiques de Pernis et de Botlek. La zone de pares autour de la Meuse de Brielle, entre l'Europort et la zone rurale amenagee de Voorne, destinee a la residence et aux loisirs, est encore plus grande; elle est deja tres utile pour !es habitants de Rotterdam et des rives de !'embou- chure du Rhin et son importance augmentera sans aucun doute avec le temps. Les grands pares urbains peuvent aussi servir de zones tampons entre !es zones residentielles d 'une part, !es grandes routes et !es regions rurales ame- nagees d'autre part. De fa9on generale, ii ne faut jamais construire une ville nouvelle a proximite immediate de reserves naturelles importantes; elle doit toujours en etre distante d'au moins 2 a 4 km. L'espace intermediaire deviendra alors un pare qui servira de tampon entre la ville et la reserve. Dans les zones urbaines, ii peut aussi etre utile de separer Jes divers centres residentiels les uns des autres par des zones tampons ou l'on peut creer des pares. POLLUTION DE L' AIR PAR LA CIRCULATION AUTOMOBILE La circulation pose de nombreux problemes graves, aussi bien en ville qu'a la campagne. En dehors du danger et du bruit et du cloisonnement qu'elle introduit dans les zones residentielles si le reseau routier est mal con9u, elle est aussi une source de pollution (21). En 1972, Mahoney & Patterson (30) ont apporte les precisions suivantes: « Dans de nombreuses zones urbaines, les vehicules a moteur produisent en moyenne 92 % des emissions totales pour le monoxyde de carbone, 73 /~ pour les hydrocarbures et 51 % pour les oxydes d'azote ... Bien que d'importantes reduc- tions de ces emissions soient exigees pour Jes modeles 1975 et 1976, le probleme de la pollution par Jes vehicules a moteur continuera a se poser, dans de nombreuses zones urbaines, jusqu'aux annees 80, pour diverses raisons: 1) une grande partie des vehicules en usage au-dela de 1980 seront anterieurs aux modeles de 1975 et 1976; 2) ii est assez douteux que les techniques dispo- nibles permettent de satisfaire aux exigences du Gouvernement federal pour les vehicules des modeles 1975 et 1976; 3) il est probable que les moyens employes pour reduire les emissions deviendront de moins en moins efficaces a mesure que l'age du vehicule augmentera. >> [Trad.] Ces auteurs exposent, en vue de recherches ulterieures, des modeles mathematiques a emissions 82 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES variables applicables a la pollution de l'air au voisinage des rues des villes. Diverses mesures sont susceptibles de reduire la pollution due a la circulation automobile, ou tout au moins d'en reduire les effets, notamment: 1) favoriser les transports en commun (taxis, autobus, tramways, metros et chemins de fer); 2) perfectionner la technique des moteurs de voiture; 3) tracer les grandes routes en dehors du centre des villes et des quartiers residentiels, des reserves naturelles et des zones recreatives, ou l'on doit creer des sentiers pour pietons et des pistes cyclables et n'autoriser que les transports en commun; pour les voitures particulieres, il n'y aurait que de courtes routes conduisant a des pares de stationne- ment, comme c'est le cas dans de nombreuses villes nouvelles de Suede et du Royaume-Uni (31); 4) creer des espaces verts et des talus entre les routes et les zones residentielles ou, lorsque c'est realisable, construire les grandes routes en contrebas, ce qui a de plus l'avantage de diminuer le bruit; 5) etudier avec un soin particulier les projets d'echangeurs sureleves pres du centre des villes et des . quartiers residentiels, car la circulation intense qu'ils acheminent est une tres importante source de bruit et de pollution. L'Organisation mondiale de la Sante (32) a publie des informations sur la lutte contre le bruit et Plowden (33) a cherche a evaluer financierement la baisse de qualite de vie due au bruit provenant des grandes routes. POLLUTION DE L'AIR ET URBANISME Selon Taesler (34): <( L'atmosphere urbaine est une partie essentielle du milieu physique: elle affecte directement la sante et le bien-etre des citadins ainsi que le fonctionnement des batiments isoles ou des zones baties. Ses proprietes sont evidemment influencees par les decisions prises par les urbanistes et !es constructeurs. Cependant, exception faite de la Jutte contre la pollution de !'air, on n'a guere etudie serieusement, sinon pas du tout, les condi- tions climatiques de la region ou de la ville et leur evolution possible a la suite des decisions prises en matiere de construction. Aujourd'hui, les urbanistes, Jes architectes et les techniciens du batiment semblent tous ignorer les proprietes de !'atmosphere des villes et ne pas etre conscients qu'il serait possible d'en tenir compte. >> [Trad.] Et Givoni (35) de conclure: <( Ce n'est que recemment qu'on a commence a etudier de fa9on methodique I 'influence de l'urbanisme sur le climat des villes. La plupart des etudes anterieures se limitaient a enregistrer les differences entre les conditions climatiques des villes et de la campagne, sans tenir specifique- ment compte des caracteristiques du plan des villes en cause. II n'est done pas possible actuelle- ment de donner des directives completes concer- nant les relations entre l 'urbanisme et le climat; on ne peut que suggerer certaines idees fondees sur des principes generaux et sur les resultats des etudes concernant la climatologie des batiments. >> [Trad.] Les principaux elements de l'urbanisme qui affectent le climat dei, villes sont les suivants: 1) la situation de la ville dans la region; 2) !'importance et la densite de la zone batie; 3) la largeur des rues et leur orientation par rapport aux vents dominants et au soleil; 4) la hauteur des batiments; 5) la nature et le coefficient de reflexion de la <( surface >> exterieure de la zone urbaine; 6) la superficie totale et la repartition des espaces verts; 7) les details du dessin des batiments. Les problemes de la pollution de l'air a l'interieur et autour des batiments ont ete etudies par Schlipp (36) et sont traites au chapi,tre 7 du present manuel. En regle generale, les villes et les zones urbaines doivent etre construites en separant nettement Jes zones residentielles, Jes zones de travail et les espaces verts. On peut en trouver de bons exemples dans Jes villes nouvelles du Royaume-Uni et dans Jes nouveaux faubourgs de villes suedoises. Un document publie par le Gouvernement neerlandais (1, 2) contient des suggestions tres utiles. Les points suivants meritent une attention speciale. 1) En general, ii faut implanter dans le centre la plupart des batiments eleves et dans Jes zones residentielles, les maisons basses; ces dernieres ne doivent pas etre hors de proportion avec les arbres voisins. 2) L'implantation de batiments tels que les hopi- taux, ou la pollution de l'air est particulierement URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 83 dangereuse, doit etre choisie avec un soin particulier, loin des grandes routes et des zones industrielles. 3) II faut arriver, des le stade de la planche a dessin, a une bonne structure urbaine, en particulier pour les espaces verts et les reseaux de voies de communication. 4) On doit obtenir dans les villes un microclimat favorable en etudiant avec soin !'orientation des rues, I 'implantation des espaces verts et des batiments eleves, etc. II faut profiter pleinement des particula- rites de la topographie. 5) Une ville ne doit pas etre situee sous le vent de grandes zones industrielles; si necessaire, on doit prevoir des zones tampons adequates. 6) II faut accorder une grande attention aux principes de l'ecologie, dont l'un souligne les liens etroits qui existent entre un organisme (une ville) et son environnement (terre, eau et climat). Le bio-ecologiste et le meteorologiste doivent avoir leur place dans toute equipe d'urbanisme ou d'amenage- ment rural. 7) Dans les zones residentielles et industrielles, on ne doit pas negliger le principe du recyclage; par exemple, les residus provenant de l'epuration de l'eau polluee, les dechets domestiques, les vieux papiers et les voitures mises a la ferraille doivent servir de matieres premieres pour la production de biens a usage industriel et domestique, la preparation de composts et la creation de pares. La chaleur produite par la combustion des dechets doit servir au chauffage urbain dans les zones residentielles. MODELES D'URBANISME ET D'AMENAGEMENT RURAL DANS LA REGION DU DELTA (SUD-OUEST DES PAYS-BAS) Le Gouvernement neerlandais (J) envisage actuel- lement trois modeles de planification pour la region du delta, dans le sud-ouest du pays. IIs sont fondes respectivement sur des principes ecologiques, econo- miques et socio-culturels. Pour le modele ecologique (37), on a procede a un inventaire (publie sous forme de cartes au 1/500 000) de la flore et de la faune, des zones de vegetation et des types de paysage pour le passe recent et pour le present. On a ainsi obtenu des valeurs relatives et un etat des profits et pertes pour les soixante dernieres annees. Le bilan et la tendance future sont l'un et l'autre tres defavorables. 11 en est de meme d'un inventaire de la richesse culturale du paysage ainsi que de la qualite de l'eau et de !'air. Un modele fonde sur un nouvel equilibre ecologique est suggere pour !'evolution dans le proche avenir; il met !'accent sur une integration harmonieuse des activites humaines avec le milieu naturel - sol, eau, air, climat et richesse biologique. La societe humaine est une partie d 'un tout et non un systeme independant. La gestion ecologique doit se preoccu- per du fonctionnement continu des diverses relations qui rendent possible la differenciation du milieu en ville et en campagne. Les zones limites, y compris naturellement !es zones tampons, sont particuliere- ment importantes. II faut limiter la croissance excessive de la popu- lation, des etablissements industriels, des ports et du nombre de voitures particulieres. Bien que l'industrie ait une place importante dans le delta, ii faut mettre un point d'arret a sa croissance rapide et ininterrompue. On doit arriver en fin de compte a une politique d'implantation des industries d'inspiration plus nettement internationale; et la solution vaudra non seulement pour le delta et !'ensemble de l'Europe occidentale, mais aussi pour des pays plus pauvres dans d'autres parties du monde. Les principaux buts de ce modele ecologique sont Jes suivants: 1) gestion ecologique du milieu naturel; 2) attention accordee a la salubrite du milieu; 3) structuration harmonieuse des zones residen- tielles et industrielles; 4) integration, couronnee de succes, des zones residentielles et industrielles dans le milieu nature!. Tel est l'un des trois modeles de developpement du delta acceptes par le Comite d'amenagement du territoire du Gouvernement neerlandais (J). Les deux autres sont un modele economique et un modele socio-culturel. Le but principal du modele economique est la poursuite de la croissance rapide des industries de base et des ports, tres favorisee par la situation geographique de la region. II en resulte que, du point de vue economique, !es industries exigeant des ports en eau profonde ont priorite dans la repartition des emplacements et de !'aide financiere. 11 faut cependant tenir compte des points suivants, qui peuvent, dans une certaine mesure, tendre a limiter cette croissance: 84 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES 1) necessite quantitative, sur le plan international comme sur le plan national, de nouvelles industries fondees sur des ports en eau profonde; 2) problemes crees par les grands complexes industriels; 3) possibilites techniques de construire de nouvelles zones portuaires; 4) possibilite de trouver une main-d'reuvre suffisante. Les objectifs de ce modele ont ete compares a des criteres socio-economiques, socio-culturels, envi- ronnementaux, financiers, techniques, hydrologiques et a des criteres d'organisation. Les criteres et conditions en rapport avec l'envi- ronnement sont les suivants: 1) il faut etre tres prudent au sujet des activites qui risquent de perturber le milieu physique, car la limite critique de conservation d'un systeme nature! est inconnue; 2) lorsqu'une activite. quelconque est douteuse, ii est a conseiller de l'abandonner completement; 3) une stricte hygiene du milieu doit etre respectee, en accordant une attention particuliere aux diverses sources de pollution; 4) le rythme de croissance doit s'harmoniser avec le developpement de la structure urbaine. Le modele socio-culture! a quatre principaux objectifs: 1) apporter une grande attention au milieu sur le plan de la vie, du travail et des loisirs; 2) chercher particulierement a mettre. en place des installations publiques adequates, telles que des moyens de transport en commun et des installations socio-culturelles dans le centre des villes; 3) fournir des emplois proportionnes, tant quantitativement que qualitativement, a la croissance demographique; 4) proteger l'homme des atteintes a son bien-etre physique et psychologique qui resultent de la pollution de l'air, de l'eau et du sol, du bruit, des mauvaises odeurs, des intoxications, des risques d'incendie et d'explosion et des , rayonnements. Ces objectifs ont ete compares avec les criteres socio-economiques et environnementaux. Dans ce modele, !'accent est mis sur la creation des conditions sociales, culturelles et socio-economiques necessaires a l'homme pour se realiser pleinement. Une base doit etre trouvee pour les rapports entre. l 'homme et son environnement immediat: un des points de depart est une collaboration de style moderne et ouvert entre le Gouvemement et la population dans la planification de la region. Bien que leurs bases et leurs objectifs different, ii est clair que ces trois modeles ont de multiples points communs; la tache du Gouvernement neerlandais est d'integrer leurs diverses exigences au sein d'une politique viable applicable a la plani- fication de la region. RESUME ET CONCLUSIONS 1) Dans le monde entier, il existe une tendance a !'intensification de !'urbanisation et au developpe- ment des grandes villes, qui est une source de graves difficultes du point de vue de l'environnement. Peut-on la laisser continuer sans frein ou faut-il imposer une decentralisation plus ou moins poussee? Aux Pays-Bas, on a adopte, au cours de ces dernieres annees, un plan tendant a supprimer les excroissances des grands centres de population et a les grouper ailleurs, dans de nouveaux centres, plus petits, conformement a la politique des villes nouvelles qui est appliquee tres activement au Royaume-Uni depuis 20 ans. On pense qu'en freinant la croissance incontrolee des villes et des conurbations actuelles, on realisera des economies de temps et d'argent qui permettront d'accorder une attention plus grande a I 'amelioration des centres anciens des villes, des zones residentielles, des complexes industriels et des reseaux de transport, ains.i qu'a la fourniture de meilleures installations pour la sante et les loisirs. Cette politique peut, par exemple, conduire: a) a ralentir la croissance explosive et dispropor- tionnee de l'industrie lourde; b) a << nettoyer >> les zones industrielles existantes en reduisant la pollution a la source (en recourant aux meilleures techniques pour empecher !'emission de polluants, a des processus non polluants ou au recyclage des dechets qui, au lieu d'etre rejetes dans le milieu ambiant, sont recueillis et utilises a nouveau comme matieres premieres); c) a accorder plus d'attention au bien-etre de l'homme et a la protection de la nature (en preservant plus efficacement la nature, en creant davantage de pares et de zones amenagees et en ameliorant le cadre de vie, et en encourageant des transports en commun efficaces pour mettre fin a la croissance URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 85 effrenee des voitures particulieres et a la proliferation des autoroutes); d) a tenir compte des considerations ecologiques dans l'etablissement des programmes economiques tendant a accroitre la prosperite. 2) Les principales sources de pollution de !'air sont l'industrie, le chauffage des habitations et Jes transports. En general, ii faut encourager l'emploi de combustibles pauvres en soufre et les gouverne- ments doivent tenir compte, pour fixer Jes prix relatifs des diverses sources d'energie, des avantages qu'on obtient en evitant la pollution de l'air. La pollution par Jes vehicules a moteur doit etre reduite grace a des innovations techniques et a une bonne planification du reseau routier en fonction des conditions de vie dans le centre des villes, ainsi que dans Jes zones consacrees a !'habitation et aux loisirs. La pollution de !'air et le bruit au voisinage des aeroports constituent un autre probleme serieux qu'il faut, Jui aussi, attaquer des le stade de la planification. Bien que la pollution industrielle doive en principe etre toujours reduite a la source par toutes les techniques disponibles, ii faut aussi profiter pleinement du pouvoir de dispersion de !'atmosphere. On peut y arriver en implantant l'industrie lourde a des endroits ou la ventilation naturelle est bonne ou, a plus petite echelle, en accroissant l'instabilite de !'atmosphere, done son pouvoir de dispersion, par des murs, des batiments et des espaces libres judicieusement disposes. 3) Pour la planification, on a besoin de classer Jes industries d'apres leurs effets sur l'environnement, compte tenu des besoins de ces industries sur le plan de la main-d'ceuvre et des moyens de transport locaux. De nombreuses recherches sont en cours dans le monde entier sur Jes relations entre Jes emissions de polluants et Jes concentrations qui en resultent au niveau du sol. On etudie aussi Jes effets de ces dernieres sur la sante humaine, la vegetation et le climat. Lorsque tous ces travaux auront porte leurs fruits, on pourra determiner avec beaucoup plus de certitude qu'aujourd'hui Jes normes a appliquer aux emissions industrielles. L'effet psychologique des mauvaises odeurs sur les habitants d'une zone industrielle pose des problemes graves. Dans la region de ]'embouchure du Rhin, pres de Rotterdam, le reseau central de controle de la pollution de l'air a rei;u en 1970 20 000 reclamations par telephone; pour les fau- bourgs de Vlaardingen et Hoogvliet, il a constate que le nombre de reclamations par 1000 habitants etait en rapport avec la distance de l'etablissement industriel incrimine. 4) Les zones tampons entre etablissements consa- cres aux industries de base et zones residentielles doivent, dans bien des cas, avoir plus de 2 km de large; si les zones residentielles sont sous le vent de zones industrielles importantes, il peut etre desirable de doubler cette largeur. L'efficacite de ces zones augmentera a mesure que les vegetaux qui y sont plantes grandiront et qu'elles acquerront !'aspect de pares. Les espaces verts peuvent etre tres utiles pour ameliorer l'environnement. Les vegetaux peuvent absorber Jes polluants contenus dans l'air, stimuler la turbulence (et aider ainsi a la dispersion des polluants) et arreter Jes ondes sonores et Jes ondes de choc. Ils peuvent influencer favorablement le microclimat des villes et l'etat psychologique des habitants. De plus, leur effet esthetique est conside- rable. Les grands pares urbains peuvent aussi servir de zones tampons entre les quartiers residentiels d'une part, Jes routes ou Jes zones rurales amenagees d'autre part. En general, ii ne faut jamais implanter de villes nouvelles a proximite immediate d'impor- tantes reserves naturelles amenagees, mais toujours a une distance de 2 a 4 km; la zone intermediaire deviendra alors un pare qui jouera en meme temps le role de zone tampon autour de la ville. 5) La circulation en ville et a la campagne pose de nombreux problemes et il est bon de noter Jes points suivants: a) la mise au point de moteurs a meilleur rendement resoudrait a la source Jes problemes de pollution de !'air; b) Jes grandes routes doivent etre tracees en dehors du centre des villes et des quartiers resi- dentiels ou, d'autre part, il faut encourager ]'usage accru des transports en commun; c) Jes echangeurs sureleves sont une importante source de nuisance; quant ils sont necessaires, il faut Jes construire a une certaine distance (500 m) des quartiers residentiels; d) une zone tampon de verdure d'environ 200 m de large entre les grandes routes et les quartiers residentiels est hautement desirable. 6) Les urbanistes actuels semblent en general ignorer Jes proprietes de !'atmosphere urbaine et les conditions meteorologiques necessaires pour que le 86 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES milieu physique des villes soit sain. Les recherches methodiques viennent seulement de commencer. Les principaux elements de l'urbanisme qui affectent le climat urbain sont: a) la situation de la ville dans la region; b) la superficie et la densite de la zone batie; c) la largeur des rues et leur orientation par rapport aux vents dominants et au soleil; d) la hauteur, !'orientation et les details du dessin des batiments; · e) l'etendue et la repartition des espaces verts. En general, la fonction · et la forme des diverses parties de la ville doivent etre clairement differen- ciees. Nous donnons quelques autres suggestions du point de vue de l 'urbanisme: f) les batiments eleves doivent normalement etre implantes dans le centre des villes; g) Ies batiments tres exposes, tels que les h6pitaux, ne doivent pas etre implantes pres des grandes routes ou des etablissements industriels; h) Ies villes ne doivent pas etre sous le vent des grandes zones industrielles, sauf si l'on cree une zone tampon tres large. 7) Des recherches sont encore en cours sur Jes meilleurs moyens d'integrer les industries polluantes, etc., dans les zones urbaines. PROGRAMMES DE RECHERCHES PROPOSES 1) En urbanisme et en amenagement rural, on neglige d'ordinaire le climat. Aujourd'hui, avec la croissance de la pollution de l'air et !'extension des regions urbaines vers la campagne, ii devient plus necessaire que jamais d'integrer les considerations meteorologiques dans la planification .. Pour la lutte contre la pollution de l'air, on a besoin de modeles de diffusion qui permettent_ d'etudier des emissions differentes sur le plan qualitatif ou quantitatif, ainsi que plusieurs solutions pour I 'implantation d 'indus- tries d'apres les conditions climatiques. Dans les regions industrialisees, ii faut etablir un programme de recherches fonde sur des modeles de diffusion quantitatifs. 2) Des recherches sur la demande croissante d'air pur de la part de la population seraient tres utiles. 3) De nouvelles recherches sont necessaires sur: a) Ies systemes d'adduction et d'epuration .de l'eau; b) le recyclage des dechets domestiques et autres (dechets organiques, compostage, fumure des pares sans recours aux engrais); c) processus industriels de refroidissement et de combustion en relation avec les systemes de chauffage central. 4) En urbanisme et en amenagement rural, on a besoin d 'une classification, acceptable ·par tous, des industries et des zones industrielles en fonction de la nuisance qu'elles produisent et de leurs besoins en matiere de transports, de terrains et de main- d 'reuvre. Des recherches sont necessaires sur la largeur des zones tampons pour les differentes categories d'industries. 5) L'ensemble des pares et des zones tampons dans une ville ou une zone urbaine joue un role important pour la sante et le bien-etre des individus; des recherches methodiques sont necessaires sur la disposition optimale, du point de vue de l'envi- ronnement, des zones de vegetation prevues dans !es villes pour differentes situations topographiques et climatiques. 6) II existe aussi un besoin urgent de recherches plus systematiques sur les differents systemes de circulation routiere et sur leurs consequences pour la pollution de l'air et le climat de la ville. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Gouvernement des Pays-Bas. Second report on physi- cal planning in the Netherlands. La Haye, 1966 (edition anglaise condensee) 2. Wijers, L. et al. [La planification physique]. Forum, 21 (1): 1-34 (1968) 3. Gouvernement des Pays-Bas, Commission de Planifi- cation. 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CHAPITRE6 ASPECTS ECONOMIQUES DE LA LUTTE CONTRE LA POLLUTION DE L'AIR C. D. Stern a TABLE DES MATIERES Page Page Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Methodes de gestion de l'air . . . . . . . . . . 95 Justification economique de la Jutte antipollution 90 Calendrier d'application . . . . . . . . . . 96 Repartition efficace des ressources 90 Hypotheses sur le taux de croissance des indus- Equite . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 tries polluantes . . . 97 Evaluation du cout des mesures de Jutte . . . . 92 Equite . . . . . . . . . . . . . 97 Nouvelles installations ou adaptation d'installa- Considerations externes . . . . . . 97 tions anciennes . . . . . . . . . . . . . . 93 Application des methodes de gestion 98 Incertitudes concernant ]'extrapolation du cout Rentabilite, fonction des couts et fonction des des techniques de Jutte . . . . . . . . . . 94 dommages . . . . . . . . . . . . . . . 99 Comparaison des couts en capital et des couts Etude d'un cas de gestion de la qualite de ]'air: la d'exploitation . . . . . . . . . . . . . . 94 reduction de la teneur en soufre 101 Freins a !'innovation dans Jes industries capitalis- Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 tiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 INTRODUCTION de l'air est principalement d'ordre technique et qu'il est susceptible d'une solution technique. En derniere analyse, c'est la demande de biens et de services qui est la force motrice de l'economie et conduit a !'industrialisation, a la pollution de l'air et aux autres formes de degradation du milieu. Les polluants sont les sous-produits involontaires des processus fondamentaux de production et d'utilisa- tion (appelee a tort << consommation >>). Au cours de ces dernieres annees, on a discute pour savoir si cette pollution est inevitable, etant donne la pression croissante exercee sur le milieu du fait de !'augmen- tation de la population et de la consommation par habitant, ou si elle est le resultat d 'une technologie deficiente ou mal appliquee. Dans le present chapi- tre, nous admettons que le probleme de la pollution a Professeur adjoint d'Economie de !'Environnement a l'Universite du Connecticut, Storrs, Connecticut, Etats-Unis d'Amerique. La pollution n'affecte pas seulement l'air; cepen- dant, !'atmosphere a certaines caracteristiques parti- culieres, dues principalement a son volume et a la capacite qui en resulte pour elle de diluer, disperser, absorber et inactiver les polluants. La pluie agit a la fa<;on d'un mecanisme de << nettoyage >>, qui permet de transferer les polluants de l'air a l'eau. De plus, !'atmosphere ignore les frontieres nationales et, du point de vue economique, elle joue le role du dernier ,, territoire commun >>. La fumee d'une cheminee appartenant a une usine qui tire un avantage econo- mique specifique du fait qu'elle evacue les residus de son processus de production a un cout minimal, peut affecter des milliers de personnes, reparties sur un espace etendu, sans gener aucun responsable des decisions concernant cette usine. II est deja possible de reduire la pollution de !'air, 89 - 90 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES en tant que telle, si on le veut vraiment. Dans les cas ou il n'existe pas encore de technique satisfaisante, des organismes nationaux doivent entreprendre des activites de recherche et de mise au point, seuls ou en cooperation avec d'autres pays. Cependant, meme quand les techniques necessaires sont disponibles, elles ne sont appliquees que s'il y a une motivation convenable. Bien que certains residus puissent avoir une valeur economique, elle ne suffit pas toujours a couvrir le cout de leur recuperation. Les residus doivent done etre traites au moindre cout possible par rapport au processus de production. Comme la solution la moins couteuse, en !'absence de con- trainte, peut etre de rejeter les residus dans le milieu nature!, le seul moyen de !utter contre la pollution quantitative et qualitative est d'etablir un systeme de stimulants qui puisse etre rendu obligatoire. La nature du systeme economique - different selon les pays a main ts egards: controle des prix, taux des salaires, interet de !'argent, systeme juridi- que (regime de la propriete, par exemple), modes de reparation, systeme fiscal, traditions sociales et poli- tiques - ainsi que les dimensions et' la situation geographique du pays, tout cela influe sur les me- sures prises en matiere de pollution de l'air. II faut aussi tenir compte du degre d'industrialisation et des ressources en capital. Les normes et valeurs collec- tives des habitants exercent egalement une action sur la politique nationale de la qualite de I 'air. Les facteurs en jeu etant si nombreux, il est impossible de proposer une formule simple pour traiter des aspects economiques de la pollution. Nous etudie- rons done dans ce chapitre !'application des prin- cipes economiques aux problemes de la gestion de la qualite de l'air. Certains pays peuvent etre disposes a tolerer la pollution ou ils voient le prix a payer pour une expansion economique rapide. De leur point de vue, le milieu est un <<capital>> que l'qn peut utiliser et deprecier au debut, en echange de gains a plus long terme sous forme de developpement economique. Cependant, cette fai;on de faire a !'inconvenient que la pollution peut traverser les frontieres nationales et forcer un pays voisin a supporter une partie des couts de production d'une autre nation. Un facteur qui complique encore la question est qu'un pays peut juger necessaire d'admettre un nivea'u eleve d'emissions de polluants pour pouvoir soutenir la concurrence d'autres pays ou ces niveaux sont auto- rises. Ce probleme est serieux, mais il ne se limite pas aux questions d'environnement: les lois sur !'organi- sation du travail, le niveau des salaires, la legislation sur !'hygiene et la securite varient aussi d'un pays a l'autre, et influent sur les prix, les coil.ts et la posi- tion concurrentielle sur le marche international. En termes simples, on peut dire qu'il n'y a plus de raison d'autoriser la pollution si l'une des conditions ci-dessous est remplie: 1) Les coil.ts economiques des dommages causes par la pollution de l'air sont plus eleves que les depenses necessaires pour les eviter. 2) Le public reclame un air plus pur que ne le justifierait la condition ci-dessus, afin de maintenir ou d'ameliorer la qualite de la vie et d'atteindre un plus grand bien-etre. (Tel peut etre le cas quand, par exemple, une certaine politique de gestion conduit a decider d'implanter une industrie polluante dans une zone jusqu'ici non polluee.) JUSTIFICATION ECONOMIQUE DE LA LUTTE ANTIPOLLUTION L 'une des raisons de chercher a dim:inuer le niveau de la pollution de l'air est, bien entendu, de reduire l'etendue et la nature des dommages qu'elle provo- que, le mot << dommages >> etant pris au sens le plus large (et comprenant non seulement les effets sur la sante des etres humains, mais aussi les troubles apportes a l'ecosysteme, la reduction de la visibilite et tout autre aspect de la qualite de l'air auquel la societe attache du prix). L'interet actuel eveille par ce probleme est probablement du a l'accroissement, au cours des dernieres decennies, de la pollution de l'air en valeur absolue, telle qu'elle est mesuree par certains parametres, ainsi qu'a la revendication d'une meilleure qualite de vie, liee au progres. Cependant, d'un point de vue strictement economi- que, il y a deux raisons principales de reduire l'utilisation de l'air comme decharge publique: la repartition efficace des ressources et l'equite. Repartition efficace des ressources Si I' on ne calcule pas le cout reel de tous les facteurs .de production utilises dans un processus, en vue de les incorporer dans le cout du produit final, ce coflt est sous-evalue. Le milieu (utilisation de l'air) doit e.tre considere comme un facteur de production. Si le prix est trop bas, la demande est trop elevee, d'ou une production plus importante et des dom- mages accrus pour l'environnement. Tant qu'on ne tient pas compte des dommages materiels dus au ASPECTS ECONOMIQUES 91 processus de production pour etablir le co-0.t du produit, les ressources sont mal reparties. Il faut done calculer separement, puis additionner, deux co-0.ts: les co-0.ts internes, c'est-a-dire. les co-0.ts normaux de production, et les co-0.ts externes, qui sont des co-0.ts imposes a la societe, mais ne figurant pas, ha bituellement, dans le calcul du prix du pro- duit. Quand on incorpore les co-0.ts externes dans le co-0.t de production, ce qu'on appelle d'ordinaire << internaliser les co-0.ts externes >>, le co-0.t de produc- tion augmente, la demande du produit diminue de meme que le niveau de pollution, par contrecoup (ceci dans l'hypothese ou il n'existe pas d'autres moyens de reduire la pollution sans augmenter les co-0.ts). Equite Les raisons d'internaliser les co-0.ts externes n'ont rien a voir avec le systeme economique particulier; il s'agit la d'une consideration toujours essentielle si un pays veut repartir efficacement ses ressources. Par definition, les co-0.ts externes sont supportes par des personnes qui ne beneficient pas necessairement du processus polluant. Internaliser le co-0.t externe exige soit le paiement d'une indemnite aux victimes, soit une modification du processus pour eliminer la cause des dommages. On soutient parfois que, puisque !'ensemble de la societe est a la fois beneficiaire de la plus grande partie des productions (par exemple, celle de l'elec- tricite) et victime de la pollution, cette internalisation n'est pas necessaire. C'est la un raisonnement falla- cieux car, comme on vient de le dire, si le co-0.t de la production d'electricite, par exemple, ne comprend pas les dommages dus a la pollution de !'air, le prix de l'electricite est trop bas et la demande en conse- quence trop elevee. Pour garder le meme exemple, ii n'y a non plus aucune raison de supposer que Jes dommages resultant des emissions des centrales, se repartissent de la meme fac,;on que l'energie. De gros consommateurs d'electricite peuvent etre situes loin de la centrale et de petits utilisateurs vivre dans la zone de pollution maximale. Un autre sophisme est que l'efficacite economique ne doit pas etre une consideration primordiale puis- que << en fin de compte, c'est toujours le consomma- teur qui paie >>. Certes, ii est vrai que le co-0.t de production augmente souvent (mais pas necessaire- ment toujours) quand on internalise les co-0.ts exter- nes, mais ii ne s'ensuit pas que la totalite de ces co-0.ts puisse etre repercutee sur l 'utilisateur final; eel a n 'est possible que dans une proportion qui depend d 'une grandeur economique appelee elasticite-prix, que l'on definit comme la reduction de la demande (en pourcentage) qui se produit a la suite d'une augmen- tation de 1 Yo du prix. Quand le prix augmente par suite de }'inclusion de couts externes auparavant non comptabilises, le marche demande une plus faible quantite du produit. Le lien effectif entre prix et quantite depend de facteurs tels que la possibilite de se procurer des produits de remplacement et I 'importance du pro- duit en cause dans le budget du consommateur. Si les co-0.ts de la lutte contre la pollution sont repercu- tes sur le consommateur, celui-ci pourra soit acheter des biens analogues a un fournisseur dont !es co-0.ts n'auront pas augmente au meme degre, soit acheter un produit de substitution satisfaisant dont le prix deviendra plus concurrentiel (par exemple employer de !'aluminium au lieu de cuivre pour des cables e!ectriques). L'internalisation des co-0.ts externes en- traine done une nouvelle repartition des ressources, et, comme les augmentations du prix de revient ne seront pas les memes pour tous les fabricants, etant donne que certains processus sont plus propres que d'autres, la consommation se deplacera vers les produits des activites moins pol!uantes. Le rapport entre les co-0.ts qui seront repercutes sur le consommateur et ceux que le producteur devra supporter est directement lie a l'elasticite de la demande du produit considere. La figure 1 en donne deux exemples: une meme augmentation de prix de P, a P2 provoque des reductions de la demande de Q1 a Q2 tres differentes. L'elasticite est definie par: dQ P . Q1Q2 OP - · -,smt-- · -. dP Q P 1P 2 OQ II est clair que l'activite A (Fig. 1) peut repercuter la totalite de l'accroissement du co-0.t necessaire pour satisfaire a une norme donnee avec une reduction de la demande moindre que pour l'activite B. L'elasticite de la demande depend des facteurs suivants: 1) L'importance globale de l'activite ou du pro- duit; la demande de ble, par exemple, peut etre moins elastique que la demande de fraises. 2) La proportion du budget du consommateur consacree a cette acti.-ite ou a ce produit; dans bien des parties du monde, la demande de sel de cuisine, par exemple, est moins elastique que la demande de ;..-iande. 92 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 1. Elasticite de la demande par rapport aux prix: demande inelastique (A) et demande elastique (B) p2 X, 'i: 0.. P, 0 0 02 a, Quantite 3) L 'existence de produits de remplacement ade- quats; la demande de plomb est moins elastique que la demande d'aluminium, par exemple, parce que le plomb sert surtout a la fabrication d'accumulateurs et d'additifs pour !'essence, ou ii est pratiquement impossible de le remplacer, tandis que !'aluminium est principalement employe pour l'equipement elec- trique, ou ii est concurrence par le cuivre, et pour la construction et la fabrication de vehicules, ou ii est concurrence par l'acier. EVALUATION DU COOT DES MESURES DE LUTTE Toute strategie economique efficace pour gerer la qualite de l'air doit tenir compte de la relation entre le cout de chaque amelioration differentielle et le benefice qui en resulte en termes d'amelioration de la sante ou de la visibilite, ou de toute autre reduction des dommages dus a la pollution atmospherique. Bien que, dans la pratique, on se heurte a diverses difficultes pour appliquer cette theorie, son principe est indiscutable. Si l'on admet que les performances des moyens de lutte constituent une variable a peu pres continue, on peut etablir une relation entre le degre de reduction de la pollution et le cout corres- pondant, dans l 'intervalle des valeurs etudiees. On doit ensuite etablir une relation entre la situation au niveau du sol et les emissions d'une source donnee. Les deux analyses doivent etre faites dans un cadre particulier, par exemple une grande zone urbaine ou B p ' 2 -~ 0:: P, -- 0 0 02 a, Quantite WI-IO 77392 une region industrielle, soit une region meteorologi- que (entite naturelle), soit une agglomeration ou un district (entite administrative). Malheureusement, cette analyse en deux stades est tres difficile en pratique. L 'une des raisons est que le materiel utilise ne permet pas en general une gamme continue de realisations, mais a des caracteristiques discretes, au sens mathematique de ce mot. Une autre raison est que les techniques ne sont pas immuables. En fait, une partie importante d'une strategie d'amelioration de la qualite de l'air doit etre d'ameliorer et de developper la technologie de base. Une troisieme raison est que la nature et le volume des residus produits dependent d'interrela- tions complexes entre !es types de matieres premieres utilisees (par exemple, charbon a haute teneur en soufre compare au gaz nature]), la technologie speci- fique du processus de production, la nature ou les caracteristiques du produit final (la production des diverses nuances d'acier, par exemple, provoque des pollutions differant par leur nature et par leur quantite), le niveau ou la cadence de production (certains processus polluent davantage pendant le demarrage ou au moment de I 'arret, tandis que, pour d'autres, la pollution depend de la charge de travail) et les contraintes imposees au processus de production pour des raisons d'environnement. On peut done faire varier la production de dechets en agissant sur l'un quelconque de ces facteurs. Des modes de production qui different par Jes matieres premieres, la technique, la gamme des produits fabriques, etc., peuvent avoir divers avan- ASPECTS ECONOMIQUES 93 tages, outre une moindre pollution, ce qui rend plus difficile la ventilation des coil.ts. S'il s'agit seulement d'ajouter un equipement, un depoussiereur electro- statique par exemple, on peut calculer le cout directe- ment, mais lorsqu'un laveur elimine a la fois Jes poussieres et les oxydes de soufre, on est oblige de ventiler Jes coil.ts entre ces deux polluants. La com- bustion en lit fluidise pourrait rendre inutile une partie des moyens de lutte et l'industrie pourrait aussi envisager de remplacer les combustibles fossiles par l'electricite pour le chauffage des fours. Avec des fours electriques, la lutte contre la pollution a la source devient pratiquement inutile, mais le cout de l'energie augmente et le probleme de Ia pollution est transmis a un autre secteur de I'economie. II n'y a done pas de directives nettes pour la ventilation des coil.ts dans le cas de methodes si profondement differentes. Etant donne la complexite de !'analyse et la diversite des mesures possibles, il est clair que les fonctionnaires charges de fixer les normes doivent connaitre Ia question aussi bien que les pollueurs, car, a chaque stade de la decision, un jugement eclaire est necessaire. Nouvelles installations ou adaptation d'installations anciennes Theoriquement, les coots imputes a l'obtention d'une qualite determinee de l'air ne devraient repre- senter que les couts dijferentiels, c'est-a-dire la diffe- rence entre les frais necessaires pour respecter la norme et les frais de production eri !'absence de toute contrainte sur ce point. En pratique, ce n'est facile que s'il s'agit d'ajouter un equipement a une installation existante ou de modifier son equipement. Dans ce cas, la comparaison << avant-apres ,> est relativement simple. II faut considerer trois elements des couts: 1) le cout en capital de l'equipement supplementaire; 2) les couts d'exploitation, compte tenu de ce que la modification apportee peut reduire - ou peut-etre augmenter - le rendement global; 3) la perte de production pendant la periode d'arret necessaire pour mettre en place le nouvel equipe- ment. En d'autres termes, le coot attribuable a la Jutte contre la pollution est la difference entre le cout net de la production avant et apres les mesures prises pour respecter la contrainte concernant l'environne- ment. (Ce cout net est egal au cout brut diminue des economies eventuelies fournies par la recuperation de matieres premieres et/ou de sous-produits - c'est-a-dire un recyclage et une production qui n'au- raient pas existe en !'absence de lutte contre la pollution.) Beaucoup de polluants, dont le soufre, le mercure et les cendres volantes, ont une valeur economique potentielle. Pour une usine neuve, le principe de !'imputation des couts est le meme, mais !'analyse est un peu plus difficile parce que les donnees disponibles portent sur l 'usine tout entiere, sans ventilation des couts neces- saires pour respecter les normes sur I'environne- ment. Pour faire la comparaison << avant-apres >>, il faut done savoir ce qu'aurait ete la conception << optimale >> de l'usine en !'absence de normes sur l'environnement. Comme nous l'avons deja dit, il s'agit Ia d'une appreciation fort subjective. II im- porte que le service de lutte contre Ia pollution connaisse, aussi bien que les directeurs d 'usine, l'industrie et ses possibilites de production. II ne faut pas admettre comme evident que les industriels sont les meilleurs juges sur ce point. Prenons le cas simple d'une tres haute cheminee (300 m) a construire dans une nouvelle usine, pour disperser les polluants et empecher que les concen- trations au niveau du sol atteignent un niveau trop eleve. Quelle cheminee aurait-on construite en !'ab- sence de norme specifique sur la pollution? On ne peut pas supposer qu'il n'y aurait pas eu de chemi- nee et attribuer tout le cout de la cheminee de 300 m a la lutte contre la pollution. Doit-on supposer que la cheminee aurait eu 120 a 150 m de haut et ne tenir compte que du cout entraine par !'augmentation de hauteur? Meme en !'absence de toute norme, il aurait certainement fallu effectuer certains investisse- ments pour evacuer les effluents de l'usine. Quand !'exploitation aurait pris de l'ampleur, une installa- tion sommaire n'aurait probablement plus suffi. En outre, dans tout systeme economique, certaines distorsions genent !'analyse. Par exemple, ii y a le probleme des prix reglementes. Quand Jes prix sont reglementes, ils ne representent pas le cout total des biens ou des services, mais ils sont dans une certaine mesure arbitraires. Une distorsion d'une autre na- ture est constituee par les a vantages fiscaux accordes pour certains materiels ou les avantages particuliers associes a !'utilisation de certains facteurs de produc- tion; par exemple, I'emploi de tel ou tel combustible peut etre subventionne. Les droits de douane a !'importation et les subventions a !'exportation ren- dent aussi plus difficile la determination des coil.ts · reels. Les taux d'interet peuvent etre fixes par les autorites, non par le marche; dans ce cas, la rentabi- lite relative des investissements dans les divers sec- teurs d'activite est deformee. Enfin, si des amortisse- 94 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES ments speciaux sont autorises, la vie economique des investissements s'en ressent. Incertitudes concernant l'extrapolation du cofit des techniques de lutte Apres la Seconde guerre mondiale, les besoins de la reconstruction, du progres e~onomique et de l'emploi, s'ajoutant aux bas prix de l'energie et des matieres premieres, n'incitaient guere a modifier les processus industriels de fa<;on a reduire la produc- tion de residus indesirables. La lutte contre la pollu- tion devait ceder le pas au developpement de la production. L'apparition de l'energie nucleaire, dont on attendait beaucoup, et l'approvisionnement plus facile en petrole et en gaz nature! ont aussi contribue a decourager !'amelioration des techniques d'utilisa- tion des combustibles fossiles. II en resulte qu'une grande partie des appareils de lutte contre la pollu- tion que l'on installe actuellement ne sont pas tres eprouves; souvent, leurs fabricants ne sont guere disposes a garantir les performances et les coflts. Ces incertitudes diminueront dans les quelques annees a venir, a mesure qu'on disposera de techniques ame- liorees, mais, pour !'instant du moins, les responsa- bles de la fixation des pplitiques doivent considerer les techniques provisoires comme un stimulant pour le progres et non comme la base de projections a long terme. Un exemple de technique provisoire, reconnue comme n'etant qu'un expedient temporaire, est four- ni par la lutte contre l'oxyde de soufre, pour laquelle un grand nombre de procedes sont en concurrence. A court terme, ces procedes resteront axes sur !'elimination du soufre apres combustion, mais, a long terme, on evoluera vers la desulfuration du combustible avant utilisation, qui semble devoir presenter de nombreux avantages sur les systemes d'epuration des gaz de carneau actuellement envisa- ges. De meme, pour les emissions des vehicules a moteur, on insistera a court terme sur l'epuration des gaz d'echappement par conversion catalytique. Cette methode a de nombreux inconvenients, mais le materiel necessaire sera disponible plus tot que pour les autres techniques. II est probable qu'ulterieure- ment on remplacera cette methode par le recours a 'des moteurs d'un type different, tels que les moteurs Diesel et les moteurs a charge stratifiee. Dans les deux cas, puisqu'il s'agit de techniques provisoires, le service de lutte contre la · pollution devra faire toute une serie d'hypotheses sur !'evolution future des coflts et des resultats, pour lesquelles les donnees actuelles ne peuvent constituer un guide valable. Comparaison des cofits en capital et des cofits d'exploitation Un autre exemple de !'influence de !'incertitude sur les coflts se presente lorsqu'une methode entraine des coflts d'exploitation plus eleves, une autre des coflts en capital superieurs. Dans le cas de l'oxyde de soufre, il faut decider soit de brfller un combustible desulfure, soit de laver les gaz de carneau en conti- nuant a brfller du combustible a haute teneur en soufre. Sur le plan de la technique economique, la compa- raison de ces deux methodes est simple. La princi- pale difficulte est de connaitre les donnees essen- tielles avec une probabilite suffisante pour qu'on puisse indiquer (au niveau de confiance fixe) quels seront les resultats des politiques envisagees. Par exemple, il pourrait etre necessaire d 'importer du petrole; dans ce cas, la balance des paiements, la securite de l 'approvisionnement et d 'autres conside- rations de politique nationale ne manqueront pas d'influencer la decision. La desulfuration dans une raffinerie de petrole produirait une serie de residus et il faudrait decider si l'on inclura ou non dans !'analyse la pollution creee par la raffinerie. L'evolu- tion future du prix du petrole est tres incertaine. Si l'on admet que la duree de vie utile d'une centrale electrique ou d'une autre usine peut atteindre 30 ans, ii faudrait ausssi projeter le prix du petrole pendant une aussi longue periode. Appliquer un taux d'ac- tualisation approprie pourrait reduire !'importance de la fin de cette periode, mais des predictions sur les prix, meme ne portant que sur les 10 a 15 annees a venir, risquent d'et~e tres peu fiables. Une autre incertitude encore concerne la tendance des prix des combustibles. Si le combustible a faible teneur en soufre est d'origine nationale, les pro- blemes de balance des paiements et de securite d'approvisionnement ne se poseront pas, mais le prix de ce combustible sera cependant lie a celui des combustibles importes et souffrira done en partie des memes incertitudes. D'autres incertitudes existent quant aux performances des laveurs et quant aux prix futurs de certains produits de recuperation tels que l'acide sulfurique ou le soufre. Pour toutes ces raisons, il faut presenter une gamme d'estimatiom et expliciter les hypotheses qui leur ont servi de base. C'est seulement ainsi que l'on pourra determiner dans quelle mesure une decision peut etre remise en ASPECTS ECONOMIQUES 95 cause par la variation de divers parametres. II faudra accorder une grande attention aux cas limites ou deux solutions sont en concurrence (voir methodes de gestion, p. 95). Bien que cette liste de difficultes soit peu satisfai- sante aux yeux d'ingenieurs et responsables qui aiment que les differentes solutions soient enoncees clairement, l'un des buts de ce chapitre est de souligner que la gestion de la qualite du milieu est, du point de vue technique, un domaine tres dynami- que qui a des interactions avec de nombreux autres domaines affectant !'aspect economique de la pro- duction. Les decisions prises par les autorites seront done obligatoirement imparfaites, fondees sur diffe- rentes series d'hypotheses. On admet d'ordinaire que l'epuration entraine toujours des depenses supplementaires. Cependant, il est bon de souligner qu'un procede ,, sale>> n'est pas toujours le moyen le moins cher de fabriquer des biens et de fournir des services. Dans certaines circonstances, il y a meme lieu de choisir le procede ,, propre >> pour des motifs purement economiques. En d'autres termes, !'amelioration du milieu ne se realise pas toujours au detriment du rendement. On peut citer comme exemple la mise au point du reacteur a double flux, qui a remplace le type anterieur et fournit une puissance accrue pour une consommation et un bruit moins importants. Aupa- ravant, on affirmait que toute reduction du bruit, que ce soit par des dispositifs supplementaires ou par une modification de l'echappement, reduirait le rendement du moteur. La decouverte du principe du double flux a prouve le contraire. Dans ce cas, la decouverte a ete faite a la suite de recherches visant. non a reduire le bruit, mais a augmenter la puis: sance. De meme, la combustion en lit fluidise peut etre avantageuse a la fois du point de vue de l'environne- ment et du rendement, tandis que le moteur de voiture a charge stratifiee semble devoir fournir de meilleurs resultats sur le premier plan sans perte sur le second. Deux decouvertes recentes, publiees par les industries de !'aluminium et du cuivre, paraissent pouvoir ameliorer le rendement de la production tout en reduisant les emissions de gaz charges d 'oxydes et de fluorures de soufre, pour une meme production. Comme les techniques ne sont pas immuables, il faut encourager l 'industrie a prendre les risques qu'entraine tout investissement nouveau. Dans cer- tains secteurs, tels que ceux des ordinateurs, des semi-conducteurs et de l 'electronique, la concurrence sur les marches, tant nationaux qu'internationaux, peut suffire. Dans des industries plus anciennes, il est probable que des forces exterieures sont necessaires pour stimuler les innovations. La plus grande impor- tance accordee, depuis peu, a la qualite de l'air peut fort bien fournir ce stimulant. Freins a !'innovation dans les industries capitalistiques Les industries capitalistiques - on peut citer parrni les principales la production d'electricite et le raffinage du petrole - tendent a etre extremement conservatrices sur le plan de la technologie car, par definition, une erreur concernant les investissements y est ruineuse. A cause des grandes economies d'echelle qu'on y realise, des usines pilotes, meme petites, sont tres dispendieuses et la valeur de recupe- ration d'une technique qui n'a pas reussi est a peu pres nulle, car la plus grande partie des ressources ne peuvent servir a aucun autre usage. Dans le domaine nucleaire, par exemple, on a du abandonner, a cause de problemes techniques, le surgenerateur de Fermi, l'un des premiers realises aux Etats-Unis. De plus, comme les facteurs techniques ne restent pas cons- tants quand la taille de l'usine augmente, des expe- riences a assez grande echelle sont necessaires. Le succes d'un essai a petite echelle ne garantit pas automatiquement qu'il sera possible de passer d'em- blee aux dimensions d'exploitation normales. De plus, le caractere vital de l'electricite et du petrole pour l'economie et l'inelasticite de leur de- mande par rapport aux prix, du moins a court terme, font que la fiabilite, c'est-a-dire la securite des approvisionnements, importe avant tout; les produc- teurs hesiteront done a prendre les risques inherents a une technique nouvelle, non eprouvee. Le pro- bleme qui se pose aux dirigeants est de maintenir la production malgre les incertitudes qui accompagnent toute modification des procedes. Une autre difficulte est d'integrer cette fa<;:on de prendre des risques dans le cadre de la gestion, c'est-a-dire de trouver des stimulants pour encourager !es investissements qui sont necessaires pour faire entrer dans la pratique une technique perfectionnee. METHODES DE GESTION DE L'AIR Le but principal doit toujours etre de maximiser les avantages nets globaux, compte tenu de !'exis- tence de multiples sources de pollution affectant de 96 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES multiples recepteurs. Cette optimalisation exige des connaissances de quatre ordres: 1) informations sur Jes emissions, c'est-a-dire un inventaire complet des sources; 2) connaissance des rapports entre le volume et la . nature des emissions d'une part, le cout de la Jutte contre la pollution d'autre part, c'est-a-dire des fonctions du cout des activites de Jutte; 3) connaissances sur le transport et la diffusion des polluants et les concentrations qui en resultent au niveau du sol en divers points de la region meteorologique, c'est-a-dire des modeles de ]'atmo- sphere mettant en relation les sources et les recep- teurs; • 4) connaissance des effets sur le milieu et sur la sante des polluants, presents a diverses concentra- tions, tant isolement qu'en combinaison, c'est-a-dire des modeles du milieu liant la dose aux dommages (fonctions des dommages). II est clair qu'on ne peut pas toujours mesurer les dommages en termes mone- taires, mais une evaluation quantitative est, d'ordi- naire possible. · · La mise au point d 'une methode comprend done une phase de collecte et d'analyse des donnees, !'articulation des solutions possibles, c'est-a-dire le calcul des rapports avantages/cout, puis une fois qu'on est arrive a un accord sur l'objectif social et qu'on a etabli l'urgence relative des actions, la formulation d'une methode de gestion pour attein- dre le but specifie. Cette methode, a son tot1r, doit: 1) specifier l'ensemble des activites necessaires pour atteindre la qualite desiree de l'air; 2) definir un processus d'application. Plusieurs considerations sont importantes dans la mise au point et la formulation d 'une methode de gestion de la qualite de l'air: 1) un calendrier precis d'application (un des as- pects de l 'objectif social); 2) des hypotheses sur l'accroissement probable de la production de residus avec le temps; 3) l'equite de la repartition du cout des activites de lutte entre les divers responsables de la pollution et le reste de la societe (autre aspect de l'objectif social); 4) des considerations economiques exterieures telles que l'emploi ou les effets sur d'autres secteurs de l'economie (partie de la fonction des couts). Certaines de ces considerations sont etudiees ci- dessous. Calendrier d'application II est a peu pres evident que, plus un plan de gestion de l'air est applique rapidement, plus ii est couteux. D'autre part, ii est necessaire, pour conser- ver sa credibilite politique, d'appliquer le pro- gramme a un rythme conforme aux besoins et aux desirs de la societe. Une des raisons du cout accru lie a une mise en reuvre rapide est que, a tous les stades, ii faut modifier un certain nombre d'installations pour les rendre conformes aux nouvelles normes, ce qui est en general (ou souvent) plus couteux que de construire une installation nouvelle qui satisfait a ces normes. La modification peut exiger la mise hors service pendant uncertain temps, d'ou une perte de production, sauf si cela peut se faire pendant une periode d'entretien normal, ce qui est rarement possible. La valeur de la production perdue pendant cette periode est l'un des couts qu'entrainent les exigences en matiere d'environnement. De plus, di- vers couts de construction sont egalement non pro- ductifs. Dans une usine ancienne, par exemple, s'il est impossible, faute de place, d'installer des laveurs entre le four et la cheminee, ii peut 'etre necessaire d'apporter a celle-ci une modification couteuse, ou meme de la remplacer. Comme une technologie nouvelle risque de n'etre pas pleinement eprouvee, les resultats peuvent etre decevants. En revanche, si l'on retarde exagerement !'application des normes et si des derogations sont accordees aux usines anciennes, les industriels seront peu motives .a construire de nouvelles usines et la vie des usines anciennes polluantes pourra done etre involontairement prolongee. De plus, les innovations sur le plan des processus de production et des methodes de Jutte peuvent elles-memes poser de nouveaux problemes dont ii faudra tenir compte. La comparaison des emissions doit se faire sur tout le cycle d'exploitation, depuis la mise en route jusqu'a l'arret, avec les variations aleatoires normales de la production de residus, suivant les heures, les jours, les semaines, etc. La comparaison doit aussi prevoir jusqu'a un certain point le risque, avec chaque methode, de degagements accidentels de pollution. Tous ces facteurs compliquent I 'analyse, mais il est necessaire d'en tenir compte. La planification depend aussi du dynamisme de l'industrie consideree. Si elle est en expansion rapide, !'importance des usines anciennes sera bien moindre que si I 'industrie est plus ou moins statique. La modification des usines anciennes peut convenir davantage pour une industrie statique ou en declin que pour une industrie en expansion rapide. ASPECTS ECONOMIQUES 97 Hypotheses sur le taux de croissance des industries polluantes Dans certains pays, le secteur de la production d'electricite se developpe au rythme de 10% l'an, c'est-a-dire que la production double en 8 ans environ. Si on ne modifie pas les normes, le total des emissions doublera aussi en 8 ans, a supposer que les techniques employees restent a peu pres les memes pendant la periode etudiee. En revanche, le volume absolu de polluants provenant d'une industrie en declin diminuera probablement, meme sans regle- mentation specifique. Equite On pourrait exiger de chaque pollueur une reduc- tion du niveau de pollution cree, independamment de sa capacite de paiement. D'un point de vue, ce serait equitable, mais en pratique ce ne serait pas une bonne politique, car certaines activites - grace aux economies d'echelle ou aux techniques de produc- tion - peuvent s'adapter plus facilement que de petites entreprises plus anciennes. Si, dans une zone donnee, 50% de l'oxyde de soufre produit viennent d'une seule grande centrale electrique, le reste prove- nant de 100 petites usines, il peut etre plus efficace du point de vue economique d'exiger de la centrale l'essentiel de la reduction necessaire pour respecter les normes; mais alors les decisions prises ne tou- chent pas egalement tous Jes pollueurs. De meme, pour la pollution de l'air des villes due aux vehicules a moteur, on pourrait exiger de ceux-ci qu'ils soient tous conformes a une certaine norme. Une solution plus efficace serait probablement d'im- poser des normes tres rigoureuses aux taxis, aux autobus et aux vehicules commerciaux et d'etre plus tolerant pour les voitures particulieres. La raison en est qu'une assez faible proportion du nombre total de vehicules peut representer une part disproportion- nee du carburant consomme et de la distance par- courue dans la region de lutte. De plus, les vehicules commerciaux sont remplaces assez souvent et leur calendrier d'entretien est plus strict que pour les voitures particulieres. Enfin, puisqu'il s'agit de vehi- cules commerciaux, il est possible de repercuter sur les clients une partie des depenses supportees. D'au- tre part, on pourrait reduire la pollution due aux voitures particulieres en imposant des restrictions a leur entree dans la ville, surtout pendant les periodes de stagnation de l'air. Considerations externes La politique de l'environnement ne se formule pas isolement; elle est liee a d'autres objectifs sociaux tels que le plein emploi et la balance des paiements. L'augmentation du co1lt de certains produits, l'ener- gie par exemple, peut avoir des consequences s'eten- dant a toute l'economie. L'un des objectifs d'une politique de l'environnement sera sans aucun doute de reduire au minimum les effets defavorables sur l'economie. Cependant, des perturbations momentanees sont probablement inevitables. Apres tout, l'un des objec- tifs essentiels de la gestion du milieu est d'arriver a une repartition optimale des ressources, ce qui impli- que que certaines activites soient desavantagees par rapport a d'autres, par exemple les voitures particu- lieres par rapport aux transports en commun. De meme, les moyens de lutte contre les emissions peuvent etre plus co1lteux dans certaines regions que dans d'autres. Meme a court terme, c'est une tache complexe que d'evaluer les ajustements economiques a une varia- tion des co1lts de production due a !'imposition de nouvelles contraintes en matiere d'environnement. Les co1lts de production varient constamment par suite des fluctuations des taux des salaires, des co1lts des matieres premieres, des niveaux de production, des taux d'interet, etc. La lutte contre la pollution ne fait qu'ajouter un element au processus complexe et dynamique de la determination des co1lts de produc- tion. Un modele global de l'economie est necessaire pour permettre aux planificatcurs de suivre les effets d'une variation du prix: a la production d'une mar- chandise, I 'electricite ou l'acier par exemple, a tra- vers les autres secteurs de l'economie jusqu'a la demande finale de tons les biens et services. Cette difficulte est due, entre autres, a ce que, quand on cherche a suivre l'effet d'une modification donnee dans le tableau des relations intersectorielles, d'au- tres facteurs changent aussi. Des consequences defa- vorables pour un secteur sont souvent compensees par des gains dans un secteur concurrent, ce qui complique encore les calculs. Une perte pour l'indus- trie de l'acier peut se traduire par un gain pour celles du ciment et de l'aluminium et, bien entendu, la Jutte contre la pollution elle-meme emploie aussi des ressources. Du point de n1e du secteur public, ce qui importe, c'est la variation du revenu national (ou peut-etre du revenu regional); !es transferts entre secteurs de l'economie ne doivent done pas etre consideres comme des gains ou des pertes pour la societe tout entiere. 98 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES II ne faut pas non plus considerer comme des gains ou des pertes pour l'economie Jes depenses de nature externe, c'est-a-dire Jes variations des prix OU des coftts pour un producteur dues aux activites d'un autre producteur. Par exemple si, a cause de la necessite de proteger le milieu, on exige des utilisa- teurs de petrole et de charbon qu'ils reduisent leurs emissions de. soufre et s'ils choisissent un procede qui fournira du soufre commercialisable, l'offre to- tale de soufre sur le marche augmentera et son prix diminuera (plus OU moins suivant }'eJasticite de la demande par rapport aux prix). Les producteurs actuels de soufre subiront done une perte, mais cette perte sera un avantage pour le consommateur. Du point de vue social, ces effets complementaires s'.an- nulent. II est plus difficile encore. de predire l~s conse- quences economiques a long terme, comme on peut le montrer par un exemple fictif. Supposons qu'un gaz inerte soit necessaire pour la fabrication des tubes a vide et que la production de ce gaz par une autre industrie entraine des difficultes graves sur le plan de la pollution. Appliquer des contraintes a l'industrie du gaz augmentera le prix de celui-ci, ce qui pourrait affecter gravement l'industrie des tubes a vide et, par consequent, tout le secteur de l'electro- nique (radio, TV, ordinateurs, etc.) ou !'on em- ployait Jes tubes a vide avant l'invention des transis- tors. Pourtant, un raisonnement de ce genre exagere- rnit enormement Jes (( consequences economiques a long terme >> de la decision prise puisque, pour des raisons sans aucun rapport avec !es problemes d'.en- vironnement, l'industrie electronique a pour ainsi dire cesse d'utiliser Jes tubes a vide (et qu'aucun gaz inerte n'intervient dans la fabrication des transis- tors). La prediction faite aurait done ete erronee. De meme, alors que des entreprises vigoureuses sont capables de s'adapter aux nouvelles exigences, certaines entreprises marginales peuvent etre incapa- bles de survivre si leur revenu net est reduit .et leur direction peut preferer fermer plutot que de faire face aux depenses supplementaires necessaires. Dans ce cas, la contrainte liee a l'environnement est la derniere charge supplementaire qui hate une ferme- ture deja imminente. II ne faut cependant pas ins- crire entierement au debit de la politique de l'envi- ronnement Jes pertes economiques, le chomage et Jes autres effets sociaux de la fermeture. Au contraire, le meilleur moyen d 'evaluer. le << coftt >> de cette politi- que est de faire une analyse <( avec-et-sans »: que se serait-il passe, et pendant combien de temps, en I 'absence de reglementation? Comme ii a deja ete dit, Jes frais d'epuration de l'air peuvent rendre plus efficace l'utilisation des ressources, si I' on considere le milieu comme une ressource economique. Cependant, la reaffectation des ressources peut conduire a des troubles economi- ques pendant la periode de transition, surtout quand ii n'est pas facile de transferer certaines de ces ressources, la main-d'reuvre par exemple, vers Jes regions ou s'ouvrent.de nouvelles possibilites. II peut etre necessaire que Jes pouvoirs publics fournissent une indemnisation sous forme d'aide au recyclage et/ou au demenagement des travailleurs deplaces, ainsi qu'une aide aux regions pendant la periode de transition. Toutefois, Jes problemes de ce genre n'ont pas pour cause unique la politique de l'environne- ment; ils font partie d 'un processus continu entraine par Jes transformations de I' economie, tell es que }'automation, Jes inventions nouvelles et !'evolution du. commerce exterieur. Application des methodes de gestion Du point de vue economique, la reduction des emissions exigee par I 'administration doit etre di- rectement liee a l'etendue des dommages actuels ou prevus. Comme ii a deja ete dit, ii existe une certaine souplesse dans la fa9on dont la capacite d'auto- epuration de l'atmosphere est repartie entre Jes divers secteurs utilisateurs. Une fois qu'on a deter- mine la strategie optimale pour une region donnee, au sens << physique >> ou technique, ii faut choisir Jes mesures d 'application de nature a determiner un ensemble optimal de resultats. Ces mesures peuvent etre directes, par exemple une reglementation obliga- toire, ou indirectes, par exemple des taxes sur !es effluents, des impots ou des subventions. Si !es dommages causes sont tres importants et si Jes techniques de reduction sont d'un emploi facile, une interdiction pure et simple peut se justifier; 1 'activite en cause est alors obligee de s'adapter ou de dispa- raitre. En theorie, !'imposition d'une taxe ou d'un impot sur Jes emissions est la methode qui fournit le plus de latitude dans !'application des normes aux divers types d'activite. Le probleme est de determiner le niveau de l'impot de fa9on a atteindre la qualite desiree de I 'atmosphere. Si tous Jes industriels res- ponsables de la pollution preferent payer l'impot plutot que d'epurer; le taux est trop bas. Inverse- ment, si les entreprises ne peuvent ni payer l 'impot ni epurer, et par consequent, cessent leur exploita- tion, le taux est trop eleve. La fixation du taux est ASPECTS ECONOMIQUES 99 compliquee en outre par le fait qu'un niveau donne de ce taux influencera les decisions de la direction des usines. Quelle que soit la methode choisie, il est tres desirable d'annoncer a l'avance les niveaux de reduc- tion qui seront exiges, a l'avenir, aux differentes periodes. Comme on l'a dit plus haut, modifier une installation existante cotlte tres cher; les industriels doivent done connaitre largement a temps Jes condi- tions qu'ils devront remplir, pour leur propre planifi- cation. L'annonce precoce de la politique adoptee peut aussi influencer la mise au point et la concep- tion du materiel et stimuler beaucoup la recherche. De ce point de vue, la souplesse de l'imp6t est particulierement avantageuse, car on peut etablir un calendrier d'imposition, partant d'un taux bas et augmentant au fil des annees de fa<;on a stimuler !es progres technologiques en vue de reduire Jes emis- sions. Cette reduction peut se faire de deux fa<;ons: utiliser le processus polluant actuel et chercher a capter les sous-produits nuisibles ou modifier soit le processus de production, soit Jes matieres premieres, soit la nature du produit. La technique de combus- tion du charbon, par exemple, exige aujourd 'hui que celui-ci soit au prealable finement pulverise. Les processus existants conduisent a un bon rendement de la combustion, mais creent de graves problemes techniques pour capter les fines particules qui ali- mentent le foyer, dont certaines ont moins d'un micron de diametre. Pour arreter Jes cendres vo- lantes, la technique la plus employee est le depous- sierage electrostatique, aujourd'hui perfectionne au point d'atteindre un rendement de plus de 99% en poids. Malheureusement, comme un tres grand nom- bre de petites particules arrivent malgre tout a traverser le depoussiereur, certains pretendent qu'un rendement de 99% enpoids permet encore !'emission d'environ 50'.Yo des particules en nonzbre. (Cela pose la question de savoir si le poids est necessairement le bon critere pour mesurer le rendement.) Si l'on adoptait un autre procede de combustion qui n'exigerait pas que le charbon soit pulverise, ii y aurait tres peu de cendres volantes et beaucoup plus de cendres de foyer, ce qui eliminerait en grande partie le probleme de la pollution par Jes particules. L'interet de cet exemple est de montrer qu'une technologie donnee, telle que la combustion du charbon pulverise, peut exiger des moyens de lutte contre les emissions qui sont de plus en plus cotlteux pour chaque unite supplementaire de polluant cap- tee. A un moment donne, une modification du processus peut transformer completement l'allure du phenomene sur le plan economique, au point qu' on pourrait obtenir une suppression presque totale du polluant sans augmentation des cotlts. L'argument d'apres lequel le cotlt des moyens d'epuration aug- mente rapidement pour les rendements eleves ne s'applique done qu'a une technique donnee et peut etre faux si l'on choisit un procede different. RENTABILITE, FONCTION DES COUTS ET FONCTION DES DOMMAGES La rentabilite exige que l'on n'investisse pour ameliorer la qualite de l'air dans une region qu'au- tant que la valeur de !'amelioration nette du milieu est egale ou superieure aux frais engages. Quand cette amelioration, c'est-a-dire la reduction des dom- mages causes, peut etre evaluee en termes mone- taires, cette comparaison peut se faire objectivement. Quand il n'en est pas ainsi, il faut proceder a une appreciation subjective, mais informee; le choix est alors determine par Jes valeurs sociales admises et par le prix que le public est dispose a payer. Supposons d'abord que l'on dispose de donnees suffisantes pour etablir une fonction des dommages (c'est-a-dire la relation entre le cotlt des dommages evites et le degre de reduction des emissions) et une fonction des cotlts (c'est-a-dire la relation entre le cotlt des moyens de Jutte et le degre de reduction des emissions). C'est le cas de la figure 2 ou la rentabilite Fig. 2. Relations entre le coGt de J'epuration, la valeur des dommages evites (avantages) et le degre de reduction des emissions Co Gt I ~ ·~ '8 'Q 1' E 0 u I i I ro Niveau' d'Epuration correspondant ·1 > a la rentabilit8 limite i/ I e, Degre de reduction des emissions 100 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR DES VILLES Fig. 3. Relations entre le coCit des moyens de Jutte et le degre de reduction des emissions, fondees sur des donnees aleatoires l .§ c 0 ·,c ! '.~ 0 i" E .g -* ~ 0 ~ Degre de reduction des emissions economique correspond a un degre de reduction e1, pour un coflt c1• L'allure generale des deux courbes est typique. Si les donnees ne sont pas connues de fai;on exacte mais consistent en une serie de valeurs assorties d'une probabilite (Fig. 3), on obtient une region au lieu d'un point. Le choix du niveau de reduction est alors affaire d 'appreciation. II est a remarquer que la forme (c'est-a~dire fa nature de la relation) et le niveau des courbes sont l'un et l'autre importants. L 'allure des courbes sera voisine de celle de la courbe 1 de la figure 4 lorsqu'il existe d'importantes economies d'echelle en matiere de lutte contre la pollution, tandis que la courbe 2 correspond au cas ou ces economies sont moins importantes (c'est-a- dire. ou l'industrie est moins capitalistique). De men;:ie, la courbe 3, pour les dommages, correspond au cas ou le rendement initial de la reduction des emissions est plus eleve que pour la courbe 4, ou la relation est plus voisine de la linearite. Les. courbes peuvent aussi presenter un point anguleux. Pour la fonction des dommages, il traduit l'existence d'un effet. de seuil, pour la fonction des couts, la possibili- te de recourir a deux techniques differentes. Entin, on. a une courbe en S pour les dommages causes par les rayonnements et peut-etre pour certains polluants de l'air (Fig. 5). Quand la courbe des c01lts a la forme de la figure 6, avec une augmentation assez abrupte des couts pour Fig. 4. Reduction des emissions dans differentes conditions a c: 0 ·;:; ~ :::, Q. ~Q) Q) -a .... ,::, 0 u. Degre de reduction ~ 3 "' E E 0 0 Degre de reduction WHO 77395 • Courbe 1 : importantes economies d'echelle pour la reduction des emissions; courbe 2: reduction des emissions dans une industrie non capitalistique; courbe 3: fonction des dommages indiquant un rendement plus eleve pour le debut de la reduction des emissions; courbe 4: fonction des dommages indiquant un rendement moins eleve pour le debut de la reduction des emissions. ASPECTS ECONOMJQUES 101 Fig. 5. Courbe des dommages causes par les rayonne- ments et peut-etre par certains polluants de !'air pour lesquels ii ya un effet de seuil "' +-c a, E a, c c 0 > "' ..... "' a, ..... "' 0. "' ,a, "' ::; "' u "' a, Cl "' E E 0 0 ----- Dose de rayonnement: Degre de reduction -----1-. Fig. 6. Courbe des coOts avec augmentation brutale au point e1 c 0 ·.;::; ~ ::; 0. ~a, a, ""CJ +- ,::; 0 0 e, Degre de reduction WHO 77394 Fig. 7. Courbes des coOts pour diverses ameliorations de la technique de lutte initiale, pour divers degres de reduction ············· 1/ j // .? .. 3/·· ;1-.l ......... /, I . ...- , I ... ....-_/ ;~·:/ ........ ··· ' "::: ~;,9-e de rti:-Guc.:ion un certain niveau de reduction, une solution simple pourrait etre de choisir ce niveau e1, parce que, jusqu'a ce point, on peut reduire les emissions en augmentant peu les couts, tandis que pour tous les niveaux superieurs, !'amelioration provoque un ac- croissement disproportionne des couts. II est a remarquer que !'apparition d'une techni- que nouvelle peut influencer la forme ou le niveau de la fonction des couts. Supposons que les courbes 1, 2 et 3 de la figure 7 correspondent a de nouvelles ameliorations de la technique initiale. La methode 1 est preferable a cette derniere jusqu'au niveau e1, la methode 2 est avantageuse au-dessus de ce niveau et la methode 3 moins couteuse a partir du niveau e2 • La courbe de moindre cout est done representee par la serie d'arcs limitant la partie ombree de la figure. ETCDE D'UN CAS DE GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR: LA REDUCTION DE LA TENEUR EN SOUFRE Le soufre est l'un des polluants les plus repandus, sun out dans les pays industrialises; une grande partie provient de la combustion de charbon et de produits petroliers pour obtenir de l'electricite et de la vapeur. Comme les centrales electriques appar- tiennent d'ordinaire a l'Etat, ou que tout au moins leur exploitation est reglementee par lui, que leur conception et leur fonctionnement sont, dans l'en- semble, normalises et que leur duree de vie utile est extremement longue par rapport a celle des autres usines, on a accorde une grande attention, dans le 102 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES monde entier, aux moyens de reduire. ou d'eliminer la production d'oxydes de soufre liee a l'emploi des combustibles fossiles. Ces centrales sont souvent assez voisines des centres de charge, c'est-a-dire des grandes villes, ce qui les rend tres importantes du point de vue de la lutte contre la pollution. En outre, la production d'electricite est, dans le monde, l'une des industries dont la croissance est la plus rapide; s 'il existait dans le commerce des appareils permet- tant d'eliminer le soufre, il y aurait pour eux un marche d'une importance de plus en plus considera- ble. II y a deux solutions principales: soit extraire le soufre du combustible avant son utilisation, soit eliminer les oxydes de soufre des gaz de carneau. De plus, on peut ne se servir que ,de combustibles ayant une faible teneur naturelle en soufre ou supprimer completement les combustibles fossiles en recourant a l'energie nucleaire (nous ne parlerons pas de cette possibilite, qui entrainerait des considerations sor- tant du cadre de notre etude). Les combustibles a faible teneur en soufre n'existent qu'en tres petites quantites et sont chers. De plus, on risque que leur extraction ait des consequences defavorables, telles qu''1ne exploitation miniere a ciel ouvert et de plus grandes difficultes pour !'evacuation des cendres. Cependant, vu le coftt eleve de la conversion du materiel, les dirigeants des usines anciennes prefere- ront probablement payer leur combustible plus cher pour eviter les investissements importants qu'exige- raient des appareils d'epuration dont la vie utile serait sans doute plus longue que celle de l'usine elle- meme. De plus, les centrales anciennes fonctionnent avec un facteur de charge moins eleve que les centrales plus recentes, qui ont un meilleur rende- ment; il est probable que leur consommation an- nuelle de combustible par kilowatt-heure est plus eleve, mais que la consommation par kilowatt est moindre, puisqu'elles fonctionnent moins souvent. II est devenu presque impossible de comparer l'emploi d'un combustible a faible teneur en soufre et la mise en place d'epurateurs depuis les re(;::entes augmentations du prix du petrole sur le marche international, qui, de plus, influencent directem.ent le prix du charbon. II est tres difficile de prevoir le prix du petrole a faible teneur en soufre pendant une decennie ou plus; il est done probable que !'atten- tion se portera davantage sur les techniques d'elimi- nation du soufre. En theorie, le meilleur moyen est de desulfurer le combustible avant de le faire brftler. Comme le petrole brut doit de toute fal;on etre raffine, la desulfuration n'exige que !'addition d'une operation supplementaire au raffinage. Dans le cas du petrole, !'application de ce procede n'est done qu'une ques- tion d'offre et de rentabilite. Cependant, il faut se debarrasser des residus de la desulfuration sans creer de nouveaux problemes. En revanche, pour le char- bon, la desulfuration est encore loin d'etre commer- cialisable. Des procedes tels que la combustion en lit fluidise et le raffinage par les solvants seront peut- etre utilisables en pratique a . la fin de la presente decennie; on pourrait alors eliminer presque tout le soufre. Quant au lavage des gaz de carneau, il a deja ete essaye dans diverses usines et pourrait entrer dans la pratique plus rapidement; certains de ses partisans estiment meme qu'il est deja possible de l 'utiliser, malgre le peu d 'experience dont on dis- pose. La concentration du soufre dans les gaz de carneau est beaucoup moins elevee que dans le combustible; le rendement de !'elimination est done inferieur et pourrait se situer entre 70 et 90%. Pour montrer la complexite d 'un choix economi- que a l 'heure actuelle, un directeur d 'usine devant satisfaire a une certaine norme pour les emissions de soufre devrait comparer d'une part l'achat, par exemple, de combustible a 0,5% de soufre, d'autre part l'achat d'un combustible a 2,5% meilleur mar- che et plus facile a se procurer, complete par !'acqui- sition d'un epurateur de gaz de carneau eliminant 80% du soufre; en plus des depenses d'investisse- ment, il devrait prevoir les sommes necessaires pour couvrir les frais d'exploitation de ce materiel et d'autres facteurs de production. Ce genre de decision est rendu plus difficile encore par des incertitude:, portant sur plusieurs points: 1) l'offre de combl\sti- bles a faible teneur en soufre et leur prix pendant la periode etudiee; 2) la possibilite de continuer a satisfaire aux normes avec une teneur de 0,5% (le renforcement des normes rendrait de toute fa9on necessaires des investissements pour l'epuratiori; 3) le fonctionnement des epurateurs de gaz de car- neau, leur influence sur la fiabilite de la production de l 'usine, la possibilite de se procurer les produits necessaires, tels que le calcaire, et leur coftt; 4) le probleme de !'evacuation des residus du traitement des gaz. Une methode controversee consiste a utiliser la capacite d'assimilation de !'atmosphere pour diluer les oxydes de soufre et en abaisser le niveau au- dessous de la limite de securite. Le probleme est de savoir si nous connaissons deja assez bien les effets sur le milieu, tant a court qu 'a long terme, du rejet dans !'atmosphere d'enormes quantites d'oxydes de ASPECTS ECONOMIQUES 103 soufre. Si l'on decide cependant de diluer les emis- sions dans I'air, on peut soit implanter la centrale pres des consommateurs et la doter de cheminees tres elevees (aux emplacements ou cette fa;on de faire a ete adoptee, la hauteur des cheminees peut atteindre ou depasser 300 m) soit, au contraire, !'implanter loin des zones habitees. Dans ce cas, des coflts supplementaires sont necessaires pour le trans- port des matieres premieres jusqu'a l'usine et des produits finis de l'usine au consommateur. Le co(lt de la main-d'reuvre peut aussi augmenter. Une politique de decentralisation geographique depend autant des valeurs sociales admises que de considerations pratiques et implique que le pays est dispose a accepter une reduction de la qualite de l'air qui.serait ramenee a un niveau uniforme a l'echelle nationale. L'industrialisation atteindrait des regions qui y avaient jusqu'a present echappe et avaient done conserve un air relativement pur. II est certain que, pour prendre une decision de ce genre, il ne suffit pas de prendre en consideration la qualite de l'air. Vaut-il mieux que cette qualite se degrade dans une region ou 30 000 personnes pourraient etre affectees que dans une zone urbaine comptant, par exemple, 500 000 habitants? S 'il existe une technique de lutte qui est seulement plus cmlteuse, la decision de choisir la decentralisation devient encore plus difficile a justifier. La decentralisation et I 'augmenta- tion de la hauteur des cheminees doivent etre consi- derees, au mieux, comme des mesures provisoires en attendant la mise au point de techniques d'elirnina- tion a la source. Les hautes cheminees augmentent le risque que les polluants atteignent une region relativement stable de !'atmosphere; le probleme -c'est-a-dire la pollu- tion - se ferait alors sentir sur de plus grandes distances, peut-etre a l'exterieur des frontieres natio- nales. Les oxydes de soufre peuvent reapparaitre a des centaines de kilometres de distance, sous forme de pluie acide. On ne sait pas encore si la tendance naturelle de !'atmosphere a la dilution et a I'epura- tion compense Jes tendances a la concentration dues aux vents dominants et aux conditions meteorologi- ques les plus frequentes. Beaucoup de recherches sont encore necessaires sur le transport des polluants a courte et a longue distance dans !'atmosphere et sur Jes differents types de reaction qui se produisent. On risque toujours des reactions de potentialisation et, de ce point de vue, Jes hautes cheminees pourraient meme etre desavan- tageuses. Dans les centrales electriques a hautes cheminees et a tours de refroidissement a tirage nature!, certaines conditions meteorologiques per- mettent une reaction entre Jes gaz de cameau, conte- nant a la fois des oxydes de soufre et des particules, et les panaches des tours. Les particules ensemencent le panache et les precipitations augmentent en conse- quence dans la region sous le vent. Telles sont quelques-unes des difficultes liees aux hautes chemi- nees. II importe de souligner que capter un polluant ne signifie pas toujours que le probleme ait ete resolu, mais seulement que cette substance ne peut plus entrer dans l'un des milieux non controles, en l'es- pece !'atmosphere; il faut encore decider ce qu'on en fera. S'il s'agit de soufre, il y a deux possibilites: 1) transformer chimiquement les oxydes de soufre en un corps solide et l'evacuer dans une decharge (dans ce cas, le soufre est essentiellement considere comme un dechet et il faut remplacer constamment les reactifs employes dans les laveurs); 2) choisir un procede foumissant le soufre sous une forme com- mercialement utilisable et, si possible, regenerer les divers reactifs. Le choix entre ces deux methodes depend de considerations economiques. D'une part, il faut acheter des reactifs chimiques (le calcaire par exemple) a remplacer continuellement et supporter le coflt de !'elimination d'enormes quantites de residus solides. D'autre part, le second procede foumit un produit commercialisable, le soufre ou l'acide sulfu- rique, et exige mains de matieres premieres; en revanche, il faut une plus grande quantite d'energie et les immobilisations sont plus coflteuses. Le choix depend de la valeur marchande du soufre et de l'acide sulfurique par rapport aux investissements et aux couts d'exploitation qu'exigent respectivement les deux techniques, compte tenu des frais neces- saires pour evacuer sans danger les grandes quantites de dechets que foumit le premier procede. Voici quelques donnees de base. Pour une centrale au charbon de 1 000 MW fonctionnant 6 400 heures par an, c'est-a-dire avec un facteur de charge annuel de 73%, si l'on suppose que le charbon contient 3,5% de soufre et 12% de cendres, il faudra nor- malement elirniner 422 500 tonnes de cendres seches par an, soit environ 4 millions de metres cubes en 20 ans. Si l'on installe des laveurs a calcaire, il y aura de plus, par an, 1 108 000 tonnes de boues calcaires (50% de matieres solides), dont le volume sera presque quadruple de celui des cendres ordinaires. Si l'on remplace le calcaire par de la chaux, on produit chaque annee 842 000 tonnes de chaux eteinte, soit environ 10 millions de metres cubes au bout de 20 ans. 104 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES En revanche, si l'on choisit un procede permettant de recuperer du soufre a l'etat d'element, on en obtiend:ra 89 000 tonnes par an, en supposant le rendement global egal a 90%. Si l'on suppose qu'on l'envoie a la decharge, le volume sera seulement d'environ 85 000 m8 au bout de 20 ans. Si le soufre etait recupere sous forme d'acide sulfurique a 95%, le chiffre correspondant serait de 277 500 tonnes par an, soit environ 3 millions de metres cubes en 20 ans. Cette production representerait 1 % du. total de l'acide sulfurique consomme en 1971 aux Etats- Unis, dont la valeur etait alors de 6 a 8 dollars la tonne. Pour un stockage a long terme, le soufre a l'etat non combine est preferable, parce qu'il est inerte, insoluble et compact. Techniquement, un laveur peut eliminer a la fois les particules et les oxydes de soufre. Cependant, si l'on veut obtenir un sous-produit utilisable, il est necessaire de separer ces oxydes des autres compo- sants des gaz. Par contre, si l'on prefere considerer le soufre comme un dechet, cette separation n'est pas necessaire et l'on n'aura done pas besoin d'un laveur ou d'un depoussiereur electrostatique distinct. Un autre facteur qui entre en jeu est que les dirigeants des centrales electriques n'ont pas, en general, !'ex- perience de l'industrie chimique. Le probleme se posera de determiner !'implantation optimale de la centrale, suivant que l'on adopte ou non le procede chimique. II y aura aussi des difficultes de commer- cialisation, puisque les deux produits n'interessent pas les memes categories de clients. Enfin, la demande ·des sous-produits variera et, comme l'electricite est le produit principal, il faudra prevoir des· moyens · de stockage et, eventuellement, des installations · complementaires de production pour le produit chi- mique obtenu. La valeur de l'acide sulfurique, du soufre a l'etat d'element et du dioxyde de soufre liquide varie beaucoup suivant les marches et les pays. Comme la valeur economique du produit recuperable est d'une importance capitale pour com- parer les deux methodes, il faudra faire des calculs · distincts pour chaque region. · Considerer le soufre obtenu comme un dechet pose d'enormes problemes d'evacuation et il est necessaire d'eviter de polluer, directement ou indi- rectement, l'eau en y rejetant les produits elimines de l'air a grands frais. A certains endroits, le transport de tres grandes quantites de boues pourrait etre extremement couteux et, une fois ce transport rea- lise, meme si la boue elle-meme est relativement insoluble, elle contient des liquides dont la teneur en solides dissous peut atteindre 3 a 15 g/kg. Dans !'ensemble, la recuperation de soufre ou d'acide sulfurique peut etre preferable pour les centrales electriques alimentees au fuel, tandis que, pour celles alimentees au charbon, les considerations d'ordre economique peuvent contraindre a considerer le soufre comme un dechet, a cause des cendres et autres polluants solides captes en meme temps. CONCLUSION Le but de la politique des pouvoirs publics est de reguler la qualite de I 'air au niveau du sol dans une zone determinee (circonscription correspondant a une region meteorologique). Le plus souvent, cette qualite de l'air est compromise par plusieurs sources de pollution. Le probleme pour les autorites est de repartir la ressource - en l'espece la capacite d'auto-epuration de !'atmosphere pour un polluant donne - entre les divers utilisateurs. La reponse n'est pas simple, mais on peut suivre certains prin- cipes directeurs. Du point de vue economique, il ne serait guere rationnel d'exiger que chaque industrie polluante reduise ses emissions d'une certaine quantite, puis- que le cotlt de cette reduction serait tres different d'un emetteur a l'autre. On pourrait, du .moins en theorie, · mettre aux encheres le droit de polluer jusqu'a un certain niveau; la reaction serait diffe~ rente suivant les utilisateurs. Ceux qui disposent de solutions de remplacement, telles que la reduction des emissions, ne seraient pas disposes a payer aussi cher que ceux qui n'ont pas ce recours, tout au moins a court terme. On pourrait obtenir un resultat analogue par !'imposition d'une taxe sur les emissions; si son taux etait bien choisi, elle conduirait ceux qui le peuvent a cesser de polluer !'atmosphere pour echapper a la taxe, laissant ainsi la capacite d'auto-epuration de !'atmosphere, qui est limitee, a la disposition de ceux qui trouvent plus rentable de payer la taxe. Avec une taxe sur les emissions, chaque pollueur peut determi- ner lui-meme comment reduire au minimum ses cotlts totaux. Lorsque, pour diverses raisons, .il est impossible d'adopter la solution de la taxation, la methode de lutte adoptee doit etre telle qu'elle provoque chez Jes differents pollueurs des reactions variees, analogues a celles qui auraient ete obtenues par l'impot, car, du point de vue economique, c'est ce derpier qui est le plus proche d'une solution efficace. CHAPITRE 7 METEOROLOGIE DE LA POLLUTION DE L'AIR R. E. Munn a TABLE DES MATIERES Page Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Quelques considerations meteorologiques impor- tantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Variabilite selon le moment et le lieu: le temps et le climat . . . . . . . . . . . . . 106 Le cycle nycthemeral par temps calme 106 Processus meteorologiques a grande echelle . 108 Processus meteorologiques a echelle moyenne 111 Processus meteorologiques a petite echelle . . 112 Relations entre les conditions meteorologiques et la pollution de !'air . . . . . . . 114 Pollution a l'interieur des batiments 114 Pollution autour des batiments . . . 115 Ascension des panaches . . . . . 116 Pollution provenant de cheminees de grande hauteur . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Influence des processus meteorologiques a echelle moyenne sur la pollution . . . . . . . . . 118 Pollution de !'air au niveau regional et au niveau mondial . . . . . . . . . . . . . . . . 119 INTRODUCTION La pollution de l'air est d'abord un probleme local. Cependant, l'atmosphere ignore les frontieres et transporte la pollution loin des villes, par-dessus les terres et les mers, tout autour du monde. Ce processus presente a la fois des avantages et des inconvenients. D'une part, les autorites locales ne sont pas toujours en mesure de !utter avec succes contre la pollution, ce qui peut exiger une coopera- a Service de !'Environnement atmospherique, Departe· ment de !'Environnement, 4905 Dufferin Street, Downsview, Ontario, Canada. (L'auteur a ecrit ce chapitre en qualite d'expert-conseil aupres de l'OMM.) Pago Etablissement de modeles 122 Maquettes . . . . . 122 Modeles statistiques 122 Modeles physiques . 122 Previsions . . . . . 124 Previsions de la ventilation 124 Previsions de la pollution . 125 Previsions des pluies acides 126 Previsions climatologiques de la pollution de !'air pour Ia planification regionale . . . . . . . 126 Conditions necessaires pour la surveillance 127 Disposition de donnees meteorologiques bien adaptees . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Observations meteorologiques speciales pour Jes etudes sur la pollution de !'air . . . . . . . 128 Surveillance de la pollution de l'air: considera- tions meteorologiques . 128 References bibliographiques . 129 tion aux niveaUe-..:: regional et international, chose souvent difficile (la formation photochimique d'oxy- dants, par exemple, met souvent en jeu de tres grands volumes d'air). D'autre part, la pollution est diluee a mesure qu'elle s'eloigne de sa source et, apres quelques jours, une grande partie est eliminee avec !es precipitations et est absorbee dans le sol. Ces processus d'auto-epuration (on parle de << puits ,>), qui provoquent parfois des accumulations indesirables de polluants dans d'autres milieux (vege- tation, sols, lacs, etc.), peuvent se produire loin du point d'emission. Au-dessus d'une ville, vue d'avion, on observe souvent que la limite superieure de la couche urbaine -105- 106 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES de brume est tres nette. Cette limite, appelee hauteur de melange, separe l'air pollue de l'air pur superieur. Bien entendu, en cas de grand vent, cette limite nette disparait et la pollution peut diffuser jusqu'a une grande hauteur. II y a cependant une autre limite, la tropopause. Cette barriere a la ventilation ascendante se trouve a une dizaine de kilometres d'altitude et separe la troposphere de la stratosphere, relativement calme. Les observations en avion confirment que, au-dessus de cette limite, la pollution diminue beau- coup. Au niveau des villes et des regions, la pollution varie d'une heure a l'autre, par suite de l'ecart entre les taux de production et les taux de dilution et de destruction par 1) melange vertical a travers la couche superficielle; 2) transport par le vent en dehors de l'espace considere; 3) reactions chimiques a l'interieur de cet espace; 4) absorption par les precipitations et par le sol. De meme, les copcentra- tions mondiales de la pollution dependent de l'im- portance relative des sources et des puits; dans ce cas, la dimension verticale appropriee est la hauteur de la tropopause et les sources naturelles (oceans, incendies de forets, volcans, etc.) predominent sou- vent. Comme, en Europe, le temps varie beaucouj, d'un jour a l'autre, ii en est de meme de la qualite de l'air. Les concentrations de polluants seront probable- ment assez elevees quand les processus natutels de ventilation et d'epuration agissent peu, c'est-a-dire quand la hauteur de melange est faible et la vitesse du vent reduite. Cependant, toutes les situations meteorologiques posent un probleme de dispersion pour certaines configurations des sources, certaines hauteurs des cheminees et certaines topographies. QUELQUES CONSIDERATIONS METEOROLOGIQUES IMPORTANTES Variabilite selon le moment et le lieu: le temps et le climat Le temps est difficile a definir; c'est l'ensemble de~ divers stimuli atmospheriques qui atteignent les indi- vidus, les animaux, les plantes et les objets iI1animes. II est facile de mesurer les elements qui le constituent - temperature, humidite, vent, nebulosite, precipi- tations, visibilite, pression atmospherique, rayonne- ments, etc. -, mais il est difficile d'etablir un indice integrant tous ces facteurs pour obtenir une echelle unique. A cela s'ajoute que ces elements varient d'un jour' a l'autre, ou meme d'une seconde a I'autre, et que Ies moyennes et !es ecarts-types dissimulent souvent Ies tendances a court terme et Jes valeurs extremes, qui peuvent etre de la plus haute impor- tance pour Ia reaction des recepteurs. Le climat est la synthese du temps, mais, ici encore, Ies moyennes sont trompeuses. Meme au cours des deux derniers siecles, ii y a eu des anoma- lies d'une duree de plusieurs decennies et ii n'est pas possible de definir une moyenne absolue pour un element du temps. En climatologie, on choisit une periode de reference normalisee, d'une duree de 30 ans, pour pouvoir comparer Ies observations faites en divers endroits. · Le temps et le climat varient d 'un endroit a J'autre, meme d'un cote a J'autre d'un batiment OU d'un arbre. II est tres difficile de choisir des indica- teurs climatiques adequats pour un etre humain qui passe du soleil a l'ombre et inversement, porte des vetements et passe une partie de sa vie seulement en plein air. Outre cette variabilite ..,..... et celle des reponses de recepteurs apparemment semblables aux con- traintes exercees par le milieu - un probleme diffi- cile est de definir ceux des elements du temps qqi ont le plus d'importance dans une situation donnee. Un cultivateur et une personne en vacances, par exem- ple, ont une perception du temps assez differente. Dans les deux paragraphes qui suivent, nous exami- nons plus particulierement Jes processus meteorolo- giques concernant la gestion de la qualite de l'air et Jes reponses des recepteurs. Le cycle nycthemeral par temps calme A Ia campagne, en terrain plat et decouvert, ii existe par beau temps un cycle meteorologique de 24 heures. La nuit, l 'air voisin du sol se refroidit plus vite qu'a quelques centaines de metres de hauteur, ce qui cree une inversion de temperature (augmentation de la temperature avec la hauteur) (voir Fig. 1, a). Une bulle d'air s'elevant au hasard se trouve rapide- melit dans un milieu plus chaud et commence a redescendre a. Une inversion thermique reduit le a Comme la pression de !'air diminue avec la hauteur, une bulle d'air qui s'eleve doit se dilater et se refroidir (comme le gaz dans un serpentin de refrigerateur). 'Si la bulle n'echangeait pas de chaleur avec le milieu ambiant, elle se refroidirait de 1 °C par 100 m d'elevation (c'est ce qu'on appelle une situation de gradient adiabatique). C'est le gradient de reference par rapport auquel le melange vertical est freine ou accelere. Quand !'air est sature, le refroidissement adiabatique est compense en partie par le degagement de la chaleur latente de condensation; le gradient de reference est alors le gradient adiabatique sature, d'environ 0,6°C par 100 m. POLLUTION ET METEOROLOGIE 107 Fig. 1. Structure de la couche superficielle de l'air par temps calme: a) la nuit; b) le jour t i .... :::J a, +-' :::J "' I +- Gradient adiabatique Inversion thermique Temperature a) NUIT .-- Gradient adiabatique +-- Superadiabatique Temperature - I b) JOUR melange vertical et il en resulte une stratification des polluants; elle diminue aussi la vitesse du vent au voisinage du sol, avec acceleration compensatoire en altitude. La dispersion des polluants degages a l'inte- rieur de la couche d'inversion est done reduite a la fois par une mauvaise ventilation horizontale et par un mauvais melange vertical. En revanche, les ef- fluents des hautes cheminees ne peuvent plus redes- cendre. Pendant le jour (Fi?. 1, b), l'air voisin du sol s'echauffe plus vite que l'air situe a quelques cen- taines de metres de hauteur. Une bulle d'air s'ele- vant au hasard reste plus chaude que le milieu ambiant jusqu'a des hauteurs considerables, quel- quefois plusieurs kilometres au-dessus de zones Ir;:;= WHO 77405 I chaudes et seches. Le sommet de la zone d'echanges actifs est appele la hauteur de melange; au-dessous, c'est la couche de melange en surface. A la campagne, au-dessus d'un sol plat et decou- vert, par temps calme, la hauteur de melange est nulle la nuit, commence a augmenter peu apres le lever du soleil et atteint un maximum dans le milieu de I'apres-midi (Fig. 2). La disparition matinale de !'inversion est particulierement importante. D'im- portantes bulles de convection s'elevent jusqu'a ce qu'elles atteignent les effluents des cheminees qui soot restes en hauteur pendant Ia nuit et s 'y melan- gent pour donner des panaches qui redescendent jusqu'au sol, provoquant un enfumage. C'est I'une des raisons pour lesquelles on observe normalement 108 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 2. Structure de la troposphere inferieure pendant une periode de beau temps de 36 heures (87) TROPOSPHER.E MOYENNE ET St:JPERIEURE t Couche mixte Couche mixte I Couche mixte Couche mixte I a: :::> w I- Turbulence Turbulence forte :::> <t: faible I I I I I Inversion thermique MINUIT MIDI TEMPS le matin un maximum de la concentration des polluants. Le cas ideal decrit ci-dessus est considerablement modifie par les perturbations meteorologiques, la topographie et la presence de zones baties. Processus meteorologiqµes a grande echelle Les previsionnistes etablissent des cartes a grande echelle du temps en surface, a partir d'observations syrioptiques (observations meteorologiques simulta- nees faites toutes les 3 ou 6 heures par un reseau mondial de stations distantes d'environ 200 km ou plus). En outre, on etablit deux fois par jour(a midi et a minuit TMG) des cartes de !'atmosphere supe- rieure, d'apres des observations faites au moyen de radiosondes par un plus petit nombre de stations. La figure 3 montre le reseau europeen pour !'atmo- sphere superieure. Les cartes synoptiques revelent des .structures bien · definies: zones de haute et de basse pression, fronts, directions des vents et zones de precipitations. En Europe, le temps est caracterise par sa variabilite selon le moment et le lieu, mais il y a quelquefois des periodes de temps stable qui durent quelques jours. On a fait diverses tentatives pour classer des struc- tures synoptiques en vue d'arriver a un indice uni- I / Turbulence faible Turbulence forte -Inversion thermique MINUIT MIDI -~ que, quotidien ou annuel, qu'on puisse mettre en correlation avec les indicateurs medicaux et biologi- ques et qui puisse servir a etudier !'evolution des climats. Lamb (]), par exemple, a employe dans ses etudes sur le climat des iles Britanniques, six types de temps - anticyclonique, cyclonique, occidental, sep- tentrional, oriental et meridional. II a montre que la frequence des jours a temps occidental a diminue significativement entre les annees 20 et les annees 60. Hess & Brezowsky (2) ont etabli une classification en 28 categories des types de temps (Grosswetterlagen) europeens, souvent utilisee pour des etudes sur la sante et la pollution de l'air. Le tableau 1 donne une troisieme classification, proposee par Pasquill (3). Les six categories A a F sont fondees sur des mesures simples de la vitesse du vent au sol, de l'ensoleille- ment et de la nebulosite, obtenues a partir d'obser- vations synoptiques du temps et directement liees au cycle nycthemeral expose plus haut. La categorie F correspond a une forte inversion pendant la nu.it, la categorie A au temps diurne le plus instable. Cette classification est tres utilisee pour l'etude de la pollution de l'air lorsqu'on ne dispose pas, a !'eche- lon local d'informatfons specifiques sur la turbulence et le vent. Dans les trois classifications ci-dessus, il y a inevitablement un element subjectif dans le choix des 45 I I 130 I I POLLUTION ET METEOROLOGIE 109 Fig. 3. Reseau synoptique de base pour !'atmosphere superieure dans la region europeenne a 75 60 45 30 15 15 30 45 . j •, I 75 60 45 a La ligne en trait plein indique la frontiere de ia region VI de !'OMM. Carte OMM EU-11-7 ed. 1972. categories les plus appropriees. On peut cependant separer utilement les types de temps lorsqu'on exa- mine un grand nombre de cas. L'anticyclone chaud stationnaire est particuliere- ment important pour la qualite regionale de l'air. La ventilation horizontale est mauvaise et il y a de fortes inversions superficielles la nuit. De plus, !'air descend lentement, ce qui provoque des inversions de subsidence, qui freinem le melange vertical; leur base est a une hauteur de 2 a 3 km (quelquefois seulernent 1 km) et elles peuvent durer plusieurs jours. L'une des causes du prnbleme du smog a Los Angeles est que la region est sous !'influence de !'anticyclone chaud semi-permanent du Pacifique. II est a remar- 110 GESTION DE LA: QUALITE DE L'AIR DES VILLES Tableau 1. Classification de stabilite de Pasquill (3) Joura Nuita Plafond peu Vitesse du vent ' epais OU Nebu- nebulosite losite en surface (a 1 O metres) Ensoleillement (en m/s) fort mod ere faible >4/8 a faible < 3/8 hauteur <2 A A-B B 2-3 A-B, B c E F 3-5 B 8-C c D E 5-6 c C-D D D D >6 c D D D D a En cas de temps couveri, de jour ou de nuit, classer dans la categorie neutre D. quer ace sujet que, en cas d'anticyclone chaud, il n'y a pas, en general, de nuages (abstraction faite d'un brouillard au sol), de sorte que Jes conditions meteo- rologiques sont favorables a Foxydation photochi- mique dans de vastes regions (500 km ou plus de largeur), pourvu que le rayonnement solaire soit suffisamment intense. Pendant Jes annees 50, on estimait que le smog oxydant ne posait de probleme qu'en Californie. Aujourd'hui, Ion l'a observe en ete beaucoup plus haut vers le ndrd, au Canada et en Europe. Wisse & Velds (4), p~r exemple, ont cons- tate a Vlaardingen, aux Pays-Bas, des concentrations d'oxydants depassant 200 µg/m3 pendant 11 jours de l'ete et de l'automne 1968. Dans 10 cas, la duree d 'ensoleillement a ete considerable et la, base de !'inversion de subsidence etait situee a moins de 2 km; pendant 7 autres jours ou ii y avait une inversion semblable, mais un ensoleillement negli- geable, la teneur en oxydants n'a pas depasse 60 µg/m 8• Dans les deux series d'observations, le temps etait du type HM, c'est-a-9ire une zone de hautes pressions sur I 'Europe centrale. Un autre phenomene meteorologique a grande echelle qui a de !'importance est l'inversionfrontale, inversion d'advection de masses d'air qui se produit quand de l'air chaud souffle au-dessus d'une; masse d'eau froide ou de neige. Les grandes nappes d'eau ne se rechauffent que lentement et la temperature des surfaces de glace et de neige en fusion reste fixee a 0°C; dans ce cas, la temperature peut etre plus elevee de 10 a 20°C a quelques centaines de metres de hauteur qu'au niveau du sol; ii y a done une inversion tres marquee. Dans le cas inverse; c'est- a-dire quand de l'air froid se deplace au-dessus d'une surface plus chaude, l'air chauffe par le bas devient instable; le melange vertical peut alors s'etendre a une couche tres epaisse, ce qui provoque un temps orageux et des averses. Entin, il faut citer les precipitations dues a des depressions frontales, a l'advection d'air froid sur de l'eau plus chaude et a !'ascension orographique de l'air au-dessus de hautes terres et de montagnes. Les precipitations eliminent la pollution de !'atmosphere en la recueillant a l'interieur des nuages (lavage par la pluie ou par la neige); cette absorption peut aussi etre le fait des gouttes tombant sous les nuages (elimination au sol). De nombreuses etudes theori- ques et experimentales ont ete faites sur !'elimination de polluants contenus dans des panaches isoles au voisinage de cheminees; elles . ont ete decrites de fa~on assez detaillee par Engelmann (5). Les etudes regionales sont difficiles parce qu'on est ma! informc~ sur la repartition dans l'espace de la pollution et des images et sur les caracteristiques des precipitations (distribution de la dimension des nuages et de la grosseur des gouttes de pluie, intensite des precipita- tions, etc.). Neanmoins, on a recemment essaye, avec un certain succes, une prevision synoptique de !'eli- mination par les precipitations (voir p. 126). Sur le plan climatologique, Munn & Rodhe (6) ont montre que, en Suede meridionale, !'evolution du depot de soufre par Jes precipitations pendant la periode 1952- 1968 pouvait pour l'essentiel s'expliquer par des variations seculaires de la direction des vents charges de pluie: quand le vent soufflait du nord-est, la teneur de la pluie en soufre etait bien moins elevee que quant il soufflait du sud ou du sud-ouest. Tous les processus a grande echelle ci-dessus affectent le cycle nycthemeral << ideal >> expose plus haut p. 106, et, suivant les cas, ils augmentent ou POLLUTIO::-i' ET METEOROLOGIE 111 Fig. 4. La couche limite urbaine (87) diminuent la possibilite pour !'atmosphere de disper- ser la pollution. Processus meteorologiques a echelle moyenne Chaque fois que les caracteristiques de surface presentent des differences sensibles a echelle moyenne (5 a 50 km), ii y a une modification importante du temps dans la region. Des circulations atmospheriques locales peuvent apparaitre alors que le ciel est clair. et que Jes vents regionaux sont legers; on peut citer les brises de terre et de mer, les vents sur Jes pentes et dans les vallees, ainsi que dans les villes. La structure de la couche superficielle peut aussi beaucoup changer en cas de vents moderes ou forts apres que I 'air a traverse une discontinuite de la rugosite de la surface, en passant de l'eau a la terre OU de la rase Campagne a ]a foret OU a ]a ville. Une couche limite apparait a l'avant du nouveau type de surface et devient plus epaisse sous le vent. Dans une ville, la notion de couche limite (voir Fig. 4) peut etre souvent tres theorique parce que la repartition des batiments, des pares et des rues n'est pas alea- toire. Neanmoins, de nombreux faits montrent ]'existence d'une couche superficielle urbaine (par- fois de plusieurs centaines de metres d'epaisseur) ou le melange est pousse a meme lorsqu'on constate dans les campagnes avoisinantes une forte inversion thermique a partir du sol. De meme, une inversion d'advection passant de la mer a la terre est erodee a partir de sa base, mais peut encore exister en altitude a plusieurs kilometres a l'interieur. Dans les deux cas, le melange a l'interieur de la couche limite est facilite par l'apport de chaleur des nouvelles surfaces • a Au centre de Budapest, par exemple, la hauteur de melange est en moyenne, pendant Ia nuit, d'environ 80 m (7). INVERSION RURALE / // l!HO 77409 (rechauffement de ]'atmosphere par convection a partir des cotes; chaleur degagee par les activites humaines dans Jes villes). Leahey & Friend (8) ont etabli un modele permet- tant de predire l'epaisseur de la couche superficielle en fonction de la distance par rapport a la limite de la ville situee au vent et ils ont obtenu un accord raisonnable avec Jes observations faites a New York. D'apres quelques observations en ballon realisees a Liverpool, Jones et al. (9) ont estime que la pente de la couche limite urbaine etait d'environ 1/30. Les circulations atmospheriques a echelle moyenne qui apparaissent par temps calme ont d'ordinaire un cycle de 24 heures. Le jour, le vent souffle des eaux froides vers Jes terres plus chaudes, remonte Jes pentes et Jes vallees; la nuit, c'est !'inverse. Le vent moyen quotidien peut done etre souvent faible et il y a peu de transport net de pollution en dehors de la region. La meteorologie urbaine est particulierement inte- ressante pour l'etude de la pollution de l'air. Ce point a ete discute de fai;on assez detaillee lors d'un recent symposium de ]'Organisation meteorologique mondiale (10). Une caracteristique des villes est l'flot urbain de chaleur, meme lorsqu'elles sont de petite dimension. La figure 5, qui represente les isothermes du minimum nocturne a Londres pendant une nuit claire (IJ), est typique. L'ilot de chaleur existe aussi quand le vent regional est modere, mais il est decale par rapport au centre de la ville, dans le sens du vent. L'ilot urbain de chaleur est souvent cause d'une circulation aerienne locale, l'air chaud s'elevant au- dessus du centre de la ville et de l'air plus froid venu de la campagne entrant dans la zone urbaine a faible hauteur. Si la ville se trouve sur la cote ou dans une vallee, il peut y avoir en meme temps plusieurs 112 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 5. lsothermes (en °F) du minimum nocturne a Landres, le 4 juin 1959 (11) TEMPERATURE MINIMALE (en Of) 4 JUIN 1959 ~_111_---" circulations qui reagissent les unes sur les autres; il est souvent difficile d'en demeler les details et il faut pour cela des experiences speciales. A ce sujet, il est a remarquer que c'est souvent dans ces conditions que la qualite de l'air est la plus mauvaise. Les villes affectent le climat de bien des fa9ons. II y a en general moins de vent en ville qu'a la campagne (mais ii est souvent plus irregulier), moins de neige, mais des precipitations totales legerement plus ele- vees. Un fait particulierement interessant pour les etudes sur la sante est que le rayonnement solaire, surtout dans !'ultraviolet, est reduit par la couche polluee qui stagne au-dessus des villes. Landsberg (12) a indique que la presence d'une ville reduit le ra~onnement ultraviolet de l'ordre de. 30% en hiver et 5 % en ete. II y a aussi pour beaucoup d'elements meteorologiques un cycle hebdomadaire, peu mar- WHO 77408 que mais decelable, qui est la consequence du cycle hebdomadaire des activites humaines (13). Processus meteorologiques a petite echelle .Les couches limites · apparaissent non seulement dans le cas des cotes et de la limite au vent des villes (Fig. 4), mais aussi pour un batiment isole et meme pour une simple feuille. Ryde (14) a employe le terme de gaine climatologique pour designer l'espace qui environne un batiment et a l 'interieur duquel ii existe des anomalies tres localisees du vent, de la temperature, de l'humidite, des precipitations et de l'humidite du sol. La figure 6 donne un exemple d'ecoulement typique. On peut prevoir avec assez d'exactitude les effets aerodynamiques a l'arriere d'un cylindre, d'une plaque plane ou d'une sphere, POLLUTIO~ ET METEOROLOGIE 113 Fig. 6. Ecoulement de l'air au-dessus d'un batiment (78) Profil de la vitesse moyenne Gaz evacues Sillage primaire Si!iage secondaire mais c'est difficile dans le cas complexe d'une zone biitie ou meme d'une campagne parsemee d'arbres, de barrieres et de granges. II suffit de changer !'angle d'incidence du vent par rapport meme a un objet simple comme un cube pour modifier appreciable- ment les caracteristiques du sillage en aval. Ces questions ont ete discutees de fa<;on assez detaillee lors d'un symposium recent sur l'aerodynamique en architecture (84). Les biitiments jouent un role im- portant dans l'etude de la pollution de l'air de deux points de vue: 1) la diffusion des polluants prove- nant de cheminees de faible hauteur et .de gaines de ventilation; 2) }'implantation des instruments utilises pour mesurer les parametres meteorologiques et la pollution. A plus petite echelle encore, !'absorption de pol- luants par les surfaces depend des caracteristiques de I 'interface (par exemple, du fait que les stomates des feuilles sont ouverts ou fermes) et du taux auquel la pollution peut arriver sur !'interface (le flux). Ce Flux de rntour lVHO 77 407 dernier facteur est d'ordre meteorologique et merite quelque attention. Le melange turbulent au-dessus d'une surface n'est jamais parfaitement efficace; son inefficacite devient meme critique en cas d'inversion de tempera- ture a. Le melange est aussi freine par Jes couches Iimites qui apparaissent sur chaque feuille et petit obstacle superficiel que rencontre le vent. Souvent, le taux d'echange avec le flux principal d'air situe au- dessus est faible, ce qui donne lieu a une resistance de couche limite. II en resulte qu'il y a presque toujours des gradients verticaux du vent, de Ia temperature, de l'humidite et de la concentration des polluants au-dessus des surfaces, meme dans des conditions ideales te1les qu'au-dessus d'une vaste prairie. On en trouvera des exemples dans les figures 7 et 8 qui representent les variations avec la hauteur, a l'in- a A bien plus grande echelle, un panache de cheminee est enferme en altitude lorsqu 'il existe une inversion commen- c;ant au sol. 114 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 7. Profils verticaux de la concentration de certains polluants et de la vitesse du vent a l'interieur et au-dessus d'une couverture vegetale de luzerne (15) a 0 I 2 3 4 5 70 Vitesse du vent (milles/h) 60 50 E 2 40 ~ :::, i 30 :::, rn I NO 20 .10 o---~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Concentration des polluants (pphm)b a 1 pphm 502 = 30 µg/m3; 1 pphm Q3 et N02 = 20 µg/m3; 1 pphm NO = 12 µg/m3; 1 pphm HF = 8 µg/m3; 1 mille/h = 0,447 m/s. ' b pphm = partie pour cent millions. Fig. 8. Profils verticaux de l'eclairement, de la tempe- rature et du C02 a l'interieur et au-dessus d'une couverture veg eta le de luzerne ( 15) a Temperature (en °F) 65 70 75 80 85 90 0 I 70 60 50 E 2 40 ~ :::, i 30 :::, "' I 20 10 0 260 280 300 320 340 360 Concentration du C02 (en ppm) WHO 77384 a 1 ppm C02 = 2 mg/m3; 1 foot-candle= 10,764 lux. terieur et au-dessus d'une couverture vegetale de luzerne (en soufflerie), de la vitesse du vent, de la temperature, de la lumiere et de divers gaz (dioxyde de carbone, acide fluorhydrique, monoxyde et dioxyde d'azote, ozone et dioxyde de soufre) (15). C'est le monoxyde d'azote qui a le plus faible gradient vertical, ce qui indique un tres faible taux d'absorption. A ce sujet, il importe de noter que c'est le flux du polluant plutot que sa concentration dans l'air au-dessus d'une surface qui determine si un recepteur sera endommage par la pollution. Mukammal (16), par exemple, a pu montrer qu'il existe une nette relation entre les flux d' oxydants et !'apparition detaches sur des feuilles de tabac. Des tentatives anterieures pour etablir une correlation entre ces dommages et les concentrations d'oxydants n'avaient pas reussi. Naturellement, les caracteristiques physiques et biologiques des surfaces ont une influence marquee sur les taux d'absorption. Une surface calcaire ou un lac dont les eaux sont legerement alcalines absorbe davantage le dioxyde de soufre de !'atmosphere. Cependant, Braun & Wilson (17) ont cons.tate que !'absorption de ce corps par les pierres de construction etait plus elevee au laboratoire qu'en plein air, probablement a cause d'une difference entre les resistances de couche li- mite. RELATIONS ENTRE LES CONDITIONS METEOROLOGIQUES ET LA POLLUTION DE L'AIR Pollution a l'interieur des batiments Autrefois, la pollution de l'air ne posait un pro- bleme qu'a l'interieur des batiments. Aujourd'hui encore, dans la population indigene des hautes terres de Nouvelle-Guinee, on attribue !'incidence elevee des maladies chroniques du poumon autres que la tuberculose aux fortes concentrations de fumee, d'al- dehydes et de monoxyde de carbone a l 'interieur des habitations (18). Dans les logements modernes, la qualite de l'air est en general meilleure qu'a l'exte- rieur, bien qu'on ait quelquefois signale des concen- trations elevees de polluants dans des maisons ou le systeme de chauffage presentait des fuites (voir par exemple Yocum et al. (19). Cependant, comme ii y a constamment des echanges d'air entre les logements et bureaux et l'exterieur, il ya une correlation elevee entre les concentrations de polluants dans les deux cas (20, 21), le rapport des concentrations interieures POLLUTION ET METEOROLOGIE 115 et exterieures se situant entre 0,4 et 0,8 environ. Derouane (21), par exemple, a constate, que les fluctuations d'un jour a l'autre de la concentration des particules en suspension etaient analogues a l'interieur et a l'exterieur pendant 70 a 75 % du temps dans un immeuble de bureaux vieux de 100 ans et dans une maison de 35 ans. Les logements modernes sont plus etanches, mais, comme Lundq- vist (22) l'a souligne, ils peuvent contenir davantage de << zones mortes >> ou l'air se renouvelle peu et devient vicie. Selon Andersen (20), on devrait accorder plus d'attention a ce que deviennent Jes polluants a l'interieur des batiments et mettre au point des produits permettant d'en reduire la concentration: << Sur le plan de la medecine et de !'hygiene, dit-il, un effort dans ce sens serait hautement desirable, car la reduction de la pollution due aux batiments est bien superieure a ce que pourront fournir dans le proche avenir les moyens techniques antipollution». Bier- steker et al. (23) ont avance l'idee que « les deficiences des cheminees et des appareils de chauffage pour- raient jouer dans la mortalite due a la pollution de !'air en temps de brouillard un role plus important qu 'on ne I 'a soup9onne jusqu 'ici >>. Pollution autour des batiments L'influence aerodynamique des batiments est tres importante pour la dispersion initiale des polluants. La figure 9 en donne quelques exemples. On voit sur la figure 9 a) comment les gaz provenant d'une gaine de ventilation du cote au vent d'un hopital se rabattent au-dessus du batiment et y rentrent par une fenetre du cote sous le vent. Dans la figure 9 b ), les fluorures provenant d'une source industrielle decolorent la peinture du cote sous le vent, et non du cote au vent, d'un batiment eloigne. Dans la Fig. 9. Influence des batiments sur la diffusion des polluants a ==> (a} ( b) '--. ------- ------- ------- - - - ---- - ==> I (c) (d) a a) effluents d'une gaine de ventilation debouchant sur la fa9ade d'un batiment exposee au vent; b) fluorures rejetes par un etablissement industriel; c) polluants sortant d'une courte cheminee installee sur un immeuble d'appartements ou de bureaux; d) fumee d'une cheminee a proximitS d'un escarpement. 116 GESTION DE LA. QUALJTE DE L'AIR DES VILLES figure 9 c), la pollution provenant d'une cheminee de faible hauteur d'un immeuble a appartements ou d 'un immeuble de bureaux est envoyee dans la rue lorsque le vent souffle perpendiculairement a celle-ci. Les emissions des vehicules a moteur, au niveau du sol, tendent a s'accumuler dans la zone morte, pres du point A de Ia figure 9 c) (24). On a aussi emis l 'idee que la turbulence due aux voitures accroit le melange vers le bas des effluents de cheminees, jusqu'au niveau du sol. Dans une rue etroite a sens unique de Goteborg (Suede), la concentration du dioxyde de soufre etait trois a quatre fois plus elevee quand la circulation etait intense que quand la rue etait calme (25). Le.s effets ci-dessus se produisent aussi a plus grande echelle quand les cheminees sont plus hautes et Jes obstacles plus volumineux. On voit sur Ia figure 9 d) comment Ia fumee d 'une cheminee voisine d'un escarpement est ramenee jusqu'au niveau du sol. Augmenter la hauteur de la cheminee pourrait avoir pour seul resultat d'augmenter la surface du sol ainsi atteinte et les bouffees instantanees de forte pollution. Dans Jes pays montagneux, ou meme moyennement accidentes, presque toutes les implan- tations d'industries sont essentiellement de nouveaux problemes d'aerodynamique, qu'on ne peut resoudre qu'avec !'aide d'un meteorologiste specialiste de la diffusion. Des problemes se posent quelquefois aussi lorsqu'un batiment eleve est construit au voisinage d'une cheminee ou d'une gaine de ventilation bien corn;ue qui, depuis des annees, assure une dispersion initiale adequate. L 'allure des courants peut alors etre considerablement modifiee et les concentrations de polluants au niveau du sol peuvent depasser Jes normes. Ascension des panaches Les effluents des cheminees ont souvent une vitesse de sortie tres appreciable, sont tres chauds et con- tiennent parfois de grandes quantites de vapeur. La hauteur a laquelle ils s'elevent avant d'atteindre l'equilibre avec le milieu ambiant a une grande influence sur les concentrations de polluants au niveau du sol. Si, par exemple, un panache peut, au cours, de son ascension, traverser le sommet d'une inversion thermique partant du sol ou la base d'une inversion en altitude, Ia pollution est retenue dans les couches superieures, au moins pour quelques he4res, ce qui donne aux processus naturels de dispersion et de transformation chimique le temps d'agir efficace- ment. Malheureusement, la prediction de !'ascension des panaches est un probleme de diffusion atmosphe- tique connu comme tres difficile. Comme un resume serait susceptible d'induire en erreur, nous ne don- nons ici que quelques observations generales. Le lecteur est renvoye a la reference 26, pp. 3-12, pour une etude plus complete. L'etablissement d'un modele theorique exige que l'on connaisse la fa9on dont l'air environnant est entraine dans le panache, c'est-a-dire que l'on con- naisse la structure des turbulences atmospheriques. Pour les cent premiers metres au-dessus d'une sur- face uniforme etendue, les regimes de turbulence sont assez bien connus pour qu'on puisse les definir a partir de certains parametres; mais certaines che- minees ont aujourd'hui plus de 300 m de haut, tandis que d'autres se trouvent sur un terrain irregu- lier et, dans les deux cas, on ne possede que peu de donnees experimentales. Une autre complication nait de ce que le refroidissement de la vapeur du a !'evaporation accelere le refroidissement de !'ef- fluent, ce qui ramene quelquefois le panache vers le sol, par exemple lorsqu'on lave des gaz de carneau pour eliminer le dioxyde de soufre. Le taux de refroidissement depend alors non seulement des taux d'entrainement, mais aussi du spectre de grosseur des gouttes. Les modeles theoriques contiennent au moins une constante a evaluer experimentalement. Dans Jes conditions pour lesquelles ils ont ete etablis a l'ori- gine, les modeles et les formules empiriques fournis- sent souvent une prediction correcte dans le rapport du simple au double mais << ils risquent de fournir des previsions tout a fait fantaisistes si on les applique a une situation nouvelle>> []rad.] (voir reference 26, p. 9). Des problemes particuliers se posent sur les cotes ou la vitesse et Ia direction du vent ainsi que la stabilite peuvent dependre beaucoup de la hauteur. Un panache peut se deplacer d'abord vers l'interieur sous !'influence de la brise de mer, mais, quand sa hauteur augmente, il peut etre pris dans le courant inverse et retourner vers Ia mer. Meme au-dessus d 'un terrain plus uniforme, certaines situations inso- lites peuvent se presenter. La mesure des concentra- tions en dioxyde de carbone sous le vent d'une cheminee de 150 m de haut, en periode stable, revele souvent une structure verticale double, avec deux maxima distincts, l'un au-dessus de I'autre (27). Lorsque le terrain est assez plat et uniforme et que Jes constantes empiriques ont ete evaluees pour une POLLUTION ET METEOROLOGIE 117 cheminee ayant a peu pres la meme hauteur. dega- geant la meme chaleur et situee dans un climat analogue, !'experience a montre en Suede (28, 29) et au Royaume-Uni (30) qu'on peut faire des estima- tions raisonnables de !'ascension du panache. Ce- pendant, le meilleur conseil qu'on puisse donner est de recourir a l'aide d'un meteorologiste ayant !'expe- rience de la pollution de l'air; il choisira probable- ment deux ou trois des formules les mieux adaptees pour se faire une idee du degre d 'incertitude des estimations. Pollution provenant de cheminees de grande hauteur Apres !'elevation initiale du panache - en suppo- sant qu'elle ne soit pas freinee, annulee ou renversee par suite de la forme des bitiments ou des caracteris- tiques du terrain - la pollution s'etend dans la direction du vent et se dilue perpendiculairement a celui-ci (horizontalement et verticalement) sous !'in- fluence de tourbillons aleatoires. L'equation de diffusion classique permettant de prevoir les concentrations au niveau du sol a partir d'une source ponctuelle elevee continue est la sui- vante: ux/Q = _1_. e -y2/2s'v. e -h'/2s\ (1) 7TSySz ou u est la vitesse horizontale moyenne du vent (l'axe des x etant oriente dans la direction moyenne du vent, calculee sur une periode de 10 minutes a 1 heure, l'axe des y horizontal et perpendiculaire a l 'axe des x et l 'axe des z vertical, et l 'origine etant situee a la surface du sol); x est la concentration au niveau du sol, dans l'axe de deplacement, a une distance x sous le vent; Q est l'intensite de la source par unite de temps; sy et sz sont les ecarts-types (en unites de longueur) de la distribution des concentra- tions, respectivement suivant l'axe des y et l'axe des z, et dependent de x et de la turbulence de !'atmosphere, c'est-a-dire, indirectement, de la stabi- lite de celle-ci (les dimensions du panache visible sont environ 4sy et 4sz); h est la hauteur effective de la source, c'est-a-dire la hauteur de la cheminee plus la hauteur due a la force ascensionnelle du panache. Les non-specialistes obtiennent quelquefois !es valeurs de sy, sz et h a partir de nomogrammes et emploient un ordinateur pour resoudre !'equa- tion (1), sans se rendre compte des hypotheses et des limites inherentes a la fa<;on dont le mode]e a ete etabli. Selon Singer & Freudenthal (31): <, Le plus grand danger de l'etablissement de modeles com- plexes a exploiter sur ordinateur est qu'au bout d'un certain temps, on a tendance a y croire. En fait, un probleme qui se pose deja est la mauvaise utilisation de modeles de diffusion (( prets a l'emploi >) qui sont a la disposition d'ingenieurs bien intentionnes mais peu au fait de la meteorologie. >> [Trad.] L'equa- tion (1) repose, entre autres, sur !es hypotheses suivantes: 1) Le polluant est inerte et passif, c'est-a-dire qu'il n'y a pas de reaction chimique dans !'atmosphere, pas de chute de matieres <lenses sous !'action de la pesanteur et pas d'elimination par les precipitations. On peut tenir compte empiriquement de ces proces- sus en multipliant le second membre de !'equa- tion (1) par des expressions de la forme e-rj;I ou .A est une periode ou demi-vie, par analogie avec la desintegration radioactive (voir aussi I 'equation (3), p. 123). 2) La reflexion du panache sur la surface sous- jacente est totale; en d'autres termes, il n'y a pas d'absorption par le sol. Cette hypothese est d'ordi- naire raisonnable jusqu'a quelques centaines de me- tres d'une source, mais les pertes dans le sol peuvent avoir un effet cumulatif lorsqu'un panache se de- place de plusieurs kilometres. Tadmor (80) a montre que, a une distance suffisante d'une source, les concentrations de polluants au niveau du sol peuvent quelquefois etre plus elevees pour une cheminee de grande hauteur que pour une cheminee mains haute, parce que, dans le premier cas, les effluents ont moins la possibilite d'etre absorbes par le sol. 3) La vitesse du vent n'est pas nulle, alors que les situations de stagnation sont souvent d'une tres grande importance pour les episodes de pollution intense de l'air. La seule etude signalee sur la diffusion par vent tres faible est celle de Berlyand et al. (32) en U.R.S.S. 4) II existe un regime etabli, c'est-a-dire que la vitesse moyenne du vent et la turbulence ne varient pas avec le temps. II en resulte que !'equation (]) est rarement applicable pendant plus de quelques heures, a cause du cycle meteorologique de 24 heures. 5) L'ecoulement est homogene, c'est-a-dire que le vent ne varie ni dans le plan horizontal ni dans le plan vertical. En fait, la surface du terrain environ- nant presente souvent des irregularites appreciables; de plus, la vitesse du vent augmente avec la hauteur, ce qui peut provoquer le cisaillement du panache apres quelques kilometres, et ii peut y avoir des 118 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 10. Enfumage au printemps et en ete, dans le cas d'une brise de mer INVERSION variations verticales de la stabilite, meme au-dessus d'un terrain uniforme a. 6) La distribution de Sy et s2 est gaussienne, ce qui implique une duree d'echantillonnage d'au moins 10 minutes pour eliminer les irregularites aleatoires momentanees. L'equation (1) ne permet done pas de predire les valeurs de pointe d 'une duree d 'une seconde. Les nomogrammes couramment utilises pour Sy et Sz ont ete etablis par Gifford (82), d'apres des etudes de Pasquill (3) et d'apres sa classification des stabilites (voir tableau 1 ci-dessus). Cependant, comme l'ont souligne Pasquill (33) et Pasquill & Smith (34), la methode a ete prevue pour etre utilisee en rase campagne; il ne faut pas l 'appliquer telle quelle aux vallees, aux regions cotieres ou aux zones baties. L'un des avantages de la methode de Pasquill est qu'il est facile d'etablir une climatologie de la pollu- tion de !'air, s'il existe a proximite une station meteorologique de premier ordre representative. On peut repartir Jes observations horaires du temps faites sur 30 ans en 48 ou 96 groupes (6 categories de stabilite de Pasquill multiplie par 8 ou 16 directions du vent). La resolution de !'equation (l) pour cha- cun des groupes et la combinaison des resultats fournit alors Jes concentrations au niveau de sol et permet de predire la frequence avec laquelle Jes normes sur la qualite de l'air ne seront pas respec- M~. . Aux Etats-Unis, la hauteur moyenne des chemi- nees de centrales electriques construites en 1969 a ete de 183 m, contre 73 men 1960 (35). II est clair qu'il existe done un besoin pressant d'etudes sur la disper- sion a des hauteurs de 200 a 500 m et au-dessus de a. L'existence d'une inversion formant calotte, qui limite le melange, a souvent une importance particuliere. WHO 77406 surfaces non uniformes. Dans ces dernieres condi- tions1 il est dangereux d'extrapoler les formules des manuels actuels. On s'est aussi interes~e davantage aux reactions chimig'ues dans !'atmosphere et a !'elimination par Jes precipitations (voir, par exem- ple, la rtference 26, p. 21). Influence des processus meteorologiques a echelle moyenne sur la pollution La dispersion des polluants se fait non seulement par la turbulence aleatoire, mais aussi par des circu- lations atmospheriques organisees dues a des pentes, des vallees, des lignes cotieres et des villes. Ces circulations sont surtout importantes lorsque le ciel est clair et Jes vents regionaux legers. Elles tendent en general a accroitre pendant quelques heures les taux de dilution horizontale, mais, a cause de leur cycle de 24 heures, les dimensions horizontales de la masse d'air ou ce melange se produit restent assez faibles. De plus, certaines circulations locales en particulier les brises. de mer, peuvent etre associ6es a des zones de convergence; dans ce cas, Jes polluants se concentrent au lieu de se disperser. Un element important pour la gestion de la qualite de l'air est le fait que ces circulations locales ne provoquent d'ordinair,e qu'un faible melange verti- cal, la pollution etant bloquee par Jes inversions qui se trouvent au-dessus des domes urbains, des vents de vallee et des brises de mer. La figure 10 en donne un exemple: de jour, une inversion frontale (inver- sion d'advection de masses d'air) se depla9ant vers I 'interieur des terres a partir de la mer est erodee par en dessous au niveau de la couche limite cotiere. Cette figure montre aussi le panache d'une liaute cheminee se depla9ant vers l'interieur avec une tres faible dilution jusqu'au moment ou ii coupe la POLLUTION ET METEOROLOGIE 119 couche limite. Ence point, a 5 a 10 km de la cote, de grands tourbillons de convection provoquent un enfumage continu au niveau du sol (voir, par exem- ple, la reference 36). Les enfumages sont aussi lies aux vallees. Il est tres difficile en pareille situation de predire Jes concentrations au niveau du sol, car les phenomenes physiques dependent beaucoup de la configuration locale, de la hauteur du panache et de facteurs a plus grande echelle, tels que la direction et la force du vent en altitude. Il est presque impossible de trouver un endroit « ideal >> pour etudier les vents locaux et le mode de dispersion qui leur est associe. Bien souvent, une ville se trouve sur la cote et parfois aussi a !'embouchure d'un fleuve. Dans tous ces cas, il faut demander l'avis d'un meteorologiste specialiste de la diffusion et consulter aussi le bureau meteorologique local. Comme Scorer (37) l'a souligne, le meteorologiste local est une source precieuse d'informations sur la structure des flux d'air a petite et moyenne echelle et sur les autres effets locaux. Enfin, une situation meteorologique appelee << bouclage >> presente un interet pratique. Lorsque les vents sont faibles et que l'instabilite est tres marquee pendant le jour, d'importantes cellules de convection peuvent former des boucles allant jusqu'au niveau du sol, meme a la campagne en terrain plat. Ce processus est amplifie lorsqu 'une cheminee degage de fortes quantites de chaleur. Dans ce cas, comme l'ont montre Schmidt & Boer (38), il peut apparaitre un ilot de chaleur amenant d'importantes bouffees de polhition au niveau du sol a plusieurs kilometres de distance d'une haute cheminee. Pollution de l'air au niveau regional et au niveau mondial Au-dessus de surfaces uniformes (rase campagne ou grandes nappes d'eau) et lorsque la direction du vent ne varie pas avec le temps, on peut quelquefois appliquer I 'equation de diffusion des sources ponc- tuelles a des distances sous le vent atteignant 100 km. Si la hauteur de melange H est bien definie, on peut meme simplifier !'equation (1). Quand la distance sous le vent est assez grande, on peut supposer que le melange vertical est complet jusqu'a la hauteur H et !'equation prend alors la forme simplifiee: ux/Q= __ 1__ e-tf>...e-y"/2s\ (2) 27TSyH a laquelle on a ajoute un terme pour tenir compte de !'attenuation (.\ = demi-vie). Turner (39) a suggere que, si XH designe la distance sous le vent pour laquelle Sy = H/2,15, !'equation (2) est applicable aux distances x sous le vent depassant 2 XH, A cette echelle, on peut quelquefois considerer une ville comme une source ponctuelle. Clarke ( 40), par exemple, a pu deceler le panache thermique urbain sous le vent de Cincinnati (Ohio) pendant une situation nocturne d'inversion rurale. Munn (41) a constate que la contribution de Detroit-Windsor aux concentrations de particules en suspension a 70 km en aval etait d'environ 20 µ,g/m 3 Jes jours ou la direction du vent etait fixe, et il a pu appliquer !'equation (2) en considerant la ville comme une source ponctuelle. Il a trouve pour ,\ une valeur d'environ 2 heures, tant pour les particules en suspension que pour le dioxyde de soufre. Meme lorsqu'on prend les moyennes des donnees pendant des periodes de plusieurs mois ou de plu- sieurs annees, !'influence des grandes villes sur les concentrations moyennes a la campagne est evi- dente. La figure 11, par exemple, donne les isople- thes des concentrations en dioxyde de soufre (moyennes sur 2 ans) au-dessus de Long Island (Etat de New York) (42); on voit que !'influence de la ville de New York se fait encore sentir a 70 km de distance. Souvent, on ne doit pas appliquer !'equation (2), surtout lorsque le temps instable provoque des varia- tions de la direction du vent au voisinage des fronts et une elimination par les precipitations. Pour des durees de transport depassant 6 heures, la variation diurne de l'epaisseur de la couche de melange en surface (voir Fig. 1) rend les predictions difficiles et la contribution des sources naturelles de pollution, telles que la mer, commence a etre irnportante a. Bien qu'il soit impossible de prevoir exactement les concentrations a plusieurs centaines de kilome- tres d'une source, on peut proceder a une analyse des trajectoires, d'apres les cartes meteorologiques synoptiques en surface et en altitude, pour estimer la direction du deplacement des nuages urbains et regionaux de pollution. Le choix de la hauteur a utiliser pour un vent representatif est entache d'une certaine incertitude, bien que le niveau correspon- dant a 850 millibars (environ 1,5 km) semble donner des resultats raisonnables pour les etudes regionales (44). Pour le transport a travers les oceans, il faudrait vraisemblablement admettre une couche beaucoup plus epaisse. a Barringer (43) a mesure les em1ss10ns de dioxyde de soufre d'un petit volcan sur le mont Mihara, au Japon, et a trouve 360 tonnes par jour, soit l'ordre de grandeur des emissions totales d 'une petite ville. 120 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 11. lsoplethes des concentrations moyennes de S02 observees pendant 2 ans au-dessus de Long Island (New York), 1968-69 (42) a I I I I O 10 20 30 40 50 kilometres a Concentrations moyennes en parties par milliard (en v~lume): 1 ppb S02 = 3 µg/m 3 • On insiste de plus en plus sur Ia necessite de Ia gestion de la qualite de l'air a !'echelon regional, portant sur des zones tres etendues comme l'Europe occidentale ou le << corridor des Grands Lacs >> Chica- go-Montreal. Ce souci a donne naissance a diverses recherches telles que l'etude sur le transport a longue distance en Europe occidentale realisee par l'O:rgani- sation de Cooperation et de Developpement econo- miques (OCDE) et une etude (METROMEX) sur la dispersion jusqu'a plusieurs cenfaines de kilometres en aval de Saint Louis (Missouri) (45). Ces etudes, qui exigent des reseaux speciaux d'observation et l'echantillonnage par aeronef, sont encore en cours. L'un de leurs objectifs est d'etudier les reactions chimiques et les autres mecanismes de << puits >> (ra- battement au sol). Entre-temps, des chercheurs de l'universite de Stockholm sont arrives a ph.rsieurs conclusions importantes, tirees surtout de donnees existantes (6, 44, 46, 47). La figure 12 (44) montre Ies points d'aboutisse- ment de trajectoires de particules ( ou de petits nuages) fictifs emis tous les trois jours, pendant environ 1 an, a partir du point marque par le petit · cercle. La hauteur des particules correspondait a une pression de 850 millibars et etait done d'environ 1,5 km; la figure donne la dispersion des points d'arrivee apres 24 et 60 heures; la moitie des parti- cules etaient sorties d'un cercle d'environ 850 km de rayon apres 24 heures et 1 450 km apres 60 heures. Comme la duree du·cycle du soufre dans l'atmo- sphere est d'environ 2 a 4 jours, le probleme doit etre etudie a l'echelon regional, non a l'echelon national. Rodhe ( 44) a estime qu 'a peu pres la moitie du soufre contenu dans l'atmosphere en Suede provient en fait de sources liees a l'activite humaine a l'etran- ger, le reste venant d'emissions suedoises et de sources naturelles. Si !'on examine Jes estimations d'un autre point de vue, on constate qu'une grande partie du soufre emis.en Suede est depose a l'etran- ger. Dans une analyse ulterieure des concentrations de particules dans le sud de la Suede, Rodhe et al. (46) ont montre que, pour expliquer Jes concentra- tions moyennes de particules de sulfate, ii faut admettre une contribution importante des princi- pales sources de soufre associees a l'activite humaine jusqu'a une distance de 1 000 km. Pour Jes polluants dont le cycle atmospherique est de plusieurs semaines ou de plusieurs mois, par exemple le dioxyde et le monoxyde de carbone, on doit etudier le transport a l'echelle mondiale et !es sources naturelles, dont ii est difficile d'estimer !'im- portance, deviennent predominantes. POLLUTION ET METEOROLOGIE Fig. 12. Points d'aboutissement a, au bout de24 heures (a) et60 heures (b), de trajectoires d'une hauteur de 1,5 km partant d'un point (indique par le petit cercle) dans le nord de !'Europe centrale, determines taus les trois • • • • jours pendant 1 an environ (44) • a) b) • • • • a La moitie des points se trouvent dans Jes grands cercles dont le centre, indique par une croix, est la position moyenne de tous les points. 121 L'Organisation meteorologique mondiale s'inte- resse beaucoup a la pollution de !'ensemble du monde, a cause de ses effets possibles sur le climat. Les modeles actuels de modification des climats sont tres imparfaits, et il est fort difficile de distinguer !es fluctuations naturelles du systeme atmosphere- oceans de !'influence eventuelle des activites hu- maines. On trouvera un expose faisant autorite dans un rapport du MIT intitule Study of Man's Impact on Climate (SMIC) (48). L'une des difficultes ren- 122 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES contrees a ete le manque de donnees pour determiner Jes tendances et etablir des modeles de prevision; l'OMM organise done un reseau mondial d'une centaine de stations regionales de surveillance de la pollution et d'environ dix stations de base (49). ETABLISSEMENT DE MODELES Maquettes On emploie beaucoup les souffleries pour l'etude des effets aerodynamiques autour des biitiments. Quand le vent est fort, le melange provoque par la turbulence suffit pour assurer une stratification.atmo- spherique proche de l'etat neutre; dans ces condi- tions, l'emploi de maquettes a l'echelle a donne de tres hons resultats pour resoudre ou eviter les pro- blemes de rabattement au sol. De plus, dans cer- taines souffleries, on peut simuler la convection et I 'inversion au moyen de sources de froid et de chaleur; c'est le cas par exemple de celle de l'univer- site d'Etat du Colorado (50). Les dimensions hori- zontales des zones etudiees sont en general de l'ordre de quelques kilometres et on emploie souvent l'echelle de 1/12 000. II est possible d'examiner des zones plus etendues, mais alors la maquette ne peut reproduire que Jes principales caracteristiques du terrain. De nombreuses etudes de laboratoire ont porte sur la reaction des recepteurs aux contraintes dues a l'environnement. Le principal inconvenient est que, souvent, !'atmosphere de plein air n'est pas correcte- ment simulee. Par exemple, dans les etudes en serre sur les dommages a la vegetation, le flux d'air va en general du plafond vers le plancher. Les gradients verticaux des polluants a l'interieur et au-dessus de la couverture vegetale et Jes taux d'absorption qui en resultent ne sont done pas conformes a la realite. Modeles statistiques Les modeles statistiques empmques sont utiles pour la mise au point ulterieure de modeles physi- ques. Ce ne sont cependant que des solutions provi- soires pour les raisons suivantes: 1) Les donnees sur l'environnement varient avec le temps, a cause des cycles nycthemeral et annuel, et ii est intrinsequement difficile d'interpreter la corre- lation entre deux series chronologiques; le choix au hasard d'echantillons, condition fondatnentale de la statistique mathematique classique, est impossible. 2) Les relations entre Jes conditions meteorologi- ques et la pollution de l'air sont souvent non lineaires. Par exemple, les concentrations de parti- cules en suspension sont maximales pour des vents tres faibles (mauvaise ventilation) et tres forts (re- prise de particules en surface qui sont entrainees dans !'atmosphere). 3) On ne peut extrapoler un modele empirique pour l'utiliser dans d'autres regions sans determiner a nouveau Jes coefficients par !'experience, sauf si le terrain et le climat sont les memes. 4) On ne peut se servir d'un modele empmque pour predire les consequences d 'une variation des conditions au meme endroit, par exemple celles d 'une modification de la hauteur de la cheminee ou de la construction d'un biitiment a proximite. Modeles physiques Pour etablir un modele de pollution de !'air concernant une ville ou une region, ii faut d'abord faire l 'inventaire de toutes les emissions, provenant de l'industrie, du commerce, des habitations et des vehicules. Dans beaucoup de modeles urbains, la plus grande source d'erreur est le manque d'infor- mations sur la distribution de l'intensite des sources, en particulier leurs variations quotidiennes, hebdo- madaires et saisonnieres. Comme la plupart des modeles de diffusion sont fondes sur des valeurs horaires, un taux moyen annuel d'emission peut etre tres different de la realite pour un calcul particulier. Par exemple, on se.sert quelquefois des comptages de la circulation pour estimer Jes emissions dues aux voitures, mais, s'il y a au centre d'une ville un embouteillage total, les moteurs tournant au ralenti, les emissions seront tres importantes, bien que les comptages donnent des chiffres faibles. On rencontre de nombreuses difficultes de ce genre pour estimer !'importance des sources. Si la repartition des sources est connue, on peut adopter di verses methodes pour predire I' allure des concentrations au niveau du sol. L'une des plus simples consiste a diviser la ville ou la region en parallelepipedes dont la dimension verticale est la hauteur de melange et dont les dimensions horizon- tales sont choisies arbitrairement par le chercheur, d'ordinaire entre 1 et 50 km. On suppose un melange uniforme des polluants dans chaque parallelepipede et on calcule Jes diverses entrees et sorties a partir des donnees connues: le vent moyen traversant la POLLUTION ET METEOROLOGIE 123 couche de melange en surface, les echanges de polluants avec les parallelepipedes voisins, les taux d'emission a l'interieur du parallelepipede, les pertes dues a des reactions chimiques dans !'atmosphere et a !'absorption par le sol. Comme ces pertes sont difficiles a estimer (pour toutes !es categories de modeles), on <( ajuste >> quelquefois le systeme en reduisant !es concentrations predites par !'introduc- tion d'un facteur exponentiel jusqu'a ce qu'elles concordent avec les valeurs observees. Dans un milieu tres pollue, on a deduit ainsi pour le dioxyde de soufre une demi-vie de moins d'une heure. Grnns- kei (53) a suppose, dans le cas de la ville d'Oslo, que la reduction de la concentration du dioxyde de soufre A (en g/m3.s) est fonction de la concentra- tion x: A= ax+ b X2 ou a = 10-0/s et b = 0,25 m3/g.s (3) Les modeles de ce genre conviennent particuliere- ment bien pour !es vallees profondes ou !es polluants sont enfermes non seulement par la hauteur de melange, mais par !es versants eleves de la vallee. Reiquam (51, 52) a applique la methode a la vallee de la Willamette, dans l'ouest de !'Oregon, a une petite vallee norvegienne et a une region bien plus etendue, !'ensemble de !'Europe occidentale. Comme ii a neglige les pertes par absorption au sol, ses predictions ne sont peut-etre pas tres sures, en particulier pour !'Europe occidentale; ii a cependant expose une methode utile. La division en parallelepipedes a deux inconve- nients. D'une part, ii faut connaitre le vent moyen pour chaque parallelepipede, ce qui exige de nom- breuses observations. D'autre part, l'hypothese que la pollution est homogene dans chaque parallelepi- pede peut etre fausse, surtout au voisinage de sour- ces ponctuelles importantes. Le principe de la methode que nous venons d'ex- poser est une adaptation aux differences finies de ce qu'on appelle la methode K, consistant a diminuer de plus en plus !es dimensions des parallelepipedes; a la limite, un flux de pollution est represente par le gradient de pollution multiplie par un coefficient K, appele la dUJusivite, qui varie dans Pespace et dans le temps. On peut ecrire et resoudre numeriquement !es equations differentielles correspondantes, pourvu qu'on dispose de conditions aux limites adequates, d'une description du champ des vents et qu'on connaisse la forme des fonctions representant !es diffusivites. Cette methode a ete employee par Ran- derson (81) dans une etude de la dispersion de Fig. 13. Concentrations de S02 calculees (-) et observees (- - - - ) a 4 stations d'echantillonnage a Oslo (Norvege) entre le 17 decembre 1970 a 16 h et le 18 decembre 1970 a 14 h (53) ST OLAVS Pl, ST HANSHAUGEN -500 "' n l400 1 /\ N I \ g I "' /'' 300 ~ r, a I "E .~~cj 24 12 18 24 12 Heu re BYGD0Y (') { 500 KJELSI\S ='- § 400 "' 0 (FJ '" "O .g 300 w ~ 200 0 u t' _ , 1100 -------------/,-,"",,.,..- I~ --- - " : 1~1lrr11:1111111 18 24 6 12 18 24 12 Heure WHO 77j93 l'oxyde de soufre a Nashville (Tennessee, Etats- Unis) et par Grnnskei (53) pour un modele de dispersion du dioxyde de soufre a Oslo. La figure 13 donne les concentrations calculees et observees de ce dernier corps par quatre stations d'Oslo pendant 24 heures. Une troisieme methode consiste a resoudre !'equa- tion de diffusion gaussienne (1) pour chaque source ponctuelle, avec les modifications voulues pour !es sources etendues. En chaque point du carroyage, la concentration predite est alors la somme des contri- butions de chacune des sources situees au vent. Dans le cas le plus simple, on suppose qu'un vent regulier tra,erse la Yille ou la region pendant une heure. Pour predire les concentrations moyennes quotidiennes, mensuelles ou annuelles, ou pour determiner !es distributions de frequence des concentrations de 124 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES polluants en un point donne, on fait Jes calculs separement pour chaque heure et on additionne Jes resultats. Un hon exemple est fourni par le modele pour Breme (Republique federale d'Allemagne) (54, 83): on a employe Jes observations meteorologiques de l'aeroport de la ville, pour obtenir heure par heure la direction du vent, et les categories de stabilite de Pasquill. A ce sujet, Gifford & Hanna (55) ont propose une simplification des calculs nume- riques qui semble ne pas climinuer leur precision. L'hypothese d'un vent: regulier pour !'ensemble d'une ville ou d'une region n'est pas valable lorsque les vents sont faibles ou lorsqu 'il existe des vents a echelle moyenne telles que les brises de mer. Deux problemes se posent: 1) etablir un modele des vents locaux (ou Jes observer, ce qui exige un reseau meteorologique a trois dimensions tres dense); 2) etablir un modele des processus de diffusion. Pour le premier probleme, on realise de plus en plus des modeles numeriques des vents locaux; Delage & Taylor (56), par exemple, ont etabli un modele de la circulation dans le cas d'un ilot de chaleur urbain. On s'attaque au second probleme par le moyen de ce qu'on appelle le modele de bouffees (voir, par exemple, la reference 57): on considere chaque pana- che comme forme d'une serie de bouffees distinctes, dont chacune se dilate par etapes, en fonction des conditions locales de diffusion. Chaque bouffee peut done se deplacer a travers la ville compte tenu, a chaque etape, des caracteristiques du vent · et de la turbulence a l'endroit considere. Hilst (58) a entrepris une analyse de la sensibilite du modele regional pour le dioxyde de soufre dans le Connecticut; au cours d 'une certaine periode de deux heures, il a deliberement modifie la valeur des parametres d'entree afin de determiner leur impor- tance relative. II a constate que Jes previsions depen- daient beaucoup de la direction du vent; sous le vent d 'une cheminee, une erreur sur la direction moyenne a une influence considerable sur !es concentrations au niveau du sol en un point donne; mais pour des predictions climatologiques des distributions de fre- quence de la pollution, des erreurs aleatoires sur la .direction du vent ont beaucoup moins d'effet. Hilst a aussi constate que !es previsions etaient moderement sensibles a l'ampleur des phenomenes de rabatte- ment au sol, aux taux de diffusion verticale et aux erreurs systematiques sur I 'importance des sources; les taux de diffusion laterale n'avaient pas d'impor- tance. Des etudes de ce genre sont a encourager, car el!es peuvent guider la conception des reseaux. Les references 26, 59 et 60 sont egalement utiles. PREVISIONS Previsions de la ventilation Un potentiel de pollution eleve est defini comme une situation meteorologique qui, s'il existe des emissions, a pour effet une mauvaise qualite de !'air. Cette definition est encmcee uniquement en termes de facteurs meteorologiques: il peut y avoir de temps a autre un potentiel de pollution eleve dans I' Arctique, par exemple, meme si la qualite de !'air y est excellente. Aux Etats-Unis, le National Meteorological Center publie tous les jours des previsions, a echeance de 36 heures, sur les potentiels de pollution regionaux, fondees sur des indicateurs meteorologiques a gran- de echelle, en particulier le coefficient de ventilation, c'est-a-dire la moyenne, dans toute la couche de melange en surface du produit de la vitesse du vent par la. hauteur de melange. Une alerte est donnee quand certains criteres specifiques sont remplis: 1) la zone affectee doit couvrir au moins 4 degres en latitude et en longitude; 2) il ne doit pas y' avoir de passages de fronts ou de precipitations importantes pendant la periode de 36 heures; 3) la vitesse moyenne du vent a travers la couche de melange en surface ne doit pas depasser 4 m/s; 4) la hauteur de melange dans Jes villes, au lever du soleil, doit etre inferieure a 500 m; 5) le coefficient maximal de ventilation dans l'apres-midi ne doit pas depasser 6000 m2/s; 6) la vitesse moyenne <;lu vent a 1 500 m de hauteur doit etre inferieure a 10 m/s. Ces conditions sont deliberement restrictives, de sorte que lorsque l'alerte est donnee, ii ya presque toujours une pollution elevee; mais, inversement, certaines situations ou !'air est de mauvaise qualite ne sont pas prevues. Cette methode est surtout efficace pour !es anticy- clones chauds stagnants. Dans ce cas limite de vents faibles,. Jes equations de diffusion gaussiennes classi- ques ne sont pas valables. Bien entendu, les predic- tions doivent souvent etre modifiees par le prevision- niste local qui a !'experience des anomalies meteoro- logiques de la region; ii peut aussi avoir des donnees complementaires fournies par des reseaux speciaux de stations. Par exemple, si un certain nombre de hautes cheminees se trouvent au sud d'une ville, la pollution peut y etre maximale pour des vents POLLUTION ET METEOROLOGIE 125 moderes du sud, non pour des vents faibles et variables (61). De meme, la methode ci-dessus pour- rait echouer completement en Europe, dans Jes vallees de montagne, pour certaines configurations des sources et un regime de vents a echelle moyenne. Previsions de la pollution On peut etendre la notion de potentiel de pollu- tion de fa9on a y inclure, de fa9on tres generale, I 'influence des dimensions variables des villes. Holz- worth (voir reference 26, p. 48) a employe un modele simple de la diffusion urbaine, valable pour la limite d 'une ville placee sour le vent: x!Q = L/2Hu, ou L designe la longueur de la ville dans le sens du vent et ou Jes autres symboles ont le sens defini plus haut. Le rapport x/Q, appele indice de dilution relative peut se calculer a partir d'estimations meteo- rologiques de H et de u, si l'on connait Jes dimen- sions de la ville. Holzworth (62, 63) a ulterieurement perfectionne ce modele. Un objectif a long terme des meteorologistes est de predire les concentrations moyennes de pollution pour une surface comptant seulement quelques rues; les autorites chargees de la lutte contre la pollution aimeraient avoir des previsions encore plus locali- sees, pour chaque station de leurs reseaux; mais cela s'est revele tres difficile, surtout au voisinage des sources, car une petite difference dans la direction du vent peut cdnduire a des concentrations dix fois plus fortes ou dix fois plus faibles. Les modeles physiques decrits ci-dessus (p. 122) ne permettent pas encore une prevision exacte des concentrations en un point donne a un moment donne, bien qu'ils puissent four- nir des distributions correctes des frequences a long terme si.I'implantation des echantillonneurs est choi- sie avec soin. Au niveau de la rue, dans le centre des villes, Jes variations spatiales de la pollution peuvent etre tres grandes et Jes auteurs de modeles disent d'ordinaire que leurs predictions sont valables a Ia hauteur des toits. Le Meteorological Office du Royaume-Uni (Forsdyke, communication person- nelle) a donne des previsions de Ia qualite de !'air pour un h6pital urbain, sur la base d'equations de regression statistiques reliant Jes donnees sur Ia pollution provenant d'une station d'echantillonnage voisine et Jes indicateurs meteorologiques: mais, Iorsqu'il a fallu deplacer Ia station de quelques centaines de metres, Jes equations de regression sont devenues inutilisables. Dans une etude des concentrations en dioxyde de soufre au niveau de sept stations d'echantillonnage, a Rouen, Benarie et ses collaborateurs (64, 85) ont cherche a normaliser Jes concentrations en eliminant !'influence de !'emplacement par attribution de pon- derations pour tenir compte des differences portant sur la densite de Ia population et sur Ia distance des zones industrielles. En utilisant seulement Jes previ- sions des vents en surface a echeance de 24 heures, fournies par le Service national meteorologique, et en affectant des ponderations aux diverses vitesses et directions du vent, Benarie a obtenu pour Jes con- centrations elevees de dioxyde de soufre pendant Jes hivers 1968-69 et 1970-71 des previsions exactes 25 fois et inexactes 13 fois; dans 10 de ces derniers cas, cela etait du a une prevision inexacte du vent. Velds (65) a decrit un episode de pollution intense de !'air qui a eu lieu du 20 au 23 septembre 1971 dans la region industrialisee de !'embouchure du Rhin (Rijnmond) autour de Rotterdam. Le tableau 2 donne quelques-uns de ses resultats, ainsi que, a titre de comparaison, les donnees sur le 15 septembre de la meme annee. Pendant la periode etudiee, les valeurs maximales des hauteurs de melange et des coefficients de ventilation pendant l'apres-midi etaient faibles, ce qui a provoque un accroissement des concentrations quotidiennes de dioxyde de sou- fre et du nombre de reclamations. Il faut enfin citer une etude de Jost (66) faite a Francfort-sur-le-Main. Du 6 au 24 octobre 1969, Jes vents ont ete faibles et !'air tres stable, par suite d'un anticyclone chaud et stagnant; pourtant, les concen- trations en dioxyde de soufre sont restees minimes. Tableau 2. Quelques details sur un episode de pollution intense de l'air dans la region industrialisee de !'embouchure du Rhin, autour de Rotterdam a Dates Hauteur (septembre de melange 1971 ) maxir:iale (en m) 15 >2 000 20 1 700 21 1 400 22 1 000 23 600 a D'apres Veids (65). Coefficient de ventilation [en m2/s) >6 500 6 000 3 500 4000 3 000 Concentra- tion moyenne Nombre de de S02 reclama- [moyenne lions quotidienne concernant de 31 sta- l'odeur tions, en µg/m3) <100 70 387 111 592 94 573 88 880 126 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VJLLES Jost attribue cette anomalie a la douceur de la temperature (moyenne quotidienne pendant la pe- riode, 10 a 12°C) qui aurait entraine une reduction de I 'importance des emissions par les habitations et les bureaux. Au cours d 'un episode meteorologique assez semblable, du 2 au 10 decembre 1962, les concentrations en dioxyde de soufre, dans la meme ville, out au contraire ete elevees, mais la moyenne quotidienne de la temperature n'etait que de -3°C environ. Cette etude souligne le fait que les previ- sions de la pollution exigent des estimations quoti- diennes exactes de I 'importance des sources,·· et non pas seulement des moyennes annuelles. Previsions des pluies acides Dans toute I 'Europe, depuis les annees 50, on recueille des echantillons mensuels des precipita- tions, on les analyse et on rnesure leur degre d'acidi- te. Cependant, dans certains cas, il faut examiner separement chaque precipitation, parce qu'il est difficile de determiner a partir d'echantillons men- suels la region dont provient la pollution. De plus, certains effets assez subits sont lies a des orages precis. Par exemple, dans un etablissement piscicole de Torval, dans le sud de la Norvege, Jes poissons se sont mis a mourir pendant une periode de fortes precipitations tres acides; !'addition de calcaire a l'eau a.arrete l'hecatombe (67). Depuis novembre 1971, un service de prevision des pluies acides fonctionne a Oslo dans le cadre de l'etude de l'OCDE sur le transport a longue dis- tance'. On recueille tous les jours des echantillons de l'air et des precipitations dans des stations de surface reparties en Scandinavie; on procede de plus a une surveillance a partir d'aeronefs. Au cours de ses quatre premiers mois de fonctionnement, le service a reussi a prevoir toutes Jes pluies acides de Scandina- vie (68). La methode est fondee sur les trajectoires regio- nales a une hauteur correspondant a une pression de 850 millibars, soit environ 1,5 km. Lorsqu'un anticy- clone chaud, qui a provoque une accumulation de polluants sur !'Europe centrale, se deplace vers l'est, .le nuage de pollution commence a deriver vers le nord. L'air traversant les hautes terres de Scandi- navie s'eleve, ce qui provoque la formation de nuages et des precipitations sur le relief. Un critere particulierement important est qu 'il ne doit pas pleuvoir avant que la masse d'air atteigne les em- placements etudies, sinon les polluants auront deja ete elimines par les precipitations. Previsions climatologiques de la pollution de )'air pour la planification regionale L'une des applications les plus puissantes des modeles urbains et regionaux consiste a simuler les effets d'une variation de !'importance des sources par suite d'une industrialisation accrue, d'une regle- mentation plus stricte ou d'une modification des modes d'utilisation des sols. Une fois qu'un modele a ete (( valide )) d'apres les donnees sur la qualite presente de l'air, on peut faire varier a volonte les parametres d'entree pour effectuer une simulation sur ordinateur et fournir aux planificateurs un even- tail d'actions possibles. Shenfeld & Boyer (69) out employe la methode suivante. Apres avoir determine pour l 'hiver de reference (1969-70) les conditions atmospheriques correspondant aux concentrations maximales en dioxyde de soufre a Toronto (Canada) - l'echantil- lon portait sur 35 heures, soit une frequence annuelle de 0,4 % - ils ont examine trois methodes de lutte en appliquant aux conditions meteorologiques du sous-ensemble de 35 cas un modele a sources multi- ples deja valide (!'importance des sources etant modifiee). Les trois methodes envisagees consistaient a:. 1) limiter a 1,5 % la teneur en soufre des combus- tibles; 2) convertir a I 'utilisation de gaz nature! 40 sour- ces importantes de pollution; 3) modifier considerablement la structure .et !'ex- ploitation de deux grandes centrales electriques. Des simulations de ce genre peuvent etre • utiles pour arriver a des decisions rationnelles sur la reduction de la pollution, puisqu'elles permettent au planificateur d'estimer le cout d'un air plus pur. Enfin, il faut citer !'interpretation et !'extrapola- tion des tendances a long terme de la pollution, qui peuvent etre dues a des variations des emissions et/ou a des fluctuations seculaires du climat. Quatre exemples montrent les difficultes que peut presenter !'interpretation. En premier lieu, Lamb (79) a mon- tre que la frequence des journees de type occidental a diminue dans les iles Britanniques depuis. 1950, ce qui doit avoir affecte la qualite locale de l'air chaque fois que la distribution radiale des sources de pollu- tion etait dissymetrique. En second lieu, Schmidt & Velds (70) ont montre que, si la concentration moyenne du dioxyde de soufre pendant l'hiver avait beaucoup diminue a Rotterdam de 1962-63 a 1967- 68, il en allait de meme de la frequence des types de POLLUTION ET METEOROLOGIE 127 temps lies a des concentrations elevees (Grosswetter- lagen): !'amelioration de la qualite de l'air peut done ne pas etre due uniquement aux programmes de lutte. Troisiemement, on peut expliquer la plus grande partie de l'accroissement de la teneur en soufre des precipitations dans le sud de Ia Suede dans les annees suivant 1960 par Ia frequence accrue des directions du vent amenant la pluie (6), l'accroisse- ment residue! (2 a 3 % par an) correspondant au developpement des sources d'origine humaine en Europe occidentale. Entin, Auliciems & Burton (71), examinant I'efficacite du Clean Air Act de 1956 au Royaume-Uni, ont constate que les teneurs moyennes en fumee diminuaient au moins depuis Jes annees 20 et qu'il n'y a pas eu de baisse nette apres l'entree en vigueur de la loi. En fait, les concentra- tions de la fumee ont diminue dans des villes qui n'avaient pas encore de programmes de Jutte. Auli- ciems & Burton suggerent une explication socio- economique: Jes emissions de fumee peuvent avoir ete reduites dans l'attente de la loi et, d'autre part, il y a des raisons d'ordre economique pour que l'in- dustrie, les particuliers et Jes chemins de fer aient passe peu a peu a I 'utilisation de combustibles plus propres. Ces exemples illustrent Jes difficultes qui peuvent se presenter lorsqu'on cherche a interpreter ou a extrapoler les tendances seculaires de la qualite de l'air. On s'interesse de plus en plus a etablir des indices annuels de la pollution pour determiner l'efficacite des programmes de Jutte ou mesurer la degradation de l'environnement liee a une industria- lisation et a une prosperite croissantes. Cependant, les tendances de ces indices peuvent etre fortement influencees par les variations secuiaires du climat. CONDITIONS NECESSAIRES POUR LA SURVEILLANCE Disposition de donnees meteorologiques bien adaptees Les processus meteorologiques a grande echelle sont observes de fa<;on synoptique, en surface et en altitude, par des reseaux de stations s'etendant sur toute la terre. Les donnees obtenues peuvent aussi servir a estimer les valeurs regionales des hauteurs de melange et des taux de ventilation ainsi que les frequences des classes de stabiiite de Pasquill. De nombreuses circulations meteorologiques a echelle moyenne ne sont pas observees de fa9on adequate par les reseaux synoptiques, mais Jes sta- tions de second ordre, dont Jes observateurs sont des benevoles, fournissent des observations utiles, tout au moins sur les temperatures maximales et mini- males journalieres et sur le niveau des precipitations. Ces stations sont souvent assez nombreuses pour definir les caracteristiques principales d 'un ilot de chaleur urbain (voir Fig. 5) ou la stratification de Ia temperature dans une vallee, ce qui permet d'arriver a des conclusions sur le regime des vents et la stabilite. Les observations sont conservees par !es services meteorologiques nationaux et sont disponibles soit sous forme inedite, soit sur des cartes ou des bandes magnetiques compatibles avec les ordinateurs. Les differentes observations ont subi de nombreux con- troles de qualite et sont aussi exemptes d'erreur qu 'ii est raisonnablement possible. Les services meteorologiques nationaux publient aussi regulierement des resumes climatologiques; ils ne sont pas toujours adaptes aux etudes concernant la pollution de l'air, mais Jes services acceptent d'ordinaire d'etablir des resumes ou des tableaux speciaux si l'utilisateur peut preciser ses besoins. Les stations meteorologiques sont choisies avec grand soin de fa9on a etre representatives de zones relativement etendues. Les instruments sont montes a des hauteurs determinees au-dessus d'un gazon ras (par exempie, un anemometre est d'ordinaire place a 10 m de haut), les capteurs ont les memes caracteris- tiques de reponse et, pour Jes thermometres, on empioie des ecrans Stevenson normalises. L'unifor- mite de I 'implantation aide a eliminer !'influence des anomalies a petite echelle; par exemple, un anemo- metre place au bord sous le vent d'un batiment (voir Fig. 6) pourrait indiquer une direction du vent diametralement opposee a la direction de l'ecoule- ment regional. Cependant, a cause de cette unifor- mite necessaire, ii y a peu de stations dans Jes zones baties ou au voisinage de grands accidents de terrain. On choisit d'ordinaire un emplacement dans une large vallee plut6t que sur le flanc d'une montagne. En U.R.S.S., ii existe un reseau national de sta- tions mesurant l'equilibre thermique a la surface (72). Leurs activites comprennent la mesure de la difference verticale de temperature entre 0,5 et 2 m, six fois par jour pendant la moitie Ia plus chaude de l'annee, deux fois par jour pendant Ia moitie Ia plus froide. Ces observations peuvent fournir des infor- mations sur la frequence regionale des inversions de temperature a partir de la surface. 128 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Observations meteorologiques speciales pour les etudes sur Ia pollution de l'air Bien que l'on puisse beaucoup apprendre par une analyse soigneuse des archives, des observations speciales sont necessaires dans certain cas. Parfois, il suffit d'enquetes de courte duree; si l'on peut etablir des correlations avec les informations provenant des stations meteorologiques existantes, on peut deduire une climatologie de la pollution de l'air a partir d'archives climatologiques s'etendant sur 20 a 30 ans. C'est la, par exemple, la base theorique de la classification de Pasquill. Pour determiner la distribution spatiale .de la temperature et de l 'humidite, on emploie souvent des appareils montes sur vehicules a moteur. Un systeme typique, decrit par Conrads & van der Hage (73) a ete essaye a Utrecht. Les traversees de la ville donnent des renseignements tres interessants si elles sont faites quand le ciel est serein et Jes vents regionaux faibles (de sorte que Jes circulations a l'echelle moyenne sont marquees) ou de direction stable.II faut cependant tenir compte de·l'influence des variations des conditions meteorologiques pen- dant chaque traversee. Chaque fois que c'est possi- ble, le vehicule doit etre equipe, outre les appareils meteorologiques, d'appareils de surveillance des pol- luants. L'etude a partir d'aeronefs des elements meteoro- logiques et de la variation spatiale de la hauteur de melange est plus cofiteuse, mais tres utile ... Comme dans le cas des traversees par vehicules a moteur, .il faut aussi surveiller les polluants de !'atmosphere, provenant soit de hautes .cheminees isolees, soit de sources urbaines multiples. On peut aussi recourir a des ballons captifs. Pour l'enregistrement continu, on peut avoir be- soin de stations speciales au sol. A cause des anoma- lies tres localisees du vent, il faut demander l'avis d'un meteorologiste pour le choix de !'implantation. Quelquefois, on construit une tour de grande hau- teur pour determiner les caracteristiques de la. struc- ture verticale de la couche superficielle; c'est le cas par exemple de la tour meteorologique de 80 m pres de Rotterdam (74) et de la tour de 300 ma Obninsk, en U.R.R.S. (26, pp. 83-84). On met actuellement au point l 'etude a. distance de la couche de melange en. surface au moyen du lidar a et d'autres techniques (voir par exemple la referen- · a Abreviation de « light detection and ranging», detection et telemetrie optiques. ce 75). D'ici tres peu d'annees, de nombreux appa- reils de ce genre seront en service. Surveillance de la pollution de l'air: considerations meteorologiques On ne peut surveiller qu'imparfaitement la qualite de l'air dans les villes. A la distribution irreguliere des sources s'ajoute la variabilite du temps selon l'heure et l'endroit. L'emplacement du maximum de concentration au niveau du sol dans la zone sous le vent d'une cheminee, meme unique, varie conti- nuellement suivant les fluctuations de la vitesse et de la · direction du vent. L'aide d'un meteorologiste specialiste de la pollution de l'air peut done etre utile pour prendre les decisions suivantes: 1) nombre minimal de stations d'echantillonnage necessaire pour chaque polluant, compte tenu des objectifs de l'etude; · 2) implantation des differentes stations d'echantil- lonnage afin d'obtenir des lectures << representa- tives»; 3) nombre minimal d'echantillons a prelever a chaque station pour obtenir des statistiques repre- sentatives de la pollution de l'air. Au debut d'une itude, l'avis du meteorologiste sera probablement qualitatif, mais, a mesure qu'il examine Jes donnees fournies par les stations exis- tantes sur la qualite de l'air et qu'il etablit des modeles de dispersion a !'echelon de la ville et de la region, il peut deceler dans les reseaux Jes lacunes et les ·elements non essentiels. A ce sujet, il serait utile que Jes observations sur la qualite de l'air soient fournies immediatement aux services de previsions meteorologiques. L'experience acquise au cours de previsions regulieres (validees par les mesures de concentration) ameliorera !'exactitude des previsions concernant la pollution et le potentiel de pollution. De plus, chose tout aussi importante, on recherchera rapidement les causes des erreurs d'etalonnage et de transmission et on reconnaitra les anomalies ou les lacunes des reseaux d'echantillonnage d'apres !'ana- lyse des champs spatiaux meteorologiques corres- pondants. On a naturellement tendance a disposer les sta- tions de surveillance selon un carroyage regulier, mais Landsberg (12) recommande d'implanter Jes stations suivant des perpendiculaires aux principales caracteristiques physiques, biologiques et culturales (lignes des cotes, cretes, zones ha.ties, etc.). II peut bien entendu etre necessaire de modifier cette sugges- POLLUTION ET METEOROLOGIE 129 tion pour tenir compte du manque d'homogeneite de la repartition des sources et des recepteurs. Gorchko (76) a souligne qu'il importe de distinguer les villes a industrie unique (caracteris€:e par une ou plusieurs hautes cheminees) et celles ou il existe un grand nombre de petites sources tres dispersees. Dans le premier cas, le principal probleme est du a des rabattements au sol ou a des bouclages par convec- tion. II faut alors employer des capteurs a reponse rapide et implanter !es stations sur des perpendicu- laires aux principales directions du vent. Pour les stations rurales destinees a l'etude de la pollution moyenne regionale, !es criteres de l'OMM sont recommandes (49). << Une station regionale d'etude de la pollution de l'air doit etre implantee assez loin des zones baties pour que les fluctuations de la pollution provenant des sources locales n'aient pas une influence predo- minante; la distance minimale par rapport a la source la plus proche depend de son intensite. Pour des sources importantes, comme les centrales electri- ques alimentees avec un combustible fossile, la dis- tance necessaire peut atteindre 60 krn; pour des sources moins intenses, elle peut etre moins impor- tante. II arrive que, dans certaines regions, il soit impossible de respecter ces distances minimales. Dans ce cas, on peut tolerer une source plus rappro- chee, pourvu que l'on recueille des donnees sur !es vents afin d'eliminer Jes donnees non representatives. Une station peut fonctionner de fai;;on excellente pour certains regimes du vent exclusivement. >> A ce sujet, il faut signaler que Jes echantillons de precipitations sont probablement Jes moins affectes par !es sources de pollution, puisqu'ils representent !es conditions dans une couche epaisse de !'atmo- sphere; il en est probablement de meme pour la turbidite, tandis que !'influence des sources voisines est beaucoup plus marquee pour !es depots secs et !es echantillons d'air preleves au niveau du sol. Bien entendu, Jes donnees obtenues constituent le meilleur guide pour savoir si la station fournit ou non des donnees representatives; des fluctuations considera- bles sont le signe d 'une influence exageree des sour- ces voisines. >> Meme si !es criteres regionaux sont remplis pour une station, la topographie et d'autres facteurs peu- vent obliger a fixer des criteres locaux. II faut eviter !es vallees car, au moins dans !es climats temperes et dans les climats froids, elles drainent, la nuit et pendant l'hiver, de l'air froid et stable qui n'est pas representatif de la region. Les sommets, ou les pentes superieures des zones elevees, sont bien preferables de ce point de vue. Cependant, les pies montagneux ne conviennent pas puisqu'ils ne sont pas representa- tifs des conditions moyennes regionales. >> Parmi Jes autres facteurs locaux, la poussiere est le plus important: les routes voisines doivent etre asphaltees et le sol recouvert d'herbe. Cela exclut les terres cultivees dans le voisinage, sauf si le climat est tel que le sol est en permanence humide. » II faut eviter la fumee provenant de sources locales, mais, dans ce cas, une distance de quelques kilometres suffit pour eviter une influence exageree. De plus, l'emplacement d'echantillonnage ne doit pas etre trop expose a des vents violents. Une clairiere semble etre le lieu ideal pour la mesure de la plupart des constituants atmospheriques. » Une station climatologique principale doit ac- compagner toute station regionale d'etude de la pollution atmospherique. >> [Trad.] On trouvera des informations complementaires sur !'organisation des reseaux dans un manuel recent (references 77, pp. 53-59, et 86). REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Lamb, H. H. Types and spells of weather around the year in the British Isles: annual trends, seasonal structure of the year, singularities. Quart. J. ray. Meteorol. Soc. Land., 76: 393-429 (1950) 2. Hess, P. & Brezowsky, H. Katalog der Grosswetter- lagen Europas [Catalogue des « Grosswetterlagen >> d 'Europe]. Ber. Deut. Wetterdienstes, 33: 1-39 (1952) 3. Pasquill, F. The estimation of the dispersion of windborne material. lvfeteorol. }Jag., 90: 33-49 (1961) 4. Wisse, J. A. & Velds, C. A. Preliminary discussion on some oxidant measurements at Vlaardingen, the Netherlands. 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Rolander b TABLE DES MATIERES Page Introduction . . . . . . . . . . 133 Methodes d'inventaire des sources 133 Enquete rapide . . . . . . . 133 Introduction . . . . . . . . 133 Collecte des informations primaires . 134 CalcuL des emissions de polluants 139 Presentation des donnees de l 'inventaires des emissions . . . . . . . 140 Inventaire detaille des sources 141 Introduction . . . . . . . 141 INTRODUCTION La connaissance des types de polluants et de Ieurs taux d'emission est essentielle pour etudier et reduire la pollution de l'air parce que ces taux, ajoutes aux taux des reactions chimiques entre les polluants et !'atmosphere, aux conditions meteorologiques et aux facteurs topographiques, determinent le degre de pollution dans un lieu donne. Etablir un « inventaire des emissions», c'est recueillir et collationner metho- diquement des informations detaillees sur Jes emis- sions de polluants dans une zone determinee. Cet inventaire doit contenir autant d'informations que possible sur Jes types de sources et leur contribution a Ia pollution, en tennes de taux d'emission des divers polluants et de composition des emissions, completees par des informations sur le nombre et Ia repartition geographique des sources et sur Jes proce- des de fabrication, Jes matieres premieres et Jes moyens d'epuration (]). a Directeur, Air Resources Program, University of Washington, Seattle, Wash. 98195, Etats-Unis d'Amerique. b Puget Sound Air Pollution Control Agency, Seattle, Wash., Etats-Unis d'Amerique. Page Preparation de l'inventaire . . . . . . . 141 Collecte des donnees et calcul des emissions 149 Applications de l'inventaire des emissions . 152 Annexe 1. Sources d'informations sur la pollution de !'air aux Etats-Unis . . . . . . . . . . . 157 Annexe 2. Quelques coefficients d'emission 158 Annexe 3. Coefficients de conversion et rendement des epurateurs . . . . . 159 References bibliographiques . . . . . . . . . . 159 Cet inventaire doit etre tenu a jour pour permettre d'evaluer periodiquement l'eflicacite des pro- grammes Iocaux de Jutte et de Jes modifier s'il y a lieu, mais aussi pour tenir compte de !'evolution des sources dans une societe technologique en expansion rapide. Bien que l'inventaire porte sur la region etudiee, ii faut aussi tenir compte des sources et des emissions exterieures a la region, mais pouvant y modifier sensiblement Ia qualite de l'air. On se preoccupera principalement des sources d'origine humaine, sans negliger cependant Jes sources natu- relles. METHODES D'INVENTAIRE DES SOURCES Enquete rapide Introduction II ya deux categories d'inventaires d'emissions: 1) des methodes rapides fournissant une estima- tion raisonnable (5); 2) des methodes tres elaborees fournissant des informations plus detaillees et plus precises (6). 133 - 134 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Une methode rapide convient si l'on est limite par le temps et par Jes ressources disponibles et si l'on n'a besoin que d'une estimation des emissions des principaux polluants. On en trouvera un exemple dans un rapport d'Ozolins & Smith (2); nous don- nons ci-dessous un bref expose de la technique, qui s'applique specifiquement a quatre categories de polluants - oxydes de soufre, oxydes d'azote, hy- drocarbures et particules - bien qu'il soit facile de l'etendre a d'autres cas. Les emissions signalees sont divisees en quatre categories generales : 1) installations fixes de combustion: chauffage des locaux, traitements thermiques, production d'electri- cite; 2) installations mobiles de combustion.: vehicules a moteur surtout, mais aussi trains, navires et aero- nefs; 3) incinerateurs d'ordures (rriunicipaux, commer- ciaux, industriels et domestique~) et incinerations en plein air; 4) processus industriels, ou !'emission est due davantage au processus qu'a !'utilisation de combus- tible. La zone etudiee est subdivisee geographiquement. Ces subdivisions ne sont pas necessairement de forme et de superficie uniformes, mais elles consis- tent en groupements d'un grand nombre de sources similaires ou en zones d'utilisation homogene des sols; par exemple, les zones residentielles ou la source principale est le chauffage des locaux. On tient compte aussi de caracteristiques · communes telles que la topographie et la densite de population. On peut citer comme exemples Jes quartiers des affaires, Jes zones tres industrialisees, Jes zones· d'ha- bitations unifamiliales et les zones de grands immeu- bles a appartements. Leur superficie est d'ordinaire comprise entre 5 et 10 km2• On commence par etablir une carte indiquant Jes caracteristiques topo- graphiques, les limites administratives et les princi- pales arteres. On reporte ensuite sur la carte les limites de recensement et l'on procede a un decou- page en zones qui sont elles-memes subdivisees en fonction de divers facteurs subsidiaires, tels que la densite de la population. Collecte des informations primaires Installations fixes de combustion. On recueille des donnees sur toutes les principales categories de combustibles, . tels que le charbon, le fuel et le gaz, utilises dans des installations fixes ainsi que sur leur composition; en particulier la teneur en soufre, et sur la quantite probable de cendres volantes. La liste des sources d'information figure a !'annexe 1. Les don- nees sur les types et les quantites de combustibles sont fournies par les services publics de gaz et d'electricite ainsi que par les marchands de combus- tibles. On peut determiner rapidement la contribu- tion. des grandes sources industrielles, telles que les centrales electriques, car elles sont assez peu nom- breuses et il est facile de calculer leur consommation de combustible. La figure 1 reproduit un imprime utile pour l'enregistrement de ces donnees (2). Ensuite, on classe Jes combustibles utilises d'apres les utilisateurs : Consommation totale de combustible pour l'i~dustrie pour la production d'electricite pour d'autres usages dome~tique institutionnela comm'ercial On ventile ensuite Jes chiffres de consommation suivant que les combustibles sont utilises par de grands etablissements ou par de nombreuses petites sources; on parle, suivant le cas, de sources ponc- tuelles ou de sources etendues. Les premieres doivent etre etudiees individuellement, tandis que, pour Jes secondes, un traitement collectif suffit. 11 faut aussi tenir compte des variations quotidiennes et saison- nieres de la consommation de combustible, du mate- riel d'alimentation des foyers, de l'equipement de Jutte contre la pollution, et de I 'implantation. La consommation de combustibles pour la produc- tion d'energie dans l'industrie, la production de vapeur, le chauffage de l'eau et la cuisine domestique et commerciale est relativement independante de la temperature ambiante; en revanche, les quantites consommees pour chauffer les locaux varient beau- coup avec la saison et sont tres directement liees a la temperature. On en tient compte pour · estimer la consommation quotidienne des deux categories d'utilisateurs a chaque epoque de l'annee. 11 est ainsi possible de ventiler la consommation dans la zone etudiee d'apres le type d'utilisateurs, le type de a Les collectivites comprennent Jes batiments des administrations centrales et municipales, Jes hopitaux, !es ecoles, etc. . INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION Fig. 1. lmprime pour l'enregistrement des donnees sur la consommation de combustible · · par les sources fixes ponctuelles (2) A. RENSEIGNEMENTS GENERAUX 1. Norn 2. Effectif du personnel 3. Classification industrielle 4. Adresse B. CONSOMMATION DE COMBUSTIBLES 1. Consommation totale annuelle et categories de combustibles utilisees (ensemble de !'installation) Consommation annuelle Composition a) Charbon (en tonnes) b) Fuel residue! (en litres) c) Fuel distille (en litres) d) Gaz (en ms) e) Divers Total Processus Chauffage industriels des locaux Teneuren soufre Teneuren cendres 135 2. Remplir la partie ci-dessous separement pour chaque chaudiere s'il ya des differences importantes dans Jes types de combustible utilises au dans le modele et les dimensions du materiel d'alimentation au d'epuration. a) Charbon N° de la Type d'ali- mentatiori a chaudiere I 2 3 4 5 b) Fuel N° de la Capacite chaudiere nominale c (en kcal/h) a Types d'alimentation 1) Charbon pulverise avec recyclage 2) Charbon pulverise sans recyclage 3) Foyer a projection avec recyclage 4) Foyer a projection sans recyclage 5) Cyclone 6) Autres dispositifs mecaniques 7) Alimentation a la main b Appareils d'epuration de l"air c Capacite nominale (fuel) 1) Plus de 1 000 ch 2) Mains de 1000 ch Capacite Consom- Nature de Rendement nominale mation la pollution de l'epuration b (en kcal/h) (en tonnes/an) de l'air (en%) Consommation Nature Rendement de (en m3 /an) de la pollution l"epuration b de l'air (en%) 136 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 2. lmprime pour la recapitulation des donnees sur la consommation annuelle de combustibles dans une zone (2) A. Categorie d'utilisateur Charbon , (en tonnes) Fuel residual (en m3) Fuel distills (en m3) Total Processus industrials Sources ponctuelles (total) Sources etendues Production de vapeur et d"electricite Sources ponctuelles Sources etendues Foyers domestiques, collec- tivites et etablissements de commerce Sources ponctuelles Sources etendues B. Sources ponctuelles (par etablissement) 1. 2. 3. 4. 5. ' Fig. 3. lmprime pour l'enregistrement de la consommation quotidienne d'essence, par zone (2) Zone (1) 2 3 Vehicules- kilometres par jour (2) Colonne 1 : numero de la zone. Vehicules- Consommation kilometres, d'essence en pourcentage (en litres par du total jour) (3) (4) Colonna 2: distance journaliere parcourue par les vehicules (multi- plier les nombres de vehicules, donnes par les comptages, par les distances parcourues dans chaque zone, fournies par la carte de circulation; ii sera utile de tracer les limites des zones sur cette carte). Colonne 3: deplacements de vehicules, en pourcentage (diviser le nombre quotidian de vehicules-kilometres, pour chaque zone, par le total de la colonne 2 et multiplier par 100). Colonna 4: consommation journaliere d'essence dans chaque zone (multiplier le pourcentage figurant dans la colonne 3 par la consommation moyenne d'essence dans la zone etudiee, qu'on suppose egale a 1 /365m• de la consom- mation annuelle). Gaz, (en m3) INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 137 Fig. 4. lmprime pour l'enregistrement des donnees sur !'evacuation des dechets (2) A. Dechets incineres 1. Total estimatif pour la zone -------------- tonnes 2. Evacuation collective 3. Evacuation sur place a) Domestique ------- tonnes b) lndustrielle ------- tonnes B. Sources collectives Norn 1. 2. c. Evacuation sur place I sources (ponctuelle ou etendue) et la categorie d'uti- lisation (chauffage des locaux ou processus). La repartition geographique de la consommation s'opere en assignant la consommation des sources ponctuelles a leur emplacement exact et en repartis- sant le reste d'apres la nature du combustible et les chiffres sur la densite de population, l'emploi dans les services et l'emploi dans l'industrie. La figure 2 reproduit un imprime utilisable pour resumer l'in- ventaire de la consommation de combustibles. Installations mobiles de combustion. On determine la consommation de produits petroliers a partir des ventes dans la region etudiee. Bien que les vehicules a moteur Diesel puissent ne constituer qu'une assez foible proportion des vehicules en circulation dans une agglomeration, ils peuvent produire une plus N° de la zone Tonnage quotidien I Epuration des emissions de particules Tonnage moyen bruit\ par jour N° de la I Domestique I lndustriel zone forte proportion de certains polluants que les voi- tures a essence; on doit done disposer de donnees distinctes sur les ventes de gasoil. La repartition des sources mobiles se fonde sur les donnees sur le volume de la circulation dont disposent parfois les autorites locales chargees de sa reglementation. Quand ces informations sont disponibles, on peut calculer, au moyen des comptages de circulation, le kilometrage total parcouru par tous les vehicules dans une zone donnee; a partir de ce chiffre, on peut repartir la consommation d'essence et de gasoil par zone. Dans cette methode rapide, on suppose que la consommation quotidienne de combustible est egale a 1/365me de la consommation annuelle. Aux Etats- Unis, les taux moyens journaliers d'emission par les vehicules sont d'environ 109% de la moyenne an- Fig. 5. Tableaux recapitulatifs des emissions: 1) taux d'emission pour !'ensemble de la region etudiee (en tonnes/jour); 2) densite d'emission par zone (en tonnes/km 2 /jour); 3) taux d'emission des sources ponctuelles (en tonnes/jour) (1) Jour de chauffage Jour de chauffage Jour de chauffage maximal des locaux moyen des locaux minimal des locaux Categorie de source I I Hydro-1 I I Hydro-1 I I Hydro-1 Parti- Parti-S02 NOx - car- cules S02 NOx car- cul es S02 NOx car-bu res bu res bu res Combustion fixe 1. Processus industriels 2. Production de vapeur et d' electricite 3. Sources domestiques et commerciales Sources mobiles Elimination des dechets Pertes au cours de processus industrials Totaux (2) Jour de chauffage Jour de chauffage Jour de chauffage maximal des locaux . moyen des locaux minimal des locaux Zone no I I Hydro-1 Parti- I NO :1 Hydro-1 Parti- I I Hydro-1 Parti-S02 NOx car- cules S02 x' car- cules S02 NOx car- cules bu res ! bu res bu res i ' i (3) N° de I dezone ' Source ponctuelle I I Hydro-1 Parti-S02 NOx car- cul es I , bu res ' Parti- cules INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 139 nuelle en ete et 92% en hiver. Si l'on possede des donnees suffisantes, le calcul de la consommation de produits petroliers est facilite par l'emploi d'un imprime tel que celui qui est reproduit figure 3. Combustion des dechets. On estime les emissions de ces sources d'apres les quantites de dechets brules dans les incinerateurs ou a I 'air libre. On peut se procurer aupres des services locaux d'ebouage - publics et prives - des informations sur !'emplace- ment des differents incinerateurs, leur capacite nomi- nale et utilisee, leur calendrier d'exploitation et le rendement de leurs epurateurs. Pour obtenir la quantite de dechets brules sur place par les particuliers, soit dans des incinerateurs, soit a l'air libre, et par Jes etablissements industriels et commerciaux, on soustrait du total estimatif des dechets pour la region la quantite evacuee dans les decharges, Jes exploitations agricoles et les jardins. On repartit approximativement Jes dechets brules par les particuliers proportionnellement a la popula- tion de chaque zone residentielle; ceux brules dans des incinerateurs industriels et commerciaux sont attribues aux zones commerciales et industrielles. On peut se servir pour cela d 'un imprime comme celui de la figure 4. Processus industriels. Les emissions d'origine in- dustrielle comprennent aussi bien celles provenant du chauffage des locaux que des processus indus- triels. On peut estimer ces dernieres a partir de donnees publiees sur diverses industries. II existe des rapports sur la pollution de l'air notamment pour les hauts fourneaux, les acieries, les fonderies de fer et de metaux non ferreux, les raffineries de petrole, les usines fabriquant l'asphalte, les usines de torrefac- tion et de traitement du cafe, les usines a pate a papier kraft, les fabriques d'acides, Jes cimenteries, les fabriques de beton et les entreprises de nettoyage a sec. On peut estimer les emissions a partir de donnees sur la nature. du processus, les matieres premieres, le volume de la production et les appareils d'epuration utilises. On attribue aux differentes zones Jes taux quotidiens moyens d'emission calcules. Ca/cul des emissions de polluants Une fois connues les informations sur Jes proces- sus primaires, notamment les quantites de combusti- Fig. 6. Carte des emissions dans une agglomeration, indiquant les taux d'emission dans les differentes zones (2) 1••••>••=<•1 1-2 t/km 2 /jour ~ 2-4 )) ~ 4-8 )) ~ 8-12 )) bles brulees et leur nature, les quantites de dechets et les methodes d'incineration employees, la consom- mation de carburant par les vehicules et les parame- tres concernant Jes processus industriels, il est possi- ble d'en deduire des donnees sur Jes polluants, au moyen de << coefficients d'emission » appropries, qui varient suivant la nature du combustible ou des dechets brfiles ou du processus industriel. On trouve des informations assez completes sur ces coefficients dans Jes publications d'ordre general et dans des publications speciales (voir par exemple la referen- ce 3 et !'annexe 2). Quand on applique ces coefficients, ii importe de tenir compte du degre d'epuration eventuel. On calcule normalement le taux d'emission par la for- mule suivante: aux ., coe crent - rendement de l'epuration T r consommation de matieres ] fli . r 100 ] d'. . . = premieres x d'. . . x em1ss10n ou de combustible em1ss10n 100 (1) 140 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 7. Variations saisonnieres de l'intensite relative des sources d'un polluant ETE Processus industriels Utilisation de combustibles 83,7% HIVER Transports Processus industriels Dechets so I ides Utilisation de combustibles 72,9%; AN NEE Les resultats sont d'ordinaire exprimes en quanti- tes de divers polluants, par jour et par, zone ou groupe de zones. ,Presentation des donnees de l'inventaire des emissions Les resultats finals peuvent etre exprimes de plu- sieurs fa~ons, par exemple: 1) contribution relative des diverses categories de source (par exemple industries manufacturieres, sources. mobiles); 2) comparaison des pourcentages de chaque pol- luant en fonction de la categorie de la source: utilisation de combustibles (par type), evacuation des dechets, circulation des vehicules, activites indus- trielles. WHO 77411 On peut aussi representer Jes resultats graphique- ment au moyen de diagrammes circulaires sectoriels et de cartes indiquant Jes emissions dans chaque zone. On trouvera dans la figure 5 des exemples de tableaux d'emissions, dans Jes figures 6 et 7 des exemples de cartes et de diagrammes. En resume, il n'est pas difficile de faire une estimation rapide, du point de vue geographique, des emissions de polluants. Les techniques employees ne sont pas precises, mais elles permettent d'obtenir des donnees valables sur Jes sources sans proceder a des enquetes et echantillonnages longs et dispendieux. Les details de ]'application de la technique dans une region donnee dependront bien entendu des circons- tances locales; cependant, il est fortement recom- mande, avant de commencer le travail, de consulter Jes sources d'information indiquees plus haut, en particulier la publication d'Ozolins & Smith (2). INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 141 Inventaire detaille des sources Introduction Pour etablir un inventaire detaille des sources de polluants, ii faut, autant que possible, determiner, plut6t qu'estimer, Jes emissions effectives provenant des sources ponctuelles specifiques et des sources etendues dans la region etudiee. Cette etude a pour but de calculer Jes emissions des diverses sources pendant Jes differentes saisons de l'annee, les emis- sions provenant de I 'utilisation de combustibles sur l'etendue de la zone, Ies emissions dues aux sources mobiles et a !'elimination des dechets. II est clair que cela exige plus d'argent, de personnel et de ressour- ces qu'une enquete rapide, mais Jes donnees obte- nues sont suffisamment detaillees et exactes pour qu'il soit possible d'etablir des modeles de diffusion ,et d'appliquer des strategies de Jutte contre Ia pollu- tion. Nous allons resumer Ies divers stades d'un inven- taire complet et detaille des sources. Pour appliquer cette methode, ii est indispensable de disposer de moyens de traitement des donnees, car etablir et tenir a jour un inventaire serait, sans ordinateur, une tache considerable. Un personnel ayant une qualifi- cation en informatique et connaissant Ies methodes d 'inventaire des emissions est precieux, sin on essen- tiel. Comme on peut utiliser diverses methodes de traitement, ii est en general preferable d'etablir un systeme specifique au lieu de se servir de systemes generaux tels que 1'<< Air Quality Implementation Planning Programme >> utilise par le Service de la sante publique des Etats-Unis (12). La suite de ce chapitre repose sur les methodes employees aux Etats-Unis pour etablir l'inventaire des emissions a Chicago (Illinois) (9) et sur Jes techniques employees par la Puget Sound Air Pollu- tion Control Agency de l'Etat de Washington (4). Cependant, nous ne parlerons pas seulement des procedes specifiques employes pour ces programmes, mais aussi des techniques generales d'inventaire. Preparation de l'inventaire Avant de recueillir des donnees specifiques sur Jes emissions, ii faut definir avec soin Jes objectifs de 1 'inventaire. Le travail preliminaire doit comprendre l'etablissement des criteres suivants: 1) Criteres concernant les sources ponctuelles: a) elements specifiques de !'evaluation des sour- ces; b) questionnaire a employer pour le premier con- tact avec Jes sources et pour l'etude detaillee ulterieure; c) determination des sources ponctuelles possi- bles; d) tables de codage des donnees sur Jes sources. 2) Criteres concernant Jes sources etendues: a) zone a etudier; b) choix du systeme de coordonnees et du quadril- lage; c) categories de sources etendues et divers sys- temes d'echelles de cotation. (Les termes figurant dans cette liste sont definis dans !'expose ci-dessous). Criteres concemant [es sources ponctuelles. Ces criteres doivent etre compatibles avec Jes buts de I'enquete. Lors d'un inventaire complet, on etudie en general Jes polluants suivants (13). i) composes du soufre, d'ordinaire calcules en dioxyde de soufre (dioxyde de soufre, trioxyde de soufre, brouillard d'acide sulfurique, mer- captans, hydrogene sulfure et autres sulfures); ii) particules (matieres solides et aerosols liqui- des); iii) monoxyde de carbone; iv) oxydes d'azote (monoxyde et dioxyde), d'ordi- naire calcules en monoxyde; v) hydrocarbures et leurs derives (olefines, paraf- fines, hydrocarbures aromatiques, derives oxyge- nes, acides organiques et hydrocarbures chlores). Les criteres employes pour evaluer les sources doivent fournir des informations permettant de cal- culer les emissions de ces polluants. L'inventaire des emissions de la ville de Chicago (9) et celui de la Puget Sound Air Pollution Control Agency (PSAP- CA) (4) ont commence l'un et l'autre par une ana- lyse des criteres a employer pour evaluer Jes sources ponctuelles. La PSAPCA emploie Jes criteres sui- vants (4): 1) Donnees sur l'equipement de base: numero du Basic Equipment Code, nombre d'appareiis identi- ques, capacite nominale, nombre de matieres pre- mieres utilisees, annee de fabrication. 2) Donnees sur les matieres premieres: numero du Raw Material Code, quantites horaires et annuelles, tant pour Jes combustibles que pour Jes matieres 142 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES premieres des processus de fabrication, pour chaque annee. 3) Donnees sur Jes epurateurs: numero du Con- trol Equipment Code, nombre d'unites identiques, debit volumetrique, perte de charge, rendement, annee de fabrication. 4) Donnees sur Jes cheminees: nombre d'unites identiques, debit volumetrique, diametre, tempera- ture a la sortie, hauteur, materiau employe pour la construction. 5) Donnees sur les coefficients d'emission: nume- ro de la table a employer pour le calcul des emis- sions. 6) Donnees d'identification: nom de la societe, nom du responsable, adresse de la source, adresse postale, ville et Etat, numero de code de la zone, numero de telephone, numero de code de la Classifi- cation internationale type par industrie (CITI) (Stan- dard Industrial Classification), comte, calendrier d'exploitation, calendrier de chauffage des locaux, coordonnees geographiques. Une fois etablis Jes criteres concernant Jes sources, ii f aut rediger un ensemble de questionnaires pour obtenir Jes informations desirees. La PSAPCA a adopte une methode en deux phases, le but de la demande initiale d'immatriculation (phase I) etant de determiner Jes sources assez importantes.pour etre immatriculees et d'etablir Jes imprimes a envoyer pendant la phase II. On trouvera dans le.s figures 8 et 9 des exemples de ces deux imprimes. Les for- mules utilisees pendant la phase II portaient sur les categories suivantes (7): 1) chauffage des locaux et production d'energie electrique 2) incinerateurs 3) fours de fusion 4) autres fours 5) equipement mecanique 6) peinture au pistolet 7) equipement de degraissage 8) reservoirs 9) equipement d'exploitation generale 10) equipement de traitement des denrees alimen- taires 11) equipement de sablage 12) fours de recuperation 13) divers. A Chicago, par contre, on n'a pas envoye tcius ces imprimes par type d'activite industrielle. On s'est servi d'un questionnaire general, convenant pour toutes les formes .d'industrie, et l'on a procede a un examen technique, ,avec etude sur place si neces- saire (9). II faut d'abord etablir une liste de. sources ponc- tuelles, devant servir de base a l'immatriculation; pour cela, on peut proceder de la fac;on sui; va11te (13): 1) consulter Jes annuaires industriels; 2) demander des informations aux administra- tions locales; 3) consulter Jes annuaires telephoniques; 4) explorer la zone en voiture ou en aeronef, identifier les sources de pollution et indiquer leur emplacement sur une .carte; 5) consulter des listes de grandes sources commer- ciales et residentielles, contenant des noms d'hotels, de colleges universitaires, d'hopitaux, de grands immeubles a appartements, etc.; 6) s'adresser a des compagnies industrielles, par exemple pour l'industrie siderurgique. Pour faciliter le traitement automatise des donnees recueillies, ii faut coder ]'information au moyen de tableaux de categori~s; la PSAPCA a.employe: 1) La classification internationale type par indus- trie (CITI), ou toutes Jes activites industrielles sont classees d'apres un code numerique a quatre chiffres; 2) le Basic Equipment Code (BBC), table de l'equipement; 3) le Raw Material Code (RMC), table des ma- tieres premieres, y compris Jes combustibles et Jes produits finis; · 4) le Control Equipment Code (CEC), .table des appareils d'epuration; 5) Jes Emission Factor Tables (EFT), tables des coefficients d'emission pour Jes divers processus'. II est necessaire de recourir a des tables, de fac;on a pouvoir remplacer de longues descriptions par un simple numero de code. Par exemple, au lieu d'enre- gistrer le libelle exact<< fonderie de fonte et d'acier )>, on met en memoire le numero CITI qui est 3323. Criteres concernant les sources etendues. Avant de proceder a un inventaire des emissions de polluants, ii fauf determiner sur quelle zone geographique ii portera. On peut souvent choisir simplement Jes limites administratives, mais, dans d'autres cas, a INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION Fig. 8. Modale d'imprime pour demande initiale d'immatriculation, phase I (4) PUGET_ SOUND_ AIR POLLUTION_ CONTROL_ AGENCY DEMANDE IN!T!ALE D 'IMMATRICULATION - - ---- -- - - --- --------- -- - --- - -- --- INVENTAIRE DES EMISSIONS BASE_ JURIDIQUE Cette immatriculation est effectuee conformE!ment a la Regle I, article 5, paragraphes 5.03 et 5.05 de la Puget Sourd Air Pollution Control Agency, en date du 13 avril 1968. L 'imprimE! doi t ~tre renvoye dans les 30 jours suivant sa reception. Point I NOM, _ ADRESSE _ET_ ACTIVITE _ PRIN:IPALE 2.) Priere de rectifier si le nom au l 'adresse a change; indiquer le nurnero de telephone et le code pas tal. b) Principale activite (dE!tailler) --------ll c) 0 Dans le cas d'un im:neu~le a apparteraen~s, indiquer le nombre Ce ceux-ci; s 1 ::__]._ n I est pas sup!2rieur a quatre (4) ne pas re_::-:?li-:: la partie A du point IL d) D Si vo,.2s 'etes responsable d'un !2quipemen-=. a. plus d 'un endroit des co;i1t2s de King, Pierce et Snohomish, priere d 1 indiquer le nombre d I emplacements supp1€:mentaires, 50-101 N° de dossier CITI Carre EEC Phase nee is ion 141 144 GESHON DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 8 (suite) Point II Dernande des formulaires pour 11 IMMATRICULATION SPECIALE" pour le materiel ci-dessous, confor- mement aux stipulations de la Regle I de la Puget So~nd Air Pollution Control Agency, Priere d I indiguer le !!~~~ de sources ~~~-!~~~!!9~~ A. Chauffage _des_ locaux _ ou _production_ d' elec trici te 1 D Chaudiere 2 D Autres (detailler) ----~---------------<I NOTE N'indiquer que les unites dont la puissance horaire nominale est superieure a : B. Evacuation des dechets 400 000 British thermal units ou 415 livres anglaises de vapeur ' 400 pieds cubes de gaz . 2,7 gallons de fuel 30 livres anglaises de charbon 12 horsepower. ,3 D Incinerateur pour dee he ts solides 4 D Incint?:ra teur pour deche ts liquides C. Fours de fusion so A pot 100 A arc electrique 60 A reverbere 110 De liquation 10 A induction OU 8. 120 Autres fours pour metaux resistance electrique (detailler) aO A creuse t 130 De verrerle 90 Cubilot 140 Au tres four:S, excep te les fours p~mr ffietaux (detailler) D. Au tres _fours,_ etuves _et_ sechoirs 15 D Fours pour noyaux de fonderie 16 D Fours pour cuisson d'enduits au li thopone 17 0 Fours et etuves pour cuisson de peintures 18 0 Fours pour traitements thenniques 19 D Fours pour maturation de p las tiques 20 D Autres fours (detailler) ----- 21 D sechoirs 22 D Torrefac teurs 23 0 Autres fours et etuves Colonne reservee a_ I 'Agency INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION Fig. 8 (suite) Pri€.re d I indiquer le NOMBRE de sources NON_ IDENTIQUES ~! Equipement _ mecanique (pour la manutention de solides finement di vises) 24 D Broyage 25 D Convoyeur de vrac 26 D Classificateurs 27 D Silos 28 0 Ensachage !'=. Autre _ equipement 33 0 Peinture au pistolet 34 D Enduit en continu 35_ 0 Galvanisation 39 D Recipients pour trempage (peinture, acide 1 etc.) 40 D Degraissage 41 D Reservoirs d 1hydrocarbures 42 0 Autres reservoirs de liquides 47 D Digesteur 48 D Reacteur 49 D Four a recuperation 50-D Formage et moulage 51 D Impregnation 29 D Stockage en vrac a 1 1 exterieur 30 D Chargement ou dechargement 31 D Stockage interIDediaire de solides en lots 32 D Melangeur de solides 360 Sablage 370 Melange de liquides 380 Electrolyse 430 Traitement de denrees alimen- taires au de boissons 440 Re frigerateurs au (> 400 000 BTU/h) gaz 450 Nettoyage a sec 460 Extraction de graisses 520 Raffinage de petrole 530 Pe trochimie 540 Autre t?quipement (detailler) _ 55 D Si vous pouvez disposer d'u'ne documentation sur !'analyse des emissions de chemin€e, indiquer le nombre de cheminees, et nous vous enverrons le meme nombre de formulaires speciaux. Signature du proprif!taire ou d 1 un .fonde de pouvoirs •....... , , , •..• Date ... , . , , qq,!q:1::F:11£ ;.t§.1H:Y~f£ ~ !~~g~[!t;.:;£ 145 146 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 9. Modele d'imprime de phase II (4) (chauffage des locaux et production d'electricite) I. II. PUGET_ SOUND AIR POLLUTION_ CONTROL_ AGENCY CHAUFFAGE _ DE_ LOCAUX_ ET_ PRODUCTION_ D'ENERGIE _ ELECTRIQUE Cette immB.triculation est effectu~e conf~rmernen't a la Regle I; article 5, para- ~raphes _ 5, 03 _ ei: _ 5, 05 _de_ la_ Puget_ Sound_ Air_ Pollution_ Control_ Agency._ Les_ imflriIDes dfiment remplis doivent etre renvoyes dans les trente (30) joursj ils ne seront acceptes _ que _ s I i ls_ sent_ comp le tement _ remplis _et_ signes. , Repondre a TOUTES les questions; le cas echeant·, indiquer 11 sans objet''. Si vous n 1 avez pa's assez de place, utilisez le verso, O Nomtire total d 1 unites IDENTIQUES figur:ant Sur cet imprime. DONNEES _ SUR L'EQUIPEMENT Co lonne reservee a 1 1 Agency 1, TYPE DE L' EQUIPEMENT CARRE A. D Chaudiere a tubes d I eau CITC B. 0 Chaudiere 8. tubes de fumee, type marine N° DE DOSSIER C. 0 Chaudiere sectionnelle et1; fonte BEC D. 0 Autre ch:audiere a tubes de fumCe 1. (detailler) 2. E. 0 Divers ( de tai'l ler) 3. If, 2. PRESSION RELATIVE NOMINALE ,EN LIVRES PAR POUCE 5. CARRE 6. 7. 3. CAPACITE NOMINALE EN LIVRES ANGLAISES DE VAPEUR 8. PAR HEURE, EN BTU, ETC, 9. 4. ETAT DE LA VAPEUR EN % DE SATURATION OU EN DEGRE 10. DE SURCHAUFFE 11. 12. 5. TYPE D' ALIMENT AT ION 13. A. 0 ,Atomiseur .. rot~tif 14. 15. B. 0 Atomiseur a air 16. C, 0 Atomiseur a vapeur 17. 18. D, 'O Autr~ (detB.iller') 19. 6. NOM DU FABRICANT, MODELE ET ANNEE DE FABRICATION _ 20. 7. ANNEE D'INSTALLATION DONNEES _ PHYSIQUES 1. HAUTEUR DE LA c'HEMINEE AU-DESSUS DU TOIT (en pieds) 2, HAUTEUR DE LA, CHEMINEE AU-DESSUS DU SOL 3. (en pied's) DIAMETRE INTERIEUR DE LA CHEMINEE OU DIMENSIONS AU SOMMET (en pouces) 4. y A-T-IL DES EVENTS D'ECHANTILLONNAGE ? OuiQ NonO 5. TEMPERATURE DU GAZ AU. BAS DE LA CHEMINEE 6. TEMPERATURE DU GAZ AU SOMMET DE LA CHEMINEE (si elle est connue) 7. DEBIT DE LA CHEMINEE EN PIEDS CUBE PAR MINUTE (s' il est connu) 8, MATERIAU DE LA CHEMINEE (BRIQUES, BETON, TOLE D'ACIER, etc,) 9. LISTE DE TOUTES LES AUTRES SOURCES RELIEES A CETTE CHEMINEE 50-102 (4/ 69) INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 147 Fig. 9 (suite) III. EPURATEUR 1. D CYCLONE pieds cubes/minute------- perte de charge------- 2. D DEPOUSSIEREUR ELECTROSTATIQUE pieds cubes/minute----------- 3, 0 AUTRE (DETAILLER) pied cubes/minute----- perte de charge ____ _ 4, NOM DU FABRICANT, MODELE ET ANNEE DE CHAQUE ELEMENT------------ 5. D NEANT IV. DISPOSITIFS _ DE_ REGLAGE _DE_ LA_ COMBUSTION 1. D REGLAGE AUTDMATIQUE (detailler) ------------------ 2. 0 APPAREILS DE CONTROLE OU ENREGISTREURS (detailler) ---------- 3. D AUTRES (detailler) ----------------------- 4. NOM DU FABRICANT, MODELE ET Al-rnEE DE CHAQUE ELEMENT ------------ 5. L_j NEANT V. COMBUSTIBLES UTILISES COMBUSTIBLE PRINCIPAL 1. 0 CHARBON, (indiquer le fou:::-nisseur au 1 1 emplacement de la mine) 2. 0 GAZ NATUREL 3, D FUEL (indiquer la qualitl2) __ 4. 0 DECHETS DE BOIS 5. D AUTRE (detailler) _____ _ CO}BIJSTI3l.E DE RZSER'.1E COHBUSTIBLE At:XILIAIRE O CHARBON (indiquer le fournisseur au l 1 emplacement de la mine) O GAZ }iATUREL D FUEL (indiquer la qualite) ___ _ D DECHETS DE BOIS D Al:TRE (dEtailler) ______ _ LJ CHAR.30~ (indiquer le fournis:se:.::: :;__' er::;>:.c.ce:.:er:t de la mine) D GAZ NATL"REL QFUEL L_j DECHETS DE BOIS O AUTRE (detailler) -------------------- cause du transport des polluants a travers ces limites, un examen plus detaille des parametres geographi- ques et meteorologiques peut etre necessaire. Une fois la zone determinee, on doit choisir un quadril- lage; trois systemes sont d 'usage courant (13): I) la projection de Mercator transverse universelle ou projection UTM; 2) le carroyage des latitudes et longitudes; 3) des coordonnees planes a l'echelle de l'Etat. Pour la plupart des modeles de diffusion atmo- spherique, on doit exprimer Jes donnees dans le systeme metrique; c'est pourquoi la projection UTM est recommandee. La zone a etudier doit etre divisee en carres, d'apres le systeme de coordonnees choisi. Comme la densite des emissions varie d'une zone a l'autre, il faudra subdiviser certaines de celles-ci en surfaces plus petites, en quarts de carres par exemple. L'adoption d'un quadrillage fournit un systeme uni- forme pour l'emegistrement et la transmission des donnees, ce qui est essentiel pour le calcul des emissions provenant de sources etendues et pour l'etablissement de modeles de diffusion. 148 GESTION DE J;.,A QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 9 (suite) VI. CONSOMMATION _DE_ COMBUSTIBLE_ (d' apres _la_ derniere _ ann€:e) 1. POURCENTAGE DE LA PRODUCTrnN DE BTU UTILISE, POUR LE CHAUFFAGE DES LOCAUX PENDANT L 'RIVER -------------------------------- 2. CONSO:MMATION DE COMBUSTIBLE PRINCIPAL ( indiquer les unites employe~s) Par heure d'hiver ________ Total annuel 3. CONSOMMATION DE COMBUSTrBLE"AUXILIAIRE (indiquer les unites employees) Par heure ----------- Total annuel -------------- 4. CONSOMMATION DE COMBUSTIBLE DE RESERVE (indiquer les unit€s employees) Par heure Total annuel ----------- -------------- 5. INDIQUER LES MOIS D'UTILISATION DU COMBUSTIBLE TYPE J F M A M J J A s 0 N D Primaire Auxiliaire De reserve 6. NOMBRE DE JOURS DE FONCTIONNEMENT POSSIBLE AVEC LE COMBUSTIBLE DE RESERVE NORMALEMENT EN STOSK " 7 •, DELAI NECESS,\IRE POUR, PAssiJ COMPLETEMENT AU COMBUSTIBLE DE RESERVE VII. FONCTIONNEMENT DE L'UNITE 1. D 1 apres les annees precedentes, pendant combien d 1 HEURES par.jour l 1unit€ ou les unites fonctionnent-elle:S. habituellement (exemple : 8 h. a 16 h. 30) 2. D' apres les annees precedentes, quels sent les JOURS de la semaine all l 'unite au les unites fonctionnent (exemple : du lundi au vendredi inclus) ---------~--------- 3. D'apres les annees precedentes, indiquer les variations saisonnieres eventuelles du fonctionnement, y compris les arrets pr€vus pour l 'entretien et les periodes de variation importantes de la production d'€:lectricit€ au de vapeur pour les processus industriels. (Exemple : "arret annuel du ler au 15 juillet, production a 65 % de la capacite en janvier et f6vrier 11 ) ---------------------- SIGNATURE du propri€taire ou d'un fond€: de pouvoirs --------Date-------- Norn de la personne avec qui cpmmuniquer sujet de: cette unite (imprimer o.u dactylographier) Titre----------~----~------,--,-,--------------~~- OBSERVATIONS - Outre les observations generales, ajouter des indications sur toutes les ------------ reparations. au modi~ica~i~ns import~ntes concernant I 'unite ou les unites pendant l'ann€:'e €coul€:e, ou pr€vues pour l'annee prochaine.: INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 149 Repartir Jes emissions entre Jes differents carres est une tiiche tres longue et fastidieuse. On doit envisa- ger Jes categories de sources suivantes ( 4): 1) utilisation des sols 2) sources industrielles 3) sources commerciales 4) sources residentielles 5) vehicules 6) transports routiers 7) chemins de fer. Pour chacune des sept categories, on doit etablir un systeme de cotation commode pour faciliter le calcul des emissions dans. chaque carre. On peut employer le systeme des cotations de carres subjectivement ou objectivement. Dans le premier cas, on examine taus Jes carres et on cote chacune des categories ci-dessus de 1 a 10; pour eviter !'influence de !'equation personnelle, taus Jes carres d'une meme categorie doivent etre cotes par une seule personne. A partir de ces cotations et du total regional des emissions d'une part et des cota- tions d'autre part, on calcule Jes emissions provenant de chaque carre. On obtient ainsi une approximation raisonnable des chiffres que donnerait la methode objective, sa,ns devoir faire de longs calculs. Dans la methode objective, la cotation est fondee, pour chaque carre, sur une mesure du nombre d 'unites d 'un parametre specifique. Par exemple, on determine la population de chaque carre a partir des donnees des recensements et l'on obtient la cote correspondante en supposant que la quantite de combustibles utilisee pour le chauffage des habita- tions est proportiom;elle a la population. La PSAP- CA a employe la methode subjective pour Jes sources industrielles et commerciales et pour Jes transports routiers, la methode objective pour Jes sources resi- dentielles, Jes chemins de fer et Jes vehicules a moteur; ces deux dernieres cotations ont ete calcu- lees respectivement d'apres la longueur des voies en kilometres et le nombre de voyages-kilometres (4). Nous exposons plus loin le calcul des emissions provenant d'un carre determine a partir de sa cota- tion. Collecte des donnees et ca/cul des emissions Une fois la preparation de l'inventaire achevee, on peut commencer a recueillir Jes donnees et a calculer Jes emissions. On trouvera des details sur la methode a suivre dans une communication de Bierbaum & Gedgaudas (13); Jes grandes lignes de la technique sont Jes suivantes: 1) Collecte des donnees sur Jes sources ponctuelles et calcul des emissions : a) envoyer des imprimes d'immatriculation ini- tiale (phase I) et verifier la suite donnee dans tous Jes cas; b) envoyer Jes questionnaires detailles de phase II et surveiller la suite donnee; c) coder Jes donnees fournies par Jes imprimes de phase II sur Jes bordereaux utilises pour la prepa- ration de cartes perforees, puis verifier; d) calculer Jes emissions de chaque source a partir des tables codees ; e) indiquer Jes processus correspondant aux diffe- rentes sources sur des organigrammes; /) calculer, pour !'ensemble de la region, la con- sommation totale de chaque combustible par Jes sources ponctuelles, qui servira a etablir le bilan en combustibles en vue de determiner Jes emis- sions des sources etendues. 2) Collecte des donnees sur Jes sources etendues et calcul des emissions: a) cater Jes carres pour chaque categorie d'emis- sion, par la methode de la cotation individuelle; b) coder Jes cotations de chaque carre sur des bordereaux de perforation, puis verifier; c) calculer Jes totaux regionaux par la methode du bilan en combustibles, ainsi que le total des cota- tions pour chaque categorie; d) calculer Jes emissions pour chaque carre, a partir de !'emission totale de la region et des totaux des cotations. Collecte des donnees sur !es sources ponctuelles et ca/cul des emissions. On commence par envoyer le questionnaire initial, qui permettra a l'organisme procedant a l'inventaire de savoir quelles sont Jes sources assez importarites pour etre immatriculees comme sources ponctuelles et d'obtenir des informa- tions de base sur la nature du materiel en fonc- tionnement. Pour que l'inventaire soit complet, ii faut faire une enquete au sujet de tous Jes question- naires non renvoyes. Apres l'achevement de la phase I, on envoie des imprimes de phase II; pour chaque source, leur type et leur nombre sont determines d'apres Jes resultats de la phase I. Ces questionnaires portent sur l'equipement, Jes parametres physiques, Jes epura- teurs, la regulation de la combustion, Jes matieres 150 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES premieres, la nature et la quantite des combustibles utilises et Jes jours et heures de fonctionnement. Bref, Jes imprimes de phase II doivent fournir toutes Jes informations necessaires pour le calcul des emis- sio.ns de la source. lei encore, une enquete detaillee est necessaire pour tous Jes questionnaires non ren- voyes. A la fin de la phase II, on doit classer toutes Jes sources qui ont rec;:u Jes questionnaires de phase I en trois categories: actives, incompletes et inactives. La premiere categorie comprend toutes les sources qui ont repondu aux questionnaires des phases I et II et sont considerees comme assez importantes poQr etre immatriculees. La deuxieme regroupe Jes sources qui n'ont pas renvoye le questio~naire de.la phase I ou l'ont renvoye mais n'ont pas rempli Jes imprimes de phase II; dans ce cas, ii faudra une enquete sur place pour achever l'immatriculation. Les sources inac- tives sont toutes celles considerees comme trop peu importantes pour etre imrnatriculees; leurs emissions seront done integrees dans ]'emission des sources etendues du carre ou elles se trnuvent. Lorsqu'on rec;:oit Jes questionnaires de phase II, I 'information est codee sur Jes bordereaux servant a l'etablissement de cartes perforees. Pour calculer le total des besoins de stockage concernant Jes informa- tions de la phase II, on se sert des tables. etablies pendant la preparation de I 'inventaire. Les. borde- reaux de perforation pour Jes sources ponctuelles doivent contenir toutes Jes informations fournies par Jes imprimes de phase II. Les bordereaux doivent etr!c) adaptes a la perfora- tion: il doit y avoir, pour chaque information a enregistrer, 80 colonnes clairement identifiees. A cause du grand nombre de donnees a enregistrer, ii faudra plusieurs cartes pour chaque source. Une fois la perforation achevee, on collationnera soigneusement avec Jes bordereaux de perforation, soit en. faisant un simple listage des cartes et en le comparant avec Jes bordereaux, soit au moyen d'une verificatrice, c'est-a-dire une perforatrice speciale ou Jes cartes sont perforees de nouveau. Si l'on dispose d'un personnel qualifie pour la perforation, cette derniere methode est recommandee. Le dernier stade de la verification consiste a etablir, a partir des informations stockees dans I 'ordinateur, un etat recapitulatif des sources; ii fournit une liste commode des donnees de l'inven, taire des sources et permet de comparer Jes donnees enregistrees avec Jes informations contenues dans Jes imprimes de phase IL Pour obtenir cet etat, on introduit en memoire Jes tables codees decrites ci- dessus, de sorte que Jes informations memonsees sous forme codee sont restituees sous leur forme initiale. On obtient ainsi une presentation analogue a celle des imprimes de phase II, ce qui fournit une verification simple, mais complete, des dohnees enre- gistrees. La figure 10, tiree de l 'inventaire des sources d'emissions de la PSAPCA (4), permet de mieux comprendre en quoi consistent Jes tables de catego- ries et Jes donnees mises en memoire. Les premieres indications identifient la source: nom, adresse, code postal, numero de telephone, coordonnees X et Y a I 'interieur d 'un carre de la projection UTM, en kilometres, identification du carre et quart de carre et code CITI. a Ce code est accompagne de la definition en clair, obtenue en mettant en memoire Ie code 3323, qui provient du dossier de la source etudiee, et en imprimant ensuite la definition correspondant a ce numero dans la CITI. Viennent ensuite.les jours et heures de fonctionne- ment. La source consideree fonctionne oe 1 h du matin a minuit (01 et 24 sous START et END), du lundi au vendredi (codes 2 et 6 respectivement). Les donnees sur l'activite saisonniere montrent un arret (0 % du fonctionnement normal) pendant deux se- maines, a partir de la 3Jme semaine deI'annee. Les donnees sur l'equipement sont codees d'apres le code BEC: en d'autres termes, le numero de code BBC est enregistre dans le dossier de la source et la definition en clair est ohtenue de la meme maniere que pour le code CITI. Le chiffre sous NO indique le nombre d'elements de materiel ayant le meme nume- ro de code BEC et la meme capacite nominale. RMTLS est le nombre de types de matieres pre- mieres consommees par ]'element d'equipement con- sidere. Enfin, RAT. CAP. designe la capacite nomi- nale, etant entendu que le chiffre qui precede la lettre E est a multiplier par la puissance de 10 dont l'exposant suit la lettre E: par exemple, 429 E 4 signifie 429 x 104 ~ 4 290 000. Les donnees sur Jes matieres premieres (RAW MATERIAL) n'appellent aucun commentaire, mais ii est a remarquer que Jes unites employees pour mesurer la consommation sont precisees. Celles sur Jes epurateurs (CONTROL EQUIPMENT) fournis- sent le nombre d'unites identiques, le debit volume- trique, la perte de charge et le rendement. Les deux derniers points, concernant la cheminee (STACK) et Jes emissions, sont lies parce qu'il ya un resume des a Pour l'explicitation des sigles, voir p. 142. INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION Fig. 10. lnventaire des emissions de sources ponctuelles (4) 10176 A FOU!'IORY ,021 so W TACOMA WASHINGTON 98411 PMONE X•UTM !541.l Y•UTM 5231.o GRID l012t00 ZIP 98'>11 SIC 3323 IRON/AND STEEL FOUNDRIES OPERATION SEASONAL OPERATION ·- 11 21 ,, 41 51 61 71 ... 1) 21 3) 41 51 6) 71 81 91 101 111 *** 11 21 31 41 ••• ... START END DAYS 01 24 26 EQUIPMENT SUMMARY BEC NO, ~MTLS 099 11 4) 099 l) 41 ue 81 2, 2'3 31 41 474 2) 11 !560 11 21 639 21 11 0/0 NO WK 0/0 NO WK 0/0 NO WK 0 2 '1 ••• RAT,CAP. DESCRIPTION ELECTRIC ARC• 0 !REC T 2EO ELECTRIC ARC• DIRECT 429E4 MEAT TREAT• MOLTEN SALT 1E6 CORE BAKlNG OVEN lEO MIXING AREA BLAST ROOM• PIT STYLE DIP TANK• STANDARD RAW MATERIAL SUMMARY ... RMC AMOUNT/HOUR AMOUNT/YEAR UNITS DESCRIPTION 000 lt 5819. TMRM NATURAL. GAS 114 2. 6000. TON IRON(FEI, SCRAP 190 1!872· 8124, TON STEEL 191 u,o. TON STAINLESS STEEL 329 O • 292000E 00 66000, GAL LINSEED OIL 512 Oa200000E•OZ 120000. GAL OTHER• PAINTS 878 0 • lOOOOOE 00 120. TON QUARTZ• FLINTS 891 22,. TON Ll~E· CALCIUM OXIDE 893 Oa275000E 00 166. TON OTMER• CLAYS, EARTHS 902 •• 16840. TON ABR•MAT'LS,PROD'S 946 •• TON FL.UORRSPAR CONTROL EQUIPMENT SUMMARY ••• CEC NO, CFM DEL. P 300 21 15E3 30 !500 21 15E3 30 !500 21 28E3 Jo !500 2) 35E3 18 STACK SUMMARY -· STK CFM DIAM TEMP 1 5E3 50 20E1 EMISSION SUf,IMARY ···- STK YR 502 PART 1 69 OEO lOEO EFF HT ,o DESCRIPTION SETTLING CHAMBERS SIMPLE FILTER SIMPLE FILTER SIMPLE· FILTER MAT'L " NOX HC SA'4P PORT NO co ox 151 152 GESTION DE : LA QUALITE DE L 'AIR DES VILLES emissions pour chaque point qui serait enregistre comme cheminee. On trouvera plus haut (equa- tion (1), p. 139) !'equation fondamentale pour le calcul d'une emission. En principe, l'ordinateur devrait pouvoir determi- ner le coefficient d'emission approprie d'apres l 'equipement et la matiere premiere utilises. Comme ii est difficile d'etablir ces tables a entrees multiples, la methode generale serait de choisir la table des coefficients d'emission appropriee pour le processus utilise dans le cas de chaque source et de faire figurer le codage correspondant sur le bordereaude perfora- tion de la source. L'avantage d'employer une table de coefficients d'emission enregistree sur ordinateur est que, si un coefficient d'emission change, ii suffit de modifier une seule entree et le programme est a nouveau utilisable. Un important element de !'analyse complete d'une source ponctuelle est l'organigramme du processus, necessaire pour determiner la relation entre l'equipe- ment utilise, la consommation de mati~res pre- mieres, les epurateurs et Jes cheminees. II existe des methodes pour coder les informations de l'organi- gramme de fa9on qu'elles puissent figurer sur les bordereaux de perforation, l'ordinateur Jes mettant ensuite sous forme graphique. · Pour etablir un bilan regional des combustibles, ii faut avant tout calculer la consommation des sources ponctuelles. Les emissions des sources etendues sont principalement liees a I 'utilisation de combustibles et leur calcul est facile si l'on connait la consommation totale de combustibles dans Ia region et !'utilisation qui en est faite par les sources ponctuelles. Sources etendues. Pour calculer les emissions des sources etendues, separement pour chaque carre, on commence par les cotations etablies au cours de la preparation de l'inventaire: chaque carre re9oit une cotation pour chacune des sept categories d'emis- sions, puis on inscrit en code Ia designation de chaque carre et les cotations correspondantes sur des bordereaux de perforation; ensuite, on doit proceder a une verification des cartes semblable a celle faite pour les sources ponctuelles. La verification finale des cotations se fait par analyse graphique; pour cela, on etablit un dia- gramme des densites pour chaque categorie. En examinant ce diagramme et une carte a l'echelle de la zone etudiee, ii est facile de voir ou se trouvent les plus grandes densites de population, les routes, les chemins de fer, les zones commerciales et indus- trielles et les differents types d 'utilisation des sols. L'analyse de ce diagramme montre si, dans l'une quelconque des sept categories, Jes cotations ont ete mal placees. On peut calculer, pour chaque categorie, le total regional des emissions, en se procurant les chiffres sur la consommatimi totale de combustibles; ii suffit d'ordinaire de s'adresser aux distributeurs locaux et a diverses sources officielles. On trouvera une des- cription detaillee de la fa9on de proceder dans la communication de Bierbaum & Gedgaudas (13). Pour calculer Jes emissions provenant de chaque carre, c'est-a-dire les cotations de ceux-ci, ii faut d'abord calculer, pour toute la region et pour cha- que categorie, le total des cotations des carres et les emissions totales. Pour assigner a un carre une emission· concernant une categorie de sources, on divise la cotation du carre par le total pour la region des cotations concernant cette source etendue, puis on multiplie par !'emission totale pour !'ensemble du comte: r Emission ] r co.talion du carre l lemission] de source = . x totale du (2) etendue total des cotations comte _ Ce calcul fournit !'emission du carre pour la categorie etudiee; on obtient le total des emissions d'un carre donne en additionnant celles des diffe- rentes categories. Si plus d'une region est en cause, ii faut determiner pour chaque carre la region corres- pondante; on applique ensuite la formule ci-dessus. Applications de l'inventaire des emissions Une fois acheve, l'inventaire des emissions a diver- ses applications allant des methodes a employer pour la lutte contre la pollution jusqu'a l'etablissement de modeles de diffusion concernant la qualite de !'air. Dans beaucoup de ces applications, on se sert de graphiques, comme ii a ete dit plus haut au sujet des techniques d'enquete rapide; la figure 11 en donne un exemple. Plus precisement (15), l 'inventaire peut etre utilise pour: 1) guider la lutte antipollution; 2) aider .a choisir !'emplacement des stations de surveillance et des reseaux d'alerte; 3) indiquer la repartition saisonniere et geogra- phique de la charge de pollution; 4) aider a mettre au point des methodes pratiques de Jutte; 5) souligner Ia priorite a accorder aux problemes de la qualite de l'air; 6) aider la planification regionale et le zonage; INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 153 Fig. 11. Resume de !'utilisation des combustibles au moyen de graphiques etablis par ordinateur PSlOO WH~LESALE FUEL SUMMARY 1970 (1000 GALl l"lt~E: CCUfllTY '1)(L 6l.ltl'WIY 1970 ncro CAJ T- l'C ,.,, ""' 'T't'f'E C:ESCIUl'TJON ,er ,.,,,,..., ·~ =~- ... M .. -~ ·-·~ - TYPE DESCRIPTION = - B KIT SAP COUNTY s KING COUNTY T PIERCE COUNTY E SNOHOMISH COUNTY 7) etablir des modeles de diffusion de la qualite de l'air; 8) predire les tendances futures de la qualite de ]'air; 9) determiner un rapport cout/avantages de la pollution de l'air; 10) etablir des programmes d'education et d'in- formation du public. Les modeles de diffusion de la qualite de l'air sont la de d'un grand nombre des applications ci-dessus. Leur principe est de simuler un environnement reel, en tenant compte des sources d'emissions, de la topographie et des conditions meteorologiques, au moyen de modeles mathematiques qui permettront d'estimer la qualite de ]'air aux points ou l'on n'a pas fait de mesures. Ce modele peut servir a indiquer }'emplacement des principales emissions et a evaluer Jes methodes de Jutte. II ne faut cependant y voir qu'un outil, qui ne doit pas remplacer des mesures effectives de la qualite de l'air. PCT 9,93 43,96 32,SO 13,21 -- s RMOUNT 4550 20l34 15067 6043 45794 TYl"C OfSCIUr'TlCN l"CT ~T WHO 75153 Nous etudions plus en detail ci-dessous l'emploi de I'inventaire des emissions pour etablir ces mo- deles de diffusion ainsi que Jes methodes de mise en ceuvre a appliquer ulterieurement. Etablissement de mode/es de diffusion de la qualite de !'air. L'emploi d'un modele de la dispersion atmospherique peut ameliorer beaucoup ]'applica- tion d'un programme rationnel de gestion de la qualite de l'air. Pour cela, ii faut disposer de donnees exactes sur les emissions, telles que celles obtenues par un inventaire detaille. Outre les donnees sur les sources ponctuelles et les sources etendues, on doit disposer d'une rose des vents associes aux temps stables et d'un reseau de recepteurs (11). 1) Donnees sur Jes sources ponctuelles: a) coordonnees UTM (X et Y), en km; b) emissions de dioxyde de soufre et de particules, en g/s; c) hauteur des cheminees, en metres; 154 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 12. Rose annuelle des vents de surface pour deux aeroports de la region de Seattle, Wash., 'Etats-Unis (10) a ' Rose annuelle des vents de surface pour l'annee civile 1969 WNW WSW s Frequence, en pourcentage Echelle 0 4 B 12 16 20 Pourcentage des observ.ations a 1 mille/h = 0,477 m/s. ENE E BOEING FIELD SEATTLE ESE AEROPORT INTERNA- E TIONAL DE SEATTLE - TACOMA lntervalles de vitesse (en milles/h) 1-3 4-7 8-12 13'-18 19-24 25+ WHO 77-100 INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 155 d) ascension des panaches en m2/s, qu'on doit diviser par la vitesse du vent en m/sec (fournie par la rose des vents) pour obtenir !'ascension en metres. 2) Donnees sur les sources etendues: a) coordonnees UTM (X et Y) de l'angle sud- ouest de la zone etudiee, en km; b) emissions de dioxyde de soufre et de particules, en g/s; c) hauteur des cheminees: 10 men ville 5 m a la campagne; d) largeur de la source etendue, en km (les sources etendues sont supposees carrees). 3) Rose des vents avec indication de la stabilite: graphique, a trois dimensions, des frequences de chaque combinaison direction du vent - vitesse du vent - stabilite de !'atmosphere. 4) Donnees sur les recepteurs: a) coordonnees UTM (X et Y), en km; b) identification des recepteurs. La rose des vents avec indication de la stabilite est obtenue a partir de releves meteorologiques effectues toutes les heures pendant un an; elle resume sous forme graphique la frequence des associations entre une classe donnee de stabilite et un vent de vitesse et de direction donnees. La figure 12 reproduit ces roses pour l'aeroport de Boeing Field et l'aeroport international .de Seattle-Tacoma (Etat de Washing- ton) (10). Le modele de diffusion calcule les concen- trations au niveau de chaque recepteur en prenant tour a tour chaque source ponctuelle et chaque source etendue et en calculant son effet sur chacun des recepteurs en fonction de la source consideree et des donnees de la rose des vents; il ajoute ensuite les contributions pour chaque recepteur jusqu'a epuise- ment de toutes !es sources. On suppose que !'emis- sion des sources est continue et que l'etalement du panache a une distribution de Gauss (14). Au debut, il faut choisir comme recepteurs les stations de surveillance, afin de valider le modele. On doit proceder a une analyse de regression pour calculer la pente et la concentration ambiante de fond d'apres les resultats predits par le modele et les mesures de la qualite reelle de l'air faites aux stations de surveillance. On peut alors appliquer au modele les resultats de !'analyse par regression, c'est-a-dire la pente et l'ordonnee a l'origine, et se servir ensuite du modele pour predire la qualite de l'air dans les autres points de la zone etudiee. La figure 13 donne un exemple de la droite de regression obtenue par la c'l E 'i,\ 2 " '" ;,:; E ~ ~ Fig. 13. Trace de la droite de regression (10) a 14l 12ol I 100~ I 80~ J i i I I 40~ I I I 20 1 0 0 20 40 Y0 = 19,21 Pente = 1, 16 Coeff. de carrel.= 0,99 80 100 60 Valeurs calculees (µg/m3) 11110 7739!} a Etalonnage du modele de diffusion pour Jes particules en suspension dans la region de Seattle, Wash., Etats-Unis, d'apres Jes donnees annuelles pour 1969. PSAPCA avec le modele pour la ville de Seattle. Une fois qu'on a valide le modele et ch.oisi un ensemble de recepteurs, on peut s'en servir pour obtenir des isoplethes des polluants dans la zone etudiee en predisant la qualite de !'air au niveau de ces recep- teurs. La figure 14 represente !es isoplethes obtenus par la PSAPCA avec le modele dans le cas des emissions annuelles de 1969 a Seattle (10). Methodes d'application. II s'agit de formuler un programme effi.cace de reduction des emissions, de fai;on a satisfaire a des normes specifiques sur la qualite de l'air. L'inventaire des emissions, s'ajou- tant au modele de diffusion, est tres utile pour cela; il permet a l'organisme responsable de connaitre la quantite et la nature des polluants emis par chaque source et de definir les zones a problemes, c'est- a-dire celles ou, d'apres la carte des isoplethes, les concentrations de polluants sont elevees (8). Si, par exemple, on envisage de modifier le niveau d 'emission autorise pour une certaine categorie 156 GESTION DE LA QUALITf DE L'AIR DES VILLES Fig. 14. lsoplethes de la moyenne arithmetique des concentrations de particules en suspension, pour l'annee 1969, dans la region de Seattle, Wash., Etats-Unis (10) • Conce.ntrations en µg/m 3 calculees a partir des modeles de diffusion. @ Concentrations en µg/m 3 me9urees en 1969 aux .stations de surveillance. d'installations d'une taille donnee, on calcule d'abord !'influence qu'aurait sur les emissions une modification du rendement de l'epuration de ces sources, puis on passe a nouveau en machine le mor;lele de diffusion et l'on etudie ce que devient le tableau de la qualite de l'air. Sans modele et sans inventaire exploitable sur ordinateur, les calculs se- raient tres longs. Pour examiner le programme de reduction des emissions de la PSAPCA, on a reduit les emissions de toutes les sources, conformement aux reglements de l 'Agence, puis on a passe en machine le modele de diffusion pour savoir si la qualite de l'air serait alors effectivement conforme aux normes indiquees. La figure 15 represente les courbes d'iso-concentration correspondant au respect des nouvelles normes, d'apres les indications du modele de diffusiori (10). En resume, I 'inventaire detaille des emissions a quelques tres grands avantages pour la gestion de la qualite de l'air. 11 donne un profil quantitatif des principales sources de polluants et fournit une base rationnelle pour etablir des programmes efficaces de reduction des emissions. De plus, si on s'en sert conjointement avec un modele de dispersion, on peut etudier I 'influence de chaque source sur la qualite de !'air. Comme le modele peut aussi servir a predire rapidement la qualite future de l'air, il permet de prendre des decisions rapides en cas d'urgence et d'etablir des methodes optimales de Jutte en vue d'atteindre, a long terme, la qualite desiree de !'air~ INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 157 Fig. 15. lsoplethes de la moyenne arithmetique des concentrations de particules en suspension, pour l'annee 1969, dans la region de Seattle, Wash., Etats-Unis: emissions des sources respectant les reglements sur la pollution (10) . Renton -fl Burien i'Y • Concentrations en µ,g/m3 calculees a partir des modeles de diffusion. Annexe I SOURCES D'INFORMATIONS SUR LA POLLUTION DE L'AIR AUX ETATS-UNIS Categories de donnees Cartes de I 'utilisation des sols Cartes de zonage Cartes de la densite de population Statistiques du recensement Taux de consommation du charbon, du fuel et du gaz Noms et emplacements des sources ponctuelles Consommation de combustibles par !es sources ponc- tuelles Consommation domestique de combustibles Sources d'informations Commissions d'urbanisme des villes et des agglomera- tions Bureaux de recensement Bureaux des ressources naturelles, distributeurs locaux de combustibles, associations professionnelles nationales Photographies aeriennes, associations de fabricants, chambres de commerce, services locaux du batiment et de l 'incendie, annuaires de fabricants Sources ponctuelles, conseils d'administration des cen- trales electriques Distributeurs locaux de combustibles 158 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Categories de donnees Consommation de combustibles par habitation Consommation de combustibles par Jes collectivites Repartition geographique de la circulation Production de dechets Sourres d'informations Conseils de l'enseignement, conseils d'administration des hopitaux Comptages de la circulation Services d'enlevement des ordures Annuaires des ressources minerales Composition chimique des combustibles Annexe 2 QUELQUES COEFFICIENTS D'EMISSION Tableau 1. Coefficients d'emission pour les moteurs a essence et les moteurs Diesel· utilises aux Etats-Unis Moteurs a Moteurs Diesel Polluant essence a (g/m3) (g/m3) Aldehydes 0,480 1,20 Benzo 3,4-pyrene 0,080 0,11 Monoxyde de carbone 350,0 7,2 Hydrocarbures 63,0b 22,0 Oxydes d'azote 14,0 27,0 Oxydes de soufre 1,10 4,8 Ammoniac 0,24 inconnu Acides organiques 0,48 3,7 Particules 1,31 13,2 a Y compris les emissions du dispositif antipollution, mais non les pertes par evaporation. b Dent 15,5 g/litre d"emissions du dispositif antipollution. Tableau 2. Coefficients d'emission po'ur les gaz provenant de ia combustion du charbon Foyers Centrales Industries domestiques et Polluant electriques (g/t) etablissements (g/t) commerciaux (g/t) Aldehydes 2,5 2,5, 2,5 Monoxyde de carbone 250 250 250 Hydrocarbures 100 500 5 000 Oxydes d' azote 10000 10000 4000 Oxydes de soufre 19 OOOS a 19 OOOS a 19 ooosa a S est la teneur en soufre du charbon, 'exprimee en %. Par exemple, si la teneur en soufre est de 2 %, !'emission d'oxydes de soufre sera 2 x 19 000 g, soi! 38 kg d'oxydes de soufre par ,tonne de charbon brOle. INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 159 Annexe 3 COEFFICIENTS DE CONVERSION ET RENDEMENT DES EPURATEURS 1. Coefficients de conversion thermique pour des com- bustibles concurrentiels Combustibles so/ides Pouvoir calorifique en kcal Charbon gras et lignite Anthracite de Pennsylvanie Briquettes et combustibles conditionnes Bois, y compris les dechets de scierie Combustibles liquides Petrole brut des Etats-Unis Fuel distille (qualites 1-4) Fuel residue! (qualites 5-6) 6 000 000/t 5 800 000/t 5 300 000/t 1 500 OOO/m3 9 200/litre 9 200/litre 10 000/Iitre Combustibles gazeu.x Gaz nature! humide Gaz nature! sec Gaz manufacture 9 570/m3 9 340/m3 4 890/m3 2. Rendement prevu des epurateurs Nature de l'epuration Rendement estime Decantation Cyclone Depoussierage electrostatique Lavage Procede mixte mecanique-electrostatique Filtration sur tissu (en%) 30 80 80 85 95 99 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Rossano, A. T. Jr, red. Air pollution control. New York, McGraw-Hill 2. Ozolins, G. & Smith, R. Rapid survey technique for estimating community air pollution emzsszons. Raleigh, NC, Etats-Unis, ministere de Ia Sante, de !'Education et du Bien-etre social, 1966 (Public Health Service Publication No. AP-999-29) 3. Etats-Unis, ministere de la Sante, de !'Education et du Bien-etre social, National Air Pollution Control Administration. Compilation of the pollutant emis- sion. Washington, DC (Publication FS2.300 AP-42) 4. Rolander, T. A. The emission inventory and its role in modelling air quality and the subsequent implementa- tion strategy. 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CHAPITRE9 ORGANISATION ET FONCTIONNEMENT DES RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR A. T. Rossano a & J. F. Thielke b TABLE DES MATIERES Page Introduction . 161 Objectifs 161 Methodes . 162 Historique 163 Programmes de surveillance de la qualite de !'air - le systeme global . . . . . 163 Considerations generales 163 Identification des utilisateurs . 163 Besoins des utilisateurs . . . 164 Autres besoins . . . . . . 168 Application de !'analyse des systemes a !'organisa- tion d'un programme de surveillance . . . . . 169 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Considerations et besoins concernant Jes grandes lignes de !'organisation . . . . . . . . . . 170 INTRODUCTION Pour formuler des normes sur la qualite de l'air a !'echelon regional, national ou international, ii faut determiner continuellement cette qualite, de fa<;on fiable et reguliere, si l'on veut que les normes soient respectees. On emploie !'expression<< surveillance de la qualite de l'air >> pour designer Jes methodes permettant de determiner Jes caracteristiques de !'atmosphere, notamment la concentration des pol- luants, de fa9on a pouvoir satisfaire aux conditions fixees pour la gestion de la qualite de !'air. a Directeur, Air Resources Program, University of Washington, Seattle, Wash. 98195, Etats-Unis d'Amerique. b University of Washington, Seattle, Wash. 98195, Etats-Unis d'Amerique. Page Grandes lignes de l'organisationd'un programme de surveillance de la qualite de !'air fondee sur !'analyse des systemes . . . . . . . . . . . .171 Methode de selection des stations de surveillance 173 Methodes de surveillance de la qualite de !'air . . 175 Considerations fondamentales sur l'echantil- lonnage . . . . . . . . . . 175 Frequence des echantillonnages 176 Techniques de dosage . . . . • 177 Collecte, traitement et analyse des donnees 179 Structure du systeme . . • 181 Difficultes actuelles et resume 182 Difficultes . . . . . . 182 Resume. . . . . . . . 183 References bibliographiques 184 Objectifs Nous passons en revue dans ce chapitre les prin- cipes et les methodes de surveillance de la qualite de l'air et nous etudions: 1) la necessite d'un reseau de surveillance de la qualite globale de l'air; 2) les objectifs de divers programmes de surveil- lance; 3) les methodes d'echantillonnage et de determi- nation de la qualite de l'air; 4) Jes techniques d'obtention, d'analyse et de dif- fusion des informations concernant la surveillance de l'air; 5) le cout des reseaux; 6) les contraintes et !es besoins actuels. 161 - 162 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 1. Systemes de gestion de la qualite de l'air a Gestion de la gualite de !'air + Probleme de la P.Oilution de l'air Soucie de contrO!e • r-------------------+-- 1 • I Normes sur [es Surveillance des emissions I I emissions (lnventaire des emissions) Emissions I I I I Fonctionnement du programme Normes de qua lite de l'air Surveillance de la qualite de ['air I_ Activites tle lutte centre la pollution Surveillance meteorologique i-+-------- Relations publiques Critflres de qualite de l'air Planification Surveillance des effets de la Effets de la pollution pollution de l'air ~"t------, de l'air lndicateurs economiques, politiques ~t sociaux l~HO 77385 a Les fleches en trait plein correspondent il des echanges concrets, celles en tirete au cheminement de !'information. Meth odes Comme le montre la figure 1, un reseau de surveillance constltue un sous-systeme d 'un pro- gramme de gestion de la qualite de l'air et il est etroitement lie aux autres sous-systemes du pro- gramme d'ensemble. Par exemple, le reseau de sur- veillance doit etre etroitement lie avec les techniques de traitement des donnees pour les inventaires d'emissions, les immatriculations et les permis, les violations et Jes plaintes, I 'utilisation des combusti- bles, les plans de reduction des emissions, !'utilisa- tion des sols, les projections demographiques et l'urbanisme (]). Pour bien evaluer les principes et les methodes de surveillance de la qualite de l'air, il ne faut pas negliger !'ensemble du systeme; la fac;on logique d'examiner les besoins de la surveillance est done de commencer par examiner les objectifs de cette surveillance dans le cadre du systeme total : une fois les objectifs identifies, on peut definir les autres aspects du programme de surveillance. Nous .avons fait une recherche bibliographique, du point de vue des objectifs enonces ci-dessus, afin d'obtenir les informations historiques et techniques necessaires pour identifier le plus grand nombre possible de facteurs et de parametres intervenant dans la conception, le choix, la mise en place et le fonctionnement d 'un programme de surveillance de la qualite de l'air et pour definir le financement du systeme et les autres activites qui lui sont liees. Cette recherche a clairement montre la necessite d'envisa- ger le programme de surveillance dans le cadre d 'un systeme. Nous avons ainsi defini certaines categories dans lesquelles il est possible de grouper les principes et les methodes de la surveillance de la qualite de l'air, fournissant un cadre pour les analyses de systemes futures. Ces categories, qui correspondent en partie a celles adoptees dans l'etude de la concep- tion d'un systeme de surveillance de la qualite de l'eau (2), ont aussi ete suggerees par Hamberg(]) et par Keitz (3); nous Jes etudions plus loin (p. 174). Le mauvais fonctionnement de nombreux systemes an- terieurs etait du a une planification inadequate du point de vue de ces categories. Le choix des polluants et des effets a mesurer dans un programme de surveillance depend de la nature de la pollution a etudier, eliminer OU eviter. Chaque programme doit done etre adapte aux besoins et aux ressources de la collectivite ou du service en cause, mais doit aussi fournir les donnees essentielles qui serviront de base a la lutte antipollution. Les princi- paux obstacles que !'on rencontre tiennent a la RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 163 necessite de donnees sures et au cout eleve de leur collecte et de leur analyse. Historique Les programmes de surveillance de l'air se sont developpes, apres la seconde guerre mondiale, au- tour de la notion de reseau d'echantillonnage. L'evo- lution s'est jusqu'ici poursuivie clans le meme sens, avec des modifications clans la nature des capteurs et dans la transmission et le traitement des donnees, les systemes conservant la forme de reseaux. II existe actuellement pour la surveillance de la pollution des reseaux perfectionnes, avec appareils automatiques et affichage simultane par ordinateurs; un certain nombre de ces reseaux ont ete mis en place aux Etats-Unis (5-9). On a aussi decrit des systemes complexes de surveillance dans de nombreux en- droits d'Europe (10-17). L 'historique de la surveillance de la qualite de l 'air semble montrer que, bien qu'on ait fait beaucoup pour ameliorer la conception et la mise au point des reseaux, 011 n'a guere cherche a determiner les besoins effectifs, du point de vue de l 'utilisateur des donnees. Des travaux recents de Keitz (3) entre autres out montre que le volume des donnees recueillies excede souvent les besoins ou les possibili- tes de traitement des programmes de gestion. Un element capital de la planification d'un programme de surveillance est done de determiner les besoins de l'utilisateur des donnees et d'organiser le systeme de surveillance en vue d'y satisfaire. Se borner a suivre I'exemple des predecesseurs sans etudier de pres les besoins, comme cela semble avoir ete souvent le cas, peut conduire a utiliser une quantite de ressources hors de proportion avec la valeur du produit final du programme. Malgre les efforts anterieurs, nos connaissances sur les polluants atmospheriques sont loin d'etre satisfaisantes, en particulier pour l'exposition a long terme a de faibles concentrations de polluants et pour les concentrations au niveau mondial. C'est la une grave lacune clans la gestion de la qualite de I' air (18); pour y remedier, il faudrait sans doute accorder a la surveillance de la qualite une importance encore accrue clans les etudes futures. PROGRAMMES DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR LE SYSTEME GLOBAL Pour appliquer efficacement un programme de gestion de la qualite de l'air, il faut que des informa- tions fiables soient recueillies, analysees et evaluees de facon reguliere et efficace, et cela pour plusieurs raisons (19). D'une part, ii est vital de proteger l'homme, les principaux animaux domestiques et les recoltes importantes d'une exposition dangereuse a la pollution. D'autre part, il est souhaitable de connaitre les tendances de la qualite de l'air de facon a pouvoir organiser en consequence les efforts faits pour la maintenir. C'est la surveillance qui fournit les informations necessaires. Adopter des normes de qualite de l'air, puis des normes sur les emissions, ne suffit pas a assurer une amelioration; seule une surveillance a long terme de la qualite effective de l'air (20) permet de determiner l'efficacite des me- sures de lutte. Considerations generales Dans tout programme de surveillance, certaines considerations de base sont, en fait, des contraintes dont dependent la nature et !'importance du pro- gramme. Ce sont: 1) les besoins des utilisateurs de donnees ( quantite, qualite, emplacement, epoque); 2) les ressources disponibles (fonds, main-d'reuvre, moyens existants de surveillance); 3) les obligations juridiques (au niveau local, regional, national et international); 4) la technologie disponible (equipe- ment, techniques); 5) les criteres d'exploitation (sur les plans economique, social, juridique, financier); 6) la responsabilite des operations. Dans un programme specifique, l'une ou l'autre de ces considerations generales est la contrainte principale; il s'agit en general des ressources disponi- bles, en particulier financieres. Lorsqu'on etablit un programme, il faut classer les contraintes par impor- tance pour guider le choix de la meilleure facon de proceder. Identification des utilisateurs Un moyen commode d'identifier les utilisateurs possibles des donnees fournies par la surveillance est de disposer les problemes de pollution de l'air suivant une hierarchie logique (Fig. 2). Les conside- rations a l'echelle mondiale comprennent des fac- teurs tels que l'equilibre entre les sources et les puits (rabattements au sol) et !'evaluation des effets possi- bles d'un desequilibre eventuel. On doit savoir si la pollution moyenne de !'atmosphere terrestre ,mg- mente et, dans !'affirmative, a quel rythme (21). Pour arriver a une evaluation methodique de la pollution a l'echelle mondiale, une cooperation internationale est necessaire. Les considerations a l 'echelle d 'un 164 GESTION. DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig .. 2. Structure hierarchique logique du probleme de la pollution de l'air a Considerations-~ l'echelle mondia~___J Considerations a l'echelle des continents et des nations Considerations a l'echelle des grandes subdivisions des Etats (le cas echeant) Considerations a l'echelle regionale Considerations a J'echel/e locale IVJ-IO 77386 a Les fleches indiquent le cheminement de l'informaHon. continent et des pays sont importantes quand la pollution risque de franchir les frontieres et de creer des problemes d'ordre international, comme cela peut arriver en Europe. Les considerations a l'echelle des grandes subdivi- sions des Etats peuvent etre importantes pour la gestion de la qualite d'ensemble de l'air, bien que les limites de ces subdivisions soient administratives et ne correspondent pas, en general, a la structure de la pollution atmospherique. Aux Etats-Unis, par exem- ple, ce sont principalement les gouvernements des Etats qui sont charges de la Jutte contre la pollution. Des · situations analogues existent en Europe ou la lutte contre la pollution est souvent dirigee au niveau des Etats ou des provinces (12). Les considerations a l'echelle regionale impliquent d'ordinaire qu'on a decele un probleme concernant la pollution de l'air dans une region, independam- ment des limites administratives. La nature regionale de beaµcoup de ces problemes, des episodes de pollution exceptionnelle et des smogs photochimi- ques par exemple, montre en general qu'il faut attaquer le probleme a ce niveau; ce principe est reconnu aux Etats-Unis dans la determination offi- cielle des regions de contr61e de la qualite de l'air. A !'echelon inferieur de la hierarchie, !'echelon lpcal, Jes activites de Jutte se limitent d'ordinaire a des cas particuliers concernant une nuisance locale. D'apres ce schema, cinq niveaux de programme, correspondant aux niveaux du probleme de la pollu- tion de !'air, paraissent representer Jes utilisateurs possibles de la surveillance. La nature hierarchique du probleme, telle que la montre la figure 2, suggere la necessite de coordonner Jes efforts de surveillance entre ces cinq niveaux. Pour cela, ii est indispensable que Jes programmes locaux, regionaux, nationaux et internationaux soient compatibles, ce qui suppose essentiellement que Jes donnees et informations four- nies par la surveillance aient la qualite voulue et soient comparables. Besoins des utilisateurs Les informations obtenues grace a un reseau de surveillance sont utilisees dans diverses activites de Jutte contre la pollution. Hochheiser et al. (22) ont defini ces activites comme consistant a: 1) evaluer les effets de la pollution sur l'homme et sur son milieu; 2) etudier et evaluer les interactions entre pol- luants, et leur structure; 3) etablir des normes de qualite de l'air; 4) mettre au point des methodes et des reglements po~r la Jutte contre la pollution; 5) evaluer l'efficacite de la Jutte; 6) mettre en reuvre des methodes d'urgence pour eviter Jes episodes de pollution intense ou en reduire la gravite; 7) guider Jes efforts faits pour reduire Jes effets de la pollution de !'air grace a des methodes d'utilisa- tion des sois et a d'autres methodes de planification. Chacune de ces activites necessite des donnees specifiques. Par exemple, les donnees necessaires pour eviter les episodes de pollution intense sont tres differentes de celles dont on a besoin pour evaluer, a l'echelle mondiale, les effets de la pollution sur l'homme et son milieu. Dans le premier cas, l'essen- tiel est la rapidite de la collecte et de !'analyse des donnees; ii s'agit a ce moment d'empecher Jes concentrations de polluants d'atteindre des niveaux dangereux pour la sante, la securite et le bien-etre de la collectivite (23, 24), tandis que, dans Jes etudes a fechelle mondiale, la rapidite de la collecte des donnees est moins importante que leur qualite. RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 165 Pour evaluer exactement les effets de la pollution, les donnees doivent etre representatives des niveaux de pollution qui en sont la cause. Comme les effets sont difficiles a determiner, surtout pour les faibles concentrations, les methodes de mesure sont beau- coup plus elaborees que dans le cas des episodes de pollution intense. Dans chacun des exemples ci- dessus, le cout de la collecte des donnees depend principalement des caracteristiques du reseau em- ploye. Dans le cas des episodes, le cout est princi- palement lie a l'emploi de techniques rapides de collecte et d'analyse, tandis que pour un echantillon- nage perfectionne de faibles niveaux de pollution, il provient sans doute surtout des instruments. Pour des raisons concernant la qualite, la quantite, I 'implantation et le temps, il est tres important de definir les donnees necessaires pour le controle de la qualite de l'air; malheureusement, cela n'a pas ete fait de fac;on satisfaisante. Aux Etats-Unis, par exemple, on depend presque entierement de deux reseaux de surveillance, l'un pour les particules, l'autre pour les gaz, dont !'exactitude et la precision sont insuffisantes. L'enonce des besoins nationaux pour les procedures de lutte contre les episodes de pollution intense specifie que ces reseaux doivent fournir des donnees tres rapidement, de fac;on qu'on puisse mettre en reuvre les methodes prevues (25); c'est le cas en effet, mais on a constate que les reseaux utilises ne conviennent pas pour fournir les donnees necessaires a d'autres fins. Par exemple, les reseaux d'echantillonnage des particules ne fournis- sent pas I 'analyse granulometrique ni la fraction respirable, ni un grand nombre des polluants con- densables que !es filtres a grand debit ne retiennent pas. Ces informations sont cependant importantes lorsqu'on cherche a evaluer !es effets de la pollution de l'air et a apprecier certaines tendances et certains problemes. Dans le tableau 1, nous avons cherche a classer !es donnees necessaires pour la gestion de la qualite de l'air d'apres leur utilisation et a suggerer Jes niveaux de programme les plus etroitement lies a des utilisa- tions specifiques. Bien que ce tableau constitue une classification subjective, il fournit une indication sur les diverses donnees necessaires quand on applique a des fins specifiques la methode de gestion de la qualite de l'air exposee ci-dessous. Des donnees d'excellente qualite sont necessaires pour etudier Jes interactions entre polluants dans !'atmosphere et pour evaluer les effets de la pollu- tion, dont l'etude est l'un des principaux aspects de la lutte contre la pollution. Ils vont de legers troubles psychologiques et de genes telles que !'irritation des yeux et les mauvaises odeurs jusqu'a des dommages pouvant interesser toute la planete. Pour ces evalua- tions, on doit disposer d'informations exactes et representatives sur la qualite de l'air, qu'il est diffi- cile d'obtenir; ii faut done que les efforts de surveil- lance faits pour arriver a ce resultat soient coordon- nes au niveau de programme le plus eleve. Une approche multidisciplinaire est indispensable dans les programmes de surveillance dont le but est de fournir des donnees appropriees pour l'etude des effets de la pollution. Une autre difficulte, liee a la precedente, est que notre connaissance de l'etendue et du comportement de la pollution atmospherique laisse beaucoup a desirer. II est impossible de bien diriger les efforts visant a obtenir un environnement pur et sain sans avoir des connaissances de base sur les interactions dans !'atmosphere et sur les phenomenes fondamen- taux physiques et chimiques qui sous-tendent le probleme de la pollution de !'air. Dans certains cas, les tentatives faites peuvent aggraver la situation au lieu de l'ameliorer. Par exemple, en essayant de reduire la masse des particules emises, on a aug- mente I 'emission des particules !es plus fines, de sorte que, dans certaines regions, les indices de visibilite sont moins bons, bien que les programmes de lutte aient permis des progres impressionnants. Pour ob- tenir les meilleurs resultats, les efforts de recherche et de surveillance doivent etre multidisciplinaires et !es divers services et administrations doivent cooperer. Les caracteristiques des donnees necessaires pour etablir les normes concernant la qualite de l'air sont determinees par la nature de celles-ci. Le but de ces normes est de fournir aux programmes de lutte des objectifs dont la realisation permettra d'obtenir un environnement sain. Pour fixer ces normes, les don- nees sur la qualite de l'air doivent indiquer les conditions qui provoquent des effets nuisibles; pour suivre revolution des effets des polluants, la collecte des donnees fournies par les reseaux de surveillance est necessaire. L 'experience recente aux Etats-Unis montre qu'il est desirable que les normes sur la qualite de Ljr soient unifonnes dans tout le pays; des considerations geographiques donnent a penser que l'etablissement des normes en Europe devrait se faire a l 'echelle du continent. Pour cela, les donnees sur la qualite. de l'air doivent etre rendues compara- bles, de preference grace a une cooperation permet- tant de coordonner les efforts. Les donnees sur la qualite de l'air sont necessaires pour formuler des methodes de Jutte et des regle- Tableau 1. Classification des besoins possibles en matiere de donnees pour la gestion de la qualite de !'air, d'apres leur utilisation et le niveau du programme Caracteristiques necessaires pour les donnees a Categorie d'utilisation Nombrede Frequence Niveau d'utilisation des Qualite Quantile stations d'echantillonnage donnees Evaluation des effets de la pollution sur elevee plusieurs annees el eve elevee mondial-national l'homme et son milieu Etude et evaluation des interactions et du elevee plusieurs mois a el eve elevee- mondial,national comporternent des polluants, y compris le plusieurs annees transport atmospherique a longue distance Etablissement de normes de qualite de l'air moyenne a plusieurs annees peu eleve elevee national-regional elevee Formulation des methodes de lutfe et de la faible a plusieurs mois moyen a elevee national-regional reglementation moyenne a 1 an el eve Evaluation de l"efficacite de la lutte faible plusieurs mois peu eleve moyenne national'regional a 1 an Mise en ceuvre des methodes d'urgence pour faible plusieurs annees peu eleve a elevee regional eviter les pollutions exceptionnelles ou mo yen diminuer leur intensite Orientation des efforts pour reduire l'influence faible a 1 an el eve faible regional de la pollution de I' air grace a une utilisation moyenne planifiee des sols a La qualite des donnees concerne leur exactitude et leur precision; la quantile, le nombre de donnees disponibles pendant une periode determinee; le couverture geographique necessaire; la frequence d'echantillonnage, la duree de la collecte (par exernple, echantillons moyens sur une heure ou sur 24 heures). -O'I O'I Delai d'obtention de resultats Cl plusieurs annees t,j "' ..., 0 z plusieurs mois a 0 plusieurs annees t,j r > /0 plusieurs annees r: > I""' ~ t,1, 1 an 0 t,j r 1 an ~- 0 t,j "' plusieurs mois a s plusieurs annees r r t,j "' plusieurs annees -- nombre de stations, I a RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 167 ments; elles permettront d 'identifier les zones de hautes concentrations et, dans certains cas, de lier des sources specifiques a des problemes particuliers. Bien que les besoins en matiere de donnees ne soient pas critiques, ii semble preferable d'obtenir des don- nees avant d'etablir un plan pour mettre en ceuvre certaines methodes de lutte determinees; ces donnees peuvent done figurer parmi les premieres necessaires pour 1a mise en ceuvre d'un programme. Les donnees dont on a besoin pour evaluer l'effi- cacite de la Jutte contre la pollution, bien que mains critiques que pour certaines autres applications, soot extremement importantes. Des efforts constants soot necessaires pour obtenir des donnees qui permettent de mesurer les progres realises dans le sens de !'application des normes et de la realisation des objectifs fixes pour la qualite de l'air. Ces tendances et ces realisations doivent etre evaluees aux niveaux superieurs de programme pour assurer une evalua- tion globale et claire des progres realises. Pendant Jes episodes de pollution intense, la qua- lite primordiale des donnees sur la qualite de l'air est leur rapidite, afin de permettre d'appliquer le plan d'urgence; si l'on desire des previsions, ii faudra disposer, parallelement, de donnees meteorologi- ques. Aux Etats-Unis le Bureau meteorologique national (ESSA) fournit les donnees necessaires sur la meteorologie locale et publie des previsions sur les pointes possibles de pollution pour tout le pays. La derniere utilisation des donnees sur la qualite de l'air indiquee dans le tableau 1 concerne les efforts fajts pour guider la planification de !'utilisa- tion des sols afin d'eviter dans l'avenir des pro- blemes de pollution atmospherique. A ce sujet, les modeles de diffusion peuvent etre tres utiles pour la planification, car ii importe de caracteriser Jes ni- veaux de pollution de la region ou de la zone consideree. L'etude du tableau 1 suggere que les besoins nationaux et internationaux en matiere de donnees sont lies a !'evaluation des effets de 1a pollution, a l'etude et a !'evaluation des interactions entre pol- luants, a l'etablissement de normes pour la qualite de !'air et a !'evaluation de l'efficacite de la lutte contre la pollution sur le plan national et sur le plan international. Dans le cas de programmes au niveau regional et local, Jes donnees sur la surveillance de la qualite de !'air sont necessaires pour des activites telles que la mise au point de diverses methodes de Jutte, les alertes et la planification de I 'utilisation des sols. II est a remarquer particulierement que le tableau 1 indique Jes programmes pour lesquels I 'utilisation des donnees parait etre la plus critique. D'apres Jes considerations ci-dessus, on peut defi- nir en partie Jes objectifs generaux des niveaux de programme suggeres. Par exemple, Morgan & Ozo- lins (26) ont defini comme suit Jes objectifs des programmes regionaux de surveillance de la qualite: 1) mesurer et demontrer les progres realises dans la region dans le sens de !'application des normes de qualite de !'atmosphere; 2) determiner la qualite de l'atmosphere dans Jes zones non urbaines de la region; 3) ameliorer la fiabilite des modeles de diffusion et aider a formuler les methodes de Jutte et la planifica- tion a long terme; 4) fournir des donnees sur 1a qualite de l'air pendant Jes episodes de pollution intense. Pour Jes programmes au niveau national et inter- national, Jes objectifs principaux de la surveillance de 1a qualite de l'air se distinguent des opjectifs retenus au niveau regional et local, bien que Jes programmes aux niveaux superieurs doivent integrer les donnees recueillies a !'echelon regional et a !'echelon local. Pour les niveaux superieurs, les objectifs principaux suggeres quanta l'obtention de donnees par 1a surveillance sont les suivants : 1) fournir des donnees sur la qualite de l'air pouvant servir a evaluer les effets de la pollution sur l'homme et son milieu; 2) fournir des donnees sur la qualite de l'air en vue d'etudier et d'evaluer le comportement et Jes interactions des polluants, notamment grace a l'eta- blissement et a la verification de modeles mathemati- ques; 3) fournir des donnees sur la qualite de l'air pour l'etablissement de normes de qualite; 4) surveiller le progres des programmes aux ni- veaux inferieurs. Bien que Jes objectifs specifiques de la surveillance de la qualite varient suivant le niveau du pro- gramme, ii est quelquefois possible d'atteindre plu- sieurs de ces objectifs par un seul sous-systeme de surveillance; dans le cas contraire, ii faut etudier avec soin la possibilite de se procurer par d'autres moyens !es donnees necessaires. Dans Jes circonstances normales, Jes objectifs assi- gnes a la surveillance dans un programme donne peuvent changer a mesure que le programme evolue ou que des faits nouveaux imprevus se produisent. 168 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR DES VILLES Un~ raison tres importante qui peut motiver cette modification est une variation du niveau des techni- ques de surveillance disponibles. L'organisation de base doit prevoir une certaine souplesse dans le choix des methodes. Par exemple, des appareils de surveillance mobiles peuvent etre plus interessants qu'un grand nombre d'appareils a poste fixe si l'on envisage une evolution rapide des techniques de surveillance, des previsions meteorologiques et des modeles mathematiques. Nous avons cherche a es- quisser plusieurs possibilites dans ce domaine (voir ci-dessous p. 181). Autres besoins Les ressources disponibles, surtout les ressources financieres, sont la principale contrainte dont de- pend la surveillance de la qualite de l'air a chaque ni.veau de programme (local, regional, national et international). Si Jes ressources etaient illimitees, on pourrait concevoir que chaque programme de Jutte permette de surveiller la qualite de l'air de fa9on a fournir toutes les informations necessaires, depuis l'echelle locale jusqu'a l'echelle mondiale. Mais comme tel n'est pas le cas et vu la nature des donnees necessaires pour Jes programmes des divers niveaux, il semble peu douteux que Ia surveillance doive s'exercer par Ia cooperation des elements des divers programmes. Dans le passe, cette surveillance a surtout ete axee sur !es efforts regionaux ( et Iocaux). Au niveau international, ii existe une certaine cooperation dans ce domaine. L'Organisation me- teorologique mondiale (OMM) organise des recher- ches en cooperation sur la pollution de base de !'atmosphere de la planete et !'Organisation de Cooperation et de Developpement economiques (OCDE) a cree un reseau international de surveil- lance pour etudier le probleme du transport de Ia pollution en Europe. Recemment, Ia Commission des Communautes europeennes (CCE) s\':st beau- coup preoccupee de la qualite de l'air et !'on peut vraiment esperer que ses efforts finiront par aboutir a un systeme europeen de surveillance. Les niveaux de programme correspondant a cha- que categorie d'utilisation des donnees (voir ta- bleau 1), montrent que l'effort total de surveillance de la qualite de l'air pourrait se repartir a plusieurs niveaux, peut-etre cinq, Jes activites de chaque ni- veau etant coordonnees de fa9on a .satisfaire aux besoins essentiels pour tous les niveaux, depuis l'echelle locale jusqu'a Fechelle mondiale. Une fois les elements de programme definis dans le systeme general de surveillance de la qualite, il devient possible d'envisager la repartition entre Jes niveaux des responsabilites et des criteres operationnels, compte tenu des ressources disponibles et des exi- gences de la legislation a chaque echelon, ainsi que du niveau des techniques existantes et disponibles pour Ia surveillance de Ia qualite de l'<,1ir. Pour chaque niveau de programme, on doit deter- miner Jes fonds, le personnel qualifie et le materiel et les. installations dont 011 dispose. Comme dans le passe, 011 a surtout insiste sur les programm~s Iocaux et regionaux, ii existe de nombreux reseaux de surveillance destines 'a satisfaire aux besoins essen- tiels a ces niveaux en decelant Jes zones cle forte polh1tion et en servant d'indicateurs en periode de pollution exceptionnelle. Bien que ces systemes puis- sent. repondre aux principaux besoins locaux et regionaux, ils ne conviennent pas, dans Ia plupart des cas, pour les programmes d'un niveau plus eleve. Les methodes employees, qu'il s'agisse de gaz ou de particules, ont en effet ete generalement mises au point a un moment ou toutes Jes donnees que l'on pouvait recueillir etaient tres utiles. L'exactitude et la precision comptaient moins qu'une coherence relative et une obtention rapide, au moindre cout de nombreuses donnees pour un grand nombre d'~m- placements representatifs. Ces donnees ont etc utiles pour mettre en evidence les grandes differences entre zones. et pour determiner Jes methodes initiales de lutte, mais, de par leur nature, ii est difficile d'en extrapoJer les result.its a l'echelle d'un pays OU a l'echelle internationale: Un inventaire soigneux de l'equipement disponi- ble aidera a repartir de fa9on adequate les responsa- bilites et les criteres operationnels a chaque niveau. En Europe, par exemple, les organismes internatio- naux qui s'occupent de pollution de !'air (OMS, OMM, OCDE, Commission economique des Na- tions Unies pour !'Europe, CCE a) ont deja fait un travail preparatoire important en vue de fournir sur Jes systemes existants des informations qui permet- tent de determiner ou mettre !'accent pour obtenir Jes donnees necessaires sous une forme compatible avec !'ensemble du systeme. L'examen du cadre juridique de la surveillance de la qualite de l'air sortirait des limites du present document, mais on peut signaler plusieurs facteurs importants. Les considerations juridiques doivent porter sur toute la serie des programmes de surveil- Ian,ce, depuis 1 'echelle locale jusqu 'a l 'echelle in terna- a Commission des Communautes europeennes. RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 169 tionale. Les questions concernant le partage et I 'in- terpretation des donnees sont d'une extreme impor- tance aux niveaux national et international. Les autorites competentes doivent recevoir Jes instruc- tions et le soutien necessaires sur le plan juridique pour l'etablissement de systemes de surveillance a chaque niveau de programme et au sujet de ques- tions telles que ]'acquisition d'emplacements pour les stations de surveillance dans Jes zones choisies et la valeur des donnees fournies par la surveillance comme moyens de preuve devant Jes tribunaux. En resume, la qualite de l' air vient d'etre examinee dans le cadre d'une hierarchie allant de problemes locaux a des considerations a l'echelle mondiale. Les activites de surveillance doivent, a chaque niveau, etre compatibles et comparables si l'on veut satis- faire aux besoins en donnees a chaque niveau, besoins qui, en general, sont aujourd'hui definis. Avant de repartir les responsabilites et les criteres operationnels de la surveillance entre les divers niveaux de programme, il faut tenir compte des ressources disponibles, des exigences de la legislation et de l'etat actuel de la technologie. Le reste du present chapitre est consacre a un expose sommaire de !'application de !'analyse des systemes a !'organisation de la surveillance, a une description des methodes de surveillance de la qua- lite de l'afr et a l'examen des systemes de donnees necessaires; en outre, nous parlons brievement des structures possibles des systemes pour les pro- grammes de surveillance de la qualite de l'air. APPLICATION DE L'ANALYSE DES SYSTEMES A L'ORGANISATION D'UN PROGRAMME DE SURVEILLANCE Introduction L'organisation et le mode de fonctionnement d'un systeme de surveillance de la qualite de l'air depen- dent de diverses considerations techniques, notam- ment de la nature des sources de pollution et de leur densite geographique ainsi que des personnes susceptibles de souffrir de la pollution et de la plus ou moins grande complexite des facteurs meteorolo- giques et topographiques. II faut aussi tenir compte du temps et des ressources disponibles, des con- traintes juridiques, etc. On peut diviser les efforts de surveillance en deux classes: la surveillance continue de la qualite de ]'air et Jes etudes speciales. Dans chaque classe, deux categories d'activites sont possibles: la surveillance mobile et la surveillance par des stations fixes. La surveillance continue est le plus souvent reali- see par des stations fixes; en general, un certain nombre de ces stations sont reparties pour former un reseau afin de determiner la qualite de l'air dans une region donnee. Les activites de surveillance de la plupart des programmes de Jutte contre la pollution, aux Etats-Unis et en Europe, se fondent sur le systeme des reseaux, dont un grand nombre ont ete decrits (voir Jes references 5-17). Les etudes speciales sur la qualite de ]'air peuvent etre aussi irnportantes que la surveillance reguliere. Rossano ( 4) a defini trois categories: etudes des problemes poses par Jes sources locales, enquetes pour !'implantation des usines et recherches. Problemes poses par !es sources locales Ces etudes portent d'ordinaire sur des sources specifiques et identifiables. II s'agit par exemple d'etudier !'air, l'eau, la vegetation, Jes materiaux de construction et la faune au voisinage d'une acierie ou d'une fabrique d'aluminium ou d'engrais phos- phates, afin de determiner a quel degre leurs emis- sions de particules et de polluants gazeux affectent l'ecologie locale. On peut avoir a etudier Jes concen- trations de particules et de dioxyde de soufre prove- nant d'une centrale alirnentee au charbon ou d'une usine metallurgique d'affinage implantee dans un endroit recule, en vue d'obtenir des donnees sur !'influence de leurs emissions ou sur l'efficacite des mesures d'epuration appliquees a la source. Enquetes avant le choix d'un emplacement II est malheureusement rare que !'on etudie la pollution de !'air dans une zone avant de choisir l'endroit ou sera implantee une nouvelle usine. Une bonne utilisation des sols dans une zone d'expansion technique et demographique exige de I 'imagination et de la reflexion pour planifier et zoner !'agglomera- tion. Cette fa<;on de faire ne peut garantir que la pollution de l'air ne posera pas de problemes ulte- rieurement, mais elle perrnet de ne pas creer sans necessite des situations evidemment indesirables et, eventuellement, d'eviter des proces. Si !'emplacement a deja ete choisi, ii est hautement souhaitable d'etudier le milieu a cet emplacement avant la mise en service de l 'usine, comme on le fait toujours au Royaume-Uni pour les centrales electri- ques. On obtient ainsi des donnees de base aux- quelles on peut comparer la pollution causee ensuite par l 'usine, ce qui est extremement utile pour plani- fier des constructions analogues ailleurs. 170 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Recherches Bien qu'on ait realise au cours de ces dernieres annees des progres impressionnants, nous compre- nons encore fort ma! les mecanismes fondamentaux et Jes processus en jeu dans Ia formation, !'intensifi- cation et !'attenuation de Ia pollution de !'air et de ses effets nuisibles. Dans le passe, Jes etudes sur la pollution de l'air dans les agglomerations nous ont permis de mieux comprendre Jes notions fondamen- tales de la pollution, bien que Ieur but principal ait ete Ia mise au point de mesures de lutte. L'etude sur la pollution de !'air dans !'agglomeration de Nash- ville a ete 1 'une des premieres a etre principalement orientee vers la recherche (27); d'autres enquetes de ce genre sont necessaires pour fournir Jes reponses et Jes explications que reclament les nombreuses ques- tions se rattachant au probleme de la pollution de !'air. Les etudes sur les desastres de Liege (Belgique), de Donora (Etats-Unis), de Poza Rica (Mexique) et de Londres (Angleterre) ont ete des recherches. speciales faites immediatement apres !'episode de pollution intense afin de decouvrir Jes faits fondamentaux concernant la nature, l'etendue et les causes de la pollution. D'autres exemples de recherches a !'echelon d'une region sont fournis par l'etude real.isee en 1959 dans Ia vallee centrale de Californie pour determiner la nature et la contribution des polluants provenant des dechets brules par Jes agriculteurs, et par l'enquete sanitaire etendue faite a New York pour ,;::onnaitre !'influence de la pollution urbaine sur la sante d'un large echantillon de familles. Des etudes analogues ont ete realisees a Saint-Louis, OU l'on a fait un grand effort pour obtenir des donnees en vue de verifier un modele exploite sur ordinateur (28). Une grande partie des activites de surveillance de la qualite de !'air ont pour but principal de repondre aux nombreuses questions que posent Jes divers phenomenes de la pollution atmospherique. L'un des exemples Jes plus recents est celui d'une equipe de chercheurs de l'universite et de !'administration, venus de differentes parties des Etats-Unis;' qui a procede pendant deux semaines a une etude intensive des aerosols contenus dans le smog de la cuvette de Los Angeles, en Californie (29); ils ont ainsi obtenu des informations que Jes programmes de surveillance courante n'auraient pu fournir et qui ont des conse- quences directes pour les activites de surveillance dans la region. Le second mode de surveillance est l'echantillon- nage mobile, qui peut completer tres utilement un programme applique au moyen de stations fixes; on equipe une voiture, un camion, un avion, un helicop- tere, etc., de divers instruments et l'on etudie ainsi des points choisis, deliberement ou au hasard, dans une ou plusieurs regions. Cette methode a ete peu utilisee jusqu'ici, mais il est probable que son role sera plus important dans l'avenir. Son principal avantage est de permettre une evaluation relative- ment detaillee de la qualite de l'air dans une region geographique etendue, a un coftt raisonnable si on le compare a celui des stations permanentes. Les unites mobiles peuvent servir de stations de surveillance semi-fixes pour verifier !'exactitude des stations fixes; elles sont aussi utiles pour les enquetes sur le choix d'une implantation, par exemple celle d'une station de surveillance, ou pour evaluer des pro- blemes particuliers de pollution. La reponse plus rapide des instruments recents rend la surveillance mobile plus interessante, car la lenteur de la reponse des anciens instruments reduisait beaucoup Ieurs possibilites d'application. Considerations et besoins concernant les grandes lignes de l'organisatfon L'organisation de base d'un systeme de surveil- lance de la qualite de !'air, a l'un quelconque des cinq niveaux de programme definis plus haut, se fait en plusieurs stades: choix des polluants a controler, fixation du nombre, de !'emplacement et de la nature (fixe ou mobile) des points de surveillance neces- saires, choix des instruments, des techniques d'ana- lyse et des frequences d'echantillonnage convenables pour une etude satisfaisante de la concentration et du comportement des polluants, et mise au point de methodes appropriees pour le traitement et !'analyse des donnees (26). De plus, il faut que les parametres choisis soient compatibles avec ceux des autres ni- veaux du systeme general. Outre certaines considera- tions et contraintes d'ordre pratique, les principaux facteurs qui fixent !'organisation du systeme de surveillance sont, du point de vue de !'ensemble du systeme, les donnees necessaires et les utilisations qui en sont faites. En realite, !'organisation sera un compromis entre les objectifs desirables et les res- sources disponibles (30). Le but principal d 'un systeme de surveillance est de fournir des informations. Si en informatique on a coutume de dire que les resultats valent ce que valent Jes donnees d'entree, il n'en va pas autrement pour un programme de gestion de Ia qualite de !'air. De bortnes donnees de surveillance sont indispensables RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 171 pour appliquer efficacement le programme. Bien que les objectifs de chaque programme soient de pre- miere importance dans !'organisation d'un systeme de surveillance, !'experience montre que, en fin de compte, l 'utilite et l 'interet de ces systemes peuvent etre tres affaiblis, voire reduits a neant, si au stade de la planification, on n'accorde pas !'attention voulue a un certain nombre de details tres importants, necessaires pour obtenir de !'ensemble du systeme les meilleurs resultats (3): 1) la fiabilite du systeme et la specification des taux de defaillance de ses composants; 2) le contr6le de la qualite, y compris les specifica- tions de qualite et Jes calendriers d'inspection; 3) des programmes reguliers d'entretien, permet- tant de reduire au minimum le temps pendant lequel le materiel est hors service, de signaler les pannes et d'effectuer Jes reparations; 4) Jes essais, tant a la reception du systeme qu'ulte- rieurement, a intervalles reguliers; 5) la situation de la main-d'ceuvre, notamment Jes ressources en specialistes ayant les qualifications necessaires a tous les niveaux de !'exploitation et de l'entretien et les moyens de formation; 6) la documentation: manuels de formation, me- thodes d'exploitation et d'entretien, programmes d' ordinateur; 7) la gestion du systeme, en particulier !'organisa- tion, la repartition des fonctions, les filieres de communication et !'attribution des pouvoirs. A cause de la complexite inherente aux besoins de la surveillance, notamment ceux enumeres ci-dessus, I 'analyse des systemes est suggeree comme moyen d'arriver a un compromis raisonnable entre les objectifs desirables et Jes ressources disponibles. Grandes lignes de l'organisation d'un programme de surveillance de la qualite de l'air fondee sur l'analyse des systemes Nous avons donne quelques indications sur la complexite d'un programme efficace de surveillance de la qualite de !'air et sur Jes problemes que pose son application. L'analyse des systemes peut etre utile en disposant ces problemes et ces difficultes dans un cadre pouvant servir de guide pour determi- ner les activites de surveillance que necessite !'ensem- ble de ce programme. Les besoins d'un systeme peuvent se diviser en neuf categories (2): 1) besoins operationnels; 2) organisation du systeme et resultats a obtenir; 3) mise au point et essais necessaires; 4) besoins en formation; 5) moyens existants; 6) besoins en cas d'urgence; 7) efficacite du systeme; 8) support logistique necessaire; 9) parametres a mesurer. Une etude appropriee, dans l'ordre ci-dessus, de chacun de ces besoins sera tres utile pour organiser un systeme de surveillance adequat. Besoins operatiomzels II s'agit ici de la fa~on dont sera exploite le systeme de surveillance, qui est determinee pour la plus grande partie par la repartition anterieure des besoins operationnels entre Jes divers niveaux de !'effort general de surveillance. Cette categorie com- prend done la description et !'application du sys- teme; sa structure d'organisation, le cas echeant; ses possibilites; les caracteristiques de la zone ou de la region oil il doit fonctionner; son utilisation prevue. Resultats a obtenir Cette categorie comprend les considerations et parametres necessaires pour choisir la structure du systeme qui convient et fixer les besoins operation- nels, en supposant que les diverses exigences aux- quelles le systeme doit satisfaire aient ete definies. II est indispensable de disposer d'une quantite suffi- sante de donnees pour cette categorie, de fa~on a pouvoir determiner la meilleure methode. Mise au point et essais necessaires Le but est de valider et de verifier le systeme du point de vue des besoins operationnels. Le cout de cette phase peut representer une proportion impor- tante du co-0.t total du systeme. Be so ins en formation On doit analyser le fonctionnement et l'entretien du systeme, ainsi que les facteurs humains qui s'y rapportent, pour definir Jes niveaux de qualification qu'exige un fonctionnement efficace. De plus, une formation peut aussi etre necessaire pour Jes utilisa- teurs des donnees actuelles si le systeme de surveil- lance doit transmettre Jes donnees sous une forme ou une presentation nouvelles; les besoins possibles a ce sujet doivent etre etudies avec soin. La determina- 172 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES tion des besoins en formation doit se faire en tenant compte des ressources qui seront necessaires. Les considerations de cette categorie concement done le personnel, ses qualifications et Jes equipements choisis. Moyens existants En general, un programme de surveillance exige des moyens importants, notamment des moyens de transmission, de traitement, d'analyse et de stockage des donnees, des laboratoires d'analyse, des stations de surveillance et un materiel mobile. Tous ces elements peuvent peser !ourd dans le bilan des couts d'investissement et d'exploitation. Besoins en cas d'urgence Cette categorie concerne le comportement des systemes de surveillance en presence d'une pollution intense. II ne suffit pas que !es moyens materiels utilises permettent de faire face a · de tell es circons- tances, ii faut aussi decrire en detail et essayer a fond !es methodes administratives et Jes procedures d 'ur- gence. Efficacite du systeme Une consideration importante dans !'organisation d'un systeme de surveillance est de savoir s'il est a meme d'effectuer Jes taches assignees et d'atteindre !es objectifs specifies. On doit se demander si le systeme pourra continuer a fonctionner pendant toute la duree voulue et au cours des periodes critiques. En general, on obtiendra ces informations a partir d'autres considerations telles que !es specifi- cations de l'equipement et des criteres bien choisis concernant !'organisation du systeme. Cette catego- rie de besoins permet, mieux qu'aucune autre, d'eva- !uer differents systemes, de determiner si un systeme donne convient et de comparer !es diverses possi- bilites. Support logistique necessaire Le support logistique est de premiere importance. II comprend l'entretien, !es laboratoires, les services meteoro!ogiques et autres, Jes installations d'entre- posage, !es moyens de transmission, de traitement, de stockage et de reduction des donnees,.etc. Ce sont la des elements importants pour determiner l'effica- cite du systeme global. II est clair que la meteorologie joue un role essentiel dans !'ensemble d'un systeme. On peut considerer le probleme de la pollution de !'air, dans ses grandes lignes, tel que le montre la partie droite de la. figure 1, comme forme de trois elements principaux: la source d'cmission, la dispersion atmo- spherique et la qualite de l'air qui en resulte, et Jes dommages causes. Comme la qualite de I 'air est tres etroitement liee aux conditions meteorologiques, !es activites du reseau de surveillance cornprennent en general la mesure des parametres atmospheriques qui affectent la nature et la distribution des pol- luants; ce sont d'ordinaire la direction et la vitesse du vent, la turbulence, la temperature, l'humidite et le rayonnement solaire. L'importance de la meteorologie exige que figu- rent dans le personnel d'un programme de pollution des meteoro!ogistes qualifies (31), charges entre au- tres des activites suivantes: 1) prevoir Jes periodes 011 la pollution risque d'etre particulierement elevee. Gross (32) et Kirsch- ner (33) ont decrit !es programmes de prevision aux Etats-Unis; 2) analyser Jes donnees fournies par la surveil- lance de la qualite' de !'air du point de vue des conditions meteorologiques; 3) collaborer a l'etablissement de modeles de dis- persion atmospherique; 4) participer aux enquetes sur la pollution de !'air; 5) participer au choix d'emplacements pour la surveillance et pour la planification de I 'utilisation des sols. Parametres a mesurer Le nombre de polluants possibles de l'air est pratiquement illimite. Jusqu'ici, cependant, on n'a considere comme importants que certains d'entre eux (voir tableau 2), a cause de leur fort pouvoir de diffusion dans !'atmosphere et des degats qu'ils produisent. En general, ii faudra contr61er le niveau des polluants pour lesquels des normes de qualite de !'air ont ete etablies. En outre, le systeme de surveil- lance doit pouvoir doser d'autres polluants qui pourraient devenir importants dans !'avenir; sa re- ponse doit permettre l'etablissement de normes de qualite a partir des resultats observes. Ainsi, bien que le nombre de polluants pour lesquels des normes ont ete etab!ies puisse etre faible, le nom bre de ceux dont ii faut tenir compte pour determiner les besoins du systeme de surveillance peut etre considerable. Pour choisir les polluants a controler par le sys- teme local ou regional de surveillance, il faut tenir compte des caracteristiques de la region, telles que !'utilisation des combustibles, !es activites indus- trielles et les problemes speciaux, ainsi que des RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR Tableau 2. Polluants habituellement doses et methodes de dosage employees Polluant Poussieres sedimentables Particules en suspension: - totales - fumee Dioxyde de soufre Meth ode a Seau, flacon, jauge de depot« British Standard» (taus les mois) Filtre a grand volume des Etats-Unis (gravimetrie; toutes les 8 heures) Filtre a fumee « British Standard» (indice de noircissement; taus les jours) Filtre en bande (indice de noircissement; toutes les heures) West-Gaeke (specifique de S02; tousles jours ou mesure continue) Barbotage dans H202, puis dosage du sulfate (specifique de S02 ;tous Jes jours) Barbotage dans H202, puis titrage ou conductimetrie (acidite gazeuse nette; taus les jours au mesure continue) Coulometrie (specifique de S02; mesure continue) Gel de silice de Stratmann (toutes Jes 8 heures) Brouillard d'acide sulfurique Double filtration (taus Jes jours) Monoxyde de carbone Ozone Oxydants Methane Hydrocarbures superieurs Monoxyde d'azote Dioxyde d'azote lnfrarouge non dispersif (mesure continue) Chimiluminescence Kl neutre (tous les jours) Ionisation de flamme (mesure continue) Ionisation de flamme (mesure continue) Chimiluminescence - reaction avec O, (mesure continue) Methode de Saltzman (tous Jes jours ou mesure continue) Chimiluminescence - reduction en NO, puis reaction avec O, (mesure continue) a Les methodes de mesure en continu sont celles qui fonctionnent automatiquement et fournissent un enregistrement continu sur un diagramme au une bande destinBe a alimenter un ordinateur. Les autres method es sont manuelles; on peut, dans certaines Ii mites, faire varier la frequence de l'echantillonnage en fonction des besoins: par exemple, une jauge de depot peut etre changee toutes Jes deux semaines et le dosage du S02 apres barbotage dans l'H202 peut, si la concentration du polluant est tres faible, etre pratique tous les quinze jours. 173 normes de qualite en vigueur. Les donnees fournies par l 'inventaire des emissions peuvent donner des indications utiles sur les polluants qui sont presents et doivent etre controles. Avant le choix definitif des polluants, des. etudes speciales sont necessaires pour determiner Jes conditions requises pour la surveil- lance. mesure la stabilite atmospherique, la temperature, la pression, l'humidite et le rayonnement solaire. Echelonner sur plusieurs annees la creation du systeme est interessant pour des raisons de budget et de personnel. Dans ce cas, le choix des polluants doit en general porter principalement sur ceux qui sont Jes plus importants dans la region etudiee plut6t que de chercher a satisfaire aux besoins generaux. Cepen- dant, ce choix ne doit pas reposer seulement sur la toxicite immediate des polluants; ii faut aussi tenir compte de leurs consequences sanitaires possibles dans le tableau general de la pollution, du point de vue des programmes nationaux et internatio- naux (34). On ne doit pas negliger non plus les parametres meteorologiques qui seront mesures en meme temps; les observations les plus courantes portent sur la vitesse et la direction du vent; ii arrive aussi qu'on Methode de selection des stations de surveillance L'Agence des Etats-Unis pour la Protection de I 'Environnement a preconise dans une publication recente (36) de determiner les besoins minimaux de la surveillance en fonction de la population et/ou des concentrations de polluants dans la region et de Ia structure regionale. On a mis au point des methodes graphiques et mathematiques pour estimer les be- soins minimaux concernant la surveillance du di- oxyde de soufre et des particules (ces methodes con- viendraient aussi pour d'autres polluants), qui repo- sent sur une evaluation qualitative, dans des villes des Etats-Unis d'importance demographique variee, des moyens existants, de Ia structure de Ia pollution et des structures geographiques. Cette methode, quoique en partie mathematique, est issue d'etudes empiriques restreintes faites aux Etats-Unis, de sorte qu'il est fort peu probable que Jes memes expressions conviennent dans d'autres pays. De plus, e!Ie sembie 174 GESTION DE LA QUALTIT DE L'AIR DES VILLES negliger tous les autres systemes d'echantillonnage (mobiles) ou les autres sources possibles de donnees. Cette methode ne peut done etre utilisee telle quelle pour definir !'ensemble des besoins de fa9on satisfai- sante; elle ne sert qu'a satisfaire aux exigences de la legislation des Etats-Unis (25). La complexite du processus necessaire pour arri- ver a un compromis satisfaisant entre les objectifs desirables et les ressources disponibles (qui sont limitees) semble justifier le recours a !'analyse des systemes exposee plus haut. On examine alors suc- cessivement une serie d'activites qui, si l'on procede avec soin, contribueront a la realisation des objectifs fixes. Charlson et al. (19) ont suggere Jes rudiments d'une telle methode en definissant trois considera- tions principales pour !'implantation des stations de surveillance: 1) les objectifs du systeme; 2) le milieu physique (meteorologie, geographie, topographie, etc.); 3) les decisions specifiques a prendre pour chaque station, telles que les dimensions et la hau- teur de la sonde et le debit de l'air. K,eitz (3) a employe une analyse · des sy~temes modifiee pour etablir les donnees necessaires et les principaux resultats a fournir par les rese~ux de surveillance de la qualite de l'air; Hamberg (1) s'est servi d'une analyse des systemes pour donner les grandes lignes de !'organisation d'un systeme de surveillance. De fa9on plus generale, la liste d'activites de la figure 3 fournit un cadre possible pour !'analyse des systemes de surveillance, depuis la definition des objectifs jusqu'a la determination de !'implantation optimale des stations (2). Ce cadre comprend une serie sequentielle d'activites qui, une fois realisees, fourniront !'organisation cherchee. La cle de cette analyse est que !es besoins appro- ximatifs sont d'abord determines par des facteurs tels que !es caracteristiques de la region, les conditions et les normes en matiere de qualite de l'air, Jes utilisa- tions prevues pour les donnees et Jes objectifs de la surveillance. On compare ensuite !es possibilites plus specifiques qui satisfont a ces besoins par une ana- lyse efficacite/coilt des autres facteurs tels que les ressources disponibles, les resultats qu'il est possible d'obtenir et les moyens existants. La figure 3 montre la necessite d'etudier !es pro- bJemes specifiques de chaque region avant de choisir des emplacements adequats. Certaines activites de la sequence exigent une coordination poussee entre Fig. 3. Cadre pour !"implantation des stations (2) Act1v1te 3 Estfriiei"les mod1f1cat1ons des valeursquantitativesdelaqua- litede l'a1rporsu1tedes mod1f1- cat1ons pr0Jetecsdesfacteurs descr1pt1fsdeldrtlgion Ac<""'" l Est11ner le~ ciiuts des d1ve1 ses solutions possibles desdct1v1l,csde<;t1r- I cou1t\Errnedelaquali°te 1 111/0 RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 175 divers programmes si l'on veut obtenir une gamme etendue de donnees comparables. La cooperation et la coordination avec Jes autres organismes sont essentielles pour Jes activites suivantes (Fig. 3): activite 4 - informations sur diverses normes, notam- ment celles sur la qualite de !'air; activite 7 - determination des modifications projetees; activite 10 - determination des utilisateurs de donnees et de leurs besoins; activite 12 - determination des objectifs du systeme; activite 13 - determination des criteres de mesure et d 'echantillonnage; activite 15 - determination des divers organismes de surveillance et des projets d'avenir; activite 16 - determination des sources complementaires de donnees. La responsabilite de la coordination doit etre confiee aux programmes de niveau superieur, c'est- a-dire aux niveaux national et international (37). Parmi Jes premiers efforts dans ce sens, on peut citer l'etablissement par !'OMS (18) de normes de qualite de l'air sur une base internationale. Les organisa- tions qui s'occupent de planification economique, telles que l'OCDE en Europe, peuvent fournir des previsions de !'evolution economique et autre, et elles semblent tout a fait desireuses d'apporter leur collaboration. L'identification des utilisateurs de donnees et de leurs besoins a ete etudiee plus haut (p. 163). A cet egard, ii est indiscutablement neces- saire de specifier plus completement les utilisateurs effectifs de donnees (par organisme) et leurs besoins, aux divers niveaux de programme. Pour chaque niveau, ii faut definir Jes objectifs avec plus de precision et harmoniser les objectifs de chaque pro- gramme avec ceux de !'effort global de surveillance. METHODES DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR Outre !'implantation des stations, la nature des methodes d'echantillonnage et d'analyse influe sur le caractere representatif des donnees fournies par la surveillance. Trois considerations importantes con- cernent les methodes d'echantillonnage, leur fre- quence et les techniques d'analyse. Considerations fondamentales sur l'echantillonnage Quatre considerations sont essentielles pour re- duire les sources d'erreur et obtenir une efficience maximale de l'echantillonnage: 1) L'echantillon doit etre representatif du point de vue du temps, de !'emplacement et des conditions a etudier OU a prouver. 2) L'echantillon doit etre assez volumineux pour permettre une analyse exacte; son volume dependra de la concentration prevue des polluants et de la sensibilite de la methode d'analyse. 3) Le debit doit etre choisi de fa9on a fournir un rendement de retention maximal. Dans le cas des membranes filtrantes employees pour Jes particules, le choix du debit peut etre limite par le fait que la perte de charge a travers le filtre augmente de fa9on exponentielle avec la composante normale de la vitesse, ce qui pose des problemes difficiles pour le dessin de la pompe. 4) La duree et la frequence des periodes d"echan- tillonnage doivent refleter exactement les fluctua- tions du niveau de pollution, dans la mesure ou il est necessaire de connaitre celles-ci. Les methodes d'echantillonnage doivent satisfaire a certains criteres pour que les donnees soient com- parables et representatives de la qualite de !'air. Cependant, il n'existe pas encore pour la conception des stations de surveillance de specifications detail- lees definies avec rigueur et admises de fa9on gene- rale, et la normalisation entre reseaux de surveil- lance, et souvent meme a l'interieur d'un seul reseau, laisse beaucoup a desirer. Charlson (38) a souligne que dans Jes stations du Continous Air Monitoring Programme (CAMP), que le Gouvernement des Etats-Unis a mis en service dans un petit nombre de villes, Jes echantillons sont preleves a hauteur d'homme, tandis qu'en Califor- nie, ils le sont a 15 a 30 metres au-dessus du sol. Il est clair que de telles differences dans Jes techniques rendent difficilement justifiables Jes comparaisons de donnees provenant de diverses zones geographiques, a moins que l'on puisse prouver que la pollution depend peu de la hauteur au-dessus du sol. Yamada (39, 40) a examine Jes methodes de surveillance aux Etats-Unis et a constate des diffe- rences significatives entre les specifications concer- nant l'emplacement des stations. Il a aussi note que la plupart des differences, ainsi que les pratiques susceptibles d'etre causes d'erreur, portent sur des details tels que la nature, le diametre, la longueur et l'etat des tubes d'echantillonnage. Ses conclusions donnent a penser que de nombreuses erreurs pour- raient etre dues a la deviation ou a la canalisation du vent par les batiments eleves et les collines du 176 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR DES VILLES voisinage, ainsi qu'a !'existence de sources locales a proximite des tubes d 'echantillonnage. Ce dernier point a ete repris dans un autre article par Yamada & Charlson (41). L'importance des methodes d'echantillonnage vient d'etre souligne par Butcher & Ruff ( 42) qui ont signale des erreurs possibles dans le dosage des oxydes d'azote et de !'ozone par suite de reactions chimiques dans la sonde d'echantillon- nage si la duree de sejour y depasse environ 5 secon- des. La necessite d'une normalisation aussi poussee que possible des specifications concernant !'organi- sation des reseaux et les details des stations est evidemment urgente, car de nombreuses conclusions et decisions importantes sur la gestion de la qualite de l'air seront ulterieurement fondees sur Jes donnees fournies par les reseaux de surveillance. De plus, des comparaisons valables entre donnees sur la qualite de !'air ainsi que des echanges d'informations entre villes ou pays sur Jes relations exposition/effets se- ront impossibles tant que les donnees sur la qualite de !'air ne seront pas plus representatives (43). D'apres Jes etudes ci-dessus, !'attention accordee a la conception des stations de surveillance a ete jusqu'ici insuffisante; il conviendrait d'etablir un ensemble de criteres portant entre autres sur les points suivants: 1) hauteur de la sonde d'echantillonnage; 2) diametre de la sonde d'echantillonnage; 3) debit de la sonde d'echantillonnage; .4) obstacles meteorologiques possibles; 5) delai entre l'echantillonnage et !'analyse'; 6) reactions chimiques et absorption dans le cir- cuit d'echantillonnage; 7) autres variations possibles risquant d'influencer l'echantillon: temperature, humidite, pression, etc. Un accord pour normaliser ces criteres parait indispensable si l'on veut obtenir des donnees com- parables permettant une interpretation coherente. Aux Etats-Unis, l'etude sur les criteres de surveil- lance menee dans les Etats d'Oregon et de Washing- ton fournit un exemple d'accord entre Etats sur l'etablissement de programmes de .surveillance de la qualite de l'air (44). La formulation de criteres d:echantillonnage communs avait pour but d~assurer que les operations effectuees par les deux Etats, surtout dans les regions frontieres, conduiraient a des resultats et a des politiques comparables et compatibles. En resume, Jes propositions faites for- mulaient des criteres d'echantillonnage et definis- saient trois types de stations de surveillance: 1) stations primaires pour l'etude de !'ensemble de !'atmosphere; 2) stations primaires de surveillance au 11iveau du sol: a) stations proprement dites (fixes) ; b) postes mobiles; 3) stations speciales: a) stations speciales pour l'etude des sources; b) stations speciales pour l'etude de !'ensemble de !'atmosphere. Les criteres portent notamment sur la hauteur des sondes, les caracteristiques du voisinage, les condi- tions du milieu et les materiaux de construction presentant une importance capitale. On a pu ainsi limiter les comparaisons a des donnees provenant de stations de surveillance du meme type, ce qui aide a assurer la comparabilite et la compatibilite. Frequence des echantillonhages Une importante decision concernant l'etablisse- ment de methodes de surveillance porte sur la fre- quence de l'echantillonnage. La duree de celui-ci et l 'intervalle entre deux mesures successives doivent etre choisis de fai;on a fournir les informations desirees pour un ensemble donne d'objectifs. La concentration des polluants est variable et, pour proteger les recepteurs eventuels, il est en general necessaire de mesurer ces variations, en particulier pendant les periodes de concentration elevee. Si la duree d'echantillonnage n'a pas d'in- fluence sur la valeur moyenne pendant une longue periode, elle en a une sur la dispersion des concen- trations enregistrees. Larsen (45) a etudie ce pheno- mene experimentalement en etablissant la relation entre duree d'echantillonnage et valeur de l'ecart- type. Saltzman (30) a employe, pour atteindre le mfane but, une methode analytique. Les resultats. de ces etudes montrent que, si !'on adopte des techni- ques d'echantillonnage aleatoire, le nombre d'echan- tillons necessaires augmente avec l'ecart-type geome- trique. En d'autres termes, plus les fluctuations des concentrations sont prononcees, plus les echantillons doivent etre nombreux pour assurer !'exactitude statistique. Saltzman ( 47) a montre que, pour pleine- ment apprecier la variance d'une concentration de polluant, l'intervalle d'echantillonnage doit etre au plus le dbcieme de la duree du cycle de la fluctuation. RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 177 Par exemple, si la variation des concentrations d'un polluant a une periode de 24 heures, il faudra environ 12 echantillons, fournissant chacun la con- centration moyenne pendant 2 heures. Pour choisir la frequence optimale de l'echantil- lonnage, il faut connaitre les periodes de fluctuation des polluants qui ont une importance sur le plan biologique, psychologique ou physique (47, 48). Si !'on dispose de cette information, on fixera la pe- riode d'echantillonnage de fac;on a pouvoir deceler les variations importantes. Comme les informations fournies par Ia surveil- lance sont souvent utilisees pour caracteriser un probleme de pollution atmospherique, il faut choisir la frequence d'echantillonnage de fac;on a pouvoir definir separement les fluctuations de la qualite de l'air qui sont Iiees a des phenomenes cycliques, tels que le comportement humain habituel et les saisons, et celles soumises a des influences aleatoires, le plus souvent des evenements meteorologiques ou des processus de fabrication. Les activites cycliques ont en general une duree de deux a trois heures ou plus; c'est le cas par exemple pour les pointes de pollution le matin et le soir, dues aux deplacements pour aller au travail et en revenir, ainsi que pour les cycles quotidiens habituels de l'activite humaine. Ces cycles d'activite peuvent aussi influencer les variations diurnes de Ia concentration de polluants secondaires qui se forment dans un smog photochimique, tels que Jes oxydants et le dioxyde d'azote. Les fluctua- tions alfatoires ( dont les enfumages fournissent un exemple) peuvent avoir une duree a peu pres quel- conque, mais, a cause des caracteristiques du me- lange dans !'atmosphere, leur duree est rarement inferieure a une a cinq minutes. Done, bien qu'un enregistrement instantane de la qualite de l'air puisse etre desirable pour certains objectifs particuliers, ce n'est pas indispensable pour caracteriser les fluctuations. Si l'on choisit une courte duree d'echantillonnage, ii faudra enregistrer et conserver un tres grand nombre de donnees qui, le plus souvent, seront converties en moyennes sur une periode plus longue avant toute prise de decision. Le nombre d'echantillons necessaire pour definir completement la qualite de l'air d'une region donnee depend de la variabilite. des parametres en cause. II est done necessaire d'avoir une connaissance appro- fondie de cette variabilite en fonction de la precision requise pour les resultats finals. Pour obtenir cette information, on peut etre oblige de proceder a des etudes poussees sur le terrain. Les donnees existantes provenant d'etudes meteorologiques et d'observa- tions regulieres, ainsi que d'autres releves, peuvent etre extremement utiles pour estimer la variabilite d'un grand nombre des parametres. Techniques de dosage Une decision importante dans !'organisation des systemes de surveillance porte sur le choix des instruments de mesure. L 'exactitude de la determi- nation de la qualite de l'air et le temps necessaire pour obtenir les resultats dependront des methodes de dosage choisies. Pour certains polluants, Jes tech- niques sont eprouvees et suffisamment precises et exactes pour fournir des donnees de haute qualite susceptibles d 'une application etendue, mais, pour d'autres, on ne dispose pas encore de procedes de dosage satisfaisants et Jes methodes actuelles ne donnent que des approximations grossieres des con- centrations reelles (22). Divers auteurs ont passe en revue les techniques analytiques existantes, notamment Katz (49), Alt- schuller (50), Stevens (51) et d'autres (52, 53, 54, 56). Mueller et al. (55) ont procede ace depouillement et discute les diverses methodes de chimie analytique concernant Ia pollution de l'air dont on disposait en 1969/70, notamment l'echantillonnage, les proprietes physiques et la composition chimique des particules. Ces travaux montrent le developpement rapide des instruments de surveillance de la qualite de l'air. La determination des proprietes physiques et chi- miques de !'atmosphere est cependant encore tres difficile pour plusieurs raisons. D'une part, commc nous l'avons deja dit, le nombre de composes et de substances diverses pouvant etre presents dans l'air est tres grand et !'analyse qualitative et quantitative de ce melange peut exiger des instruments tres elabores. D'autre part, Jes concentrations des pol- luants sont en general tres faibles, souvent infe- rieures a 1 mg/m3 ; il faut done choisir, evaluer et normaliser avec soin les methodes et Jes instruments destines a <loser Jes polluants dans ces melanges a de tres faibles concentrations. Pour ce choix, on peut tenir compte des facteurs suivants: specificite; sensibilite et intervalle de me- sure; stabilite; precision et exactitude; duree sur laquelle est etablie la concentration moyenne; fiabi- lite et possibilites pratiques d 'emploi; caracteristiques concernant la derive et l'etalonnage; retard a la reponse; temps de montee et de descente; effets de caracteristiques ambiantes, telles que la temperature, la pression et l'humidite; entretien necessaire; com- patibilite des donnees fournies. Pour determiner 178 GESTION DE LA QGALITE DE L'AIR DES VILLES Tableau 3. Methodes de reference utilisees aux Etats-Unis pour les normes de qualite de l'air (11) Polluant Periode sur laquelle Methode de reference Principe la moyenne est etablie S02 1 h, 3 h, 24 h, annee Pararosaniline Colorimetrie Particules 24 h, annee Echantillonneur a grand volume Gravimetrie co 1 h, 8 h Spectrometrie infrarouge non dispersive lnfrarouge Oxydants photo· chimiques (ozone) 0,5 h, 1 h Reaction 03-ethylene en phase Chimiluminescence gazeuse (etalonnee par comparaison avec Kl neutre tamponne) Hydrocarbures autres que le methane 3h Chromatographie en phase gazeuse Ionisation de flamme N02 An nee Phase gazeuse Chimiluminescence !'importance relative de ces divers facteurs, ii faut etudier avec soin les utilisations futures des donnees. Lorsqu'on fixe des normes de qualite de l'air, la methode de dosage doit etre specifiee. Cett.e me- thode, de preference la plus exacte et la plus precise de celles dont on dispose, sert de methode de reference a laquelle on peut comparer les autres techniques pour determiner leur equivalence. Aux Etats-Unis, on a etabli des methodes de reference pour cinq polluants (tableau 3); aujourd'hui, cepen- dant, ces techniques et d'autres sont examinees a fond par le Gouvernement et par une commission formee de specialistes de la sante publique, de la pollution de l'air et de representants des societes d'essais. Le cout de l'equipement et des instruments represente la plus grande partie du cout en capital d'une enquete sur Ia pollution de l'air. Alors qu'une jauge de depot du type le plus simple ne coute pratiquement den, les instruments pour le dosage manuel quotidien de la fumee et des autres polluants gazeux courants, comme le dioxyde de soufre, cou- tent environ 120 dollars EU. Ce chiffre passe a environ 2 500 dollars pour un enregistreur du mo- noxyde de carbone par spectroscopie infrarouge non dispersive et a 3 500 dollars pour le modele enregis- treur le plus utilise pour le dioxyde de soufre. Les instruments de la derniere generation, tels qu,e ceux fondes sur la chimiluminescense, coutent de 7 000 a 10 000 dollars piece. On emploie de plus en plus, pour la mesure de la pollution, les instruments a absorption atomique et les spectrometres de masse, dont le prix peut attein- dre et depasser 100 000 dollars. Le cout des techni- ques perfectionnees souligne fortement la necessite de la cooperation ou du partage des moyens avec d'autres organismes ou d'autres programmes, meme au niveau international, en particulier dans le cas de programmes de recherche (57). De plus, si l'ordre de grandeur des prix cites etait correct a la fin de 1974, ii ne faut pas negliger !'influence de !'inflation; ces prix fournissent cependant une echelle permettant d'estimer le cout d'une etude et montrent aussi les couts relatifs des divers types d'instruments. Pans le choix des techniques d'echantillonnage et d'analyse pour la surveillance de la qualite de l'air, ii faut tenir compte de plusieurs facteurs importants. Support logistique. En general, le fonctionnement d'un systeme de surveillance exige des laboratoires, des services d'entretien, des zones d'entreposage, etc. La complexite de ces installations depend des objec- tifs du programme et de !'importance de !'effort de surveillance. Besoins en personnel. La formation et les qualifica- tions du personnel necessaire dependent des caracte- ristiques du systeme de surveillance. Les echantillon- neurs quotidiens de fumee et de divers polluants gazeux, les echantillonneurs d'aerosols a grand vo- lume, etc., n'exigent pas un personnel hautement qualifie pour la collecte et le fonctionnement regu- liers, mais pour !'analyse ulterieure des echantillons en laboratoire, ii faut des chimistes, ou des laboran- tins tres qualifies. En revanche, les appareils automa- tiques exigent d'ordinaire des specialistes. Methodes d'etalonnage. Pour produire de fa9on continue des donnees valables et utiles, Jes appareils d'analyse et les instruments doivent etre entretenus avec soin; en particulier, ils doivent etre etalonnes avant leur mise en service, puis de fac,:on reguliere RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 179 par la suite. Pour les analyseurs automatiques, ii faut recourir aux techniques dynamiques d'etalonnage. Les methodes d'etalonnage doivent etre choisies en tenant compte des besoins en personnel et des methodes de reference reconnues, qui doivent faire l'objet d'une normalisation etendue. Souplesse. A cause du cout eleve des instruments de surveillance, ii est necessaire d'etudier avec soin les besoins du systeme en fonction des objectifs et d'assurer une certaine souplesse pendant la phase d'etablissement du programme. Par exemple, des appareils mobiles peuvent supprimer la necessite de stations fixes, permettant ainsi d'importantes econo- mies sur Jes investissements et fournissant un sys- teme facile a modifier a mesure que de nouvelles me- thodes d'echantillonnage et d'analyse apparaissent. Collecte, traitement et analyse des donnees L'acheminement des donnees depuis les stations de surveillance jusqu'a l'utilisateur final est un ele- ment important de !'organisation d'un systeme. La figure 4 montre !es divers facteurs qui entrent en jeu: stations de collecte, systeme d'analyse, systeme de transmission des donnees, systeme de traitement et de diffusion des donnees, utilisateurs. On voit que le systeme d'acheminement des donnees relie entre eux les divers elements du programme. Dans le passe, une mauvaise planification a eu pour effet une serieuse diminution de la possibilite pour les pro- grammes de surveillance de fournir des donnees valables sous une forme utilisable. Les activites des stations de collecte peuvent se diviser en deux categories. D'ordinaire, on recueille a la station des echantillons d'air pouvant etre utilises pour les analyses chimiques, les mesures meteorologiques, etc. On peut aussi se procurer des donnees complementaires provenant d'autres sour- ces, publiques ou privees. Le systeme d'analyse est l'un des elements essen- tiels. Un manque d'exactitude et de precision a ce stade propagera des erreurs dans tout le programme. L'analyse peut se faire sur place, au moyen d'instru- ments de contr61e installes a la station; on peut aussi envoyer !es echantillons a des laboratoires centraux. Aujourd'hui, on emploie en general Ia premiere methode pour !es polluants gazeux, la seconde pour les particules. Au stade de !'analyse, ii est indispen- sable d'employer des methodes normalisees pour !es dosages, le contr61e de qualite et Ia transmission des donnees, non seulement pour que Ies donnees obte- nues soient comparables, mais aussi du point de vue de leur utilisation u]terieure a l'interieur meme du systeme. Pour etre sur que !es donnees de !'analyse Fig. 4. Circulation des donnees dans le systeme de surveillance (2) r;-s-:;;,.;-o-;-J ITR~~S"iSSiOt\ I I DES DDC.NfeS I 1-,--11 : TetemEs:m, i Ext,§d:tio:1' 1~1 L ____ J =i:in-::Ces I :-~,~~=·.;~-~~;'I 180 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR DES VILLES Fig. 5. Trace sur .ordinateur des. courbes de concentration de S02 en fonction de la duree de calcul de la moyenne et de la frequence - station 256, Washington (DC), Etats-Unis, 1 • r decembre 1961- 1 • r decembre 1968 ( 45) DURtE DE CALCUL DE LA CONCENTRATION MOYENNE SECONDE 1 MINUTE . HEURE JOUR MO IS 1 5 10 15 30 1 2 4 6 12 1 2 4 7 14 1 2 3 E, 12 iDD 100 ODO M { Cl, c iD ODO -"' 1 DOD z 0 f- .,: a: 100 f- z w u z 0 u 10 c "' 1 w ~ 10 w ::, 30 8 50 :'::: 70 90 :i.5077 5,755 UG!'CU M PPM 2544 1,l25 + + + + 1447 8()'j 553 233 138 D,553 0,307 0,227 D,088 D,053 CONC.MAX.ANNUELLEPRtVUE + 10 1 E 0. 0. z 0 D,1 f- .,: a: f- z w u z O,Dlo u O,DDl 1 MOYENNE GtOM. POUR lH= 110 µg/m3=0,042 ppm ECART-TYPE GtOMtTRIQUE= 1, 96 ON DISPOSE OE DONNtES POUR 70 % DES HEU RES 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1 000 O,DOD1 10 000 DURtE DE CALCUL DE LA CONCENTRATION MOYENNE, EN HEURES Note: UG/CU M = µg/m 3 sont exactes et s'appliquent bien a l'echantillon considere, on doit incorporer certaines verifications dans le processus de surveillance a chaque niveau du traitement des donnees; ces verifications se font le plus facilement au moment de l'analyse et devien- nent plus difficiles a des niveaux superieurs et plus etendus du programme total. Dans !'organisation du systeme de surveillance, il faut fixer des priorites pour la. transmission des dohnees, compte tenu de la necessite d'obtenir celles- ci dans un certain delai, de !'aptitude des divers systemes de transmission a accomplir leur tache dans ce delai et du cout des differents modes de transmis- sion. La transmission a grande vitesse que permet la telemesure peut etre utile pour la lutte contre les episodes de pollution intense. Le choix entre la telemesure et !'expedition des donnees doit se faire WHO 77410 en considerant les couts, !es conditions que doivent satisfaire les donnees et Ia possibilite de disposer du personnel qualifie pour !'exploitation et l'entretien des moyens de transmission (1). Diverses techniques sont employees pour le traite- ment des donnees et pour Ieur presentation, question tres voisine. En general, le but du traitement est de condenser de multiples donnees sous forme d'infor- mations utilisables par !es responsables des deci- sions. Les parametres Jes plus couramment fournis sur Ia qualite de l'air sont les valeurs instantanees, !es moyennes et un indice de dispersion: (y compris des moyennes mobiles) et !'indication de la duree pendant laquelle une rnesure donnee depasse un certain niveau. On se sert de representations graphi- ques sous forme de diagrarnrnes a fleches (Fig. 5) pour montrer avec quelle frequence la concentration RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QPALITE DE L'.AIR 181 d 'un echantillon qui represente une moyenne sur une certaine periode depasse une valeur donnee. Brasser ( 46) a utilise des representations lognormales des donnees fournies par la surveillance pour tracer, sur une carte de la region en cause, des isoplethes du temps pendant lequel certaines concentrations sont depassees. Ces cartes revelent l'etendue du probleme de la pollution de !'air et la variation avec le temps des concentrations des polluants dans toute Ia re- gion. Les rapports ordinaires et Jes rapports speciaux etablis dans le cadre du systeme de traitement et de diffusion des donnees doivent repondre aux besoins des utilisateurs a tous Jes niveaux de programme. II est done necessaire de normaliser Jes imprimes em- ployes et de fixer certains criteres pour Ia qualite des donnees (57). Le SAROAD (Storage and Retrieval of Aerometric Data - Stockage et restitution des donnees aerometriques) fournit un exemple de sys- teme centralise (35). Les besoins concernant le stockage constituent le dernier element du systeme des donnees. A mesure que les utilisateurs deviendront plus nombreux et plus varies, ii apparaitra des demandes de donnees anterieures, a extraire pour differentes utilisations generales ou speciales. L'utilisation de techniques automatiques de stockage et de restitution peut beaucoup accelerer ces activites et souvent en reduire le cout. Structure du systeme II est clair que la gamme des structures possibles pour un systeme de surveillance est limitee par Jes ressources disponibles. Nous avons deja decrit Jes variables qui determinent cette configuration; elles comprennent: 1) le nombre de stations (y compris Jes postes mobiles); 2) !'implantation des stations; 3) le type des capteurs installes aux stations (de- termine par Jes polluants a surveiller); 4) Jes techniques d'analyse; 5) Jes moyens de traitement des donnees; 6) les mesures meteorologiques a faire aux sta- tions. Le cout total du systeme de surveillance (depenses d'investissement et depenses d'exploitation) et la qualite et l'utilite des donnees obtenues dependent avant tout du choix de ces variables; pour determi- ner !'optimum, ii faut comparer le cout des diverses solutions fournissant Jes donnees souhaitees, en qua- lite et en quantite. Malheureusement, Jes methodes d'organisation des systemes de surveillance n'ont pas encore atteint le stade ou ii serait facile d'etablir un compromis entre objectifs et contraintes en vue d'arriver a une organisation adequate. Force est de reconnaitre que le choix final de la valeur des variables est largement affaire d'experience et d'appreciation technique. Le recours 'a !'analyse des systemes peut d'ordinaire aider a prendre une decision en fournissant une methode rationnelle d'etude du probleme. Bien que Jes systemes possibles soient tres varies, on a choisi le plus souvent, dans le passe, des stations fixes, en general toutes dotees des memes instruments. Dans les systemes Jes plus perfection- nes, Jes stations du reseau sont reliees a un ordina- teur central pour la collecte et !'analyse preliminaire automatiques des donnees. Skinner et al. (58) ont etudie une gamme de configurations possibles. Ils ont montre que le produit du nombre d'emplace- ments d'echantillonnage, L, par le nombre de cap- teurs a chaque emplacement, S, determine a peu pres le cout total. A mesure que le nombre de stations et de capteurs augmente, le recours a l'automatisation devient plus interessant que l'emploi des systemes manuels (dans Jes conditions et avec Jes donnees des Etats-Unis). Inversement, si le produit LS est faible, ii faut comparer avec soin Jes couts des deux pro- cedes. Aux Etats-Unis, Jes systemes automatiques ont donne des resu!tats variables. Les couts et Jes delais ont souvent ete tres superieurs aux previsions, a cause des longues periodes de << rodage >> necessaires, du manque de formation du personnel a la tache complexe de 1 'etalonnage et de l 'entretien con tin us, et de !'absence prolongee de resultats par suite du mauvais fonctionnement du materiel. Toutes ces raisons se font lourdement sentir sur Jes couts d'ex- ploitation et done sur le cout total. Hamberg (]) recommande aux services de Jutte contre la pollution qui envisagent Ia mise en place d'un equipement automatique de surveillance avec telemesure d'en discuter avec d'autres services qui ont deja une certaine experience des systemes automatiques. II apparait que, Jes fonds disponibles etant limites, on a le choix, pour Jes stations a poste fixe, entre une ou deux stations de haute qualite et un grand nombre de stations de qualite moyenne ou infe- rieure. Pour la plupart des reseaux de surveillance existants, la politique initiale semble s'etre orientee dans une voie moyenne, avec le recours aux appa- 182 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES reils automatiques et la creation d'autant de stations de surveillance que possible. Avec ces system,es, la difficulte reside dans les capteurs installes a chaque station. Lorsqu'une nouvelle technique est mise au point, !es sommes necessaires pour reequiper un grand nombre de stations deviennent prohibitives, d'autant que, le plus souvent, les nouveaux appareils coutent plus cher que les anciens. Bref, alors que l'equipement de surveillance peut devenir perime en peu de temps (eventuellement moins de cinq ans), le cout du remplacement des appareils peut etre egaJ, OU meme superieur, au cout initial du systeme. On se trouve done en face d 'un dilemme: un petit nombre de stations de surveillance de haute qualite, fiables et exactes, mais qui n'assu- rent pas une couverture geographique suffisante, ou un systeme etendu qui ne fournit pas des donnees fia bles et exactes, a cause des compromis necessaires quant aux instruments. Il semble possible d'eviter ce dilemme en em- ployant des appareils mobiles en conjonction avec une ou deux stations fixes de haute qualite. Malheu- reusement, ce systeme n'a pas fait l'objet d'etudes satisfaisantes du point de vue des couts et de l'effica- cite; ii faudrait done sans doute ,proceder a une analyse poussee de cette methode pour la surveil- lance regionale. Aux niveaux de programme plus eleves (national et international), les solutions envisageables i;:onsis- tent dans des etudes speciales (a court et a long terme) ou dans la surveillance a long terme. de la pollution a l'echelle de la planete ou de vastes surfaces. Ces programmes doivent etre mis au point par !'analyse des systemes pour choisir les activites possibles de surveillance. L'etendue des regions a etudier et !'extreme diversite des climats laissent penser que, dans ce cas aussi, des appareils mobiles pourraient etre plus efficaces qu'un grand nombre de reseaux de surveillance sommaire disperses. DIFFICULTES ACTUELLES. ET RESUME La gestion de la qualite de l'air, utilisee comme methode de lutte contre la pollution, est une tache complexe. En effet, ii est necessaire de. connaitre a la fois les causes de la pollution due aux emissions des sources et les dommages causes par cette pollution a l'homme et a son milieu. Pour comprendre le. meca- nisme de la pollution, ii est indispensable d'evaluer regulierement et avec precision la qualite de !'air. La surveillance de cette qualite est la procedure qui consiste a suivre l'etat de !'atmosphere en vue de fournir Jes informations de base necessaires a la gestion de la qualite de !'air. Le present chapitre souligne qu'une evaluation methodique des besoins de la surveillance est necessaire pour Jes programmes de gestion a tous les niveaux: local, regional, natio- nal et international. Difficultes Aujourd'hui, une surveillance effective de la qua- lite de l'air se heurte a de serieuses difficultes, ce qui freine !'application d'un programme general de ges- tion de la qualite de !'air. Ces difficultes se rangent dans trois categories selon qu'elles portent sur: 1) !'organisation; 2) !'exploitation; 3) !'analyse. Dans chacune de ces categories, les difficultes sont dues au manque de ressources et d'informations et aux contraintes liees au temps, qui influencent direc- tement Jes considerations fondamentales sur !'orga- nisation des systemes de surveillance. Les relations etroites entre Jes divers systemes qui constituent la gestion de la qualite de l'air exigent que !'organisation du programme soit tres detaillee. Par exemple, pour un bon fonctionnement de !'en- semble du systeme, tous les elements du programme devraient etre a peu pres au meme niveau de progres technique. Un systeme perfectionne de surveillance serait inefficace s'il etait lie a des programmes plus simples de gestion de la qualite de I 'air. On n 'a pas encore bien etabli les besoins d'un bon programme de gestion de la qualite de l'air du point de vue de !'organisation et il est deraisonnable d'investir des ressources considerables dans !'organisation et la mise au point d'un systeme de surveillance si ce dernier ne peut utiliser efficacement les donnees et les resultats obtenus. Il est done indispensable de com- mencer par planifier !'ensemble du programme. Une autre difficulte importante sur le plan de !'organisation est de definir les donnees necessaires (et leurs caracteristiques) pour !'ensemble du sys- teme. Bien que certaines considerations de base aient ete publiees, notre c~nnaissance de ces besoins laisse beaucoup a desirer; comme ils sont etroitement lies aux niveaux de programme des divers utilisateurs, il faudra faire de grands efforts pour examiner la structure globale de la gestion de la qualite de !'air, du niveau local au niveau international, de fa9on a pouvoir definir Jes besoins avec la precision neces- RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 183 saire pour permettre }'organisation d'un systeme de surveillance. Sur ce plan de l'organisation, les difficultes ci- dessus donnent a penser que, tant qu'on ne dispo- sera pas d 'informations specifiques, il peut etre desi- rable d'adopter une attitude modeste a l'egard de la surveillance et que la qualite des donnees est plus importante que leur quantite. De toute fa<;on, avant d 'organiser le systeme, il faut examiner de pres les besoins du systeme de surveillance, sans negliger le programme d'ensemble de gestion de la qualite de l'air. Au niveau de l'exploitation, une surveillance effi- cace se heurte · a de tres nombreuses difficultes. Pendant la phase d'organisation, ii parait evident que, souvent, les methodes complexes esquissees ici seront inapplicables a de nombreux programmes, faute de ressources et de temps. On pourrait deve- lopper beaucoup les considerations sur chacun des elements d 'un projet de systeme, mais, le plus sou- vent, les informations de base necessaires font de- faut. Par exemple, dans certains cas, les objectifs du systeme ne sont pas clairement definis ou les caracte- ristiques de la region etudiee ne sont pas assez bien connues pour permettre une planification d'ensem- ble. II faut chercher a definir les criteres reels de l'organisation et, si l'on manque d'informations essentielles, faire des efforts particuliers pour Jes obtenir avant de commencer a etablir le projet. A ce niveau egalement, il faut equilibrer les divers elements du systeme. Un systeme d'obtention des donnees hautement automatise ne fournira pas les meilleures donnees, du point de vue de }'exactitude et de l'utilite, si les capteurs sont inefficaces. Inverse- ment, des instruments complexes ne seront pas utili- ses efficacement si l'on neglige de recruter unperson- nel qualifie et d'utiliser des techniques d'interpreta- tion des donnees. La necessite d'harmoniser les divers elements du systeme au sein d 'un programme efficace de surveillance est l 'un des principaux obsta- cles rencontres dans l'etablissement d'un projet de gestion de la qualite de l'air. Compte tenu des difficultes operationnelles evo- quees ci-dessus, il faut maintenir dans le projet du systeme general de surveillance une grande sou- plesse, si l'on ne dispose pas d'informations et de donnees specifiques. En outre, les criteres d'exploita- tion doivent assurer pour les donnees une qualite uniforme plut6t qu'une grande quantite. Au niveau operationnel, ii faut accorder une atten- tion particuliere a I 'utilisation et au role des modeles mathematiques (ou d'autres techniques de simula- tion) dans la surveillance. Bien que les modeles puissent permettre d'extrapoler certaines donnees fournies par la surveillance, leur emploi ne dispense pas d'activites regulieres de surveillance; neanmoins, ils peuvent etre utiles dans de nombreuses activites des programmes. On doit rechercher les avantages et les inconvenients de ces techniques parallelement a l'etablissement du projet de programme de surveil- lance. Les insuffisances actuelles des techniques d'ana- lyse semblent etre l'une des principales difficultes dans l'etablissement de projets de systemes de sur- veillance. Pour de nombreux polluants, il n'existe pas de technique de surveillance; pour un grand nombre d'autres, les methodes de reference et les techniques normalisees manquent ou sont encore a l'etude. Cette incertitude quant aux techniques d'analyse et le cout eleve des capteurs les plus recents conferent une importance capitale au choix des methodes d'analyse. II faut etudier les methodes eprouvees et recommandees pour faire en sorte qu'elles fournissent des donnees conformes aux spe- cifications d'exactitude, de precision et de stabilite et assurer la comparabilite des donnees des differents programmes. Les systemes et Jes techniques d'echantillonnage doivent etre consideres comme partie integrante du systeme d'analyses. L'absence de normalisation des techniques d'echantillonnage constitue un obstacle serieux a la comparaison de donnees de sources differentes et diminue beaucoup la valeur de ces donnees pour les niveaux superieurs de programme. II faudrait normaliser les methodes d'echantillon- nage a l'echelon international ou specifier des techni- ques de reference de fa<;on a pouvoir comparer analytiquement les resultats fournis par des me- thodes differentes. Une question liee aux difficultes d'ordre analyti- que est la necessite d'etablir des imprimes normalises pour la transmission et la presentation des donnees sur la qualite de l'air. De plus, il faut mettre au point des techniques permettant d'estimer le degre d'exac- titude des donnees fournies. L'application de me- thodes normalisees facilitera beaucoup la comparai- son des donnees et la compatibilite a l'interieur d'un systeme. Resume Bien que les difficultes exposees ci-dessus consti- tuent un obstacle considerable pour le succes de l'organisation et de l'application d'un programme 184 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES de surveillance de la qualite de l'air, la necessite absolue de connaitre en temps voulu et de fac;:on precise les effets de 1 'activite de l'homme sur son milieu rend indispensable une forme ou une autre de surveillance. Nous avons preconise le recours a la methode de I 'analyse des systemes pour faire face aux nombreux problemes que posent l'etablissement et !'application d'un programme de surveillance; pour que cette methode soit efficace, une coopera- tion est necessaire a tous les stades, depuis la nor- malisation des methodes et des techniques de sur- veillance jusqu'a la fixation de la totalite des objec- tifs, a chaque niveau du programme d'ensemple. L'experience acquise, en particulier dans le c:as des programmes de surveillance aux Etats-Unis, suggere qu'il faut s'attacher davantage a la qualite qµ'a la quantite des donnees. Diverses exigences du pro- gramme de surveillance, notamment le coilt eleve des appareils d'analyse qui fournissent des donnees de qualite, font que le recours aux appareils mobiles peut etre plus efficace que la creation d'un reseau de stations fixes. Une etude soigneuse montrera quelle est la methode qui a le plus de chances d'etre efficace pour atteindre les objectifs de tel ou tel programme de surveillance. La complexite des principes et des methodes de surveillance, s'ajoutant aux difficultes enumerees plus haut, invite a la plus grande prudence dans la planification et la mise au· point des systernes. De nombreuses questions et de nombreux problemes essentiels so.nt a resoudre avant !'organisation effec- tiv:e d'un systeme de surveillance. Des etudes reali- sees avec soin et des efforts menes en cooperation sont necessaires pour resoudre ces problemes et parvenir a un programme efficace de surveillance de la ,qualite de l'air. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Hamberg, F. C. Some basic considerations in the design of an air pollution monitoring system. J. Air Pollut. Control Ass, 21: 609-613 (1971) 2. Etats-Unis, ministere de l'Interieur, Federal.Water Quality Administration. Design of water. quality sur- veillance systems, Washington, DC, 1970 (document No. 16090 DBJ 08/70) 3. Keitz, E. L. Determining data requirements and primary performance characteristics for air quality monitoring networks. In : Digest of 1970 Proceedings of the 63rd Annual Meeting of the Air Pollution Control Association, Pittsburgh, Pa., 1970 (note n° 70-56) 4. Rossano, A. T. Air pollution control: guidebook for management. New York, McGraw-Hill, 1969 · 5. Copley, C. M. & Peco!, D. A. St Louis air monitor- ing network. 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But et utilisation des systemes de surveillance Structure des systemes automatiques 187 Analyse et presentation des donnees . . . . . . 191 187 Systemes actuels de surveillance et evolution future 195 188 References bibliographiques . . . . . . . . . . 199 INTRODUCTION La surveillance b de la qualite de l'air a pris de plus en plus d'importance dans les activites de tous les organismes de lutte contre la pollution. Les premiers systemes de surveillance ne comptaient qu'un petit nombre de stations souvent exploitees par des laboratoires differents, ou meme une seule. Pour faire face a Ia demande rapidement croissante de donnees comparables provenant de nombreux emplacements, quelques systemes automatiques fonctionnent deja et beaucoup d'autres sont en projet ou en cours demise en ceuvre. Un programme efficace de surveillance exige des mesures fiables de la pollution pendant de longues periodes, de fac;on a indiquer les variations et les tendances de la qualite a Chef du laboratoire de Surveillance de I 'Environnement, Institut national de Sante publique, Antonie van Leeuwen- hoeklaan 9, Bilthoven, Pays-Bas. O Le mot << surveillance >> est employe ici pour designer le fait de proceder regulierement, a des fins definies, a des observations quantitatives de la concentration d'un ou de plusieurs polluants atmospheriques ou d'autres indicateurs de l'etat du milieu, conformement a un calendrier et a une repartition spatiale fixes d'avance. Si, comme c'est d'ordinaire le cas, la surveillance implique des mesures a plusieurs endroits, !es methodes de mesure et de traitement des don- nees doivent etre partout semblables, au au mains compara- bles. Cette definition est tres voisine de celle donnee par le Groupe de travail interorganisations de la surveillance institue par ]'Organisation des Nations Unies (1). de l'air; son application necessite un personnel dument forme. Avant d'etablir un systeme d'echan- tillonnage ou d'appliquer un programme d'echantil- lonnage, il faut enoncer les objectifs de fac;on claire et assez detaillee pour qu'on puisse choisir un sys- teme adapte aux besoins specifiques. On ne peut arriver a des resultats comparables a l'echelle natio- nale et internationale en !'absence d'instructions precises sur les informations a obtenir. Le choix des emplacements de surveillance, la frequence et la duree des echantillonnages et les methodes de traite- ment des donnees sont etroitement lies aux objectifs du programme. L'importance des informations pre- liminaires necessaires avant de pouvoir commencer a echantillonner depend de la complexite du systeme a employer. BUT ET UTILISATION DES SYSTEMES DE SURVEILLANCE Une fois precise le probleme a etudier, on peut choisir un systeme de surveillance fournissant toutes les informations necessaires. Les systemes les plus courants peuvent, en gros, se diviser en trois catego- ries: recherche, surveillance et buts particuliers. Ce- pendant, pour notre propos, il est plus simple de les classer d'apres leur capacite a repondre aux ques- tions suivantes. 187 - 188 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES 1) Distribution geographique de la pollution. Les donnees necessaires concernent l'intensite et la com- position de la pollution dans la zone etudiee. Pour etablir une planification, on peut avoir a examiner aussi bien des zones rurales que des zones urbaines et a etudier les << niveaux de base de la pollution •>. 2) Determination des tendances de la pollution de !'air. Les donnees serviront a etablir !'evolution dans le temps, par exemple d'une annee a l'autre, de l'intensite de la pollution et !'influence sur cette evolution des variations des emissions dues a la planification, au developpement de I 'industrie, a la densite de la circulation et aux modifications demo- graphiques. 3) Origine de la pollution en un point donne. II s'agit de determiner la source et la dispersion de la pollution a 1 'echelle locale, regionale, nationale et internationale. L'etude du transport des polluants de Ia source au recepteur fait partie integrante de toutes les methodes adequates de Jutte. Dans ces systemes, on recourt souvent aux modeles de dispersion des polluants pour estimer leur transport local (jusqu'a une vingtaine de kilometres), regional (20 a 200 km) ou a grande distance (quelques centaines a quelques milliers de kilometres). . 4) Determination des effets de la pollution. On etudie ici I 'influence de la pollution sur la sante des hommes et des animaux et sur la vegetation et les materiaux. Quand on a'besoin d'informations.sur les effets aigus, le systeme doit fournir la concentrat.ion moyenne des polluants pendant de courtes periodes, alors que pour les etudes epidemiologiques les pointes de concentration ont peu d'interet; dans ce cas, on peut choisir une duree d 'echantillonnage mieux adaptee, par exemple 24 heures. Dans ces systemes, le choix des emplacements joue un role important; Jes stations doivent etre implantees, par exemple, dans les habitations ou sur les , lieux de travail, tant a l'interieur qu'a l'exterieur des bati- ments, ou aux endroits ou l'on a constate des dommages aux plantes ou aux materiaux. Les sta- tions doivent etre choisies de fa<;:on a bien couvrir la zone contenant la population etudiee. 5) Conformite aux normes de qualite de !'air. Les niveaux de pollution sont lies a des normes de qualite de l'air, en vigueur ou en projet, le plus souvent etablies a partir de donnees recueillies par les systemes de surveillance eux-memes. Urie fois ces objectifs fixes, des progres reguliers. dans le sens du respect des normes doivent etre realises et confirmes. 6) Evaluation des mesures de lutte. Une question directement liee a la precedente est la possibilite pour un systeme de surveillance d'apprecier l'effica- cite des mesures prises pour reduire Jes niveaux de pollution. II est extremement important de determi- ner les effets de ces mesures sur la tendance de la pollution. On doit s'efforcer sans relache d'obtenir des donnees qui permettent d'evaluer Jes progres realises vers le respect des normes de qualite. 7) Systemes d'alerte. Le but de ces systemes est de donner l'alarme avec un certain preavis en cas de risque de pollution. Dans l'attente de la pollution excessive ainsi prevue, dans des circonstances meteo- rologiques defavorables, et de la possibilite qu'elle s 'etende sur une grande superficie, ii sera possible de prendre des mesures de lutte avant que le niveau atteint ne devienne dangereux. On peut parfois se servir d'un seul polluant comme << traceur )>, pour caracteriser !'ensemble des pollua.nts emis par Jes sources d'une meme categorie lorsque les concentra- tions elevees ne se produisent que dans certaines conditions meteorologiques qui infl.uencent unifor- mement tous ces polluants. Pour pouvoir donner l'alerte, le centre de controle doit recevoir imme- diatement les donnees fournies par Jes stations de surveillance ou d'echantillonnage; le recours a la teletransmission est done ici necessaire. En general, un reseau de mesure n'est pas adapte au cas des accidents de pollution, a moins que la densite des stations de surveillance ou d'echantillonnage ne soit extremement elevee; on peut attendre de meilleurs resultats d'unites mobiles bien equipees, maintenues en alerte. STRUCTURE DES SYSTEMES AUTOMATIQUES Niveau d'automatiou Une fois defini le probleme a etudier et choisi le type de systeme, ii faut decider du niveau d'automa- tisation a employer. Cette decision depend souvent des ressources disponibles; chaque fois que c'est possible, on choisira le niveau qui assure un fonc- tionnement optimal du systeme, mais ii peut y avoir des exceptions a cette regle. Dans les pays 011 la main-d'reuvre est chere et les instruments relative- ment bon marche, il arrive qu'un systeme automati- que, fournissant plus d'informations ,qu'il en. faut, soit meilleur marche que des systemes manueis ou semi-automatiques ne donnant que le minimum SURVEILLANCE ET AUTOMATISATIOc'I I 189 d'informations indispensable. On peut distinguer Jes categories suivantes: 1) Mesures manuelles. La mise en route et l'arret se font a la main, l'echantillonnage au moyen d'un instrument; !'analyse en laboratoire de l'echantillon peut etre plus ou moins automatisee. 2) Echantillonnage automatique. Le demarrage et l'arret sont automatiques (commande par minuterie) et l'echantillon est enleve a la main. (Si cela se fait apres chaque. echantillonnage, on doit considerer qu'il s'agit d'un echantillonnage semi-automatique; ii n'y a echantillonnage automatique que si la minu- terie est associee a un echantillonneur sequentiel.) lei encore, I' analyse en laboratoire de I' echantillon peut etre plus ou moins automatisee. 3) Surveillance automatique. Des appareils auto- matiques procedent a l'echantillonnage et a !'ana- lyse, sans intervention humaine, sauf des visites regulieres d'entretien afin de changer les reactifs et de renouveler les bandes, le papier millimetre, etc. Ils enregistrent Jes concentrations de polluants et les autres informations pertinentes (facteurs meteorolo- giques, etc.) sur des imprimes, des diagrammes, des bandes de papier ou des bandes magnetiques. 4) Surveillance entierement automatisee avec trans- mission des donnees. Le signal electrique fourni par un instrument n'est pas seulement enregistre a la station de mesure, mais egalement transmis, eventuel- Jement par ligne telephonique, au bureau central de contr6le, ou les donnees sont enregistrees et memorisees dans un ordinateur pour evaluation ulterieure. Les principales caracteristiques d'un systeme de surveillance doivent etre: 1) une structure modulaire, le systeme etant forme de parties ou d'elements distincts, facilement inter- changeables, 2) la possibilite d'accroitre la capacite de mesure, 3) la souplesse de fonctionnement, de fa;on qu'on puisse facilement modifier le systeme si necessaire, 4) de faibles couts d'entretien. Le systeme peut se composer de plusieurs unites. Station de surveillance Une station de surveillance contient Jes appareils necessaires pour: 1) echantillonner, 2) mesurer, 3) recueillir les donnees, · 4) tran~mettre et contr61er Jes donnees. Les elements Jes plus importants du systeme sont les echantillonneurs et les capteurs. La validite des donnees finales depend de !'implantation correcte des sondes d'echantillonnage et du choix du capteur. II faut eviter les particularites locales qui pour- raient rendre l'echantillonnage sans valeur, par exemple les champs de vents localises et la sorption (absorption ou adsorption) des polluants sur des surfaces voisines telles que les murs ou le sol. 11 faut aussi se premunir contre Jes actes de vandalisme. D'apres ces criteres, la prise d'air doit, si possible, etre distante de plusieurs metres des biitiments et de la vegetation (arbres) et a une hauteur de 3 a 4 metres au-dessus du sol. Independamment de !'im- plantation correcte de la prise d'air, il importe que !'ensemble du systeme d'echantillonnage soit realise de fai;:on que les. donnees provenant de stations mesurant les memes parametres soient comparables. 11 faut employer un collecteur d'echantillonnage a grande capacite. Le but doit etre d'obtenir l'unifor- mite pour le volume de l'echantillon, la vitesse de l'air a l'entree, le nombre de connexions possibles pour differents appareils de mesure, le materiau employe pour le collecteur, la protection contre les effets de variations de la temperature et de la pression exterieures, en particulier pour eviter toute condensation dans le systeme d'echantillonnage. Des sondes d'echantillonnage distinctes doivent etre em- ployees pour les polluants gazeux et pour les parti- cules en suspension (aerosols), car Jes conditions a satisfaire sont differentes. Si possible, ii faut integrer dans le systeme d'echantillonnage des controles au- tomatiques signalant et corrigeant Jes deviations par rapport au fonctionnement desire. 11 est necessaire d'entretenir regulierement tout le systeme, a inter- valles de 3 a 6 mois, et de nettoyer avec soin le collecteur, afin d'eviter Jes erreurs dues a la contami- nation des parois. Capteurs Bien que de nombreux instruments de mesure aient ete mis recemment sur le marche, peu d'entre eux conviennent pour la surveillance automatique, l'une des raisons etant qu'on ignore si les specifica- tions necessaires peuvent etre realisees. Avant de choisir un capteur, ii faut se poser les questions suivantes: 1) Quelle est la gamme de capteurs necessaires pour Jes concentrations de polluant etudiees? 190 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR .DES VILLES 2) Sur quelle duree les moyennes doivent-elles etre calculees (minutes, heures, jours)? 3) De quelles categories de personnel dispose-t-on pour I' exploitation et I' entretien du systeme? 4) Quels autres polluants pouvant gener le fonc- tionnement de l'appareil sont ou peuvent etre pre- sents? 5) Dispose-t-on des laboratoires et des ateliers necessaires? Si l'on ne peut repondre aces questions; le choix des instruments est extremement difficile. En dehors du choix d'un capteur, ii convient d'apprecier Jes merites d'un type donne d'instru- ment. Pour cela, ii faut disposer de deux series de donnees: la premiere sur les resultats detailles obte- nus en laboratoire dans des conditions d'essai regu- lees avec soin, la seconde sur Jes observations faites sur le terrain pendant une longue periode, en parti- culier au sujet de l'entretien, des etalonnages et des reparations necessaires. II faut tenir compte de tous les points suivants: 1) caracteristiques de fonctionnement: intervalle de mesure, finesse de la graduation, exactitude, reproductibilite, selectivite; 2) caracteristiques operationnelles: · comportement en presence de conditions exterieures telles que la temperature et l 'humidite, besoins en energie, entre- tien necessaire; 3) dimensions des instruments et de l'equipement auxiliaire; 4) verification du fonctionnement correct de !'ins- trument (signaux d'information d'etat); 5) mesures, de reference et determination de la derive du zero (verification du zero); 6) signaux indiquant la necessite d'un entretien ou d1une reparation. Collecte des donnees II est d'usage de connecter Jes instruments de surveillance continue a un enregistreur a bande, qui presente des avantages par rapport aux autres sys- temes d'obtention des donnees, meme Jes plus per- fectionnes. En bref, ces avantages sont Jes suivants. L'enregistreur permet un controle visuel du fonc- tionnement anterieur. Les corrections journalieres de la derive du zero, qui est en general plus importante que la derive de l'echelle, sont faciles. On dispose d'un enregistrement permanent qui permet de con- tr61er l'operateur et d'effectuer une validation quoti- dienne a partir des donnees originales. Le. principal inconvenient reside dans le personnel necessaire; on peut eliminer une partie des operateurs charges de lire Jes diagrammes et de calculer Jes moyennes en ayant recours, pour la collecte des donnees, a des bandes de papier perforees ou a des bandes magneti- ques. Cependant, dans tous Jes systemes automati- ques de surveillance, meme !es plus complexes, il existe toujours un mecanisme integre permettant un controle visuel, de sorte qu'on peut proceder a la validation definitive des donnees fournies par l'ordi- nateur en Jes comparant a l'enregistrement d'origine. Les donnees recueillies se divisent en deux series : l'une concerne les mesures effectuees, l'autre les mesures de reference et Jes verifications du zero. Elles peuvent toutes deux etre transmises a un centre de contr6le qui procede a la validation ulterieure des donnees; on peut aussi corriger Jes valeurs relevees a la. station meme, en, tenant compte des verifications du zero et des mesures de reference qui y sont faites. On. doit choisir un intervalle d'integration pour Jes valeurs representatives des niveaux de polluants me- sures et des facteurs meteorologiques. Pour une bonne reproductibilite (necessaire pour Jes alertes), chaque instrument de surveillance doit etre interroge toutes Jes minutes. En general, !es moyennes concer- nant les polluants peuvent etre calculees sur une heure. Lorsque ces moyennes sont obtenues a partir des valeurs mesurees toutes Jes minutes, ii faut effectuer des corrections pour tenir compte de la constante de temps de l'appareil et du taux de variation de la concentration du polluant etudie. D'ordinaire, des dispositifs speciaux permettent de visualiser Jes valeurs relevees toutes les minutes ou d'effectuer toute autre utilisation qui serait neces- saire. en mode connecte. Transmission et controle des donnees Dans Jes systemes completement automatises, Jes mesures (et Jes signaux d'information d'etat) sont transmises soit directement au bureau central de controle, soit, si le nombre de stations depasse 30, a un centre regional; on emploie pour cela des lignes telephoniques ou des lignes de telex servant unique- ment a cet usage. Le centre de controle envoie, sur la meme ligne, des signaux aux stations de surveillance pour controler la collecte et la transmission des donnees ainsi que pour fournir des mesures de reference. Centres regionaux Un centre regional recueille, par l'intermediaire de liaisons telephoniques, toutes Jes donnees brutes SURVEILLANCE ET AUTOMATISATION 191 fournies par les stations de surveillance automatique. Apres pretraitement (calcul des moyennes horaires, par exemple) et mise en forme, les donnees sont transmises au centre national. Si le centre regional est dote d'un ordinateur, il peut controler toutes les stations de surveillance. Au centre regional, les donnees sont affichees afin que les autorites regio- nales puissent les utiliser pour les previsions. Cepen- dant, c'est souvent le centre national qui est charge des previsions et des alertes, car les regions de controle de la qualite de l'air sont, dans la plupart des cas, plus etendues que les reseaux regionaux. Le traitement des donnees regionales est controle par le centre national lorsqu'une coordination est neces- saire au niveau d'une zone plus etendue (nationale). Parmi les fonctions automatisees qu'il est possible de confier aux systemes de traitement regionaux, on peut citer: 1) la collecte des donnees fournies par les stations de surveillance; 2) la validation des messages transmis entre le centre et la station - essais tant pour !'acceptation des signaux electriques que pour les differentes me- sures; 3) la reduction des donnees a des moyennes ho- raires; 4) le stockage intermediaire des donnees, avant leur collecte par le centre national; 5) la presentation des donnees - sur bandes de teletype, par affichage ou par d'autres moyens; 6) la verification du fonctionnement de tous Jes instruments de surveillance, au moyen de signaux de controle; 7) le redemarrage automatique apres une panne de courant. Centre national de contriJ!e Selon qu'il existe ou non des centres regionaux et, le cas echeant, selon leur implantation, le centre national a Jes fonctions principales suivantes: 1) controle de !'ensemble du reseau et determina- tion des horaires; 2) organisation et verification des communica- tions avec les centres regionaux, s'il en existe; 3) traitement et stockage des informations rec;ues du reseau; 4) contr6le de la presentation des donnees. Ces diverses fonctions peuvent necessiter une salle pour l'ordinateur et une salle de commande du reseau, a partir desquelles on peut controler toutes les operations. Pour tirer le benefice optimal d'un grand systeme automatise, le centre de controle doit s'occuper des activites suivantes: 1) Fonctions automatisees: a) determination des horaires du reseau, b) controle du reseau, c) transmission et traitement des donnees, d) informations continues sur la qualite effective de l'air dans Jes differentes regions du reseau, e) examen des messages d'erreur, .f) examen de la frequence des depassements des valeurs limites, g) examen de !'apparition de niveaux eleves de pollution et situations d'alerte, h) examen des pannes techniques, i) stockage des donnees et peripheriques (bandes magnetiques, disques, etc.), j) presentation et affichage des donnees: machine a ecrire d'enregistrement, enregistreur analogique ou bande de papier perforee. 2) Fonctions non auto.matisees: a) dialogue avec les ,stations de surveillance et les centres regionaux, b) modifications des parametres (constantes d'eta- lonnage, temps, etc.), c) demarrage pour une region ou pour tout le reseau, d) affichage de certaines donnees, e) traitement autonome des donnees. ANALYSE ET PRESENTATION DES DONNEES Les nouveaux systemes · de surveillance automa- tique permettent d'obtenir en peu de temps bien plus d'informations que les systemes manuels, mais leur emploi ne se justifie que si les donnees obtenues sont aussi analysees automatiquement, c'.est-a-dire a l'in- terieur du systeme lui-meme. Apres la fin du che- minement des donnees a l'interieur du systeme, leur analyse et leur presentation peuvent se faire en mode connecte ou differe. Le traitement porte d'abord sur les donnees effectivement mesurees, dont la presentation a pour but de montrer le degre de pollution dans les zones etudiees; une carte 192 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Tableau 1. Concentration moyenne mensuelle du dioxyde de soufre dans l'air en fonction de la .direction du vent, en janvier 1973 a la station de surveillance situee dans le centre d'Enschede (Pays-Bas) Direction moyenne du vent Concentration moyenne de 502 (µg/m3) E 139 ESE 131 SSE 135 s 108 sso 70 050 55 0 57 ONO 46 NNO 48 N 52 NNE 68 ENE 100 murale avec voyants lumineux est utile pour montrer les stations de surveillance ou les concentrations mesurees depassent uncertain niveau. S'il existe des normes de qualite, elles peuvent fournir une valeur de comparaison pour declencher automatiquement l'alerte. Les variations dans le temps des concentrations sont plus importantes encore que les valeurs instan- tanees. Pour les obtenir, il faut calculer en mode connecte les variations a court terme au cours d'une duree de quelques heures ou de quelques jours. On peut ainsi etudier I 'apparition de situations critiques, telles que le smog, dues a certaines conditions meteo- rologiques (foible dispersion) ou a des emissions elevees de polluants reactionnels. Dans la plupart des systemes d'avertissement, !'analyse des donnees en mode connecte permet de prevoir !'apparition de ces situations critiques dans diverses regions; c'est le cas par exemple pour le systeme de !'embouchure du Rhin (Rijnmond) a Rotterdam (Pays-Bas). L'analyse des donnees permet d'evaluer rapidement les fluc- tuations des tendances a court terme et d'etudier les correlations entre stations voisines pour differentes conditions d'environnement. Cette etude des correla- tions dans l'espace et dans le temps fournit aussi de nombreuses informations sur la structure que doi- vent avoir les reseaux de surveillance. L'affichage des donnees mesurees pendant de courtes periodes (1 a 10 minutes) dans un grand nombre de stations Tableau 2. Distribution des frequences cumulees des concentrations moyennes (sur 24 heures) de dioxyde de soufre a la station de surveillance situee dans le centre d'Enschede (Pays-Bas), du 1 "' octobre 1972 au 1 • r avril 1973 lntervalle de classe (µg/m3) Pourcentage <30 3,79 <60 40,15. <90 61,36 <120 73,48 <150 83,33 <180 93,94 <210 97,73 <240 98,48 <280 99,24 permet aussi d'etudier le transport des polluants a grande distance, jusqu'a plusieurs centaines de kilo- metres. Au centre national, l'operateur du systeme peut utiliser les informations meteorologiques re- cueillies par les stations de surveillance pour suivre la derive avec le vent des nuages de polluants provenant des regions a emissions intenses et l'etale- ment des panaches de pollution dans des regions plus etendues, lorsque la vitesse du vent est elevee. Lors de la conception d 'un systeme de surveillance, ii faut envisager la possibilite d'etablir, sur des tours de grande hauteur, des stations situees a des altitudes differentes, ce qui ameliore et facilite I 'interpretation des donnees mesurees. . En dehors de l'arialyse des donnees en mode connecte, on doit disposer des moyens necessaires pour leur reduction et leur presentation en vue d'etudes statistiques et d'etudes de tendances, aux fins· de la planification, etc. II faut choisir une presentation convenable pour la communication des donnees. Les indices les plus courants sont les concentrations moyennes dans le temps (jour, mois, saison, annee) et dans l'espace (moyennes pour un certain nombre de stations). On se sert d'une classifi- cation des concentrations moyennes de polluants en fonction de la direction et de la vitesse du vent pour etudier !'emplacement des principales sources. Le tableau 1 et la figure 1, fondes sur les mesures d'une station de surveillance d'un reseau pilote a Enschede (Pays-Bas), donnent des exemples de cette applica- tion. SURVEILLANCE ET AUTOMATISATION 193 Fig. 1. Concentration moyenne mensuelle du dioxyde de soufre en fonction de la direction du vent, dans le centre d'Enschede (Pays-Bas) en janvier 1973 8 a Les valeurs indiquees son! en µg/m3 • Une methode utile de reduction des donnees con- siste a etablir la distribution de frequence des con- centrations de polluants. On commence par repartir en classes les concentrations mesurees pendant une certaine periode. On se sert souvent d 'une echelle logarithmique pour les concentrations du dioxyde de soufre, exprimees sous forme d'une distribution des frequences cumulees (voir tableau 2). On en deduit la concentration au-dessous de laquelle on trouve le pourcentage choisi (percentile) de !'ensemble des mesures (Fig. 2). Le plus souvent, l'ajustement loga- rithmique n'est pas tres bon pour les concentrations les plus elevees. Les distributions de frequence sont egalement utilisees a propos de certaines normes de qualite. En pratique, ii n'est pas possible de fixer une concentration maximale a ne jamais depasser; toute concentration inferieure a celle des emissions sera depassee tot OU tard. Une norme de qualite de !'atmosphere doit etre exprimee sous la forme d'une concentration maximale a ne pas depasser pendant un certain pourcentage du temps. Ce maximum correspond done souvent au percentile 95 ou 98 de la distribution des frequences cumulees. Cependant, les distributions de frequences mises sous forme de tableau ou de graphique ne conviennent pas pour la presentation generale. Une methode frequente con- siste a superposer a une carte un reseau de courbes d'isoconcentration determinees par interpolation a partir des concentrations mesurees, compte tenu des gradients de concentration entre stations de surveil- lance (Fig. 3). Lorsqu'on se sert uniquement des moyennes temporelles pour etablir ces cartes, on 194 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 2. Distribution des frequences cumulees des concentrations moyennes (sur 24 heures) du dioxyde de soufre dans le centre d'Enschede (Pays-Bas), du 1e, octobre 1972 au 1•• avril 1973 1000 - 800 - - 600 - 500 ~ 400 t- - /0 t- ,,,,.,0.,,.,,,,,,.0 t- /0 /0 /0 300 M- E -- 200 "' ::i... c:: ~ N 0 (/'J (1) 100 "O t- t-c:: 80 0 ·.;::; t- ~ / ~ t- / t-t-60 +-' c:: (1) 50 <.) c:: 0 40 u 30 20 ~ t- 10 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0,05 0,2 0,5 1 2 5 10 20 30 40 50 60 70 80 Pourcentage 90 95 98 99 99,8 perd de nombreuses informations concernant la du- ree des periodes de concentrations elevees ou faibles. Brasser (2) a done etabli une methode comparable fondee sur les distributions de frequence. Apres avoir determine les distributions de frequence pour toutes les stations de la zone, a partir de mesures faites pendant un an, i1 calcule pour chaque distribu- tion le pourcentage des mesures depassant une cer - taine concentration. En indiquant ces pourcentages sur une carte, il peut alors tracer les courbes d'egale frequence des depassements de la concentration choisie. On peut aussi etablir la carte des concentra- tions qui correspondent a un percentile determine des distributions de frequence (Fig. 4). Si la ~oncentration choisie e~t egale a la norme, on voit directement sur la carte la partie de la zone etudiee ou cette norme est depassee. Brasser (3) vient de mettre au point une autre methode, egalement fondee sur la distribution des frequences, pour com- parer les concentrations mesurees et la norme. II trace une courbe sur du papier a echelle fonction- nelle lognormale, a partir de la distribution des frequences cumulees. Par exemple, la norme propo- see aux Pays-Bas pour le dioxyde de soufre est presentee sous forme de deux points, les percenti- les 50 et 98. On peut calculer comme indice le quotient des concentrations correspondant, dans la distribution de frequence, aux percentiles 50 .et 98, chacune d'elle etant prealablement divisee par la concentration prevue par la norme pour les memes percentiles. Quand cet indice est egal a !'unite, la situation est parfaitement conforme a la norme. Cet indice fournit une tres bonne vue d'ensemble de la pollution dans la. zone etudiee. Brasser (3) en donne un exemple. Bien que les differentes fa<;ons de presenter les donnees que nous venons de decrire n'epuisent pas toutes les possibilites, on constate en pratique SURVEILLANCE ET AUTOMATISATION 195 Fig. 3. Courbes d'iso-concentration (moyenne mensuelle) du dioxyde de soufre dans le centre d'Enschede (Pays-Bas), janvier 1973 • 100 / a Les valeurs indiquees sont en µg/m3 • qu'elles fournissent Jes informations necessaires pour Jes planificateurs et pour Jes fonctionnaires charges du contr61e de la qualite de !'air, de !'elaboration des methodes de gestion et des poursuites contre Jes contrevenants. Dans cette section, qui traite de !'analyse et de la presentation des donnees, nous n'avons pas parle des difficultes que !'on rencontre pour utiliser Jes banques de donnees; en effet, le stockage et la restitution corrects des donnees qui conviennent pour diverses eYaluations exigeraient une etude etendue qui sortirait du cadre du present chapitre. Cependant, on peut affirmer qu'une col- lecte methodique et harmonisee des donnees prove- nant des divers systemes de surveillance est une condition necessaire pour qu'une banque de donnees fonctionne convenablement et utilement. Une ana- lyse des systemes, analogue a celle adoptee pour Jes systemes de surveillance bien corn;us et bien exploi- tes, est extremement importante, en particulier pour Jes banques de donnees internationales sur I 'envi- ronnement. SYSTEMES ACTUELS DE SURVEILLANCE ET EVOLUTION FUTURE Dans le passe, Jes systemes de surveillance ne comprenaient que quelques stations ou ]'on dosait un seul polluant, quelquefois deux, par des methodes manuelles ou semi-automatiques. L'implantation du reseau etait en grande partie realisee au coup par coup et dependait du personnel qualifie disponible 196 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 4. Distribution des concentrations moyennes de dioxyde de soufre, calculees sur 24 heures, dans le centre d'Enschede (Pays-Bas), du 1 • r octobre 1972 au 1 • r avril 1973 a a Les courbes delimitent les zones ou 98 % des concentrations moyennes sont inferieures a la valeur indiquee (elles correspondent done au percentile 98). dans la zone etudiee. En general, presque toutes les stations etaient implantees dans des zones urbaines et au voisinage immediat de zones industrielles. La comparaison des resultats d'une station a l'autre etait souvent difficile a cause de differences portant sur I 'implantation et la nature des echantillonneurs et sur Jes methodes d'analyse employees. Au cours de ces dernieres annees, on a realise, d'apres Jes methodes exposees plus haut, des reseaux plus eten- dus qui sont aujourd'hui en service. 11 peut etre interessant de decrire brievement les reseaux de l'Agence des Etats-Unis pour la Protection de !'En- vironnement. Le premier element, le Programme de surveillance continue de l'air (Continuous Air Moni- toring Programme, CAMP), existe depuis 1962 dans six grandes villes du pays. Plusieurs polluant sont doses de fa<;on continue et Jes donnees obtenues servent a determiner les tendances de la pollution. Dans le cadre du Systeme de surveillance de l'envi- ronnement et de sante des collectivites (Community Health and Environmental Surveillance System, CHESS), un Programme de surveillance sanitaire continue de !'air (Continuous Health Air Monito- 1ring Programme, CHAMP) sera mis en reuvre dans le proche avenir. Ce reseau consistera en une cin- quantaine de stations de mesure continue, comple- tees par quelques dispositifs de telemesure pour permettre le traitement des donnees a une station centrale de controle. Un systeme ou l'automatisation sera encore plus poussee est prevu a Saint-Louis (Missouri) pour l'Etude regionale de la pollution de l'air (Regional Air Pollution Study, RAPS): 25 a 40 SURVEILLANCE ET AUTOMATISATION 197 stations etudieront les processus de la pollution atmospherique et leurs effets dans une seule region urbaine, afin de verifier et de perfectionner !es modeles actuels de simulation de la pollution de ]'air. Aux Etats-Unis, la plupart des stations des systemes existants ou prevus sont implantees en zone urbaine. C'est egalement le cas au Japon, ou ii existe de bons systemes de surveillance a Osaka et a Tokyo. Pour etudier le transport des polluants et leur destinee pendant une certaine duree, c'est-a-dire !es sources et !es puits (rabattements au sol)· pour chaque polluant separement, ii est indispensable d'avoir aussi des stations en dehors des zones a concentrations elevees, c'est-a-dire des zones ur- baines et industrielles, done en zone rurale. Le premier reseau qui comprenne un grand nombre de stations rurales est celui des Pays-Bas, ou une cen- taine de stations de controle sont implantees selon un quadrillage regulier et une centaine d'autres dans !es villes et !es zones industrielles, comme le montre la figure 5. La plupart des stations du premier groupe sont a l'exterieur des villes et leur implanta- tion a ete choisie de fac;on a eviter l'effet direct des sources locales. On peut ainsi etudier la destinee des polluants a une distance de 20 a 100 km des sources, !es puits jouant alors un role important. On a montre aussi que, pour pouvoir donner l'alerte dans une region, ii importe de doser !es polluants de fac;on continue dans une zone plus etendue. Des systemes analogues a celui des Pays-Bas sont en projet pour plusieurs regions en Belgique, au Mexique, en Repu- blique federale d'Allemagne et dans certains autres pays. Des systeme de surveillance plus petits, mais completement automatises, sont deja en service en Italie et en Suede. Bien qu'un systeme completement automatise ait beaucoup d'avantages et soit quelquefois indispensa- ble si !'on veut pouvoir donner l'alerte ou si le nombre des stations est eleve, !es systemes semi- automatiques, et meme !es systemes manuels, peu- vent aussi servir a diverses fins. Dans le domaine de la cooperation internationale, on est souvent oblige d'employer des stations de surveillance mains elabo- rees, surtout lorsque !es regions en cause sont eten- dues et lorsque la comparabilite des resultats et !es contraintes pratiques comptent beaucoup. Dans toute !'Europe occidentale, un grand nombre de stations au sol sont en service pour !'application du projet sur le transport des polluants a longue dis- tance de !'Organisation de Cooperation et de Deve- loppement economiques (OCDE). L'echantillonnage est semi-automatique et !es analyses de laboratoire ulterieures se font d'apres des methodes choisies d'un commun accord. Ce projet a pour but des recherches limitees et il ne sera applique que pendant un certain temps; ii ne correspond done pas rigou- reusement a la definition de la surveillance donnee au debut de ce chapitre (p. 187). Le programme conjoint de surveillance de !'air organise par !'OMS est un autre exemple de systeme pour lequel des methodes perfectionnees ne sont pas necessaires. lei, le but est d'ameliorer la comparabilite des donnees sur le plan international et d'etudier !es tendances de la pollution de !'air dans !es zones urbaines et industrielles. II est a prevoir que, dans l'avenir, le progres de la cooperation internationale en matiere de systemes de surveillance se fondera sur !es systemes nationaux et internationaux existants; c'est le cas, par exemple, du Systeme mondial de surveillance continue de l'environnement (Global Environmental Monitoring System, GEMS) dans le cadre du Plan vigie du Programme des Nations Unies pour !'Environne- ment. Les principes qui regissent la cooperation intergouvernementale en matiere de surveillance sont !es suivants: 1) la surveillance a l'echelle internationale neces- site que la priorite soit accordee aux problemes mondiaux et multinationaux; 2) l'echange d'informations sur !es problemes lo- caux qui se retrouvent frequemment et sur !es me- thodes employees pour !es surveiller est d'une grande importance; 3) !es systemes de surveillance doivent etre conc,:us en vue d'objectifs bien definis et !'evaluation des donnees doit faire partie integrante de !'organisation du systeme. II est clair, par consequent, que des accords internationaux sont necessaires pour !'emplacement des stations d'echantillonnage, les methodes de me- sure, l'emploi des instruments, etc., et que des dispositions doivent etre prises pour recueillir des donnees convenablement traitees et condensees, con- formement a une presentation normalisee etablie d'un commun accord, de fac,:on qu'elles aient une valeur internationale. En dehors de la mise sur pied de nouveaux systemes de surveillance, ii est done a prevoir que la collaboration internationale sera ren- forcee dans ces deux domaines et cela, non seule- ment pour !es stations fixes au sol, mais aussi pour !es appareils mobiles de mesure a bord de vehicules a moteur et, plus tard, d'aeronefs et de satellites. 198 GESTION DE LA QUALrri DE L'AIR DES VILLES Fig. 5. Reseau national neerlandais de surveillance de la pollution de l'air 0 10 20 30 Km I Centre national de mesures, Bilthoven 530 52° s1• 50 7• WHO 75136 SURVEILLANCE ET AUTOMATISATION 199 Les methodes traditionnelles d'etude des polluants dans des milieux consideres separement (air, eau, aliments, etc.) seront aussi etendues aux transferts des polluants d'un milieu a un autre et a leurs transformations chimiques. On perfectionnera les modeles mathematiques et ecologiques concernant le transport des polluants et leur evolution dans l'envi- ronnement. La conception et la realisation d'un systeme de surveillance qui assure toutes les fonc- tions ci-dessus exigera des ressources considerables et un echange permanent des connaissances et de !'experience acquises au sujet des systemes existants. Toutefois, le principal element de decision devra toujours resider dans une description claire et bien adaptee des objectifs au stade de la planification et des resultats effectivement obtenus une fois les sys- temes en service. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Munn, R. E. GEMS action plan for phase I. Scope report 3. Toronto, Canada, 1973, p. 13 2. Brasser, L. J. A new method for the presentation of a large number of data obtained from air pollution survey networks. In : Proceedings of the Second Inter- national Clean Air Congress, Washington, DC, 1970. New York, Academic Press, 1971, pp. 62-65 3. Brasser, L. J. Relating air quality data to standards. In : Schneider, T. red. Proceedings of a Conference on Automatic Air Quality Monitoring Systems. Bilthoven, Pays-Bas, juin 1973, Amsterdam, Elsevier, 1974, pp. 225-234

REMERCIEMENTS L'Organisation mondiale de la Sante remercie tout particulierement Jes specialistes nommes ci-dessous, qui ont collabore a la preparation de ce manuel. Les observa- tions qu'ils ont presentees au sujet des divers chapitres ont ete mises a profit !ors de la revision du texte et de la mise en forme definitive du manuel. Participants au groupe de travail reuni par le Bureau regional de !'OMS pour !'Europe a Diisseldorf, Republique federate d'Allemagne, du 27 au 29 mars 1972 Dr H. Antweiler, Chef du Departement de Pharmacolo- gie, Institut medical d'Hygiene de !'Air et de Recherche sur la Silicose, Diisseldorf, Republique federale d'Alle- magne (President) Dr M. Benarie, Chef du Service de la Pollution de l'Air, Institut national de Recherche chimique appliquee, Centre de Recherches de Vert-le-Petit, France Dr L. J. Brasser, Chef de la Division de la Pollution atmospherique, Institut de Recherche en Genie sani- taire (TNO), Delft, Pays-Bas Dr K. A. Bustueva, Chef du Departement d 'Hygiene des Collectivites, Institut central des Hautes Etudes medi- cales, Moscou, URSS Dr R. Guderian, Institut d'Etat pour la Lutte contre la Pollution atmospherique et la Protection des Sols, Essen, Republique federale d'Allemagne M. W. J. Koerner, Bureau de Mesures et d'Essais, Ministere du Commerce de Hesse, Kassel, Republique federale d' Allemagne Dr G. A. Persson, Chef de la Division de la Gestion de la Qualite de l'Air, Agence suedoise de Protection de la Nature, Solna, Suede Dr B. Prinz, Institut d'Etat pour la Lutte contre la Pollution atmospherique et la Protection des Sols, Essen, Republique federale d'Allemagne Dr L. E. Reed, Central Unit on Environmental Pollution, Ministere de !'Environnement, Londres, Angleterre ( Vice-President) Dr A. T. Rossano, Director, Air Resources Program, University of Washington, Seattle, Wash., Etats-Unis d'Amerique ANNEXE 1 Dr J. Schedling, President de l'Institut de Physique medicale, Universite de Vienne, Autriche D' R. Turck, Ministere federal de l'Interieur, Bonn, Republique federale d'Allemagne M. E. H. Weber, Ministere federal de I'Interieur, Bonn, Republique federale d'Allemagne REPRESENTANTS D'AUTRES ORGANISATIONS Commission des Communautes europeennes (CCE) D' A. Berlin, Direction de la Protection sanitaire, Direc- tion generale des Affaires sociales, CCE, Luxembourg M. P. de! Castilho, Direction de la Protection sanitaire, Direction generale des Affaires sociales, CCE, Luxem~ bourg M. P. H. Stief-Tauch, Direction generale des Affaires industrielles et technologiques, CCE, Bruxelles, Bel- gique Commission economique pour !'Europe (CEE) D' A. Pichler-Stainern, Division de !'Environnement et de !'Habitation, Organisation des Nations Unies, Geneve, Suisse Organisation meteorologique mondiale (OMM) M. G. W. Kronebach, Chef de la Section des Services techniques auxiliaires, OMM, Geneve, Suisse SECRETARIAT Dr S. R. Craxford, Consultant en reduction de Ia pollution de !'air, 24, Field Lane, Letchworth, Angle- terre (Rapporteur) M. J. Kumpf, Chef du Service de !'Hygiene du Milieu, OMS, Copenhague, Danemark Dr M. J. Suess, Fonctionnaire regional pour I 'Hygiene du Milieu, OMS, Copenhague, Danemark (Secretaire) Participants au groupe de travail reuni par le Bureau regional de l'OMS pour !'Europe a Francfort-sur-le-Main, Republique federate d'Allemagne, du 13 au 15 septembre 1972 Dr K. Biersteker, Departement municipal de Ia Sante, Rotterdam, Pays-Bas (Vice-President) - 201- 202 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Dr F. J. Dreyhaupt, Ministere d'Etat du Travail, de la Sante et des Affaires sociales du Land de Rhenanie-du- Nord-Westphalie, Di.isseldorf, Republique federale d'Allemagne M. L. Facy, Ingenieur en chef, Direction de la Meteorolo- gie nationale, Secretariat general de l'Aviation civile, Ministere des Transports, Paris, France Dr H. W. Georgii, Professeur et Directeur, Institut de Meteorologie et de Geophysique, Francfort-sur-le- Main, Republique federale d'Allemagne (President) M. W. H. Goerke, Ministere federal de l'Interieur, Bonn, Republique federale d 'Allemagne Dr E. Heinl, Institut d 'Hygiene de la Faculte de Medecine, Universite Charles, Prague, Tchecoslovaquie Dr A. von Heseler, Service de planification communau- taire regionale, Francfort-sur-le-Main, Republique federale d'Allemagne Dr D. Jost, Institut de Meteorologie et de Geophysique, Francfort-sur-le-Main, Republique federale d'Alle- magne M R. Kiff, Planificateur principal, Ministere de !'Envi- ronnement, Londres, Angleterre Professeur A. Lafontaine, Directeur de l'Institut d'Hy- giene et d 'Epidemiologie, Ministere de la Sante pu- blique .et de la Famille, Bruxelles, Belgique M. L. Lindau, Chef de la Section Industrie, Division de la Gestion de la Qualite de !'Air, Agence suedoise de Protection de la Nature, Solna, Suede Professeur F. M. Maas, Chef du Departement d'Archi- tt;cture et d'Urbanisme, Universite technologique de Delft, Pays-Bas Dr J. R. Mahoney, Professeur associe de Meteorologie appliquee, Ecole de Sante publique, Universite Havard, Boston, Mass., Etats-Unis d'Amerique Dr T. Schneider, Chef du Laboratoire•de Surveillance de ]'Environnement, Institut national de Sante publique, Bilthoven, Pays-Bas REPRESENTANTS D'AUTRES ORGANISATIONS Commission des Communautes europeennes ( CCE) Dr A. Berlin, Direction de la Protection sanitaire, Direc- tion generale des Affaires sociales, CCE, Luxembourg Commission economique pour /'Europe ·(CEE) or A. Pichler-Stainern, Division de I 'Environnement et de !'Habitation, Organisation des Nations Unies, Geneve, Suisse Organisation meterologique mondiale (OMM) Dr C. C. A. Wallen, Chef de la Division des Applications speciales a !'Environnement, OMM, Geneve, Suisse SECRETARIAT Dr G. J. Cleary, Specialiste scientifique, Service de la Pollution du Milieu, OMS, Geneve, Suisse Dr S. R. Craxford, Consultant en reduction de la pollution de !'air, 24 Field Lane, Letchworth, Angle- terre (Rapporteur) M. J. Kumpf, Chef du Service de l'Hygiene du Milieu, OMS, Copenhague, Danemark Dr M. J. Suess, Fonctionnaire regional pour I 'Hygiene du Milieu, OMS, Copenhague, Danemark (Secretaire) Autres personnes consultees M. B. Bower, Associate Director, Quality of the Environ- ment Program, Ressources for the Future, Inc., Wash- ington, D.C., Etats-Unis d'Amerique M. C. A. Cochrane, Chef de la Division des Ressources naturelles et de la Lutte contre la Pollution, Organisa- tion de Cooperation et de Developpement economiques (OCDE), Paris, France M. C. Garnier-Expert, fogenieur-conseil, Paris, France Dr B. Paccagnella, Directeur de l'Institut d'Hygiene, Universite de Ferrare, Halie Participants a la reunfon du Comite OMS d'experts sur /es criteres de qualite de I' air et /es indices re lat ifs aux polluants de /'atmosphere urbaine, Geneve, 5-11 avril 1972 Professeur K. A. Bustueva, Chef du Departement d'Hygiene des Collectivites, Institut central des Hautes Etudes medicales, Moscou, URSS M. J. M. Dave, Public Health and Environmental Engineering Adviser to the Government of India, Ministry of Health and Family Planning, New Delhi, Inde Professeur L. T. Friberg, President du Departement d'Hygiene du Milieu a l'Institut Karolinska et de l'Agence suedoise de Protection de la Nature, Solna, Suede (President) Professeur D. Hogger, President de la Commission fede- rale de !'Hygiene de !'Air, Zurich, Suisse Professeur A. Lafontaine, Directeur de l'Institut d'Hy- . giene et d'Epidemiologie, Ministere de la Sante et de Ia Famille, Bruxelles, Belgique (Vice-President) Dr J. T. Middleton, Deputy Assistant Administrator, Office of Air Programs, Environmental Protection Agency, Washington, D.C., Etats-Unis d'Amerique Dr T. Suzuki, Chef du Departement de l'Hygiene indus- trielle, Institut de la Sante publique, Tokyo, Japon Dr A. J. de Villiers, Division des Effets sur la Sante, Centre d'Hygiene du Milieu, Ministere de la Sante et du Bien-Etre social, Ottawa, Ont., Canada (Rap- porteur) · Dr M. H. Wahdan, Professeur adjoint d'Epidemiologie, Institut superieur de la Sante publique, Universite d'Alexandrie, Egypte ANNEXE 1 203 REPRESENTANTS D'AUTRES ORGANISATIONS Nations Unies M. P. S. Thacher, Directeur de Programme, Commission Trois, Conference des Nations Unies sur !'Environne- ment, Geneve, Suisse M. A. Pichler-Stainern, Division de !'Environnement et de !'Habitation, Commission economique pour !'Europe Organisation meteorologique mondiale (OMM) Dr C. C. A. Wallen, Chef de la Division des Applications speciales a !'Environnement, OMM, Geneve, Suisse Organisation de Cooperation et de Developpement econo- miques Dr M. Hashimoto, Administrateur principal, Direction de I 'Environnement, Organisation de Cooperation et de Developpement economiques, Paris, France Federation internationale de l'lndustrie des Medicaments Dr F. Maritz, Chimiste, Departement ecologique, CIBA- GEIGY S.A., Bale, Suisse SECRETARIAT Dr K. Biersteker, Faculte de Medecine, Division de la Medecine sociale et de I 'Hygiene du Milieu, Rotter- dam, Pays-Bas ( Conseiller temporaire) Dr G. J. Cleary, Specialiste scientifique, Service de la Pollution du Milieu, OMS, Geneve, Suisse Dr B. G. Ferris Jr, Professor of Environmental Health and Safety, Harvard School of Public Health, Boston, Mass., Etats-Unis d'Amerique (Conseiller temporaire) Dr P. J. Lawther, Director, Medical Research Council Air Pollution Unit, et Professor of Environmental Medicine, St Bartholomew's Hospital Medical College, Landres, Angleterre (Conseiller temporaire) Dr V. A. Newill, Assistant for Health Effects, Office of Research and Monitoring, Environmental Protection Agency, Washington, D.C., Etats-Unis d'Amerique ( Conseiller temporaire) Dr H. Oyanguren, Conseiller et ex-directeur, Institut de !'Hygiene du Travail et de la Pollution de !'Air, Santiago, Chili (Conseiller temporaire) M. R. Pavanello, Chef du Service de la Pollution du Milieu, OMS, Geneve, Suisse (Secretaire) Dr M. J. Suess, Fonctionnaire regional pour !'Hygiene du Milieu, OMS, Copenhague, Danemark Dr V. B. Vouk, Specialiste scientifique, Service de la Pollution du Milieu, OMS, Geneve, Suisse ANNEXE2 AUTRES PUBLICATIONS ET DOCUMENTS DE L'OMS CONSACRES A LA POLLUTION DE L'AIR Publications BARKER, K. ET AL. La pollution de !'air, Geneve, Organi- sation mondiale de la Sante, 1963 (Seri~ de Monogra- phies, N° 46) Risques pour la sante du f ait de I' environnement, Gen eve, Organisation mondiale de la Sante, 1972, chapitre 1, pp.21-50 IZMEROV, N. F., Lutte contre la pollution de /'air en URSS, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1974 (Cahiers de Sante publique, N° 54) KATZ, M. La mesure des polluants de. !'air: guide pour le choix des methodes, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1970 LAWTHER, P. J. ET AL. L'epidemiologie de la pollution de !'air: rapport sur un symposium, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1963 (Cahiers de Sante publique, N° 15) Chaix de methodes pour la mesure des polluants de /'air, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1976 (Publication offset N° 24) OMS Serie de Rapports techniques, N° 157, 1958 (Cin- quieme rapport du Comite OMS d'experts de l'Assai- nissement) OMS, Serie de Rapports techniques, N° 271, 1964 (Rapport du Comite OMS d'experts des Polluants atmospheriques) OMS, Serie de Rapports techniques, N° 410, 1969 (Rapport d'un Comite OMS d'experts sur la pollution de !'atmosphere des villes, notamment par Jes vehicules a moteur) OMS, Serie de Rapports techniques, N° 506, 1972 (Rapport d'un Comite OMS d'experts sur Jes criteres de qualite de !'air et Jes indices relatifs aux polluants de !'atmosphere urbaine) (voir Chapitre 3) OMS, Serie de Rapports techniques, N° 554, 1974 (Rapport du Comite OMS d'Experts de la Planification et de !'Administration des Programmes nationaux de Lutte contre Jes Effets adverses des Polluants) ORGANISATION MONDIALE DE LA SANTE, La pollution de /'air: aperfu de la legislation actuelle, Geneve, 1963 (tirage a part du Recueil international de Legislation sanitaire, 1963, Vol. 14, N° 2) Documents a Les effets de la pollution de l' air sur la sante. Rapport sur un symposium tenu a Prague, Tchecoslovaquie, du 6 au 10 novembre 1967 (document EURO 1143) Evolution de la lutte contre la pollution de /'air en Europe. Rapport d'un groupe de travail reuni a Copenhague, Danemark, du 19 au 22 janvier 1971 (document EURO 3103A) The long-term effects on health of air pollution. Rapport d'un groupe de travail reuni a Copenhague, Danemark, du 14 au 18 fevrier 1972 (document EURO 3114A) (en anglais seulement) Manual on air quality management in Europe. Rapport d'un groupe de travail reuni a Diisseldorf, Republique federale d'Allemagne, du 27 au 29 mars 1972 (docu- ment EURO 3106 (1)) (en anglais seulement) Manuel de gestion de la qualite de I' air en Europe. Rapport d'un groupe de travail reuni a Francfort-sur-le-Main, Republique federale d'Allemagne, du 13 au 15 sep- tembre 1972 (document EURO 3106 (2)) L 'etude des maladies chroniques des voies respiratoires chez !es en/ants dans leurs rapports avec la pollution de /'air. Rapport d'un groupe de travail reuni a Rotter- dam, Pays-Bas, du 26 au 28 fevrier 1973 (document EURO 3114 (2)) Working protocol and recording forms. Copenhague, mars 1973 (document EURO 3114) (en anglais seulement) La pollution de /'air et /es affections chroniques des voies respiratoires chez /es en/ants. Rapport d'un groupe de travail reuni a Diisseldorf, Republique federale d'Alle- magne, du 17 au 19 avril 1974 (document EURO 3114 (3)) La pollution causee par !es industries du plomb et des autres metaux non ferreux. Rapport d'un groupe de travail reuni a Bruxelles, Belgique, du 2 au 4 juillet 1974 (document EURO 3106 (3)) Air pollutants from industrial sources. Rapport sur une reunion provisoire tenue a Diisseldorf, Republique federale d'Allemagne, du 28 au 29 avril 1975 (docu- ment ICP/CEP 303) (en anglais seulement) a Les personnes qui sont interessees, a titre professionnel, par certains de ces documents peuvent s'en procurer gratuite- ment un exemplaire en s'adressant au Bureau regional de !'Europe de !'Organisation mondiale de la Sante, Scherfigsvej 8, 2100 Copenhague, Danemark. 204 - Absorption des polluants par le sol, 113-114 Acide fluorhydrique, 13 Acide sulfurique, vair Brume d' Acides organiques, 158 Aeroports, pollution due aux, 74 Aerosols salins, 39 Aldehydes, 22, 46, 158 Alertes a la pollution, 18, 67, 188, 192, 197 Allergenes, 41 Aluminium, vair Industrie Amenagement rural, vair Urba- nisme Amiante, 12 Analyse des systemes, 57 emploi pour !es enquetes, 171- 173 Anhydride sulfureux, vair Dioxyde de soufre Animaux (effets de la pollution sur Jes), 39, 48-49, 52, 62 Arteriosclerose, 46 Asthme, 4 7-48 Autocorrelation, 60 Autocovariance, 60 Automatiques (systemes - de me- sure), 181-182, 187-199 Autorisation distincte pour chaque installation, 18-20, 55, 58, 67 Vair aussi Urbanisme Bacteries, 41 Base (pollution de), 163, 168-169 Base (stations de), 129 Batiments, influence sur la disper- sion des polluants, 115-116, 175-176 Benzopyrene, 64 Beryllium, 12 Bilan thermique au sol, 127 Boucles, 119 Bouffees de pollution, 59 Vair aussi Episodes Bronchites, 40, 43, 62 Bronchoconstriction, 39 Brouillard, 39 Vair aussi Brume Bruit, 58 Brume, 19, 39, 105 Brume d'acide sulfurique, 19, 39- 40, 173 Vair aussi Brouillard INDEX Cadmium, 12 Calcul de la concentration des pol- luants, vair Modeles mathe- matiques CAMP (E.-U.), Continuous Air Monitoring Programme, 175, 196 Cancerogenes, 21 Carboxyhemoglobine, 44-46 Cendres volantes, 99 Centrales electriques, 95, 101-104, 161 Cephalalgie et monoxyde de car- bone, 45 Chaleur,- vair llot de chaleur CHAMP (E.-U.), Continuous Health Air Monitoring Pro- gramme, 196 Charbon, raffinage par Jes solvants, 102 Chauffage, des habitations, 16, 58 urbain, 16 Cheminees, cout, 93 ascension des panaches, 116-117 dessin anti-pollution, 15, 20, 58, 74, 103, 106 estimation de la pollution pro- duite, 19, 117-118 CHESS (E.-U.), Continuous Health and Environmental Surveil- lance System, 196 Chimiques (emanations de pro- duits), 15 Cigarettes, 22, 44-46 Cimenteries, 19 Circulation automobile (pollution due a la), 21-22, 46, 56, 74, 81-82, 97 Classes de stabilite de Pasqui11, 108, 118, 128 Climat, influence exercee par la ve- getation, 79 rapports avec la pollution, 52, 106 Climatologique (gaine), 112 Collectivites agricoles, 41 Combustibles, pauvres en soufre, 14-15, 16, 94, 101-103 pouvoir calorifique, 159 Vair aussi Desulfuration, Emis- sions (facteurs) Combustion, emissions des sources fixes, 134-13 7 emissions des sources mobiles, 137-139 - 205 Combustion du charbon (emissions provenant de la), 158 Combustion en lit fluidise, 15, 95 Concentration moyenne de la pol- lution, 59-60, 65, 67 Concentrations maximales admis- sibles des polluants, 13 Vair aussi Episodes, Pointes Cotes, vair Regions c6tieres Couche de melange en surface, 107, 111 Couche limite, 111-113 Couche superadiabatique, 118 Couts, de la protection de la sante, 50 des enquetes, 181-182 des instruments, 178 des methodes de mesure, 177-179 Criteres de qualite de !'air, 37-53, 60-61 Cuivre (industrie du), 95 Cycle du soufre dans !'atmosphere (duree du), 120 Cyclones (depoussierage), 14, 159 Decantation (chambres de), 14, 159 Dechets (recyclage des), 83 Definition, de la pollution de l'air, 10, 38 de la sante, 1 O Demi-vie, biologique, 61 des polluants dans !'atmosphere, 117 Desulfuration, 14-15, 94, 102 Diesel, vair Moteurs Diffusion (formules de), 56, 117- 118, 123-124, 153-157 Diffusivite, 123 Dilution relative (indice de), 125 Dioxyde d'azote, concentration dans l'air, 49 dosage, 173, 178 effets sur la sante, 48-49 Dioxyde de soufre, 14-15 absorption par le sol, 114 donnees sur Jes concentrations a Enschede (Pays-Bas), 192-195 dosage, 24, 173, 178 elimination des gaz de carneau, 15, 94, 101-104 emissions, vair Oxydes de soufre influence sur la sante, vair Oxydes de soufre 206 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Dispersion des polluants, 20, 29, 67, 80, 107, 115-119 experience de Saint-Louis, Etats- Unis, 120 Voir aussi Modeles mathema- tiques de diffusion Distribution, des frequences, 60, 192-195 lognormale de la pollution, 60, 181, 194 Dommages non apparents dus a la pollution, 61, 65 Donnees meteorologiques pour la Jutte contre la pollution, 127, 192-193 Voir aussi Stockage, Restitution, Traitement Dosage, voir sous chaque compose Dose-reponse (relation), 39-40, 47, 49, 61-64 Echantillonnage, frequence, 176-177 methodes, 175-182, 189 mobile, 170, 182 Echantillonneur a grand debit, 44 Echappement, voir Gaz Ecologie et urbanisme, 72-73 Economiques (problemes), 13, 28, 52, 59, 89-104 Education en matiere de lutte contre la pollution, 35 Effets de la pollution de !'air, voir Animaux, Etablissements in- dustriels, Homme, Sociaux, Vegetation Effets physiologiques, 38 Electrostatiques ( depoussiereurs ), 14, 99, 159 Elimination naturelle de la pollu- tion, 58, 103, 105-106 Elimination par Jes precipitations, 110 Emissions, cartes, 140 emploi pour le calcul des con- centrations de polluants, 57 enquetes, 23, 57, 79-80, 96, 122, 133-159 facteurs, 139-140, 158 gaz d'echappement, 21-22, 137, 157-158 malodorantes, 11, 15-16 normes, 29, 58 surveillance, 31-32, 57 variations saisonnieres, 140 ! Voir aussi Combustion, Modeles mathematiques, Odeur Emplacements de mesure, 23-24, 127, 173-174, 189 Enfumage, 107-108, 118 Enquetes, personnel necessaire, 178 rapides sur Jes emissions, 133-140 sur la pollution, 22-24, 57, 167- 199 Voir aussi Analyse des systemes EPA, Agence des Etats-Unis pour la Protection de I 'Environne- ment, 59, 173, 196 Epiceas (influence de S02 sur Jes), 63 Epidemiologiques (etudes), 38-40, 61-65 Episodes de pollution intense, 40, 67, 170, 171 Voir aussi Pointes de pollution Etablissements industriels, emis- sions, 138, 139 influence sur l'environnement, 74 reduction de la pollution due aux, 74 Etalonnage des instruments, 178- 179 Etudes transversales, 65 Europe, analyse des trajectoires en, 121, 126 region de pollution, 120, 123, 197 Expectoration, 41 Exposition (duree d'), 50-51, 60-61 Filtres, 14, 159 Fluorures, 61, 65, 95 Flux de pollution au sol, 114 Fonction des couts, 66, 99-101 des dommages, 99-101 des risques, 66 Fonction pulmonaire, 39, 40-41, 43, 47-48 Formulation statistique de la qua- lite de !'air, 59-61 Fumee, 14, 39 influence sur la sante, 40-42 mesure, 23-24, 173 Voir aussi Particules en suspen- sion Fumerons acides, 14 Gaz, d'echappement, 22, 137, 158 de carneau, lavage, 101-104 nature!, 72 GEMS, Systeme mondial de sur- veillance continue de l'envi- ronnement, 197 Genants (etablissements), 15-16 Gene causee, voir Qualite de la vie Gestion de la qualite de l'air, 55- 56, 95-99, 101-104, 106 Gorge (irritation de la), 47 Gradient de !'air de surface, 107 Habilete manuelle (influence du monoxyde de carbone sur !'), 45 Habitations (pollution a l'interieur des), 39, 114-115 Voir aussi Chauffage Hauteur de melange, 106-107 Hemoglobine, 44 Homme(effetsdela pollution sur l'), 39-42, 45-46, 47-49, 60-61 Hydrocarbures, 21-22, 46, 158 dosage, 173, 178 Ilot de chaleur, 111-113, 124, 127 Incinerateurs, 139 Indices de pollution, 40, 61, 194 Industrie, classification des formes, 74-77 de !'aluminium, 95 Voir aussi Etablissements indus- triels, Zones industrielles Infections des voies respiratoires inferieures, 41 Information du public, 35 Instabilite atmospherique provo- quee, 74 Instruments a absorption atomique, 178 International (lutle au niveau - contre les emissions de pol- luants), 68 Inventaire des sources, 23, 57-58, 79, 122, 133-159 Inversions, 106-107 a partir du sol, 111 anticycloniques, 109-110 de subsidence, 109 frontale, 106-107, 118 penetration des, 116 Lacrymogenes (composes), 22 Laveurs, 102-104, 159 Legislation, 16-18, 27-35 application, 32-33 Legislation sur la purete de l'air (application), 32-34 Etats-Unis, 29, 55 Royaume-Uni, 24, 40, 127 Loi sur la qualite de !'air (E.-U.), 55, 59 Lutte contre la pollution atmo- spherique, 13-16, 66-68, 89-104 Maladies cardio-vasculaires, 21, 45, 62 Maladies des voies respiratoires, 43, 49, 62 Vair aussi Fonction pulmonaire Maladies respiratoires chroniques, 40-41, 47 Manches filtrantes, 14 Maquettes, 122-124 Melange vertical de !'air, 107 Memorisation, vair Stockage des donnees Mercator, vair Projection Mesure de la pollution, 44, 52, 61, 128-129, 177-179, 183, 189-190 choix des emplacements, 23-24, 127-128, 173-174, 189 Meteorologie, 106-114 Meteorologique (controle), 18 Meteorologiques (influence des con- ditions - sur la pollution), 79, 105-132, 172-173 Vair aussi Donnees, Micrometeo- rologie Methane, 173 Methodes dereference, 178-179, 183 Methodes normalisees britanniques oxydes de soufre, 43, 51 particules (fumee), 44, 51 Micrometeorologie, 23 Modeles mathematiques, analyse de la sensibilite, 124 de diffusion, 153-157 de regression, 67 empiriques, 122 K, 123 par bouffees, 124 parallelepipediques, 123-124 physiques, 122-124 statistiques, 122 utilisation, 57, 80, 96, 173, 183 Monoxyde d'azote, 48, 173 Monoxyde de carbone, dosage, 24, 51, 173, 178 effets sur la sante, 21-22, 45-46 facteurs d'emission, 158 objectifs a long terme, 51 reaction avec l'hemoglobine, 44- 45 sources, 21, 44 Morbidite liee a la pollution, 37, 38, 43, 62 Mortalite liee a la pollution, 37, 38, 43, 47, 62 INDEX Moteurs a essence (emissions des), 137, 158 Moteurs de voitures (dessin des), 95 Moteurs Diesel (pollution due aux), 22, 39, 137, 158 Vair aussi Circulation automobile Moyens (meilleurs - utilisables en pratique), 16-17, 29, 55-57 Moyennes (durees sur lesquelles sont calculees Jes), 50, 59-61 MTU vair Projection de Mercator Mucus, hyposecretion, 39 Nez, irritation, 47 Normes de qualite de !'air, 28-29, 49-50, 52, 55-70, 175 Objectifs, 56 a court terme, 13, 51 a long terme, 12-13, 51-52 Odeur, 59, 64, 74, 80, 85 Vair aussi Emissions malodo- rantes OMM, vair Organisation meteoro- logique mondiale OMS, vair Organisation mondiale de la Sante Organisation meteorologique mon- diale, 121, 129, 168 Organisation mondiale de la Sante, 10, 37-53, 168, 197 Oxydants, dosage, 173, 178 precurseurs, 46 Oxydants photochimiques, 22, 46- 48, 51, 105, 114 Vair aussi Smog photochimique Oxydes d'azote, 21-22, 48, 158 dosage, 24, 176 Vair aussi Monoxyde d'azote, Dioxyde d'azote Oxyde de carbone, voir Monoxyde de carbone Oxydes de soufre, dosage, 43-44 emissions, 158 influence sur la qualite de vie, 42-44 influence sur la sante, 38-44 objectifs a long terme, 51-52 Vair aussi Dioxyde de soufre, Brume d'acide sulfurique Oxyhemoglobine, 44 Ozone, 22, 46 dosage, 24, 173, 176 effets, 48 Panaches (ascension des), 116-117 Pares, 80-82 Particules en suspension dosage, 44, 173, 177-178 effets sur la qualite de vie, 42 effets sur la sante, 38-44 emissions, 158 objectifs a long terme, 51-52 Vair aussi Fumee 207 Pasquill, vair Classes de stabilite Pays-Bas, vair Territoire Penalites pour Jes pollueurs, 17-18, 28 Peracyle (nitrates de), 46 Perception (visuelle et auditive), influence du monoxyde de car- bone, 45 Periode, vair Demi-vie Personnel necessaire pour la Jutte contre la pollution, 34-35 Photosynthese, 65 Physiologie, vair Effets physiolo- giques, Reserve physiologique Plan vigie, 197 Planification, autorisation, 19 Plomb, 11-12, 21 Pluie acide, 126 PNUE, vair Programme des Na- tions Unies pour !'Environne- ment Pointes de pollution, 23-24, 38, 59- 60, 108, 192-193 effets sur la sante, 40-41 mesure, 176-177 Vair aussi Episodes Polluants, absorption . par le sol, 113-114 potentialisation, 39, 42 profils de concentration au-des- sus d 'une couverture vege- tale, 113-114 spectre de grosseur, 39 surveillance des emissions, 31-32 topographie et dispersion, 115, 118-119, 124-125, 175 transformations chimiques, 120 Portee visuelle, vair Visibilite Potentialisation des polluants, 39, 42 Potentiel de pollution, 124 Poussieres, depot par stabilisation artificielle de !'atmosphere, 74 dosage, 24, 173 epuration des gaz de carneau, 74 reduction de la pollution due aux, 14 toxiques, 10-11 Prevision de la pollution, 125-127, 172 208 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Probits (analyse par), 64 Projection de Mercator transverse universelle, 14 7 Programme des Nations Unies pour !'Environnement, 197 Psychomotrices (fonctions), in- fluence du monoxyde de car- bone, 45 Public (mobilisation du), 24-25 Puits, 120, 123 Voir aussi Elimination naturelle, Rabattements au sol Qualite de !'air, voir Formulation statistique, Loi, Normes Qualite de la vie, 10-11, 42, 47, 52 Rabattements au sol, 114 Voir aussi Puits Raffineries de petrole, 95 Rat (tumeurs experimentales du poumon chez le), 64 Rayonnement solaire, reduction du:e a la pollution, 11, 112 Recyclage des dechets, 83 Reference (methodes de), 178-179, 183 Regional (estimation de la pollution au niveau), 119-121, 126-127 Regions ci'itieres, influence sur la dispersion des polluants, 117- 119 Regions de Jutte contre la pollu- tion de !'air, 30-31, 59 Reseau synoptique pour l'etude de la haute atmosphere (Europe), 108-109 Reserve physiologique, 64, 66 Restitution des donnees, 181 Voir aussi Traitement Rural (amenagement), voir Urba- nisme Sante, cout de la protection, 50 definition, 10 et pollution de !'air, 10, 11-13, 37-53 protection par fixation de limites pour Jes polluants de !'air, 12-13 SMIC, Study of Man's Impact on Climate, 121 Smog, a Londres (1952), 11, 64, 65 alertes, 192 photochimique, 22, 47, 109-110, 170 Sociaux (effets - de la pollution), 52 Soleil, voir Rayonnement Solvants, voir Charbon , Souffierie, essais en, 20 etudes en, 122 Soufre (Jutte contre le), 101-104 Voir aussi Combustibles, Cycle du soufre, Desulfuration Sources, voir Emissions, lnventaire Sources etendues, 57-58, 142-149, 152, 153-155 Voir aussi Modeles mathema- tiques Sources naturelles de pollution, 106 Spectre de grosseur des polluants, 39 Spectrographe de masse, 178 Stabilite atmospherique, 108, 118, 128 Voir aussi Classes de stabilite, lnstabilite Stockage des donnees, 181 Voir aussi Traitement Strategie de Iutte contre la pollu- tion, 28 Stratosphere, 106 Subventions, 17-18, 58 Surveillance continue de l'air, 169 Surveillance de la pollution, 22, 127-129, 161-199 Tabac, voir Cigarettes Taxes sur Jes emissions, 98-99 Telemesures, 181, 188-191 Temps, 106-120 Tendances de la pollution, 127, 188, 192 Territoire (Office national neerlan- dais pour l'amenagement du), 81 Tolerance (limites de), 67 Topographie et dispersion des pol- luants, 115, 118-119, 124-125, 175 Toux, 41 Traitement des donnees, 24, 175- 181, 190-199 Voir aussi Restitution, Stockage Trajectoires, analyse, 119-120 Transport des polluants, a l'echelle mondiale, 120-121, 163-164, 168-169 a longue distance, 15, 20, 106, 119-121 Tropopause, 106 Urbanisation et pollution, 71, 73 Urbanisme et amenagement rural, 20-21, 29-30, 56, 71-87 Utilisation des sols (programmesd'), 58 UTM, voir Projection de Mercator Vallees (stratification de la tempe- rature dans Jes), 127 Vegetation, effets de la pollution sur la, 13-14, 42, 46, 48, 52, 61, 65, 72-73, 79, 114, 122 influence sur le climat, 79 Vent, 112-114, 192-193 Ventilation (coefficient de), 124 Villes, en tant que sources de pol- lution des campagnes, 119 leur influence sur la dispersion des polluants,. 119 Visibilite, 43 Voies respiratoires, voir Fonction pulmonaire, Infections, Mala- dies Yeux (irritation des), 47-48 Zones, industrielles, 58 tampons, 20, 58-59, 68, 74-81, 85

OMS, Publications regionales Serie europeenne, N° 1 MANUEL DE GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR M. J. SUESS DES VILLES Sous la direction de S. R. CRAXFORD ORGANISATION MONDIALE DE LA SANTE BUREAU REGIONAL DE L'EUROPE CO PENHA GUE 1978 © Organisation mondiale de la Sante, 1978 Les publications de !'Organisation mondiale de la Sante beneficient de la protection prevue par Jes dispositions du Protocole N° 2 de la convention universelle pour la Pro­ tection du Droit d'Auteur. Pour toute reproduction ou traduction partielle ou integrale, une autorisation doit etre demandee au Bureau des Publications, Organisation mondiale de la Sante, Geneve, Suisse. L'Organisation mondiale de la Sante sera toujours tres heureuse de recevoir des demandes a cet effet. Les appellations employees dans cette publication et la presentation des donnees qui y figurent n'impliquent de la part du. Secretariat de !'Organisation mondiale de la Sante aucune prise de position quant au statut juridique des pays, territoires, villes ou zones, ou de leurs autorites, ni quant au trace de leurs frontieres ou limites. La mention de firmes et de produits commerciaux n'implique pas que ces firmes et produits commerciaux sont agrees ou recommandes par !'Organisation mondiale de la Sante de preference a d 'autres. Sauf erreur ou omission, une majuscule initiale indique qu'il s'agit d'un nom depose. Les opinions exprimees dans cette publication n'engagent que leurs auteurs. IMPRIME .EN SUISSE Réédition sous le numéro ISBN : 9789289024020 (version imprimée) en 2024. Publié à l’origine sous le numéro ISBN-10 : 9290202017. ISBN 92 9020 201 7 ISSN 0250-8575 (version imprimée) TABLE DES MATIÈRES ______________________________________________________________________________________________________ Page Préface....................................................................................................................................................................6 Introduction - M. J. Suess .......................................................................................................................................7 CHAPITRE 1. Principes généraux de la lutte contre la pollution de l’air - S. R. Craxford ..............................................9 CHAPITRE 2. Aspects juridiques et administratifs - G. A. Perssons ..........................................................................27 CHAPITRE 3. Critères de qualité de l’air et indices relatifs aux polluants de l’atmosphère urbaine................................37 CHAPITRE 4. Normes de qualité de l’air ambiant et application - B. Prinz ................................................................55 CHAPITRE 5. Urbanisme et aménagement rural - F. M. Maas ..................................................................................71 CHAPITRE 6. Aspects économiques de la lutte contre la pollution de l’air - C. D. Stern .............................................89 CHAPITRE 7. Météorologie de la pollution de l’air - R. E. Reum ............................................................................105 CHAPITRE 8. Etablissement d’un inventaire des sources de pollution de l’air - A. T. Rossano & T. A. Rolander........133 CHAPITRE 9. Organisation et fonctionnement des réseaux de surveillance de la qualité de l’air - A. T. Rossano & J. F. Thielke...............................................................................................................................................161 CHAPITRE 10. Systèmes automatiques de surveillance de la qualité de l’air - T. Schneider ......................................187 ANNEXE 1. Remerciements ..................................................................................................................................201 ANNEXE 2. Autres publications de l’OMS consacrés à la pollution de l’air ..............................................................204 INDEX.................................................................................................................................................................205 PREFACE Depuis sa creation, le Bureau regional de !'Europe de !'Organisation mondiale de la Sante aide !es Eta ts M embres a mettre au point des programmes de salubrite de l'environnement, qui concernent !'hygiene du milieu et la lutte contre la pollution, tant au niveau national qu' au niveau international. La Formation d'ingenieurs sanitaires et d'inspecteurs sanitaires, entre autres specialistes, a toujours ete un element important de ces programmes. En 1969, le Comite regional de !'Europe a approuve un programme a long terme de lutte contre la pollution du milieu et le Bureau regional de l' Europe a mis gratuitement a la disposition des interesses de nombreux rapports traitant des divers aspects de ce programme. C'.est avec une certaine satisfaction que je peux aujourd' hui, au nom du Bureau regional de l' Europe en general et plus particulierement du personnel charge de !'hygiene du milieu, presenter cette publication a un public plus etendu. Ce manuel presente !es resultats d' efforts menes e.n collaboration et ii inaugure une nouvelle serie de publications de !'OMS, la Serie de publications regionales. Si la lutte contre la pollution atmospherique constitue une preoccupation immediate pour !es pays d' Europe, elle devrait aussi interesser !es aittres pays du monde. J'espere que ,ce manuel sera utile en pratique au.x ingenieurs, scientifiques, medecins et dirigeants de collectivites qui travaillent, toujours plus nombreux, a proteger !es agglomerations des effets de la pollution qui est la ranron des activites .humaines. Leo A. Kaprio Directeur regional pour l'Europe -6- INTRODUCTION M. J. Suess a La pollution atmospherique affecte la vie de millions de personnes reparties dans le monde entier, en particulier dans Jes grandes villes indus- trielles ou la circulation des vehicules automobiles est intense. Les emanations et odeurs desagreables, la reduction , de la visibilite, Jes dommages causes par Jes polluants a la sante des hommes ainsi qu'aux recoltes et aux autres formes de vegetation, la degradation des .biens provoquee par la poussiere et Jes gaz corrosifs sont autant de problemes majeurs qui se posent dans Jes zones urbaines et industrielles et aux environs. La plupart des gens sont disposes a accepter une certaine degradation de l'environne- ment en echange d'un niveau de vie plus eleve et d'une plus grande abondance de biens de consom- mation; mais, a mesure que le niveau de vie s'eleve, la pollution atmospherique due a l'homme est consideree d'abord comme tres irritante, puis comme une menace pour la qualite de la vie. Une pollution excessive peut nuire a la sante et ii existe meme des formes de pollution qui peuvent rendre certaines zones inhabitables de fai;on normale; c'est done la un grave obstacle au developpement socio-economique. Aussi de nombreuses autorites nationales, regionales et municipales doivent-elles maintenant faire face aux revendications croissantes du public qui exige que la pollution atmospherique soit reglementee et reduite. Conscient de la gravite du probleme, le Comite regional de l'OMS pour ]'Europe a decide en 1969 d'adopter un programme a long terme de Jutte contre la pollution du milieu qui couvre maintenant divers secteurs, tels que la Jutte contre la pollution de l'eau et de l'air, ]'evacuation des dechets solides, a Fonctionnaire regional pour la Lutte contre la Pollution du Milieu, Bureau regional de !'OMS pour !'Europe, Co- penhague (Danemark). a OMS, Serie de Rapports techniques N° 506, 1972. la protection contre Jes rayonnements non ionisants, la Jutte contre le bruit, ]'hygiene alimentaire et professionnelle, ainsi que deux categories de pro- blemes de nature generale (planification de l'envi- ronnement, information, terminologie, developpe- ment et formation de la main-d'reuvre d'une part, institutions et services d'autre part). Le programme a pour but d'aider Jes gouvernements, Jes adminis- trations et Jes institutions s'interessant a la qualite de l'environnement a prendre des decisions et a etablir des systemes de gestion. Dans le cadre de ce programme, le secteur de la Jutte contre la pollution de ]'air remonte a 1970 et un groupe de travail sur ]'evolution de la Jutte contre la pollution de I 'air en Europe s 'est reuni a Copen- hague en 1971. Les recommandations de ce groupe ont servi de base aux activites d'application du programme. On a commence la meme annee a etablir le present manuel et, au cours de 1972, la plupart des chapitres, rediges par divers specialistes a la demande de l'OMS ont ete examines par deux groupes de travail speciaux (voir annexe 1). Les auteurs ont revise leurs textes d'apres Jes observations de ces groupes; de plus, trois chapitres (1 er, 6 et 10), demandes plus tard, ont ete revises par leurs auteurs d'apres Jes observations faites, a titre personnel, par des membres des deux groupes de travail. Le chapitre premier, du a S. R. Craxford, qui a aussi assure en grande partie la direction de !'en- semble du manuel, examine tout le domaine de la Jutte contre la pollution de ]'air, surtout du point de vue des administrateurs et des responsables de la politique generale. Bien qu'il fournisse des informations de base pertinentes sans trop de details techniques, ce n'est ni un resume des chapitres suivants ni une introduction. Cependant, on trouvera dans ces chapitres un traitement plus detaille de certains points figurant dans le chapitre premier. -7- 8 I:'.TRODUCTION Le chapitre 3 est une version quelque peu abregee et modifiee d'un rapport a d'un Comite d'experts de l'OMS sur Ies criteres de qualite de l'air et indices relatifs aux polluants de !'atmosphere urbaine. Le chapitre 10 est le resultat d'un sympo- sium international sur Ies systemes automatiques de surveillance de Ia qualite de l'air, qui s'est tenu a Bilthoven (Pays-Bas), en juin 1973, sou~ Ies auspices de l'OMS en particulier. Le present manuel est destine a fournir des indications sur les moyens techniques et juridiques permettant de lutter contre la pollution atmosphe- rique. C'est un resume de !'experience acquise dans ce domaine sur le plan international et non un traite complet de Ia gestion de la qualite de l'air. II etait destine, a l'origine, aux pays d'Europe, mais, sous sa forme actuelle, il devrait etre tout aussi utile aux gouvernements et aux organismes officiels des autres pays qui mettent au point des programmes de lutte contre les emissions, de subs- tances nuisibles dans !'atmosphere; de plus, il devrait fournir aux specialistes de tous les pays du monde une introduction a la pratique internationale, a Pour Jes autres publications et documents de !'OMS concernant la pollution atmospherique, voir annexe 2. 0 . Adresse pour la correspondance: Bureau regional de !'Europe de !'Organisation mondiale de la Sante, Scherfigsvej 8, 2100 Copenhague 0 (Danemark). chose desirable, car la pollution atmospherique ignore les frontieres. Bien que n'etant pas destine a servir de manuel d'etude, il sera aussi un ouvrage de reference utile pour les professeurs des universites et des ecoles d'ingenieurs s'interessant a l'environ- nement, ainsi que pour leurs etudiants et eleves a. Tous Ies chapitres, sauf le chapitre 3, ont ete soumis a une seconde revision immediatement avant que la publication soit approuvee. Les infor- mations contenues dans le present manuel sont done aussi a jour qu'il est possible, mais on espere publier d'ici quelques annees une edition revisee si !'appa- rition de nouvelles connaissances et de nouvelles informations le rend desirable. Les lecteurs sont done invites a envoyer a !'Organisation mondiale de la Sante O leurs observations et commentaires au sujet de ce manuel, ainsi que des suggestions sur Ies informations complementaires qui pourraient figurer dans !'edition revisee. L'Organisation mondiale de la Sante remercie les gouvernements de la Republique federale d'Allemagne et des Pays-Bas de l'aide qu'ils ont apportee a ce manuel, en partie par une contribution financiere au Fonds benevole pour la promotion de la sante. Elle tient aussi a remercier de leur soutien la Commission economique pour I 'Europe de I 'Organisation des Nations Unies et I 'Organisation meteorologique mondiale. CHAPITRE 1 PRINCIPES GENERAUX DE LA LUTTE CONTRE LA POLLUTION DE L'AIR S. R. Craxford a TABLE DES MATIERES Page Introduction. . . . . . . . . . . . . . . 9 Sante et qualite de vie . . . . . . . . . 10 Qualite de vie - definition des problemes 10 Sante - definition du probleme . . . . 11 Protection de la sante par fixation de limites pour la pollution de !'air . . 12 Objectifs a long terme 12 Objectifs a court terme 13 Polluants speciaux . . 13 Problemes economiques . 13 Possibilites techniques de reduction de la pollution atmospherique . . . . . 13 Particules en suspension . . . . . . . . . . . 14 INTRODUCTION La demande d'air pur vient, en derniere analyse, du grand public, par exemple d'un paysan qui constate que les emanations d'une usine voisine rendent la vie dans son village bien moins agreable que dans les villages voisins ou des habitants d'une zone plus etendue qui craignent que la realisation d'un projet de developpement industriel ne provoque une pollution desagreable ou nuisible. II peut se faire que les habitants d'une ville aient constate que la pollution de l'air est plus marquee dans leur ville que dans d'autres du meme pays, ou meme, au niveau national, que les citadins d'un pays se soient rendu compte que la pollution atmospherique qu'ils a Consultant en reduction de la pollution de !'air, 24 Field Lane, Letchworth (Angleterre). Page Fumee . . . . . . . . . . . . 14 Dioxyde de soufre . . . . . . . 14 Emanations de produits chimiques 15 Emissions malodorantes provenant des << pro- fessions genantes >> • • • • • • • • 15 Ugislation contre la pollution existante 16 Penalites et subventions . . . . . . . 17 Moyens meteoro!ogiques . . . . . . 18 Autorisation des installations nouve!les 18 Urbanisme et amenagement rural . . . 20 Pollution due a la circulation routiere . 21 Enquetes . . . . . 22 Role du grand public . . . . . . . . 24 doivent supporter est pire que dans bien d'autres pays. De plus, des plaintes viennent de ceux qui sont peut-etre un peu effrayes par l'echelle de la technique moderne et par le risque que les emissions de polluants qui en resultent puissent conduire a des perturbations de l'equilibre nature! entre especes vivantes en concurrence mutuelle ou meme a des changements catastrophiques du climat de la Terre. Ces pressions peuvent s'exercer soit pour obtenir une legislation nouvelle, soit pour reclamer !'appli- cation plus energique de la legislation existante. II est probable que les arguments seront tres sim- plistes, ne tenant compte que d'un aspect d'un complexe de problemes qui vont bien au-dela de la pollution de !'air. On exigera une action de la part des hommes politiques qui sont a la tete du pays et qui constituent la source premiere du pouvoir. -9- 10 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES A ce stade, les premieres questions exigeant une reponse portent sur la validite des plaintes et la gravite de la situation qui les a motivees, de fac;on a pouvoir inscrire !'action reclamee a la place qui convient dans la liste des demandes d'ouverture de credits. Les reponses dependront d'avis d'ordre technique et d'ordre medical, mais la decision finale est d'ordre politique. Elle est fonction, entre autres choses, de la mesure dans laquelle le grand public ou I 'industrie sont disposes a accepter !es remedes qui pourraient s'imposer. Vient ensuite le probleme - ou !'ensemble de problemes - des solutions techniques envisageables, compte tenu de leurs consequences economiques possibles. Les questions suivantes concernent les moyens legislatifs et administratifs necessaires pour appliquer la solution technique choisie. lei encore, la decision definitive .est. entre Jes mains des hommes politiques. Enfin, ii faut prendre des mesures pour evaluer l'amelioration due aux changements legis- latifs ou administratifs effectues. Comme ces ameliorations auront pour effet inevitable un certain cout pour l'economie, tout au moins a court terme, ii ne faut jamais perdre de vue le rapport entre la valeur du resultat obtenu et le cout correspondant. Dans le present 'chapitie, nous examinons les diverses possibilites qui se presentent aux. divers stades du processus de prise de decisions, depuis l'instant 011 l'on soupc;onne que l'etat de l'air laisse a desirer jusqu'a l'evaluation finale des avantages tires des efforts consentis. Nous employons ici le mot << examiner >> pour indiquer que la variete presque infinie des circonstances dans lesqu~lles se posent Jes problemes de pollution atmospherique rend tout a fait impossible de suggerer des solutions toutes faites en presence d'un probleme spe\:ifique. Nous ll;VOns cependant cherche a exposer les principes generaux. II y a toujours des difficultes de commu- nication entre les experts de deux disciplines. Ce chapitre a done ete redige en pensant tout particu- lierement a la limite qui separe science et adminis- tration. Nous esperons avoir donne assez d'eiemples pour rendre bien clairs les divers problemes. Cer- taines des solutions citees, tant administratiyes que techniques, sont traitees bien plus en detail dans les c1?-apitres suivants. · Nous examinons d'abord comment resoudre les problemes existants, puis comment eviter I 'apparition de problemes nouveaux. Deux questions sortent un peu de ce cadre, la pollution due a la circulation routiere et les enquetes sur la pollution; nous les traitons separement a la fin du chapitre. SANTE ET QUALITE DE VIE D'apres !'Organisation, mondiale de la Sante, la san.te est << un etat de complet bien-etre physique, moral et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmite >>. Cela signifie, en fait, que, dans l'etude des problemes de pollution atmospherique, ii faut tenir compte a la fois de la sante - au sens habituel de ce mot - et de la qualite de la vie. On peut dire qu'un air est pollue lorsque la concentration de l'un quelconque de ses constituants secondaires est assez elevee pour menacer la sante de l 'homme ou des animaux ou pour nuire a la qualite de vie par le depot de pous- sieres et de saletes, !'emission d'odeurs desagreables, la: reduction de l'ensoleillement, etc. II faut ajouter a cette liste les dommages a l'environnement, au sens plus general deja cite (voir p. 9). La pollution de !'air touche un bien plus grand nombre. de personnes sous forme d 'une forte reduction de la qualite de vie que sous forme de mauvaise sante et, dans bien des parties du monde, l'etat actuel de !'opinion est tel qu'on reclame !'application immediate de remedes, qu'il s'agisse de qualite de vie ou de sante. Les pressions , sont cependant peut-etre un peu plus fortes dans ce dernier cas, mais, souvent, le grand public ne fait pas une distinction nette entre les deux et tend a supposer entre ces deux domaines des liens plus etroits qu'ils ne sont peut-etre en realite. Qualite de vie - definition des problemes On dit que la pollution de !'air reduit la qualite de vie lorsqu'elle rend celle-ci moins agreable, mais sans porter atteinte a la sante, au sens medical du mot. II n'y a done pas lieu de faire des mesures ou de determi.ner des niveaux de pollution: une nuisance specifique, dans une zone donnee est apparente pour tout etre humain normal dont les sens n'ont pas .ete emousses par la fatigue ou !'adaptation (l'hydrogene sulfure, par exemple, affecte le nerf olfactif de telle fac;on qu'apres une exposition assez courte ii devient impossible a detecter par l'odorat). Les particules en suspension et la nuisance qu'elles causent sont evidentes a l'ooil nu, mais ii peut etre utile d'etayer une protes- tation par quelques mesures simples au moyen d'une jauge de depot pour montrer de combien le taux de depot excede celui d'une zone de proprete normale. Les particules en. suspension ne vont pas loin dans !'atmosphere avant de se deposer et, en tout lieu, la source de depots excessifs doit etre PRINCIPES GENERAUX 11 evidente sans qu'on doive proceder a des etudes elaborees, au moyen de jauges directionnelles. La nuisance associee aux emissions malodorantes est, elle aussi, evidente et n'exige pas non plus Ia confirmation par des mesures. La notion de <( nui- sance>> est subjective et n'est pas definie en termes de concentration de telle ou telle substance. De to.ute fai;:on, la plupart des substances malodorantes qui suscitent des plaintes sont excessivement desa- greables a des concentrations si faibles qu'on ne peut !es deceler chimiquement sans employer des techniques elaborees et couteuses. Le mieux a faire est de recruter un groupe d'observateurs a l'odorat developpe, charges de signaler tous les jours la presence ou !'absence de l'odeur et son intensite. Des rapports sur ce point provenant par exemple de pharmaciens et de professeurs de chimie des ecoles locales sont bien plus fiables que ceux venant du grand public. De cette fai;:on, ii est parfois possible d'etablir un rapport entre une odeur et des deficiences specifiques (fuites, etc.) a I'usine d'ou elle provient. La reduction de I'ensoleillement est de nature assez differente, car elle peut etre due a une pollution generale, provenant d'une autre region. II est facile, avec des appareils simples, de mesurer de fai;:on continue l'ensoleillement et de comparer les resultats avec ceux, d'une zone voisine, mais moins polluee. La comparaison doit etre guidee par un meteorolo- giste, car l'ensoleillement peut varier d'un endroit a un autre pour des raisons sans aucun rapport avec Ia pollution atmospherique; par exemple, Jes regions c6tieres sont souvent plus ensoleillees que des endroits, tout aussi pollues, situes quelque peu a I'interieur. Toute legislation contre la pollution doit tenir pleinement compte du probleme de la qualite de vie et de sa reduction. Sante - definition du probleme Les mesures prises en vue de reduire Ia pollution atmospherique pour raisons de sante peuvent avoir trois origines: ii s 'est produit un incident qui a ete suivi d'une augmentation de la mortalite ou de la morbidite, clairement attribuable a la pollution; il existe dans Ia region une usine dont pourraient provenir des emissions dangereuses; la structure industrielle et demographique d'une region est jugee susceptible de produire une pollution genera- lisee superieure aux niveaux acceptables. La cas du smog a Landres en 1952 est un exemple classique d 'un evenement qui a ete suivi de mesures sages. Bien avant cette date, on savait que le niveau moyen de Ia pollution de !'air a Landres etait eleve, mais !es conseillers techniques avaient peut-etre mal apprecie !'elevation possible au-dessus de la moyenne !es jours ou !es conditions meteorologiques etaient particulierement defavorables et les consequences qui en resultaient; ou s'il en etaient conscients, ils n'avaient pas reussi a convaincre !es autorites de la necessite urgente de reduire la pollution. Le 4 de- cembre 1952, il s'est produit au-dessus de Landres une stagnation de I 'air due a une inversion thermique, ce qui a empeche la ventilation naturelle de Ia ville. Cet etat de choses a dure quatre a cinq jours et Ia pollution a atteint environ 20 fois son niveau moyen, precipitant le deces de quelque 4000 personnes - pour la plupart des personnes a.gees souffrant de maladies des branches. Cela a provoque de la part des hommes politiques !'exigence de mesures immediates, avec suffisamment d'energie pour faire taire Ia prudence administrative normale, qui tend a retarder toute action jusqu'a ce que !es conseillers techniques soient certains de tous les faits pertinents, meme si ce delai se prolonge indefiniment. Des nombreux polluants accumules dans le smog, quel etait celui ou ceux qu'il fallait rendre respon- sables de cette mortalite elevee? On I 'ignorait, bien que Ia fumee de charbon vienne immediatement a !'esprit; mais !es oxydes du soufre ou d'autres polluants pouvaient tout aussi bien avoir ete la cause. Pour des raisons techniques, on put agir rapidement de fai;:on a reduire !es emissions de fumee, sans grandes difficultes economiques, tandis qu'il aurait ete techniquement impossible d'y parvenir dans le cas des oxydes du soufre et que, meme a plus long terme, il aurait ete economique- ment impossible d'obtenir davantage qu'une assez faible reduction. En fait, on a pris une decision d'ordre politique pour reduire immediatement !es emissions de fumee et !es resultats ont ete spectacu- laires. La sante des bronchitiques ne depend plus des variations de la pollution dont s'accompagnent a Landres les fluctuations meteoro!ogiques. Cet incident doit nous apprendre qu'une action rapide peut s'imposer, sans attendre que !es conseillers techniques aient mis tous !es points sur !es i, et que cette action peut etre couronnee d'un plein succes. Le point suivant concerne !es mesures a prendre dans une region ou ii existe un risque d'emissions particulierement toxiques. C'est le cas, par exemple, au voisinage des usines travaillant le plomb ou, si I'equipement de depoussierage est inadequat OU ma! entretenu, il peut y avoir emission de poussieres 12 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES contenant des composes du plom:b. Certaines de ces poussieres peuvent retomber dans le voisinage immediat, mais les particules plus fines peuvent rester en suspension. II faut analyser regulierement des echantillons de poussieres - preleves tant dans les depots que dans les particules en suspension-'- et, si leur teneur en plomb augmente exagerement, <loser le plomb dans le sang d 'habitants de la localite. Pour la meme raison, il faut aussi analyser regulierement des echantillons de poussieres au voisinage des fonderies de zinc pour voir s'il y a emission de cadmium, ainsi qu'autour des usines utilisant l'amiante et le beryllium. II ne suffit pas d'attendre !'apparition de troubles de la sante chez !es habitants. · · La derniere categorie de problemes concerne la possibilite que, dans une zone urbaine donnee, le niveau general de pollution puisse, au moins occa- sionnellement, etre excessif. Nous savons aujourd'hui beaucoup de choses sur !es rapports entre les niveaux de pollution et les emissions dans differentes conditions meteorologiques et nous disposons de resultats d'enquetes detaillees pour de nombreux types de villes. Un consultant experimente doit done pouvoir donner une extimation raisonnable des niveaux de pollution a escompter, en se fondant sur une inspection visuelle de la topographie de la ville et de sa structure industrielle et residentielle et sur le climat de la region. Si cette estimation montre que les concentrations de polluants ont la moindre chance d'approcher un niveau indesirable, il faut le verifier par une courte serie de mesures a l'endroit le plus vulnerable. II n'est pas necessaire d'attendre une enquete detaillee, durant plusieurs annees, avant de commencer a agir. En fait, exiger d'attendre les resultats de cette enquete ne peut guere etre qu'un pretexte pour retarder !es m:esures a prendre. Une enquete assez detaillee' pour guider !'application d'un programme de lutte et verifier son efficacite est un element essentiel de ce pro- gramme; nous en parlerons plus loin. Toutefois, il est possible de prendre des mesures efficaces avant meme de disposer des resultats d'une enquete. PROTECTION DE LA SANTE PAR FIXATION DE LIMITES POUR LA POLLUTION DE L'AIR Dans la section precedente, nous avons 'suppose qu'il etait possible de fixer des concentrations limites de polluants en vue de proteger la sante. L'OMS a fait de grands efforts pour definir ces limites et, en 1972, la situation a ete exammee par un Comite d'experts. La presente section enonce brievement les principes generaux qui ont inspire les travaux de ce Comite; on trouvera au chapitre 3 !'expose des resultats obtenus et. l'essentiel du rapport final a. Dans toutes les collectivites, on constate que la sensibilite des individus aux effets de la pollution de !'air est extremement variable. A une extremite de la gamme, certains adultes en bonne sante peuvent supporter des concentrations assez elevees sans en souffrir; a l'autre extremite se trouvent des sous-groupes particulierement sensibles, notamment les personnes tres agees ou tres jeunes et les malades, et, tout au bout, quelques personnes ne pouvant supporter aucun stress supplementaire, quel qu'il soit. La protection de la collectivite est done une notion statistique; dans ce manuel, elle est prise dans le sens d'une « protection evitant toute atteinte grave a la grande majorite de la population, meme aux personnes appartenant aux sous-groupes sensi- bles )>. II ne serait pas realiste de chercher a donner une definition plus precise. Une autre difficulte est que !es donnees d'ordre medical sur !'influence de la pollution de l'air sur la sante ne fournissent pas aux dirigeants des indications claires sur les rapports entre les dommages causes, !'exposition et la concen- tration des polluants. · Pour des raisons pratiques et ethiques, il est peu probable que cette difficulte soit surmontee dans le proche avenir. II faut done prendre des decisions, des maintenant si possible, d'apres les donnees disponibles. Les resultats obtenus montrent qu'il est possible de definir pour !es polluants courants des limites tres approximatives au-dessous desquelles ils sem- blent inoffensifs. En general, ces limites varient avec le critere adopte et peuvent, par exemple, etre differentes pour !'exacerbation des symptomes de la bronchite et pour I 'incidence des crises d'asthme. Les limites varient d'un sous-groupe a l 'autre et peuvent dependre de conditions climatiques et autres. Cependant, malgre ces incertitudes, les experts ont estime que !es donnees disponibles fournissent bien une base d'action. Qbjectifs a long terme Bien qu'il soit difficile de savoir quels coefficients de securite appliquer aux concentrations limites dont a Serie de rapports techniques de !'OMS, n° 506, 1972 ( CJCiteres de qualite de /' air et indices relatifs aux polluants de /'atmosphere urbaine: rapport d'un Comite d'experts de !'OMS). PRJNCJPES GENERAUX 13 nous avons parle dans l'alinea precedent, le Comite d'experts de l'OMS a ete d'avis qu'il doit y avoir entre la concentration limite d'un polluant donne et sa concentration habituelle un niveau intermediaire auquel il est presque certainement depourvu d'effet pathogene: ces niveaux pourraient servir d'objectifs a long terme. Le Comite a formule des recomman- dations pour les oxydes de soufre, les particules en suspension, le monoxyde de carbone et Jes oxydants photochimiques a, etant entendu qu'elles devraient etre revisees lorsqu'on disposerait de plus de donnees. Objectifs a court tel'me Le Comite etait conscient que, pour des raisons techniques et economiques, peu de pays, sinon aucun, seraient a meme d'adopter actuellement les objectifs a long terme proposes. II a done recom- mande la fixation d'objectifs a court terme, pour l'avenir immediat, qui empecheraient au moins les cas de maladie et les deces dans les sous-groupes sensibles. Pour fixer ces objectifs, le rapport du Comite d'experts b devrait etre un guide utile. Les donnees ont ete choisies dans un ensemble beaucoup plus important et sont raisonnablement representa- tives; s'il y a une erreur systematique, elle va dans le sens de la securite. Les polluants etudies dans ce rapport sont le dioxyde de soufre, la fumee en presence de dioxyde de soufre, le monoxyde de carbone et les oxydants photochimiques. Bien que le Comite ait aussi examine le cas du dioxyde d'azote, il a constate qu'il ne disposait pas encore d'assez de donnees pour etablir des directives specifiques concernant la qualite de l'air. Cependant, compte tenu de !'ensemble des etudes faites, il semble maintenant que les effets nuisibles commen- cent a apparaitre pour une concentration quotidienne moyenne d'environ 100 µg/m 3 • La fixation du niveau de protection a assurer au-dessus d'un minimum de base reclame, en derniere analyse, une decision politique, car toute amelioration de la protection et toute acceleration du programme augmente le cout supporte par la collectivite. II est done raisonnable de prevoir que les objectifs a court terme varieront d'un pays a l'autre et, dans chaque pays, avec le temps. Polluants speciaux Nous avons deja parle des polluants toxiques que peuvent produire certaines usines. De nombreux a Voir chapitre 3, p. 37. b Voir chapitre 3. pays ont publie des listes de <( concentrations maximales admissibles •> pour ces polluants, qui ne doivent pas etre depassees a l'interieur de l'usine. Ces listes reposent dans une large mesure sur la reglementation de I 'hygiene industrielle aux Etats- Unis. Elles ont ete calculees en supposant une exposition de 8 heures par jour, 5 jours par semaine, pour un homme en bonne sante. Comme !'ensemble de la population est exposee a la pollution atmo- spherique 24 heures par jour et 7 jours par semaine, et que cette population comprend des personnes tres agees et tres jeunes et des infirmes, les concen- trations admissibles dans !'atmosphere doivent etre tres inferieures a celles qui sont tolerees dans Jes usines; le rapport habituellement retenu est de 10 a 100, suivant les proprietes specifiques du polluant en cause. PROBLEMES ECONOMIQUES De nombreux auteurs ont souligne le cout de la pollution atmospherique pour la collectivite. Dans le cas de la pollution generale qui existe aujourd'hui dans de nombreux endroits, en ville et a la campagne, ces arguments ne sont pas tres convaincants et il serait difficile de justifier par des motifs economiques la reduction de Ia pollution de l'air. Dans certains cas, cependant, ii peut y avoir d'excellentes raisons d'agir. Par exemple, aux Pays-Bas, on a recemment limite Jes emissions d'acide fluorhydrique des fabriques d'engrais, parce qu'elles causaient des degats dans des champs de fleurs d'importance economique. II faut done etre vigilant et ne pas perdre de vue Ia necessite eventuelle de mesures de ce genre. POSSIBILITES TECHNIQUES DE REDUCTION DE LA POLLUTION ATMOSPHERIQUE Dans la plupart des cas ou ii est necessaire d'agir pour reduire la pollution de l'air, on dispose de la technique voulue, mais son application peut etre couteuse; les considerations economiques sont alors decisives. Parfois, la meilleure solution est inappli- cable, faute de la technique appropriee; il faut dans ce cas se rabattre sur la meilleure solution techniquement possible ou, quelquefois, sur une solution administrative. Les observations qui suivent sur ce qu'on peut faire pour les differents types de polluants resument l'etat actuel de nos connaissances. 14 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Particules en suspension Une pollution serieuse par ,des particules en suspension. est souvent due aux vents qui balayent des. champs sans .couverture vegetale ou des deserts; elle peut aussi etre .provoquee par la circulation automobile sur des routes ou on laisse s.'accumuler la poussiere. Une tres grande partie des poussieres d'origine industrielle sont l'effet d'un <(menage•> mal fait: les voies de communication •de l'usine ne ~ont pas nettoyees et les combustibles. ou a:utres matieres qu'elle utilise .ou produit restent. empiles en plein vent. Le remede est evident. Presque toutes Jes autres particules en suspension provtennent . de foyers industriels et on ne manque pas de moyens techniques de reduire la nuisance ainsi creee; ils vont de chambres de depot simples et bon marche a divers types de cyclones et a de grands equipements couteux tels que les manches filtrantes et les de- poussiereurs electrostatiques. Tous ces procedes sont utilises de longue date dans les usines les plus variees et il serait, en general, difficile de prouver que des raisons economiques empechent de mettre en: service un equipemertt de depoussierage approprie. Les particules en suspension ne sont pas dues au chauffage des logements par des foyers ouverts ou des poeles a charbon ou a coke, parce que le tirage de la cheminee n'est pas assez fort pour entrainer des particules de cendres jusqu 'al 'exterieur. Par contre, les chaudieres de chauffage central au mazout produisent parfois, si les brfileurs sont mal con~us ou mal regles, de petites pa'rticules de charbon qui peuvent retomber dans tout le voisinage. Toute installation brulant du mazout peut degager des fumerons, Souvent impregnes d'acide sulfurique provenant du soufre contenu dans le combustible; cela se produit quand la cheminee est mal dessinee, de sorte qu'il y a condensation sur les parois et que d~s particules de charbon peuvent ainsi s'agglutiner avant de se detacher, de temps en temps, et d'etre expulsees par morceaux. lei encore, le remede est simple: isoler ou redessiner la cheminee. Fumee II est techniquement impossible d'empecher !'emission de fumee a partir des foyers· ouverts alimentes au charbon gras, souvent employes pour le chauffage des habitations, au Royaume-Uni par exemple. La seule solution est de remplacer le charbon par des combustibles solides sans fum~e, comme le coke, ou d'adopter un autre mode de chauffage. En revanche, dans le cas de l'industrie et des petites chaudieres de chauffage central, les installations modernes fonctionnant bie:il ne pro- duisent de fumee que pendant une tres courte periode, a l'allumage; s'il n'en est pas ainsi, cela prouve que I 'installation est desuete ou mal utilisee. La solution est done d'ordre administratif; compte tenu des aspects economiques de la modernisation. Dioxyde de soufre La combustion du charbon, du coke ou du mazout produit du dioxyde de soufre et souleve deux problemes, tout a fait distincts. Le premier est de maintenir la concentration au :iliveau du sol dans des limites que l'on peut considerer comme admissi- bles du point de vue de la sante. Le second concerne les effets qu'aurait ce compose sur le milieu pris dans son ensemble: il ne s'agit pas seulement de concentrations au niveau du sol, mais 'de I 'importance de !'emission totale. Ori peut reduire de diverses fa~ons !es concentra- tions au niveau du sol. La plus simple, et peut-etre la plus efficace, est de n'employer, dans les zones vulnerables, que les sources d'energie qui ne dega- gent pas de dioxyde de soufre - le gaz et l 'electricite, par exemple :......... ou du charbon ou du mazout a faible teneur en soufre, qui n'en degagent que peu. Reserver les charbons de cette categorie aux villes ou le risque est le plus grand implique d'ordinaire un transport a plus longue distance, done dispen- dieux; d'autre part, le mazout a faible teneur en soufre est plus couteux, a qualite egale. Ce moyen a cependant ete utilise eh pratique sans consequences economiques graves. Par exemple, une des grandes centrales electriques du centre de Londres a employe pendant de nombreuses annees du charbon pauvre en soufre et, dans le centre de Paris, les restrictions eri vigueur depuis plusieurs annees sur la teneur en soufre du mazout ne semblent pas avoir cause de graves difficultes economiques. Si tous · ces moyens modifient la repartition geographique des emissions pour proteger le plus possible les zones vulnerables, ils ne reduisent pas la quantite globale de dioxyde de soufre degagee sur toute la superficie du pays, sauf si les combustibles necessaires etaient obtenus par desulfuration partielle du charbon ou du mazout de qualite courante. On peut beaucoup reduire la teneur en soufre de certains charbons par les techniques habituelles de lavage qui eliminent une grande partie des pyrites, mais ne peuvent naturellement pas modifier la teneur en soufre organique. Le fonctionnement PRINCIPES GENERAUX 15 normal des raffineries de petrole a une certaine souplesse qui permet de produire plus d'huile legere contenant peu de soufre au prix d 'une augmentation de la teneur en soufre du mazout. 11 est technique- ment possible d'eliminer et de recuperer une partie du soufre et de reduire ainsi !'emission totale de dioxyde de soufre a consommation egale d'huile brute; ces methodes sont, en fait, parfois employees mais, malheureusement, elles deviennent de plus en plus couteuses a mesure qu'on augmente la quantite de· soufre elimine. Dans certains cas, il pourrait etre preferable de desulfurer le charbon ou les produits petroliers indirectement et de reduire !es emissions totales de dioxyde de soufre par gazeifica- tion. et recuperation du soufre contenu dans le gaz avant que celui-ci ne soit employe comme source d'energie. La technique necessaire est bien connue et d 'une grande fiabilite. La seconde categorie de moyens permettant de reduire la concentration de dioxyde de soufre au niveau du sol consiste a eliminer ce polluant des gaz de carneau avant qu'ils ne sortent des cheminees d'usine, ce qui aurait l'avantage supplementaire de reduire !'emission totale. La question est a l'etude depuis 50 ans, mais, des nombreuses techniques proposees, une seule a ete appliquee avec succes a grande echelle pendant uncertain nombre d'annees. Les gaz de carneau sont laves par de tres grands volumes d'eau - environ 20 tonnes par tonne de combustible utilise - a laquelle on a ajoute un peu de chaux ou de craie. Deux installations de ce genre fonctionnent dans le centre de Londres depuis plus de 20 ans, mais elles ont, pour le public, le grave inconvenient que des panaches de gaz lave, froid et humide, descendent sur le voisinage ou ils causent une pollution plus grave que si le gaz de carneau n'avait pas ete lave et s'etait disperse naturellement; c'est pourquoi l'une de ces installations vient d'etre mise hors service. Plusieurs autres procedes de traitement des gaz sont sur le marche, mais il faudrait les etudier avec grand soin avant de pouvoir en recommander un a coup sfu pour une application particuliere. En general, le cout de ces methodes est prohibitif si on ne peut pas les appliquer a tres grande echelle. Cet inconvenient disparait avec une methode ou la combustion se fait en presence d 'un alcali qui fixe une grande partie du soufre. Le charbon ou le produit petrolier (ou tout autre combustible solide) brule dans un lit fluidise de sable additionne, suivant le besoin, de chaux ou de dolomie en poudre. Cette methode a ete employee avec succes dans de tres petites usines. Une troisieme possibilite est d'employer, pour la dispersion des gaz de carneau, des cheminees bien con9ues, de hauteur suffisante et implantees dans des endroits bien choisis, ce qui permet de maintenir la concentration du dioxyde de soufre au niveau du sol aussi bas qu'on peut raisonnablement le demander. 11 est a remarquer que c'est la seule methode qu'on ait beaucoup employee avec succes. De hautes cheminees ne sont jamais bon marche et, lorsque la hauteur necessaire atteint 200 a 250 m, comme dans les grandes centrales electriques, elles sont extremement couteuses. On a critique cette fa9on de faire parce qu'elle ne reduit pas !'emission totale dans l'atmosphere et que l'on compte peut-etre trop sur l'auto-epuration naturelle de l'air. Jusqu'ici, on n'a pas prouve que ces processus naturels soient insuffisants, mais il est possible que, dans certaines regions, le transport de la pollution a longue distance, dans des conditions meteorologiques particulieres, soit nuisible aux lacs, aux forets et aux sols, en particulier pour !es lacs non tamponnes et les sols naturellement acides, comme en Scandinavie. L'Organisation de Coope- ration et de Developpement economiques (OCDE) a commence une etude, a !'echelon international, du transport de la pollution a longue distance afin de determiner si des restrictions internationales des emissions sont necessaires; Jes resultats ne sont pas encore disponibles. 11 faut remarquer aussi que rien n'indique que les tres faibles concentrations de dioxyde de soufre que l'on rencontre generalement a la campagne par suite de la pollution provenant des villes puissent etre nuisibles, mais on ne dispose que de peu de donnees sur le rendement des recoltes, etc. Quel que soit le resultat de ces etudes, et d 'autres qui pourraient se reveler necessaires, il semble que l'on continuera a employer les hautes cheminees, qui sont tres efficaces pour reduire les concentrations du dioxyde de soufre au niveau du sol, meme si l'on constate qu'il faut diminuer les emissions totales. Emanations de produits chimiques Dans l'etat actuel de la technique, ii n'y a aujour- d'hui aucune raison de tolerer des emissions toxiques ou desagreables de ce genre, puisqu'il est possible de les eviter sans difficultes exagerees sur le plan economique. Emissions malodorantes provenant des « professions genantes » Ce sont peut-etre les formes les plus desagreables de la pollution de l'air; elles proviennent surtout de 16 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES petits etablissements qui traitent Jes dechets d'origine animale, les residus alim\!ntaires, etc., ainsi que des exploitations agricoles intensives, qui peuvent tous creer une nuisance tres grave dans une zone tres restreinte. On peut souvent obtepir une grande amelioration en exigeant un << menage » tres bien fait et en dessinant !'installation de fac;:on que les gaz malodorants soient le plus possible enfermes et passent a travers des laveurs ou des absorbeurs simples ou, si I 'installation comprend une chaudiere, a travers un foyer. Comme il s'agit d'exploitations a petite echelle, le probleme est en general d'ordre economique. Tres souvent, ii s'agit d'industries agricoles implantees a la campagne et il est possible de. transferer I 'installation dans un .endroit .eJoigne des habitations. LEGISLATION CONTRE LA POLLUTION EXIST ANTE II est clair que, dans chaque pays, la decision de promulguer ou de ne pas promulguer une legislation contre la pollution de l'air est d'ordre politique et qu'on ne peut la prendre qu'en tenant compte de nombreux autres facteurs. La question principale sera probablement toujours la suivante: les ressources disponibles ne seraient-elles pas mieux utilisees si elles etaient affectees au logement, aux services sociaux, aux soins medicaux, etc.? Si l'on accepte le principe d'une action legislative, plusieurs points d'ordre general doivent etre presents a }'esprit. Le premier est que la loi 'doit etre applicable; il faut pour cela que le public demande une legisla- tion, meme si elle va un peu plus loin qu'il l'aurait desire. 11 doit cependant y avoir un accord de principe entre le legislateur et ceux pour qui il legifere. On peut avoir a preparer le terrain en presentant habilement les faits s'il s'agit de modifier des habitudes anciennes, comme par exemple au Royaume-Uni, quand on a interdit de chauffer les habitations par combustion de charbon dans des foyers. En general, tant pour les industriels que pour les particuliers, modernisation est synonyme de moindre pollution et une legislation sage est une legislation qui va dans le sens de !'opinion publique et agit comme catalyseur pour accelerer une evolution qui se serait de toute fac;:on produite. En fait, il arrive souvent que le public reclame un progres plus rapide de l'epuration de l'air et, ne se rendant pas compie des difficultes economiques et techniques a surmonter, s'impatiente de la reaction, trop lente a ses yeux, des pouvoirs publics. Le point suivant concerne aussi la possibilite d'appliquer les lois, mais du point de vue technique, non du point de vue politique. Le but de toute action contre la pollution de l'air est de ramener la concentration des polluants a des valeurs inferieures aux limites admissibles. Cela doit etre enonce clairement dans le preambule de la legislation et les limites specifiques doivent etre indiquees. Cependant, cela ne suffit pas; une Joi conc;:ue seulement en termes de ces limites est vouee a l'echec, car, si Jes limites sont depassees, il est impossible de savoir qui condamner. Les stipulations specifiques de la loi doivent etre en termes d'emissions a ne pas depasser et Jes limites ainsi fixees doivent etre choisies de fac;:on que, en. general, si la loi est respectee, les concentrations au niveau du sol enoncees dans le preambule seront atteintes. De la sorte, il est facile d'appliquer Jes condamnations eventuellement necessaires, parce qu'il est facile de mesurer les emissions de toute installation suspecte. Enfin, un principe general est qu 'ii doit etre possible techniquement, sans difficultes economiques exagerees, de respecter les limites legales sur les emissions. Dans le passe, }'expression << sans diffi- cultes. economiques exagerees >> a ete une source de malentendus; sa signification est etudiee plus loin (p. 17) au sujet des << meilleurs moyens utilisables en pratique >> pour reduire les emissions. Les autres considerations. concernent la souplesse que doit avoir la loi pour pouvoir faire face le mieux possible aux divers problemes qui se posent. Dans les parties de }'Europe ou, en hiver, un chauffage intense des habitations est necessaire, une grande partie de la pollution dans les villes peut provenir de cette source. Le volume total des emissions polluantes provenant de particuliers peut etre inferieur a celui des .emissions de l 'industrie, mais les cheminees sont beaucoup plus basses et la temperature relativement faible des gaz emis implique qu'ils ont une faible force ascensionnelle pour aider a leur dispersion. A long terme, ce probleme peut etre resolu par le chauffage urbain, mais, a court terme, on ne peut reduire la pollution par la fumee qu'en utilisant des sources sans fumee - gaz, electricite, mazout, combustibles solides sans fumee - et la pollution par le dioxyde de soufre que par le recours .au gaz, a J'eJectricite OU a du mazout pauvre en soufre. Comme il est impossible de produire a bref delai de grandes quantites de combustibles, ces modifications ne peuvent etre imposees d'un. seul coup a !'ensemble d'un pays, ni meme aux zones urbaines d'un pays. La legislation PRINCIPES GENERAUX 17 doit done etre corn;ue de fa9on a permettre une conversion sur un certain nombre d'annees et assurer que la fourniture de ces combustibles de remplacement soit reservee, autant que possible, aux villes !es plus polluees et que, dans chaque ville, !'action antipolluante soit modulee en fonction des possibilites d'approvisionnement. L'application de- taillee de ces modifications peut etre confiee, dans une plus ou moins large mesure, aux autorites locales, agissant sous le controle de !'administration centrale. La pollution par !es industries existantes pose des problemes differents, car les contraintes sont d'ordinaire economiques et portent sur le cout d'installation et d'exploitation de l'equipement anti-pollution necessaire. On admet en general que l 'industrie polluante doit supporter ces couts, mais nous parlerons plus loin de quelques exceptions (voir p. 17). La difficulte porte sur l'etablissement de regles sur !es emissions. Par exemple, dans le cas de deux usines identiques mais implantees l'une a la campagne, l'autre dans une ville, il peut se faire que, pour la premiere, les emissions n'aient pas besoin d'etre reglementees pour maintenir le niveau de la pollution au voisinage dans des limites acceptables, tandis que, pour la seconde, comme pour !es autres principaux pollueurs de la ville, des restrictions severes s 'imposent: la seconde usine deviendrait alors moins concurrentielle que la premiere. On pourrait aussi imposer les memes restrictions aux deux usines de fa9on a les rendre parfaitement concurrentielles l'une par rapport a l'autre, mais du meme coup elles seraient toutes deux vulnerables a l'egard de concurrents etrangers non assujettis a une limitation analogue. Les travailleurs preferent souvent tolerer une forte pollution plutot que · de voir une entreprise qui constitue leur moyen d'existence obligee de fermer. De plus, s 'ii y a dans une ville plusieurs usines de nature differente, comme c'est d'ordinaire le cas, !'application de regles fixes sur leurs emissions peut avoir pour elles des effets economiques tres differents. On a souvent constate que ce sont les installations desuetes qui polluent le plus; elles n'ont done qu'une vie utile probable tres restreinte et il faut tenir compte de ce facteur pour fixer la severite des restrictions a appliquer. On pent fort bien resoudre le probleme en leur imposant des conditions propres a accelerer leur modernisation. II semble clair qu'il faut etre tres souple dans la reglementation des emissions provenant d 'installa- tions existantes et que chaque cas doit etre examine individuellement. Cela a conduit au principe adopte au Royaume-Uni: appliquer !es « meilleurs moyens utilisables en pratique >> de reduire !es emissions, !'expression en pratique s'entendant tant sur le plan technique que sur le plan economique. Dans chaque cas, c'est un fonctionnaire technicien qui doit juger de !'interpretation a lui donner. Quant aux expres- sions << economiquement possibles >> et « sans provo- quer de difficultes economiques exagerees >>, elles sont tres souvent ma! comprises. Elles n'impliquent pas qu'on se contentera d'une reduction symbolique des emissions pour pouvoir maintenir des benefices eleves. Au contraire, l'industrie est obligee d'aller aussi loin qu'elle peut, sans perdre sa viabilite economique, dans la voie de la reduction de ses emissions, de fa9on a essayer de les ramener a un niveau ou elles n'ont pas d'effets sur la sante et la qualite de vie. Ce but est souvent atteint. Quoique cette fa9on d'agir avec la souplesse necessaire ait donne d'excellents resultats dans le passe, !'applica- tion de la loi a ete une source de malentendus, car le public a souvent eu !'impression que la balance n'etait pas tenue egale entre l'industrie et Jui. La methode serait considerablement amelioree si la decision sur le degre de pression a exercer dans un cas donne, au lieu d'etre abandonnee aujugement d 'un fonctionnaire technicien unique agissant en secret, etait prise par un petit groupe, comprenant des techniciens et des non-techniciens, agissant au grandjour. PENALITES ET SUBVENTIONS On a souvent suggere que ceux qui polluent !'air devraient etre condamnes a une amende. Selon nous, cette doctrine parait vraiment tres dangereuse, car elle conduit a la conclusion que ma! faire est moins condamnable si le responsable peut payer. Ce procede peut certes encourager a reduire les emissions pour echapper aux penalites, mais ii n'oblige pas a le faire et semble sur ce point inferieur a d'autres methodes plus contraignantes. II serait peut-etre acceptable en principe si le niveau total de la pollu- tion auquel !'installation en cause contribue etait assez faible pour n'avoir aucun effet nuisible sur la sante ou la qualite de vie, car dans ce cas, une redevance pourrait etre consideree comme analogue a la redevance versee pour utiliser un egout existant. Meme dans ce cas, la difficulte d'evaluer la charge imposee a la capacite d'auto-epuration de !'atmo- sphere par les differents types d'emissions rend presque impossible la formulation de regles equi- 18 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES tables. Si la sante ou la qualite de vie est menacee de fa<;on decelable, le probleme devient encore plus difficile car les emissions nuisibles en cause - de faibles emissions provenant du chauffage des habi- tations, par exemple - peuvent avoir beaucoup mains d'effet sur !'ensemble de !'atmosphere que des. emissions intenses sans grande action au niveau du sol. On peut recourir aux subventions pour rendre possible la reduction des emissions nuisibles de telle ou telle installation. Cette fa<;on de faire se justifie lorsqu'il est dans l'interet national de maintenir en service une entreprise qui cesserait d'etre rentable - et devrait done arreter ses activites - si elle avait.a supporter la charge de l'equipement anti-pollution, tant en immobilisations qu'en de- penses d'exploitation. MOYENS METEOROLOGIQUES Dans une zone quelconque, le niveau de pollution auquel les habitants sont exposes est pwporiionnel a la difference entre le taux d'emission des polluants par les cheminees et le taux auquel ces polluants sont balayes par le vent ou disperses sans danger dans les couches superieures de !'atmosphere. Le plus souvent, la pollution est facilement toleree et ne devient insupportable que dans les cas, assez rares, ou le vent tombe completement et ou les processus de dispersion verticale cessent , d'agir par suite d'une inversion thermique (c'est-a-dire quand la temperature de l'air en altitude est supe- rieure a sa temperature au niveau du sol). Si cet etat de choses persiste un jour ou deux,.les concen- trations de polluants peuvent etre multipliees par 10 ou par 20. Dans ce cas, la situation d'une ville entouree de collines est particulierement defavorable, car le relief contribue a freiner la dispersion des polluants. La plupart des services meteorologiques nationaux publient des previsions .sur la situation generale pendant les 24 ou 48 heures a venir. En concentrant leur attention sur les zones particulierement vulne- rables, ils peuvent prevoir des arrets de la ventilation naturelle comme celui dont il vient d'etre qµestion. On a propose que ces previsions servent de base pour mettre temporairement hors service les. emet- teurs importants qui contribueraient a la pollution enfermee sous une inversion thermique ou pour exiger qu'ils reduisent leurs emissions, soit en, employant un combustible. a plus faible teneur en soufre que le combustible habituel, soit .par d'.autres mesures appropriees. Les installations dont les cheminees sont tres hautes - les centrales electriques modernes, par exemple - peuvent ne pas contribuer du tout a la pollution locale si les cheminees debou- chent au-dessus du nive.au de I 'inversion ou, meme dans le cas contraire, quand le pouvoir ascensionnel des gaz du a leur temperature est suffisant pour qu'ils puissent franchir la couche d'inversion et se disperser librement dans !'atmo- sphere superieure. C'est une chose tres grave que de fermer une grande usine moderne avec un bref preavis et il serait absurde de le faire a mains que, d 'une part, les previsions ne soient fiables et que, d'autre part, la poursuite de !'exploitation pendant une periode de calme et d'inversion thermique ait des chances de nuire serieusement a la sante. On d.oit pouvoir tolerer une certaine reduction de la qualite de vie quelques jours par an si elle est tres chere a eviter, mais c'est la une decision politique. II est douteux que les previsions meteorologiques des arrets de la ventilation naturelle suffisent a elles seules, mais, si on les combine avec des enregistrements continus des niveaux de pollution, elles peuvent fournir des indications a court terme (12 a 18 heures) probablement assez fiables pour declencher diverses mesures: bruler des combustibles contenant peu de soufre, mettre en marche un equipement special pour reduire les emissions de polluants ou se preparer a mettre en reuvre d'autres plans d'urgence .si une pollution considerable et persistante se produit comme il a ete predit. Le stockage de combustibles a faible teneur en soufre peut etre une source de difficultes dans certaines usines, mais elles semblent negligeables par rapport aux consequences des autres mesures possibles. Cependant, le plus grand interet des previsions a court terme es.t peut-etre de servir de signal pour diffuser des avertissements aux malades souffrant de bronchite et d'autres maladies des voies respiratoires, leur conseillant de rester chez eux ou la pollution est toujours moindre qu'a l'exterieur. Quand cela se.produit en hiver, il est particulierement important de ne prendre ou de ne recommander aucune action dont le resultat serait d'amener des vieillards bronchitiques a rester chez eux sans un chauffage suffisant. AUTORISATION DES INSTALLATIONS NOUVELLES Beaucoup des principes ci-dessus s'appliquent aussi bien pour le. controle des usines et des logements PRINCIPES GENERAUX 19 a construire que pour la lutte contre la pollution existante. Comme nous l'avons deja dit, un grand nombre des problemes actuels proviennent soit du caractere desuet des usines, soit de Jeur implantation par rapport aux zones residentielles qui n'a pas ete planifiee. Dans le premier cas, c'est une question d 'ordre economique, done, en derniere analyse, d'action politique. Si le remplacement des usines anciennes est bien fait et bien controle, I 'importance de ce probleme devrait diminuer rapidement a l'avenir. L'implantation de nouvelles usines doit etre strictement controlee si l'on veut ramener ou maintenir la pollution d'origine industrielle dans des limites acceptables. La premiere regle doit etre que toute installation susceptible d'etre polluante ne peut etre realisee qu'apres autorisation. Cette regle doit s'appliquer non seulement aux grands emetteurs, mais aussi aux petits ateliers des <( professions genantes >>, telles que cuisson d'aliments pour les pores, sechage de dejections de volaille, traitement de dechets animaux, etc., ainsi qu'aux nouvelles installations de chauffage central pour locaux a usage commercial. Les details des methodes de planification a appliquer du point de vue de la pollution de l'air varient d'un pays a I'autre, mais il importe que Ies fonctionnaires responsables aient Ia competence voulue pour examiner, et si necessaire refuter, les avis d'experts fournis a l'appui des demandes. Une autorite chargee de la planification tiendra compte, dans tous les cas, de certains principes generaux dont le plus important est peut-etre qu'il faut exiger au moins !'application des meilleurs moyens utilisables en pratique (sur le plan economi- que comme sur le plan technique) pour reduire Jes emissions. C'est en principe une erreur que d'autori- ser des emissions de polluants qui seraient evitables, meme si l'on ne peut prouver qu'elles causent des degats dans le voisinage. Une autre erreur de principe consiste a autoriser la construction de toute une serie d 'usines dans une zone determinee et de laisser ainsi !'emission totale de polluants atteindre une valeur voisine de ce qu'on peut considerer comme une limite de securite - meme si elle Iui est inferieure - alors que Jes autorites chargees de la planification pourraient reduire la densite des emissions par une decentrali- sation rationnelle de l 'industrie. Cela touche de pres Ia politique generale d'urbanisme et d'amenagement rural. Voici deux exemples a I 'appui de cet argument. Une cimenterie moderne dotee du meilleur equipe- ment de depoussierage ne devrait guere donner lieu a reclamations; mais si, par exemple, cinq de ces cimenteries sont mises en service au voisinage I 'une de l'autre, }'emission totale de poussieres peut etre egale a celle produite auparavant par une seule cimenterie equipee d'un depoussiereur du type ancien. La forte concentration de cette industrie dans l'estuaire de la Tamise, dans le sud de l'An- gleterre, est preoccupante a cet egard. De fa<,:on analogue, meme quand !es emissions totales de dioxyde de soufre dans une zone donnee sont inferieures a la limite consideree comme admissible du point de vue medical, ii arrive que l'oxydation de ce compose forme dans !'atmosphere un brouillard d'acide sulfurique, source de brumes industrielles et de reduction de l'ensoleillement. L'utilisation avisee des pouvoirs accordes par Jes lois sur l'urba- nisme peut permettre, en fait, de se premunir contre Jes effets nuisibles si I' on constate que Jes limites fixees provisoirement pour Jes polluants sont trop elevees. Outre ces considerations generales, il faut, chaque fois qu'une demande de construction d'usine est presentee, estimer la pollution a prevoir dans le voisinage. Si l'emplacement propose est a la campagne, ou le niveau actuel est faible, on peut admettre un plus fort accroissement de la concen- tration des polluants que dans un district plus pollue, ou une augmentation bien moindre pourrait porter le niveau total de pollution au-dela de la limite acceptable. Telle est la politique suivie au Royaume-Uni depuis de nombreuses annees, grace a la publication d'avis officiels sur la hauteur necessaire aux cheminees des nouvelles usines pour maintenir la pollution dans des limites acceptables. Pour une tres grande installation, telle qu'une centrale electrique, avec une cheminee de 150 a 250 m de haut, implantee sur un terrain a peu pres horizontal, on peut obtenir une bonne estimation des niveaux de pollution probables au voisinage du sol en employant les formules empiriques etablies par l'Electricity Authority du Royaume-Uni a la suite de recherches experimentales etendues. Pour des installations un peu plus petites, dont les chemi- nees ne depassent pas une centaine de metres, on peut se servir des formules plus classiques pour obtenir une estimation suffisamment fiable des niveaux de pollution probables, tant que les panaches des cheminees ne sont pas affectes par Jes batiments voisins et que le terrain est raisonnablement plat. Normalement, un panache n'est pas influence par Ies immeubles voisins si la cheminee a au moins deux fois et demie leur hauteur; ii faut done respecter 20 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES cette regle chaque fois que c'est possible. Mais dans Jes cas frequents ou c'est impossible, surtout dans Jes villes, et aussi lorsque le terrain n'est pas assez plat, ii faut proceder a des essais en souflierie sur maquettes des usines proposees et de leur voisinage, pour estimer . la pollution probable. Dans toutes ces estimations, ii faut tenir compte des conditions meteorologiques dans la region. C'est surtout la stabilite de !'atmosphere . et la direction et la vitesse du vent qui agissent sur Jes niveaux de pollution. Le calme, ou le vent tres faible, est le plus a craindre, parce qu'il est souvent associe a une inversion thermique et a une ventilation naturelle tres reduite, surtout lorsque la: region est entouree de collines. Les implantations c6tieres peuvent aussi etre defavorables, car l'alternance de la brise de mer et de la brise de. terre peut ramener Jes polluants qui avaient derive sur m;e certaine distance vers la mer ou vers l 'interieur des terres. Aujourd 'hui, lorsqu 'une autorisation est demandee pour des usines dont !'emission, particulierement nuisible, est difficilement reductible, l'al!torite competente est beaucoup plus libre qu'autrefois pour exiger que l'usine soit implantee a une distance suffisante des villes et des villages; }'une des raisons en ~st que les moyens modernes .de transport permettent au personnel d'etre loge beaucoup plus loin de son travail qu'auparavant. URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL Les problemes concernant la pollution de l'air qu'on a eu a etudier jusqu'ici - et ils ne sont pas encore tous resolus - sont nes d'une absence de planification dans le passe; meme les problemes que posent les autorisations de creation de nouvelles usines, dont nous venons de parler, sont plus difficiles et plus. co-0.teux a resoudre parce qu'il faut agir dans le cadre des contraintes imposees par !'absence anterieure de planification. Cette carence rend Jes mesures correctives, et la planification nouvelle, bien plus onereuses que si les precautions voulues avaient ete prises d'emblee, et le resultat final est souvent bien moins bon. II est done de la plus haute importance pour l'avenir qu'on tienne compte de la pollution de l'air dans tous les plans d'urbanisation et d'amenagement rural. Le specia- liste de la pollution atmospherique doit etre consulte des le debut et il doit . avoir le meme statut que l'architecte, l'ingenieur des transports ou I:econo- miste. Aujourd'hui encore, dans bien des projets, on commence a tenir compte de la p~llution de l'air si tard que des decisions irrevocables influern,;ant les niveaux de pollution ont deja ete prises. Les plus importantes de ces decisions sont peut-etre liees au choix du s.ite. II faut considerer les caracteristiques de ventilation naturelle de tout emplacement propose en meme temps que des facteurs tels que la main-d'ceuvre disponible, Jes moyens de transport, etc. Dans beaucoup de villes anciennes et, malheureu- sement, dans de nombreuses villes en cours de realisation, l 'une des plus importantes sources de pollution est le chauffage des logements. A vec des cheminees basses et des temperatures d'emission relativement faibles, les gaz ont peu de chance de se disperser de fa,;on satisfaisante et les rues peuvent etre fortement polluees. On ne doit pas, aujourd'hui, construire d'habitations pouvant causer une telle pollution et le chauffage doit se faire au gaz, a l'electricite ou au mazout a faible teneur en soufre. Si le plan d'urbanisme prevoit des immeubles a appartements de grande hauteur, on peut y dissimuler des cheminees pour le chauffage urbain. Les principes de la planification du secteur ind.ustriel dans une ville nouvelle ont deja ete examines dans la section sur les autorisations de creation d'usines nouvelles. Ils consistent a reduire les emissions autant que c'est pratiquement possible, a limiter eventuellement Jes emissions totales dans une zone donnee, a obliger les emetteurs particulie- rement nuisibles a s 'implanter a la campagne, et a exiger des cheminees assez hautes pour que la concentration des pojluants au niveau du sol reste suffisamment faible dans le voisinage. Dessiner de hautes cheminees ne pose .aucun probleme d'ordre esthetique, contrairement a ce qui se passerait dans une zone residentielle, et il est possible de realiser des groupes de hautes. cheminees tres agreables a l'ceil; c'est l'affaire des architectes. Le secteur industriel doit etre separe de la zone residentielle par un << cordon sanitaire >> ou zone tampon de pares et de jardins, avec autant d'arbres que possible. Une telle zone comprend de tres grandes superficies humides de feuilles, de sol, etc., pour absorber les polluants qui pourraient autrement deriver vers la zone residentielle. Si l 'on evite les especes particulierement sensibles, la vegetation ne souffrira pas. La question des relations spatiales entre Jes deux parties d'une ville n'est pas toujours simple. Si la dispersion des polluants etait la meme, quelle que soit la direction du vent, on implanterait les zones residentielles au vent de la zone industrielle par PRINCIPES GENERAUX 21 rapport au vent dominant; mais, souvent, c'est quand le vent souffle dans une autre direction que la dispersion est la plus defavorable. Dans chaque cas, il faut demander l'avis d'experts en meteorologie. Lorsqu'on a trace le plan provisoire d'une nouvelle ville, on peut, par le calcul, predire quels seront les niveaux de pollution (ce qu'on appelle aujourd'hui etablir un modele mathematique) d'apres les structures connues des emissions et les conditions meteorologiques generales. La vue d'ensemble ainsi obtenue est en principe raisonna- blement exacte, mais le calcul des niveaux precis de pollution implique qu'on assigne arbitrairement des valeurs numeriques a certaines constantes. Cela se fait d'ordinaire en appliquant le meme modele a une ville existante ou les conditions meteorologiques sont analogues et pour laquelle on dispose de mesures de la pollution. Les constantes sont determinees de fa;on que Ies resultats du calcul concordent avec les mesures et elles sont conservees dans !'application du modele a la ville projetee. C'est, en fait, une fa<;on assez subtile d'employer les donnees fournies par les rnesures dans une ville pour predire les niveaux de pollution dans une autre. Ces calculs peuvent amener a modifier le projet initial. POLLUTION DUE A LA CIRCULATION ROUTIERE Cette source de pollution ne prend de !'importance que dans les villes surpeuplees ou la densite de la circulation est elevee. II en existe deux types: la pollution par le plomb et la pollution par Jes sous- produits de la combustion. On ajoute a !'essence du plomb tetraethyle pour ameliorer ses caracteristiques de combustion et pour permettre l'emploi de moteurs a taux de compression plus eleve, d'un meilleur rendement. La plus grande partie de ce plomb passe, sous forme de poussiere d'oxyde de plomb, dans !es gaz d'echappement et une partie est aeroportee. Elle peut ainsi entrer dans les poumons, ou elle est absorbee. La plus grande partie du plomb present dans l'organisme Yient de la nourriture et des boissons, la poussiere n'en fournissant qu'une faible proportion: rien ne prouYe que le plomb provenant de l 'echappement des voitnres ait jamais provoque le saturnisme chez l 'homme. Cependant, comme cette substance toxique s'accumule dans le corps, en particulier dans les os, et peut, dans des conditions de stress, passer dans le courant sanguin, ii parait prudent d'en reduire I 'absorption autant qu'il est raismmablement possi- ble. Et cela d'autant plus que des mesures montrent que la quantite moyenne de plomb ingeree avec la nourriture et !es boissons est beaucoup plus voisine - quoique encore bien au-dessous - de la limite de securite acceptee par l'OMS que pour la plupart des autres substances toxiques. De nombreux pays prennent maintenant des mesures pour limiter la quantite de plomb dans I 'essence, mais, avant de fixer ces limites, il ne faut pas oublier deux points. Le premier est que, si l'on utilise un moteur a bas taux de compression, qui fonctionnera normalement avec de !'essence a faible degre d'octane, on consom- me plus d'essence pour une meme puissance et la combustion de cette essence produit une plus grande quantite de polluants. Le second est que, si !'on modifie le fonctionnement des raffineries pour obtenir de !'essence a degre d'octane eleve utilisable sans plomb, le cout augmente et le processus con- somme plus de petrole brut qu'actuellement. Chose peut-etre plus importante, cette essence contient une plus forte proportion d'hydrocarbures aromatiques, ce qui pourrait augmenter !'emission de composes cancerogenes dans Jes gaz d'echappement. Il semble que ces problemes n'aient actuellement aucune solution technique et il est peu probable qu'on en trouve dans le proche avenir. La seule possibilite parait etre d'ordre administratif: limiter la circulation dans le centre des villes et probablement aussi limiter la cylindree des moteurs des voitures qui y circulent. On n'a trouve jusqu'ici aucunc solution technique satisfaisante au probleme des produits de combustion des moteurs a essence. Les polluants en cause sont le monoxyde de carbone, les oxydes d'azote et les hydrocarbures imbrfiles ou partiellement brfiles. La circulation routiere n'est pas la seule source de monoxyde de carbone et d'oxydes d'azote. Le premier est produit par la combustion imparfaite des combustibles dans les foyers ouverts et dans !es fours, !es seconds par les combustions a haute temperature, conune c'est le cas pour beaucoup de chaudieres er de fours. Dans des rues embouteillees et mal wntilees, la circulation est la principale source de monoxyde de carbone, qui peut atteindre des concentrations susceptibles de porter atteinte aux malades cardio-vasculaires obliges de respirer de l'air pollue plusieurs heures par jour. Cependant, la quantite de monoxyde de carbone qui entre dans le courant sanguin d'un habitant d'un quartier a circulation intense est plus faible que celle absorbee par un habitant de la campagne qui fume quelques 22 GESTION DE LA QUALITE DE .L'AIR DES VILLES cigarettes par jour. Les oxydes d'azote sont beaucoup plus toxiques et, si leur concentration dans les rues animees venait a s'accroitre suffisamment, il faudrait prendre des mesures pour raisons de sante. II existe une seconde raison, d'un tout autre ordre, de reduire ces emissions. Quand le soleil est ardent, ces oxydes reagissent avec les hydrocarbures pour donner de l'ozone et. des c9mposes organiques lacrymogenes, qui forment ensemble un smog photochimique du type habituel a Los Angeles, a Mexico et dans quelques autres villes. Ce smog diminue serieusement la qualite de la vie, et les concentraiions des oxydants peuvent atteindre des niveaux ou les habitants les plus sensibles sont affectes. Dans beaucoup de villes europeennes, les gaz d'echappement peuvent rendre la vie moins agreable a cause de leur odeur nauseabonde, qui peut etre due a des hydrncarbures partiellement brules (aldehydes superieurs) emis dans les gaz d'echappement; mais comme l'effet est maximal en ete, par des journees calmes et ensoleillees, il pourrait etre .du .a un precurseur du smog photochimique. Les concentrations elevees d'ozone observees dans ces conditions tendent a confirmer cette hypothese. Aujourd'hui, la plupart des voitures sont munies de dispositifs derecyclage renv:oyant dans l.e collecteur d'admission les gaz en partie brules qui sortent des cylindres, au lieu de les laisser s'echapper dans l'air. II en resulte une reduction appreciable des quantites de monoxyde de carbone et d'hydrocarbures emis par le moteur. En principe, il ne serait pas difficile de les reduire encore en ameliorant la. combustion par le recours a des melanges plus pauvres, mais le moteur serait moins puissant et les emissions d'oxy- des d'azote augmenteraient. On peut aussireduire les emissions de monoxyde de carbone et d'hydrocar- bures en utilisant divers dispositifs de postcombus- tion pour achever la combustion des gaz apres leur sortie des cylindres. Cependant, la solution de bon sens, meme si elle est a assez long terme, est de modi- fier la conception du moteur de fac;on a obtenir des gaz d'echappement acceptables. Le probleme des oxydes d'azote est plus difficile. Des appareils a catalyse pourraient reduire leur concentr.ation dans les gaz d'echappement, mais cela exigerait l'emploi d'un carburant exempt de plomb, car ce metal empoisonne rapidement les catalyseurs. De toute fac;on, ii est bien connu que Jes appareils a catalyse sont peu fiables en dehors des laboratoires ou des .usines ou l'on peut controler strictement leur fonctionnement. lei encore, la solution pourrait venir d'ameliorations dans le dessin des moteurs. II faut souligner que, meme quand une modification appro- priee a ete conc;ue et essayee, il faut laisser aux cons- tructeurs plusieurs annees pour apporter a leurs chaines de montage Jes changements necessaires. Comme les stipulations legales ne peuvent s'appli- quer qu'aux vqitures neuves, la reduction du niveau total de ces emissions dans les rues sera lente, ou meme tres lente, si on ne compte que sur les amelio- rations techniques. lei encore, la solution est . de reglementer l'acces des vehicules au centre des villes. Les pollutions importantes par les moteurs Diesel sont dues surtout a la fumee et au carburant imbrule; ces emiss.ions peuvent .etre presque completement supprimees par . un reglage et un entretien corrects du moteur, bien qu'il y ait toujours emission de fumee lors des departs a froid. Un moteur Diesel fonctionnant bien emet a peu pres les memes quanti- tes d'hydrocarbures et d'oxydes d'azote qu'un moteur a essence. ENQU.@,TES On a deja souligne que, lorsqu'il ya une pollution grave, clairement decelable par lessens, ce serait une grave erreur d'attendre, pour agir, Jes resultats d'enquetes longues et compliquees. Toutefois, dans des cas ou la pollution est moins evidente, des enque- tes prealables seront necessaires et il en faudra tou- jours pour evaluer les resultats des mesures prises et montrer ou la lutte doit etre intensifiee et ou l'on peut etre moins severe. Les enquetes sur la pollution de l'air se divisent, en gros, en deux classes. La premiere comprend les enquetes entreprises pour des raisons d'ordre admi- nistratif, comme on vient de le dire. Elles peuvent etre de courte duree, en vue de .comparer l'etat de l'air dans deux districts, ou de longue duree, pour apprecier la fac;on dont la pollution a evolue par suite d'une action administrative ou pour d'autres rai- sons. Ces dernieres enquetes doivent porter sur une periode d'environ 5 a 10 ans, pour eliminer !'influence des variations climatiques aleatoires d'une annee a l'autre. Que ces enquetes soient de courte ou de longue duree, on peut les qualifier d'enquetes de surveillance. La seconde classe est celle des enquetes entreprises en vue de la recherche, pour etudjer I 'influence du temps, de la topographie, de la stmcture urbaine, etc., sur !'allure de la pollu- tion dans une ville, pour etudier le transport et la disparition spontanee des polluants ou pour recueil- lir les donnees necessaires aux recherches epidemio- logiques concernant !'influence de la pollution sur la PRINCIPES GENERAUX 23 sante. Dans ce qui suit, il sera surtout question des enquetes de surveillance. Avant de creer un reseau de surveillance, il faut repondre a certaines questions fondamentales: pour- quoi a-t-on besoin de ce reseau? Combien de don- nees faut-il? Quelle doit etre leur precision? 11 ne faut pas oublier que les enquetes sont toujours tres cou- teuses et qu'elles exigent beaucoup de personnel qualifie, dont le recrutement devient de plus en plus difficile. En outre, dans le passe, beaucoup d'efforts ont ete vains parce qu'on a accumule des donnees inutiles qui n'ont jamais ete evaluees convenable- ment, ou qu'il est impossible d'evaluer. Une enquete nouvelle doit commencer de fa<;on simple et il ne faut l'etendre ou la compliquer que s'il apparait claire- ment que les donnees recueillies sont insuffisantes pour le but vise. L'enquete sera ensuite developpee a la lumiere de l'experience acquise et elle pourra ainsi etre organisee d'une fa<;on bien plus pratique que cela n'aurait ete possible autrement. On ne saurait trop insister pour que les donnees fournies par un reseau de surveillance, telles qu'elles proviennent des instruments ou du laboratoire d'analyse, soient envoyees tousles jours au bureau central, pour etude. Le controleur du projet peut alors proceder imme- diatement a une enquete s 'il releve des anomalies dans les observations de la veille. A defaut de cette solution, on risque de produire de longues series de donnees d 'une validite douteuse. Pour eclaircir ces points, on peut envisager ce qui se passe lorsqu' on propose de faire dans une ville une enquete sur la pollution de l'air, pour des raisons administratives. On commence par une enquete sommaire, ce qui est facile parce qu'on peut estimer l'emission de polluants par les grandes usines a partir de la con- sommation de combustibles et de matieres premieres et de la nature de l 'usine; pour les petites usines, les grandes installations de chauffage central et le chauf- fage domestique, on peut faire des estimations, par exemple sur chaque demi-kilometre carre, a partir des livraisons de· combustible, de la densite des loge- ments, etc. (Des enquetes un peu plus detaillees pourront etre necessaires plus tard s 'il faut envisager la reduction des emissions.) Une fois ces estimations obtenues, on peut proceder a des comparaisons avec d'autres villes analogues sur le plan de la pollution et de la situation topographique et climatique et ou l'on a mesure la pollution, ce qui montrera si une enquete specifique est necessaire. Dans le cas con- traire, il faut cependant proceder a quelques mesu- res pour confirmerla validite de la comparaison. S'il n'exi.ste pas de ville analogue pour laquelle on dispose de mesures, ou si la comparaison montre qu'une enquete est desirable, cette derniere doit commencer de fa<;on tres simple. 11 n'existe pas de regles, scientifiquement fondees, sur le nombre de points d'observation necessaires par kilometre carre pour obtenir un tableau suffisamment precis de la pollution de l'air dans toute une ville. Diverses ten- tatives ont ete faites dans ce sens, mais il est extre- mement douteux que les regles formulees tiennent assez compte des difficultes que souleve l 'interpreta- tion du mot << suffisamment » dans la phrase prece- dente. 11 est presque aussi difficile de tenir compte des variations importantes dues a la micrometeorologie du milieu urbain, c'est-a-dire a la variation des niveaux de pollution entre les deux trottoirs d'une rue, entre un point d'une grande artere et un point voisin d'une rue laterale, entre la fa<;ade avant et la fa<;ade arriere d'une maison, etc. En pratique, le nombre de points d'observation dans les enquetes en cours a ete choisi uniquement en fonction des ressources financieres et autres. L'etude de la struc- ture de la pollution fournie par l 'enquete soil1Il1aire, ajoutee aux donnees meteorologiques pour la region, peuvent aider a choisir les meilleurs emplacements pour les stations. Les resultats des enquetes anterieu- res semblent montrer que, pour la premiere annee du moins, cinq stations doivent suffire pour une ville ne depassant pas 250 000 habitants; peut-etre en faudrait-il quelques-unes de plus pour des villes plus importantes. Ces stations de surveillance doivent etre implantees de fa<;on a mesurer la pollution dam le centre de la ville, dans les zones tres peupleef de vieilles maisons que l'on trouve d'ordinaire a proximite immediate du centre, dans les zones moins peuplees vers les faubourgs et dans la zone indus- trielle. Pour la mesure de la pollution generale, il faut choisir des emplacements qui ne soient pas directement affectes par des emissions voisines; par exemple, il faut eviter de placer des stations dans une rue a circulation intense ou dans le panache de fumee d'une cheminee de particuliers ou d'usine. Toutefois, si l'on apporte une attention particuliere a la pollution due a la circulation automobile, il faut choisir des rues a circulation intense, en particulier celles du centre de la ville. 11 serait peut-etre bon de placer la prise d'air de chaque instrument a hauteur d'hoil1Il1e (c'est-a-dire au niveau auquel on respire) de fa<;on a emegistrer le degre de pollution auquel les etres humains sont exposes. En pratique, tous ces conseils, et de nombreux autres que l'on pourrait donner, sont subordonnes a une consideration pri- 24 GESTION DE LA QUALITE DE L.'AIR DES VILLES mordiale: installer les instruments a l'abri des van- dales et dans un endroit ou l'operateur puisse avoir acces tousles jours, c'est-a-dire, en pratique, presque uniquement dans des batiments publics. Au debut tout au moins, les mesures doivent se limiter a des observations quotidiennes de la fumee, du dioxyde de soufre, des oxydes d'azote et de l'ozone, ces trois derniers etant doses par d.es methodes chimiques simples; bien qu'elles.ne soient pas tres precises pour les 0xydes d'azote. et l'ozone, du moins montrent-elles s:il existe un probleme, auquel cas il faut, au stade suivant, installer en quel- ques points strategiques des .instruments modernes, mais beaucoup plus couteux, comme on le verra plus loin. II faut, de plus, installer a chaque station une jauge de depot qui recueille les poussieres pen- dant un mois. Quand le responsable de l'etude de la pollution sera familiarise avec la structure de la pollution dans sa ville, ii estimera probablement avoir besoin d'.informations complementaires sur o.'autres zones. Le plus souvent, des mesures effectuees a d'autres emplacements pendant de courtes periodes suffiront a preciser la structure de la pollution; .on pourra peut~etre employer pour cela un camion-laboratoire. Sauf si ]'on constate que Jes emplacements ont ete mal choisis au depart, les observations doivent y etre poursuivies plusieurs annees pour qu'on puisse evaluer les changements dus a la legislation ou a la modernisation. L'important est que Jes resultats de la premiere annee soient utilises pour guider les observations suivantes. Une extension de l'enquete sommaire qui est absolument essentielle consiste a determiner les maximums de pollution que dissimulent Jes moyen- nes quotidiennes, ainsi que leur duree. Cela exige des instruments qui mesurent la concentration des polluants en permanence et sont branches sur des appareils de traitement des donnees qui impriment Jes lectures au fur et a mesure et Jes conservent en vue d'analyses ulterieures. Ces instruments coutent beaucoup plus cher que les appareils simples a lec- ture quotidienne, souvent 10 a 100 fois plus, .et !eur emploi exige un personnel hautement qualifie. Parmi les polluants, c'estle monoxyde de carbone qu'il est le plus simple de mesurer de cette fa(,on. Le.materiel est simple et pas trop couteux; on peut done installer dans une ville un certain nombre d'enregistreurs, si c'est juge necessaire. Pour le dioxyde de soufre, l'un des modeles d'.enregistreur est aussi assez hon mar- che et assez fiable, mais les autres modeles existant sur le marche peuvent etre extremement difficiles a maintenir en etat de fonctionnement. Le dosage continu des hydrocarbures, des oxydes d'azote et de !'ozone est egalement possible; le materiel necessaire est tres couteux, m,ais il est fiable entre les mains d'operateurs qualifies. Avant d'entreprendre quoi que ce soit avec l'un de ces enregistreurs continus, ii faut les observer en.fonctionnement dans Jes enque- tes deja en cours et demander a leurs utilisateurs une estimation des ressources de toute nature necessaires pour les maintenir en bon etat de fonctionnement. Dans une grande ville, il faut une serie de ces instru- ments, que l 'on peut installer en un point strategique ou deplacer suivant les besoins. Lorsque des observa- tions ont ete faites dans quelques endroits, ii peut se faire qu'on dispose d'informations suffisantes sur la relation entre Jes niveaux maximaux et Jes niveaux moyens pour pouvoir se dispenser d'enregistreurs .couteux aux autres emplacements. Une enquete au moins a ete faite pour chercher a faire appliquer une Joi fixant la .concentration limite du dioxyde de soufre au niveau du sol. Cela exige l'emploi dans la zone en cause d'un grand nombre d'enregistreurs fonctionnant en conjonction avec des anemometres, afin d'evaluer la contribution de telle ou telle usine. Les enquetes sur la chute de particules en suspen- sion sont faites d'ordinaire pour identifier un emet- tem; et etayer les actions en justice introduites pour reduire une nuisance. Les couts d'acquisition et d 'exploitation des jauges necessaires sont minimes: on peut done, si necessaire, en placer un grand nombre au voisinage des usines en cause. ROLE DU GRAND PUBLIC L'interaction entre le public et l'administration en matiere de pollution de !'air a toujours existe, mais elle evolue rapidement. Autrefois, de petits groupes de gens instruits ont exerce une pression sur Jes pou- voirs publics pour qu'ils agissent contre cette pol- lution, dont !'ensemble de la population reconnais- sait a peine le danger. Plus tard, lorsque Jes gouver- nements ont elabore des lois sur la question, ils ont fait. appel a divers groupes pour ouvrir la voie aux modifications proposees, afin qu'elles rencohtrent une adhesion generale. Au Royaume-Uni, par exemple, les modifications introduites par le Clean Air Act (Loi sur l'air pur) de 1956 etaient fondees sur !'abandon, pour le chauffage des logements, des foyers ouverts au charbon, que la plupart des gens aimaient beaucoup a cause de leur aspect agreable. Le remplacement du charbon par le coke aurait pu PRINCIPES GENERAUX 25 etre tres impopulaire et le public aurait pu supposer que l'absence de flammes impliquait que le coke chauffait mains bien que le charbon. Cependant, lorsque la loi est entree en vigueur, les parties ins- truites du public ont influence l'opinion generale au point qu'il n'y a presque pas eu d'opposition pour ces motifs. Depuis, le souci de la conservation s'est largement repandu, bien que la plupart des gens connaissent mal les details de l'equilibre ecologique. Les pou- voirs publics sont aujourd'hui soumis a de fortes pressions pour qu'ils prennent des decisions preci- pitees sur toute une serie de questions touchant a l'environnement, bien avant que le public ait com- pris les problemes reels. Ils sont accuses de tempori- ser alors que leurs connaissances plus etendues les incitent a la prudence. 11 faut done desormais diffu- ser des informations exactes dans toute la popula- tion, afin que l'energie et l'enthousiasme mis au service de la protection de l'environnement puissent etre canalises dans les directions ou on en a grand besoin, au lieu d'etre mal diriges et d'inciter a des depenses inutiles. Les associations organisees par des personnes bien informees, s'occupant serieuse- ment des problemes d'environnement, ont un role tres important a jouer sur ce point. Comme il a ete dit au debut de ce chapitre, notre but etait de definir les possibilites d'action des hommes politiques et des administrateurs dans le domaine de la pollution de l'air et de presenter de fa9on simple les bases scientifiques et techniques des discussions. Cependant, le present chapitre pourrait tout aussi bien constituer le plan d'un programme d'education du public en matiere de gestion de l'air.

CHAPITRE 2 ASPECTS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS G. A. Persson a TABLE DES MATIERES Page Attitudes du legislateur . . . . . . . . . . . . 27 Elements de la legislation sur la pollution de !'air . 28 Normes de qualite de !'air . . . . . . . . . . 28 Normes sur !es emissions . . . . . . . . . . 29 Permis, immatriculations et dispositions generales 29 La lutte contre la pollution de !'air au niveau regional . . . . . . . . . 30 Utilisation des combustibles . . . . . . . . . 31 ATTITUDES DU LEGISLATEUR On peut distinguer trois approches differentes des problemes juridiques concernant la protection de l'environnement, dont fait partie la Jutte contre la pollution de l'air. La premiere est caracterisee par une legislation a objectifs limites. Chaque loi porte sur un seul aspect de la protection de l'environne- ment ou de Ia Iutte contre la pollution. Dans cette attitude traditionnelle, la pollution atmospherique fait l'objet d'une serie de lois. La seconde approche est de nature plus globale. Une seule loi reglemente !es activites pouvant nuire a I'environnement par le rejet d'efliuents dans l'air ou dans l'eau ou par des nuisances tell es que le bruit: la loi suedoise sur la protection de l 'environnement en fournit un exemple. La troisieme approche consiste a integrer la legisla- tion sur l'environnement dans la legislation sur I'urbanisme et l'amenagement rural et dans ]'ensemble de la planification nationale; c'est ce qui a ete fait en Yougoslavie. On assure ainsi un traite- ment integre des milieux ruraux et urbains. a Chef de la Division de la Qualite de I' Air, Agence suedoise de Protection de la Nature, Solna, Suede. Controle ........ . Application des reglements Mecanismes administratifs . Niveau central . Niveau regional . . . . Niveau local . . . . . . Organisation du personnel . Information, education et formation Page 31 32 32 33 33 34 34 35 II est encore trop tot pour proceder a une evalua- tion comparative definitive de ces trois approches, car les divers textes legislatifs en cause n'ont qu'une portee trop restreinte et n'ont pas ete appliques pen- dant une periode suffisarnment longue. On peut cependant faire certaines observations. La premiere approche peut consister dans !'appli- cation progressive d'une politique globale, par l'inter- rnediaire de divers stades legislatifs: dans ce cas, elle est tout a fait raisonnable. Elle peut aussi consister a appliquer une politique fragrnentaire qui rend diffi- cile la lutte contre la pollution, dans toute sa corn- plexite. Bien qu'il soit alors possible d'ameliorer les lois existantes et d'en promulguer d'autres, les interactions entre les differents problemes peuvent en creer de nouveaux, dont chacun exigera une nou- velle serie de mesures. La seconde approche exprime !'intention de s'attaquer reellernent aux problemes d'environne- ment, si complexes soient-ils; ils ont d'ailleurs plus de points communs qu'on ne pourrait s'y attendre. II est clair, cependant, que cette politique exige une definition nette de son cadre: les zones urbanisees aussi bien que !'ensemble du pays, les sources sta- -27- 28 GESTION DE LA QuALITE DE L'AIR DES VILLES tionnaires de pollution comme Jes sources mobiles, et ]'ensemble des problemes d'environnement, sans se limiter a la pollution de l'eau, de !'air et du sol. La troisieme approche combine la protection de l'environnement et la legislation generale sur l'urba- nisme et l'amenagement rural. Elle a l'avantage de presenter des solutions communes ou complemen- taires, de synchroniser certaines operations et de planifier Jes interventions des pouvoirs publics. Tou- tefois, on risque avec cette politique globale que le mieux soit l'ennemi du bien si l'action est trop retardee. Meme dans ce cas, certains textes legisla- tifs specifiques restent indispensables. La premiere question a se poser avant de proposer une nouvelle legislation est de savoir si la Joi portera sur la pollution de l'air seulement, ou sur tous Jes types de pollution ou sur le milieu pris , dans son ensemble. La seconde est de se demander si, et dans quelle mesure, la legislation doit etre completee par des mesures economiques. La reglementation tend a etre assez rigide et a ne pas avoir toujours pour effet la reduction des dommages au niveau optimal sous !'angle de la meilleure repartition possible des res- sources. C'est la un inconvenient grave, car la rarete des ressources ne permet pas de satisfaire complete- ment aux besoins de la societe. Comparer l 'urgence ou l'utilite d'ameliorations du milieu avec tous Jes autres besoins et tous Jes autres objectifs de la societe est une tiiche d'ordre politique. De~ conside- rations economiques peuvent aider a determiner comment ces besoins seront satisfaits ~u mi~ux. Un moyen possible est. de prelever des redevances pour les dommages causes a l 'environnement. La redevance optimale pour une activite donnee est egale au cout social des dommages qu'elle cause. En pratique, cependant, on ne peut arriver a cet opti- mum, parce qu'il est d'ordinaire impossible d'estimer valablement le cout du dommage. On peut aussi se servir des redevances pour atteindre certains objec- tifs en matiere d'environnement, par exemple le respect de normes de la qualite de !'atmosphere ou une reduction specifique des emissions totales, objec- tifs qui ont ete fixes a la suite de discussions sur le plan politique. On peut ainsi atteindre ces objectifs pour un cout minimal. Un autre avantage de la me.thode est qu'elle semble devoir inciter les produc- teurs, et, indirectement, Jes techniciens, Jes proje- teurs et les chercheurs, a trouver de nouvelles techniques et de nouveaux produits causant mains de dommages. · , En resume, il y a lieu de croire qu'une <( politique niixte >>, combinant la reglementation aux n1esures economiques, serait a conseiller. 11 est necessaire d'adopter une attitude souple pour arriver a etablir des methodes rationnelles dans le domaine de la politique de l'environnement. ELEMENTS DE LA LEGISLATION SUR LA POLLUTION DE L'AIR L'elaboration d'une legislation sur la Jutte contre la pollution de I 'air consiste essentiellement dans une application specialisee de principes admis du droit administratif. Dans la plupart des pays, Jes pouvoirs publics elaborent des lois generales et abandonnent souvent Jes details aux administrations. Les lois fondamentales sont completees par des arretes, qui devraient etre raisonnablement precis, mais assez souples pour permettre une adaptation aux besoins. Meme si la politique adoptee est sem- blable, la legislation variera d'un pays a l'autre, a cause des differences touchant Jes traditions legis- latives et administratives. La legislation et !'administration sont les moyens de faire passer dans Jes faits la strategie adoptee pour la Jutte contre la pollution de ]'air. La legisla- tion doit done etre redigee de fa,;on a etre un ins- trument efficace pour obtenir ce resultat. Les prin- cipaux elements de la strategie doivent etre fixes avant la mise en forme definitive de la legislation et des mec~nismes administratifs d'application. L'ela- boration de cette strategie comprend: 1) la fixation des objectifs, 2) la formulation de plans pour atteindre ces objectifs, 3) !'introduction d'un systeme de controle. Les objectifs a long terme ne peuvent etre definis que de fa,;on tres generale; il faut les subdiviser en objectifs realistes · a court terme, qu 'il est effective- ment possible d'atteindre dans un delai raisonnable, disons cinq ans. Nous exposons ci-dessous Jes moyens de Jes atteindre. Normes de qualite de l'air Ces normes sont utiles pour etablir Jes priorites. La difference entre la norme et la qualite mesuree ou calculee est un indice de la gravite de la situation. La recherche peut etablir la relation entre Jes concen- trations de polluants dans l'air et Jes effets nuisibles qui en resultent, mais, pour adopter une norme, il faut etablir la balance entre de nombreux interets divergents: c'est clone une decision politique. ASPECTS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS 29 II peut etre utile d'etablir deux series de normes sur la qualite de l'air: d'une part les concentrations de polluants a atteindre dans un proche avenir, d'autre part les objectifs concernant la qualite de l'air. Aux Etats-Unis, le Clean Air Act (Loi sur la purete de l'air) de 1970 prevoit l'etablissement de normes nationales primaires et secondaires. Les normes primaires sont celles necessaires pour pro- teger Ia sante publique avec une marge de securite suffisante. Les normes secondaires precisent un niveau de qualite de l'air qu'il est necessaire d'atteindre et de maintenir pour proteger le public de tous les effets nuisibles, connus ou prevus, lies a la presence d'un polluant dans !'atmosphere. Ces normes sont co111;:ues en vue de mettre a l'abri de tout dommage (qu'il s'agisse de l'eau, des recoltes, de la vegetation, des produits commerciaux, du betail, de la faune et de la flore sauvages, du climat, du temps, de la visibilite, etc.), de supprimer Jes dangers pour les transports, d'eliminer Jes effets affectant la valeur des biens immobiliers et le confort et le bien-etre personnel, etc. Normes sur les emissions Les services anti-pollution preferent ces normes, qui sont tres utilisees dans le monde entier. La ten- dance est a l'etablissement de normes nationales et, si necessaire, de normes regionales plus rigoureuses etablies a partir des normes de qualite de l'air, d'apres des etudes portant sur les procedes et l'equi- pement. Ces normes sur Jes emissions exigent d'ordi- naire le recours aux << meilleurs moyens utilisables en pratique >>. L'expression << utilisables en pratique >> vise les meilleures techniques disponibles et economique- ment applicables. Adopter les meilleures techniques de Jutte ne consiste pas a se contenter de copier la meilleure installation existante dans le cadre d'une industrie, mais aussi a emprunter les techniques d 'une industrie pour ameliorer celles d'une autre. L'emploi de !'expression << economiquement applicables >> implique qu'il sera possible a l'industrie consideree de supporter !es cof1ts necessaires. Cependant, il est certain que ce qu'on considere comme un coil.t accep- table depend beaucoup des effets de la pollution sur l 'environnement et du climat politique ou de !'opinion publique du moment. Par consequent, la qualite de l'air entre en ligne de compte indirecte- ment, meme si !'on ne se refere pas explicitement a des guides ou a des normes. Comme il coil.te en general plus cher de limiter la pollution a un certain niveau pour des installations existantes que pour des installations neuves, adopter Jes meilleurs moyens utilisables en pratique conduit a des exigences differentes dans les deux cas. Pour les installations nouvelles, on definit d 'habitude les rneilleurs moyens utilisables en pratique en conside- rant !'experience de tous Jes pays techniquement avances, tandis que pour les installations existantes ii faut accorder plus de poids aux conditions nationales. II est facile d'appliquer le principe des meilleurs moyens utilisables en pratique a des sources isolees de pollution, en particulier les sources fixes impor- tantes ou, en fait, ii s'est deja revele efficace. Jus- qu'ici, on a atteint une meilleure qualite de l'air aux environs de grandes sources fixes avec des mesures de lutte fondees sur Jes meilleurs moyens utilisables en pratique qu'avec des mesures fondees sur les effets connus de polluants specifiques. Le grand avantage du principe des meilleurs moyens uti- lisables en pratique, aujourd 'hui generalement admis en Europe occidentale, est qu'on peut prevenir la pollution de l'air en depit d'une connaissance incomplete de ses effets. Ses inconvenients sont qu'elle ne garantit pas une qualite satisfaisante de !'air et n'encourage guere la mise au point de nou- velles techniques de reduction; c'est tout a fait evi- dent pour les sources etendues et Jes grandes zones industrielles. Mettre en relation des normes sur la qualite de l'air avec les reductions d'emissions necessaires pour respecter ces normes exige l 'etablissement de modeles de simulation utilisant des techniques tres elaborees d'informatique et de trace de diagrammes. A partir d'inventaires des emissions et d'etudes sur la qualite de l'air, on peut etablir pour la zone en cause un modele de dispersion permettant de calculer la qua- lite de l'air qui resultera, par exemple, de !'urbani- sation, de I 'industrialisation et de la croissance economique. Si cette qualite future - voire la qualite actuelle - n'est pas conforme aux normes, un pro- gramme de lutte s'impose. Sa rigueur dependra de la difference calculee entre la qualite future de l'air et les normes. Des qu'on aura calcule Jes reductions necessaires pour Jes emissions, on pourra adopter des normes sur les emissions dans la zone. Permis, immatriculations et dispositions generales La pollucion de !'air peut etre reglementee de differentes fai;:ons, suivant la nature de la source: 1) sources fixes, existantes et nouvelles, dont la contribution individuelle a la pollution de l'air est imponanre; 30 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES 2) sources fixes, existantes et nouvelles, dont la contribution individuelle a la pollution de I'air est moins importante, mais qui sont construites en grand nombre; 3) vehicules a moteur, aeronefs et appareils a combustion fabriques en grande serie. La fai;on la plus efficace de reduire la pollution due aux sources stationnaires est un systeme de<< permis >>: les plans, specifications et autres donnees concernant les constructions neuves ou les modifications de constructions anciennes doivent etre prealablement approuves et cette approbation n'est accordee que si les moyens de lutte prevus suffisent, de Pavis de l'organisme de contr6le, pour satisfaire aux condi- tions concernant la qualite de l'air et Jes emissions. On evite ainsi des installations mal coni;ues, pol- luantes, qu'il faudra modifier ou reconstruire a grands frais. Toutefois, cela oblige !'administration a disposer du personnel technique qualifie neces- saire. 11 est desirable de publier les criteres appliques pour !'approbation d'une installation, afin de reduire 1.::s differences de severite entre membres du per- sonnel de contr6le et d'accroitre la possibilite pour Jes plans d'etre approuves des leur premiere sou- mission. Si le permis est rendu obligatoire pour un grand nombre d'in~tallations, on risque que les specialistes disponibles pour le contr6le soient surcharges de travail, et d'autres tiiches importantes pourraient etre negligees. Pour eviter cela, on pourrait exempter du permis toutes Jes sources de la categorie 2 ci- dessus; il suffirait qu'elles soient immatriculees, c'est-a-dire que les personnes desirant construire une nouvelle installation devraient seulement fournir des renseignements sur l'emplacement prevu et une description generale de !'utilisation projetee, ainsi que des informations sur la nature et le lieu des emissions de polluants. On compterait sur les reque- rants pour satisfaire aux normes sur Jes emissions une fois I 'installation en service. Cette methode fournit a l'organisme de contr6le des informations qui lui permettent de verifier !'installation une fois construite et d'attirer I 'attention du requerant sur les normes concernant les emissions. Les vehicules a moteur, les aeronefs et les appa- reils a combustion fabriques en grande serie doivent etre assujettis aux stipulations g6nerales. Comme les sources mobiles traversent les frontieres, il faut eta- blir au niveau international des normes uniformes sur leur construction et leur utilisation. Les' sources de la categorie 3 ci-dessus doivent etre coni;ues de telle fai;on que, si elles sont bien utilisees et bien entretenues, elles seront conformes aux reglements pendant toute leur vie utile. La legislation doit sti- puler clairement que le constructeur est responsable. La Jutte contre la pollution de I'air au niveau regional La pollution de l'air est creee et subie principale- ment dans les grandes villes; des mesures plus strictes que celles adoptees pour !'ensemble du pays sont done justifiees dans ce cas; elles le sont aussi lorsque les conditions topographiques et meteoro- logiques sont defavorables. L'attribution a une zone geographique determinee de la qualite de region, du point de vue de la Jutte contre la pollution de l'air, doit permettre d'etablir un plan d'ensemble s'appliquant a toute une zone urbaine, y compris la partie des alentours a y inclure eventuellement, du point de vue de la pollution. Dans bien des pays, Ia designation de ces regions peut etre une source de conflits avec les administrations loca- les autonomes. La legislation doit done fixer nette- ment Ies prerogatives des diverses autorites a l 'inte- rieur d'une region de contr6Ie de la qualite de l'air. Dans une telle region, si Ia concentration, mesu- ree ou estimee, d 'un polluant depasse le niveau fixe dans une norme en vigueur, le plan doit etablir une strategie de lutte pour obtenir Ia reduction des emis- sions necessaire pour assurer, dans le present et dans l'avenir, le respect de la norme. Cette reduction doit compenser les augmentations a prevoir raison- nablement par suite de Ia croissance demographique et du developpement des activites industrielles, de Ia circulation des vehicules a moteur, etc. Siles concen- trations sont inferieures aux niveaux fixes dans une norme en vigueur, le plan doit formuler une strate- gie permettant de continuer a assurer le respect de Ia norme a l'avenir. Pour etre efficaces, les plans doivent stipuler des emissions limites et prevoir des moyens de contrainte juridiques, avec des calendriers indiquant dans quel delai ces limites seront obligatoires. Ils doivent aussi contenir des stipulations sur la surveillance et !'analyse de la qualite de l'air et sur l'equipement a installer par les proprietaires ou les exploitants en vue de contr6ler Jes sources fixes et de transmettre ces informations au service competent et au public. Des procedures doivent etre etablies en vue d'un examen des sources fixes, avant construction ou modification, afin de pouvoir interdire cette cons- truction ou cette modification si l'on peut prouver que cela empecherait de respecter les normes sur la ASPECTS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS 31 qualite de l'air. II faut aussi organiser par avance les mesures a prendre en cas d 'urgence pour reduire les emissions de polluants pendant les periodes de stagnation de l'air ou il est prevu que la pollution atmospherique depassera les normes. A long terme, les strategies de lutte devront tenir compte des possibilites d'amelioration de la qualite de l'air liees a !'evolution de la population, des trans- ports, des industries manufacturieres, des besoins en energie, de !'evacuation des dechets solides et aux changements intervenant sur des points analogues, intrinsequement lies a une bonne organisation des agglomerations. La planification est employee depuis longtemps comme instrument de prise des decisions pour gerer !'utilisation des sols et pour concevoir et realiser les agglomerations et les zones rurales contigues. Si l'on a toujours tenu compte, dans la planification des collectivites, de l'approvisionnement en eau, du traitement des eaux usees, des transports, de l'ener- gie disponible, des possibilites de loisirs, des espaces libres, etc., ce n'est qu'au cours de ces dernieres annees qu'il est apparu de plus en plus clairement qu'il fallait aussi tenir compte de la qualite de l'air. On peut compter sur une reduction notable de la pollution si l'on organise la fourniture d'energie, le traitement des dechets solides et les transports sur une base collective; une meilleure qualite de l'air est d'ailleurs l'un des principaux avantages de ce type d'organisation. Un projet de fourniture d'energie pourrait prevoir un reseau efficace de chauffage utili- sant la chaleur perdue par les centrales electriques, ainsi qu'une implantation appropriee des principales sources d'energie. Une elimination planifiee des dechets solides permettrait d'eliminer !'incineration, tant a !'echelon familial qu'a !'echelon commercial. II faut etudier avec soin des restrictions sur l'emploi des voitures particulieres dans de nombreuses gran- des villes, en fonction du recours a des systemes de transport en commun plus propres, meilleur marche et peut-etre plus commodes. Utilisation des combustibles Bruler des combustibles est Ia principale source de pollution d'origine humaine. La demande d'energie et !'utilisation des combustibles augmentent rapide- ment. Comme les divers combustibles sont tres ine- galement polluants, la reglementation de Ieur emploi est une methode efficace de lutte; elle porte sur la nature et la composition des combustibles qu'il est permis d 'utiliser dans un equipement de type specifie. Cette reglementation peut etre locale ou nationale et etre en vigueur toute l'annee, pendant certains mois ou seulement lorsque les conditions meteorolo- giques sont defavorables. On emploie pour ameliorer les proprietes de combustion des combustibles liquides, en particulier !'essence, des additifs contenant des substances nuisibles, notamment des metaux lourds. La legisla- tion doit done stipuler I'enregistrement des combus- tibles et de Ieurs additifs et prevoir des procedures pour obliger les fabricants a fournir des informations sur la composition chimique des additifs, la gamme de leurs concentrations dans les combustibles et la raison de l'emploi d'un additif specifique. II doit aussi etre possible d'obliger les fabricants a faire des essais pour determiner les effets eventuels sur la sante publique de ces combustibles ou additifs. Une legislation dans ce domaine peut etre consi- deree comme faisant partie d'une legislation plus generale sur le probleme plus vaste de la lutte contre les produits nuisibles al 'ensemble de l 'environnement. Controle Le legislateur doit habiliter !'administration a obliger le proprietaire ou l'exploitant de toute source d'emissions a installer, utiliser et entretenir des instruments de contr6le et a echantillonner les emis- sions selon des techniques definies, a des emplace- ments, a des intervalles et d'une fa<;on determines. Le proprietaire ou I'exploitant doit aussi avoir !'obligation d'enregistrer et de conserver les donnees obtenues et de fournir les rapports qu'on peut rai- sonnablement lui demander. Les representants de !'administration doivent avoir le droit d'entrer dans tous les locaux, de consulter les donnees enregistrees et d'en prendre copie, d'inspecter les instruments de contr6le et d'echantillonner toute emission. Les rapports, les releves de donnees et les autres infor- mations doivent etre a la disposition du public, sauf s'ils revelaient des methodes ou des procedes qui beneficient d'une protection a titre de secrets de fabrication. Un systeme de contr6le des sources fixes doit comprendre: 1) une inspection initiale pour verifier que les normes ou les conditions specifiques figurant dans le permis sont respectees; 2) une verification continue des emissions par le personnel de l'usine; 3) des inspections periodiques systematiques pour s'assurer que la reglementation est toujours res- pectee; 32 GESTJO); DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES 4) des inspections occasionnelles en cas de recla- mations de tiers ou si l'on suspecte une violation. L 'inspection initiale doit normalement se faire dans un delai de six mois apres la mise en service de !'installation nouvelle ou modifiee. Si un pennis spe- cial est riecess<1:ire, il ne sera delivre que si les normes concernant les emissions son.t respectees. Dans le cas de sources industrielles complexes; }'inspection ini- tiale peut exiger des mesures d'emissions p~ndant plusieurs jours, pour qu'elles soient representatives des differentes conditions d'exploitation. Les instru- ments pour enregistrement continu doivent €tre etalonnes et il faut apprendre aux exploitants a Jes employer et ales entretenir. Pour faire respecter les normes, un element tres important est la verification continue des erriissfons par le personnel de l 'usine, qui doit enregistrer non seulement les emissions, mais aussi les parametres concernant !'exploitation de l'usine. II importe que, dans chaque installation, on dispose d'instructions ecrites, exposant le role des divers elements et don- nant les motifs pour lesquels le regime de fonction- nement doit etre maintenu entre certaines limites. La frequence des inspections periodiques systema- tiques peut etre la meme pour toutes Jes usines (une fois par an, par exemple), a !'exception cependant des sources qui ont tendance a produire des emissions excessives et qui seront inspectees plus souvent. Si la verification continue par le personnel de l'usine est bien faite et si ses resultats sont transmis de fa9on satisfaisante, les inspections periodiques peuvent etre beaucoup moins approfondies que I 'inspection initiale. Les inspections periodiques sont aussi utiles pour soutenir l'interet du personnel d'exploitation vis-a-vis de la lutte contre la pollution de l'air, pour le motiver a reduire les emissions au minimum et pour promouvoir des echanges d'informations entre personnes ayant les memes problemes de Jutte contre la pollution a la source. La legislation doit fixer clairement le mode de financement du systeme de controle. La verification continue des emissions, }'inspection initiale et Jes inspections periodiques peuvent etre considerees comme faisant partie du programme de reduction des emissions et etre financees par le prqprietaire de l 'usine. Les inspections initiale et periodiques peuvent etre faites par le service de controle ou par des labo- ratoires agrees. Tout organisme de controle doit etre au moins capable de faire des inspections occasion- nelles ou de les faire realiser sous contrat. Le controle des emissions des sources mobiles est un probleme difficile. Les normes sur les emissions des vehicules a moteur sont fondees sur des techni- ques d'essai compliquees qui ne peuvent servir pour !'evaluation periodique de l'efficacite des dispositifs anti-pollution des voitures sur la route. La possibilite d'application des methodes utilisees aujourd'hui pour les inspections rapides est discutee. Des methodes fixees par accord international sont desi- rables. Application des reglements Les emissions aeriennes de toute source construite ou exploitee en violation des termes d'un permis, d'un reglement ou d'un arrete du service de controle de la pollution doivent etre interdites. II faut prevoir des sanctions civiles et penales, l'attribution du pouvoir de faire appliquer les arretes sur la reduction de la pollution, et un examen par les tribunaux des arretes du service en cause. S 'il y a eu des violations repetees ou si une violation semble avoir ete com- mise sans motif valable, il y a d'ordinaire une sanc- tion: le contrevenant est cite devant un tribunal ou, dans certains cas, seulement condan:me a une amende transactionnelle. La sanction est normale- ment une amende proportionnelle au nombre de jours d'infraction ouune peine cle prison, ou les deux. Un instrument tres puissant d'application des reglements est le droit de former une usine ou de placer le materiel sous scelles et d'arreter ainsi son exploitation pour mettre fin a la violation des regle- ments sur la pollution. La reglementation doit definir tres nettement les pouvoirs conferes au service competent et les sanc- tions dont ii dispose, mais il ne doit y avoir recours que rarement et avec prudence. Un programme energique d'education du public peut faire beaucoup pour assurer le respect spontane des reglements et eviter ainsi au service de controle bien des efforts pour detecter les situations abusives une a une et y remedier. MECANISMES ADMINISTRA TIPS Les gouvernements ont deja reconnu la necessite d'ameliorer et de renforcer, a tous les niveaux, les moyens de gestion de l'environnement. Cependant, Ies structures actuelles de gestion refletent leur evolu- tion anterieure et scmt encore plus souvent sectorielles que globales. La grande variete des processus lies a l'environnement et le caractere fragmentaire des dispositions institutionnelles renforcent I 'impor- tance d'une coordination horizontale et verticale des moyens de gestion. II faut des liaisons etroites entre ASPECTS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS 33 les differents types de planification et les mesures prises pour remedier a des deficiences de l'environne- ment. Les politiques et mesures ayant trait a l'envi- ronnement doivent aussi etre coordonnees avec d'autres mesures, en particulier sur le plan econo- mique. L'equilibre entre le controle central et la decen- tralisation est particulierement important dans des domaines tels que la gestion de l'environnement, ou de nombreux problemes sont locaux mais exigent I 'aide et I 'integration que peuvent seules fournir des politiques nationales energiques. La complexite croissante des affaires de I 'Etat et la pression de plus en plus forte en faveur d'une participation du public inclinent a la decentralisation, mais le processus de planification et la necessite de politiques nationales tendent a centraliser Jes pouvoirs. La gestion de l'environnement se situe du point de vue administratif a trois niveaux, central, regional et local. La Jutte contre la pollution par des regle- ments doit etre confiee au niveau administratif le plus bas capable de resoudre efficacement le pro- bleme dans sa totalite. Des programmes a direction locale permettent d'agir plus rapidement en presence d'un probleme, de controler de plus pres Jes activites et de mobiliser Jes ressources locales. Cependant, le controle local souleve des difficultes. Si la popula- tion est peu nombreuse, Jes autorites locales rnan- quent souvent des ressources financieres necessaires pour appliquer un programme adequat; de plus, elles subissent souvent une tres forte influence des representants des interets industriels et commerciaux. Beaucoup de polluants ne sont pas limites a un seul milieu - !'air, l'eau ou le sol - et sont difficiles a combattre si l'on s'attache a chaque milieu separe- ment, ce qui a cependant ete jusqu 'ici le cas habituel. D'autre part, la meme source peut contribuer a diverses especes de pollution. De nombreuses entreprises industrielles sont en rnesure de choisir le milieu ou elles deverseront leurs dechets. Une organisation fragmentaire de la protection de I 'environnement peut avoir pour effet un desequilibre, des doubles emplois entre operations de gestion et des negligences. Niveau central Les fonctions d'un service gouvernemental consis- tent, entre autres, a 1) conseiller le gouvernernent sur Jes politiques concernant la Jutte contre la pollution de l'air, en particulier pour la production industrielle, la conversion de l'energie, les transports, ]'evacuation des dechets et l'urbanisme; 2) etablir et proposer au gouvernement des normes applicables a l'echelle nationale sur la qualite de l'air et Jes emissions; 3) definir Jes regions de controle de la qualite de !'air et approuver Jes plans a mettre en reuvre dans ces regions; 4) reviser periodiquement la liste de categories de sources fixes pour lesquelles un systeme de permis ou d'immatriculation est necessaire et publier des rnanuels et des codes de bonne pratique pour ces sources; 5) administrer le systeme des permis pour Jes sources fixes dont la contribution individuelle a la pollution est importante et dont ] 'implantation presente un interet national ou pour lesquelles on ne dispose pas au niveau regional ou local du personnel qualifie necessaire; 6) creer ou designer un laboratoire servant de centre national pour l'essai des techniques d'echan- tillonnage et d'analyse, l'etalonnage des appareils de rnesure et la formation du personnel a l'emploi des techniques et du materiel; 7) financer, coordonner et appliquer des projets de recherche et de developpement, en vue de fournir aux administrations Jes connaissances et Jes infor- mations qui Ieur sont necessaires; 8) mettre en reuvre des programmes d'informa- tion du public et publier des rapports annuels d, activite. Les pouvoirs du service central peuvent varier, suivant !'organisation administrative aux niveaux eleves. Dans un pays, par exemple, le service central peut etre habilite a fixer des normes nationales pour Ia qualite de l'air et des emissions, dans un autre, seulement a etablir ces normes et a Jes proposer a !'adoption du gouvernement. Niveau regional Les fonctions d'un service regional consistent, entre autres, a 1) adopter et soumettre des plans d'application pour Ia region; 2) controler Jes sources Jes plus importantes et Jes plus complexes grace a un systeme de permis ou d'immatriculation et par des inspections perio- diques; 34 GESTION DE LJ\ QUALITE .DE L'AIR DES VILLES 3) .etablir un registre des sources de pollution dans la region, de la nature de leurs emissions, de !'importance des mesures prises pour limiter celle~ci et des donnees connexes; 4) etablir des reseaux de mesure de I~ qualite de l'air et des systemes d'alerte et effectuer des mesures en fonction des besoins administratifs; 5) etudier les plans existants ou en cours d~elabo- ration pour les transports, la fourniture d'energie, !'evacuation des dechets, I 'utilisation des sols, la creation d'espaces libres, etc., afin de les coordonner avec les activites de lutte contre la pollution; 6) fournir aux services locaux une assistance technique et des directives. Niveau local Les fonctions d'un service local consistent, entre autres, a '1) se charger du controle des sources de poHution qui ne sont pas assujetties aux systemes de permis ou d'immatriculation organises par le service regional ou le service central, telles que la fumee provenant des petites installations de combustion ou de !'incineration de produits a l'air libre et la reduction des nuisances dues a de petits etablisse- ments industriels et commerciaux; 2) creer ou developper le chauffage collectif et les installations de traitement des dechets solides pour eliminer la pollution causee par les installations actuelles de chauffage des habitations ou des .locaux commerciaux et d'evacuation des dechets; 3) assurer la surveillance systematique des sources et appliquer les programmes de surveillance · de la qualite de l'air; 4) enqueter au sujet des reclamations du public et deceler les violations des reglements. Enfin, il faut souligner qu'on ne peut !utter contre la' pollution de l'air sans une etroite cooperation, a tousles niveaux, entre !'administration, l'industrie et le public, qui sera facilitee si les attributions des divers niveaux sont clairement definies. ORGANISATION DU PERSONNEL La figure 1 represente l'organigramme type d.'un service de lutte contre la pollution de l'air. La coordination .des fonctions est assuree., par un directeur et ses adjoints directs, tandis que la gestion Fig. 1. Organigramme d'un service de lutte contre la pollution de !'air Section des permi~ des immatriculations I Conseil Directeur de la lutte contre la pollution lnfor'mation du public Division des operations sur le terrain Section des etudes techniques Gestion corr:merciale Division de !a recherche et du df!veloppement Section de !'application et de la surveillance TV11D 77380 commerciale et !'information du public sont confiees au personnel administratif necessaire. Quand l'organigramme s'ecarte de celui de la figure 1, c'est principalement du a !'accent mis sur telle ou telle fonction, aux besoins et a !'evolution anterieure du service. Normalement, il n'existe une Division de la recherche et du developpement qu'au niveau central. Dans un tel service, la· technique dominante est Fingenierie. Cela ne signifie pas que le travail des ingenieurs soit plus important que celui du personnel s'occupant des effets sur la sante, de la meteorologie, etc., mais les ingenieurs sont en premiere ligne pour le travail de tous les jours. Lorsque, pour atteindre les objectifs, ii faut accomplir de nombreuses taches et employer de nombreuses disciplines, il est avantageux que le service soit gere par des personnes competentes dans le domaine de !'administration publique, afin d'assurer un programme equilibre et coordonne. Cependant, les differentes sections du service seront gerees par !es personnes les plus aptes, hautement qualifiees dans !es domaines techniques de leur ressort. En meme temps, !es responsables des unites administratives seront charges d'augmenter, de diminuer. ou de redistribuer Jes ressources du service, suivant !es problemes qui se posent. La Division des operations sur le terrain (fig. 1) exige un personnel qualifie dans divers domaines techniques, tels que la combustion, la metallurgie, la chimie industrielle, le genie petrolier, etc. Les candidats a ces postes doivent posseder un diplome universitaire et etre specialises dans les techniques de l'ingenieur, la chimie, la physique ou la metallur- ASPECTS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS 35 gie; ii est preferable qu'ils aient I'experience de l'industrie. Chaque entreprise ou installation indus- trielle doit designer un responsable de la lutte contre la pollution de !'air ou de la protection de l'envi- ronnement; ii doit avoir un niveau hierarchique eleve et, normalement, rendre directement compte au directeur general. C'est lui qui sera charge de tous !es contacts avec !es autorites - aux differents niveaux -, le public et !es grands moyens d'infor- mation. INFORMATION. EDUCATION ET FORMATION Pour que des activites de protection de l'envi- ronnement soient efficaces, le public doit a la fois etre informe et se sentir directement concerne. II est done essentiel de diffuser largement !es infor- mations dans ce dornaine. Une formation a !'appli- cation des programmes de protection de l'environ- nement est egalement necessaire, de meme qu'une formation de tous !es membres du personnel pour leur apprendre a tenir compte des questions d'en- vironnement auxquelles touchent certains aspects de Ieur travail. Les informations sur l'environnement sont surtout diffusees par des brochures, par la presse, la radio et Ia television. II est important que !es autorites responsables fournissent des donnees concretes aux diverses sources d'information. Elles doivent aussi directement participer aux debats publics sur la protection de l'environnement et cette question devra finalement etre integree dans l'enseignement general. Une instruction elementaire sur ce point doit faire partie des programmes a tous !es niveaux - prescolaire, primaire, secondaire - pour amener une prise de conscience durable des limitations que Ia protection de l'environnement impose aux activites humaines. Etant dom1e le caractere large- ment interdisciplinaire des sciences de l'environ- nement, ces programmes doivent porter non seule- ment sur la biologie elementaire et !es sciences de la terre, mais aussi sur la physique, la chimie, !es mathematiques, l'histoire, Jes arts et la litterature. Un des principaux interets, tout a fait primordial, d'une approche integree doit etre de faire disparaitre la dichotomie actuelle entre sciences sociales et technologie. Le principal but de !'introduction des questions d'environnement au niveau universitaire est de fournir aux jeunes specialistes Jes connaissances qui leur permettront dans leurs activites futures - que ce soit dans I'industrie, l'agriculture, !es services de sante publique, la chimie, le genie civil ou d'autres professions liees a Ia terre - de resoudre correcte- ment !es problemes poses par la conservation, la restauration et !'utilisation des ressources naturelles. Dans chaque universite, il doit y avoir un cours general sur !es moyens de resoudre le probleme complexe de la protection du milieu; ce cours doit aussi exposer Jes interrelations ecologiques naturelles et Jes consequences d'une rupture de l'equilibre biologique. On peut aussi introduire Ia pensee ecologique dans !es programmes universitaires par des cours, des conferences, des seminaires et des programmes de troisieme cycle. L'enseignement universitaire specialise doit comprendre une presen- tation generale de l'environnement dans son ensem- ble et !'initiation a une approche correcte de la question; ii doit montrer !'importance de toujours tenir compte du milieu et des interactions ecologiques dans Jes projets de mise en valeur et etudier la dynamique des complexes naturels (ecosystemes - equilibre naturel) par rapport aux activites humaines et aux moyens de resoudre !es problemes d'environ- nement qui se posent au cours de la realisation des grands projets de developpement economique. Le but de la formation a la Jutte contre la pollution de I'air est de developper et d'ameliorer Jes connais- sances theoriques et pratiques du personnel specia- lise. II faut a la fois des cours de base et des cours de niveau plus eleve, d'une duree d'une a plusieurs semaines. Certains des cours doivent faire une large place au travail de laboratoire. Aux Etats-Unis, l'lnstitutefor Air Pollution Training, dont l'enseigne- ment est decentralise, offre une gamme etendue de cours de breve duree destines au personnel charge de la Jutte contre la pollution atmospherique. Dans Jes autres parties du monde, en particulier en Europe, ii faut insister davantage sur la formation a la Jutte contre la pcl!ution de l'air et a la protection du milieu.

CHAPITRE 3 CRITERES DE QUALITE DE L'AIR ET INDICES RELATIFS AUX POLLUANTS DE L'ATMOSPHERE URBAINE a TABLE DES MATIERES Page Renseignements de base . . . . . . . . . . . . 37 Oxydes de soufre et su:-istances particulaires en suspension . . . . . 38 Etudes experimentales 39 Effets sur l'homme . . 39 Effets sur la vegetation 42 Evaluation . . . . . 42 Monoxyde de carbone 44 Cinetique de la reaction entre le monoxyde de carbone et l'hemoglobine 44 Effets sur l'homme . . 45 Effets sur la vegetation 46 Evaluation . . . . . 46 Oxydants photochimiques 46 Effets sur l'homme . . 47 Etudes experimentales 48 Effets sur la vegetation 48 RENSEIGNEMENTS DE BASE L'atmosphere terrestre n'est pas infinie, et sa capacite d'auto-epuration, encore imparfaitement connue, semble limitee, au moins dans certains lieux et en ce qui concerne certains polluants. Avec l'accroissement de la population :,10ndiale et !'exten- sion de l'industrie, qui fabrique des quantites de a Le present chapitre contient l'essentiel du rapport d'un Comite d'experts de l'OMS sur les criteres de qualite de !'air et !es indices relatifs aux polluants de I 'atmosphere urbaine (OMS, Serie de Rapports techniques, n° 506, 1972); quelques passages sans iuteret pour la presente publication ant ete supprimes et Jes sous-titres ont ete legeremen: modifies. Pour la liste des participants, voir Annexe 1. b Org. mond. Sante, Ser. Rapp. techn., 1958, )-0 157; 1964, N° 271; 1968, N° 406; 1970, N° 439; Barker, K. et al. La pollution de !'air Org. mond. Sante Ser. Monogr., :961, N° 46. Page Evaluation 48 Dioxyde d'azote . . 48 Effets sur l 'homme 48 Etudes experimentales 49 Evaluation . . . . . 49 Utilisation administrative des criteres et indices de qualite de !'air . . . . . . . . . . . . . . . 49 Principes fondamentaux . . . . . . . . . . . 49 Protection de la sante et cout de la Jutte contre la pollution atmospherique . . . . . . . . . 50 Relation entre Jes normes et le mode de calcul·des moyennes . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Choix des objectifs a court terme et a long terme 51 Objectifs a court terme 51 Objectifs a long terme 51 Recommandations . . . 52 References bibliographiques 52 plus en plus grandes de produits toujours plus divers. !'emission de certains polluants augmentera ine- vitablement. Deja, a maintes reprises et en plusieurs endroits, un tel accroissement a entraine au voisi- nage du sol des concentrations qui se sont accom- pagnees d'elevations spectaculaires de la mortalite et de la morbidite. II est amplernent prouve qu'a des taux eleves, les polluants atmospheriques sont sou- vent nocifs pour l'homrne et on n'a jarnais observe qu'ils soient benefiques a une concentration quel- conque. Des lirnites adrnissibles Ont deja ete etablies pour la plupart des facteurs de milieu tels que la chaleur, l'humidite, le bruit, etc. rnais non pour la pollution atmospherique. C'est pourquoi !'Organisa- tion mondiale de la Sante b a consacre beaucoup de soins et de travail a !'indispensable effort d'analyse des effets de la pollution sur la sante dans les condi- 37 - 38 GESTJON DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES tions actuelles et dans celles qui sont susceptibles de se rencontrer a l'avenir. Les facteurs epidemio- logiques ont ete passes en revue par Lawther et al. en 1962 (]). . Bien qu 'il soit difficile de definir la pollution atmospherique, un precedent Comite a avait decide, qu'a des fins de travail, il convenait de reserver cette expression aux cas ou !'atmosphere ambiante, en plein air, contient certaines matieres a des concen- trations atteignant des valeurs nuisibles pour l'homme et pour son entourage. Aux fins du present rapport, qui se borne a !'examen de cinq polluants, c'est cette definition qui a ete adoptee, ce qui exclut la pollution de l'air a l'interieur des habitations, bien que les participants soient conscients de son importance et estiment necessaire la poursuite des etudes sur ce sujet. De meme, il a ete peu question des problemes complexes que soulevent les variations considerables que des facteurs meteorologiques font parfois subir aux taux de pollution au niveau du sol. La variabilite liee aux conditions atmqsphe- riques rend difficile l'etablissement de relations. entre les valeurs moyennes sur une longue periode, par exemple les concentrations moyennes annuelles, et les pies de courte duree qui peuvent jouer un role majeur dans la production de certains effets. Cette question a ete etudiee en detail par Katz (2). Divers types de donnees peuvent servir a l'eta- blissement de criteres et d 'indices de Ia ql).alite de l'air. Les techniques experimentales, par exemple, fournissent des renseignements precieux. Certains experts inclinent a interpreter tout ecart par rapport aux valeurs <( normales >> des parametres physio- logiques, biochimiques et psychologiques, comme un phenomene indesirable et non comme une mani- festation adaptative; aussi prefereraient-ils fixer les normes a un niveau au-dessous duquel on pourrait prevoir une absence totale de dommage. Comme l'a montre Rjazanov (3), les recherches prenant comme modeles des volontaires et des animaux sont particulierement precieuses pour les etudes de ces effets minimes de polluants suspectes. Au niveau clinique, on peut determiner a quelle concentration les divers polluants produisent des effets 11ocifs, mais uniquement d'apres les resultats d'experiences effectuees sur des sujets normaux, car des considera- tions d'ethique interdisent d'experimenter sur des malades (voir p. 40) ce qui limite la valeur de ces recherches. Quant a Ia methode epidemiologique, elle consiste a etudier l'effet des fluctuations de la a Org. mond. Sante Ser. Rapp. techn., 1958, N° 157. pollution de l'air ambiant sur l'ensemble de la popu- lation ou sur des groupes choisis et definis, tels qu'enfants, personnes agees et malades, qui peuvent etre particulierement sensibles. Cette methode per- met des enquetes sur les effets aigus, subaigus et chroniques, mais il faut se rappeler que de nom- breux elements etrangers a la pollution peuvent compliquer !'interpretation des variations de la mor- talite et de la morbidite, puisque les effets des pol- luants sont etroitement lies a d 'autres facteurs, notamment a la temperature et a Ia situation socio- economique. La frequence des infections, I 'usage du tabac, les mesures therapeutiques, les migrations de populations, Ia malnutrition et le stress peuvent aussi poser de serieux problemes d'interpretation. Des difficultes particulieres compliquent l'etude des effets de la pollution dans le milieu professionnel. En effet, les travailleurs constituent un sous-groupe speciale- ment selectionne et en bonne condition physique; ils different sur des points evidents de la population generale, qui comprend des sujets tres jeunes ou ages ainsi que des malades. Neanmoins, ces etudes meritent une evaluation critique et non un rejet sans examen. Malgre l 'insuffisance des renseignements, de serieux efforts ont ete faits pour obtenir un accord general sur les dispositions a prendre en vue de pro- teger les populations de la pollution. Malheureuse- ment, ii faut reconnaitre que cette maniere d'aborder le probleme ne garantit aucunement que les mesures retenues confereront necessairement la protection recherchee. Toute la question est extremement complexe. L'association entre un polluant et la maladie ou la mort peut etre accidentelle et ne pas resulter d'une relation de cause a effet; Jes concen- trations de nombreux polluants, dont certains non mesures ou identifies, vont sou vent de pair; en outre, n'importe quelle population urbaine compte des personnes dont l'etat de sante est si precaire qu'elles risquent de succomber au moindre incident dont on ne peut raisonnablement les proteger. OXYDES DE SOUFRE ET SUBSTANCES PARTICULAIRES EN SUSPENSION Les oxydes de soufre et les particules en suspen- sion, etudies ensemble ici, ont souvent des origines co~1mtines car ils peuvent, Jes uns et les autres, etre produits par !'utilisation de combustibles fossiles. Le dioxyde de soufre provient de Ia combustion de composes soufres presents a l'etat d'impuretes dans de nombreux charbons et huiles lourdes. Une partie CRITERES ET INDICES 39 du soufre subit parfois une oxydation plus poussee qui conduit au trioxyde de soufre: 5 % environ du soufre peut etre emis sous cette forme. Une certaine proportion du soufre present dans le charbon reste dans !es cendres a l'etat de sulfates. Les substances particulaires doivent etre soigneuse- ment definies, car leurs effets sont determines non seulement par leur dose mais aussi par leur composi- tion chimique et leur forme physique. De meme, les methodes de mesures et d'expression des concentra- tions de particules en suspension dans I 'air dependent en tres grande partie des proprietes de ces polluants. La mauvaise combustion d'une substance carbonee produit des fumees qui peuvent etre constituees de carbone presque pur comme dans le cas d'un moteur Diesel mal regle, ou d'un aerosol complexe de gouttelettes de goudron comme dans le cas de la combustion incomplete et de la distillation du char- bon. De fines particules de cendres minerales peuvent etre entrainees dans l'air par les gaz de cheminee. Le brouillard et la brume contiennent des gouttelettes dont la taille peut etre stabilisee par des sels. Des substances particulaires peuvent egalement se former a partir de polluants gazeux. Ainsi, le dioxyde de soufre, en s'oxydant, donne de l'acide sulfurique et ensuite des sulfates. Des particules nombreuses et tres variees sont emises par des operations industrielles autres que la combustion. En outre, la pollution particulaire n'est pas due en totalite a des activites humaines. Les aerosols de sel provenant d'embruns marins sont tres repandus. Les poussieres transportees par l'air peuvent donner de fortes concentrations particu- laires; en outre, les spores, le pollen, les moisissures et d'autres materiaux organiques ont une large distribution. II est important de savoir que les polluants par- ticulaires et gazeux de l'air ambiant ne sont presque jamais trouves a l'etat isole. Par consequent, sauf si l'effet etudie est hautement specifique, l'application des methodes epidemiologiques permettra rarement d'attribuer avec certitude les phenomenes observes a un polluant determine. La tache pent neanmoins etre facilitee par le fait que, dans certains pays, la pollution par la fumee diminue beaucoup plus vite que celle qui est due au dioxyde de soufre. La plupart des etudes epidemiologiques publiees, y compris celles qui sont mentionnees dans le present rapport, ont porte sur !es particules produites par !'utilisation de combustibles fossiles. II conviendra done d'etre tres circonspect lorsqu'on voudra extra- poler ces donnees a des situations ou les oxydes de soufre peuvent exister en combinaison avec d'autres polluants plus specifiques provenant d 'autres sources. En outre, il peut etre difficile d'evaluer !'exposition globale des personnes ou des groupes, en raison des differences d'exposition dans les maisons indivi- duelles (4) et dans les immeubles d'habitation a etages (5). Etudes experimentales Les resultats des etudes pratiquees sur les animaux donnent a penser que !'addition de diverses par- ticules au dioxyde de soufre peut potentialiser ou aggraver !es effets de ce dernier (6). En ce qui concerne l'homme, les recherches experimentales sur des sujets en bonne sante n'ont apporte aucune preuve convaincante d'une telle potentialisation dans le cas d'expositions par inhalation de courte duree (7). Neanmoins, la portee de la methode experimentale est nettement reduite par le fait qu'elle n'est applicable, pour des raisons d'ethique, qu'a des sujets en bonne condition physique et que les resultats negatifs ainsi obtenus ne permettent pas de conclure a l'innocuite des polluants. En effet, les memes doses auraient peut-etre eu des consequences serieuses si elles avaient ete administrees a des malades atteints de deficience grave des fonctions respiratoire, cardiovasculaire ou autre. Lataille des particules a une importance biologique evidente: en general, on peut admettre qu'elles doivent etre inferieures a 5 µ,m environ pour penetrer dans Ies alveoles et s'y deposer (8). L'importance des particules plus grosses ne doit cependant pas etre sous-estimee car, lorsqu'elles se logent dans les voies respiratoires superieures, elles peuvent entrainer une irritation, une broncho-constriction reflexe et l'hypersecretion de mucus. Dans !'ensemble, les donnees obtenues par !'expo- sition de !'animal aux oxydes de soufre et aux par- ticules ne se pretent pas a une evaluation quanti- tative du danger pour la sante de I 'homme, meme si elles constituent un important moyen d'elucider les mecanismes pathogeniques et sont done indis- pensables pour une evaluation globale du risque (9, JO, 11, 12, 13, 14). Pour !'instant, on est oblige de se fonder sur les donnees obtenues chez l'homme pour evaluer les concentrations dangereuses. Effets sur l'homme Il existe quelques etudes qui peuvent servir a etablir des relations doses-reponses ou des associa- tions en ce qui concerne le dioxyde de soufre et les 40 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES particules en suspension. Cependant, du fait du petit norµbre de ces recherches, on dispose de peu de ren- seignements sur l'effet des variations d'un de ces pol- lui;ints lorsque la concentration de l'autre reste cons- tante. De plus, des methodes de mesure tres diverses ont ete utilisees dans ces etudes, ce qui complique la comparaison des donnees. II faut done considerer ces resultats comme une premiere approximation. Compte tenu de ce qui precede, il est imperatif, tant que des rapports de cause a effet n'ont pas ete determines, de considerer le dioxyde de soufre ainsi que les fumees et les particules en suspension qui lui sont localement associees, comme des indicateurs et non pas necessairement comme les polluants specifiques provoquant directement les effets provoques. Effets aigus Des methodes epidemiologiques ont ete appliquees pour evaluer les effets isoles ou combines du dioxyde de, soufre et des substances particulaires. A Lohdres, la mise en vigueur du Clean Air Act a considerable- ment reduit la pollution particulaire mais n'a pas eu un effet aussi marque sur les concentrations de dioxyde de soufre. Lawther et al. (15) ont 6tudie I 'association entre les taux journaliers de fumee et de dioxyde de soufre, d'une part, et l'etat de sante de malades .atteints d'affections respiratoires d'autre part. L'interet de cette experience s'est trouve reduit par le fait qu'au cours des annees, les episodes de pollution intense sont devenus tres rares. Nean- moins, on a observe que les malades n'etaient plus affectes par des pies de dioxyde de soufre qui, aupa- ravant, en presence de concentrations particulaires plus elevees, entrainaient une reaction. Iln'a pas ete possible de distinguer avec certitude celui des deux polluants qui exen;ait l'effet principal, a supposer qu'ils soient seuls en cause. II se peut aussi que la technique utilisee n'ait pas ete assez sensible pour ce niveau de pollution. Certaines observations indi- quant les effets benefiques d'une reduction des substances particulaires ont ete fournies par une enquete prospective faite a Londres. Fletcher (16) a sufvi de 1961 a 1966 un groupe d'hommes de 30 a 60 ans travaillant dans cette ville. Le volume moyen des • expectorations s'est regulierement abaisse, meme chez ceux qui n'avaient rien change a leurs habitudes de fumeurs. Cette reduction etait associee a une diminution des concentrations moyennes de fumee dans 7 stations d'echantillonnage. L'abaisse- ment de la moyenne hivernale. de fumee, d'environ 420 µ,g/m" en 1959 a e.nviron 100 µ,g/m3 en 1965, ne s'est pas accompagne d'une diminution aussi importante du dioxyde de soufre; qui est passe de 300 a 260 µ,g/m". Effets chroniques Lorsqu'on etudie les effets de la pollution atmo- spherique sur la population, il faut toujours distinguer les effets aigus, subaigus et chroniques. Aux concen- trations tres elevees, comme celles qui ont ete observees a Landres, dans la vallee de la Meuse, a Donara, Pa., a New York, dans la Ruhr, a Osaka et a Rotterdam, !es effets immediats se sont traduits clairement par une augmentation de la mortalite et de la morbidite, notamment chez des sujets deja malades et chez les personnes a.gees ou affaiblies. II est plus difficile de deceler les eventuelles consequen- ces lointaines de tels episodes aigus de pollution, par exemple !'apparition ulterieure de bronchite chroni- que. S 'ii est hors de doute que des fluctuations de la pollution, moins spectaculaires que celles qui se sont produites a Londres. et ailleurs, peuvent aggraver une maladie cardiaque ou respiratoire pre-existante, il .convient aussi .d'envisager que l'exposition prolongee au dioxyde de soufre et aux substances pi;irticulaires pourrait jouer un roie dans I 'installation d'une affection respiratoire chronique. Les methodes epidemiologiques sont generalement plus utiles que !es techniques exp~rimentales pour l'etude de cet important probleme. Certaines enquetes sur les effets chroniques de la pollution, definie par les taux de dioxyde de soufre et de particules en suspension, sont examinees ci-dessous. Elles illustrent par ailleurs quelqucs-uns des problemes que pose la determination des relations doses-effets. Les difficultes resident au premier chef dans l'uniformisation des techniques de mesure de Ia pollution et dans l'evaluation de la part qui revient a d'autres facteurs tels que I 'usage du'tabac, l'age, le sexe, les variables socio-economi- ques et les conditions meteorologiques. Effets chroniques sur [es adultes. Holland et ses collaborateurs (17, 18, 19) ont etudie, au Royaume- Uni et aux Etats-Unis d'Amerique, des ouvriers des pastes et du telephone travaillant en plein air. Ces auteurs ont observe une gradation des sympt6mes d'affections respiratoires a tous les niveaux de pollution, en particulier dans le groupe d'ages de 50 a 59 ans. Ces differences persistaient dans les diverses categories de fumeurs et chez Jes non- fumeurs. Les auteurs ont signale, dans Jes secteurs les plus pollues, une diminution de la fonction pulmonaire, c'est-a-dire du volume expiratoire CRITERES ET INDICES 41 maximum par seconde (VEMS) et du debit de pointe instantane. A propos de cette etude d'un groupe professionnel, Holland et al. (19) ont montre que, pour des comparaisons a I 'echelle internationale, dans Jes cas ou ii existe des gradations de la pollution atmospherique, l'ideal serait d'utiliser des echantil- lons aleatoires de la population. Reid et al. (20) ont tente une telle comparaison a l'aide de donnees provenant de l'etude des omni- praticiens de Grande-Bretagne (21) et d'une enquete effectuee a Berlin, N. H., Etats-Unis d'Amerique (22). Les effets de la pollution atmospherique ont alors ete examines selon le groupe d'age et le sexe. En ce qui concerne la bronchite simple, definie par !'expectoration de glaires pendant trois mois de l'annee au cours de trois ans, !'elimination de I 'influence de la cigarette ne laissait plus apparaitre aucun effet de la pollution atmospherique, tant chez Jes hommes que chez !es femmes. En revanche, une forme plus grave de bronchite chronique (caracterisee par !'expectoration de g!aires, des exacerbations d'infections des voies aenennes superieures gagnant l'etage inferieur et un essouffie- ment a la marche normale sur terrain plat) s'est revelee associee a la pollution atmospherique, a la fois chez les hommes et chez Jes femmes. On ne sait pas si des differences d'ordre socio-economique ou ethnique ont pu intervenir. Ferris & Anderson (23) ont etudie un echantillon aleatoire de la population de Chilliwack, B. C. (Canada), loca!ite dont !'air etait peu pollue. Apres elimination de !'influence de l'age et de la cigarette, ils n'ont pas note de differences statistiquement significatives entre les sympt6mes respiratoires de ce groupe et ceux qui ont ete observes a Berlin, N. H. (Etats-Unis d'Amerique), ou la pollution etait plus forte; neanmoins, les taux de Berlin tendaient a depasser ceux de Chilliwack. Quant aux epreuves de la fonction pulmonaire (VEMS et debit de pointe instantane), apres elimination de I 'influence de l'age, de la taille, du sexe et de l'usage du tabac, elles revelaient certaines differences, parfois statisti- quement significatives. II semble qu'on puisse raisonnab!ement deduire des resultats des enquetes de Berlin et de Chilliwack que de faibles modifications des sympt6mes respiratoires et de la fonction pulmo- naire sont liees aux concentrations de polluants. Une etude effectuee par van der Lende (24) aux Pays-Bas a montre que !'obstruction des voies aeriennes n'etait pas associee aux taux de pollution atmospherique, a la difference de la toux et de !'expectoration. Cependant, comme cet auteur !'a fait remarquer, son etude peut avoir ete biaisee par la presence d'allergenes tels que spores ou bacteries dans la region agricole. En fait, ii se peut que deux aspects differents du probleme soient intervenus dans l'etude: dioxyde de soufre et substances particulaires (de type non identifie) dans les secteurs industriels, et allergenes dans Jes localites agricoles ou la pollution atmospherique etait apparemment faible. Chaque pays doit tenir compte de cette possibilite et determiner s'il est en presence d'une situation similaire. Effets chroniques sur !es en/ants. L'etude des enfants a aussi fourni des informations utiles. Douglas & Waller (25) ont fait une etude retrospec- tive et prospective sur la cohorte des enfants nes au cours de la premiere semaine de mars 1946. Ces en- fants ont ete suivis au point de vue medical par des visiteurs sanitaires et des medecins scolaires, ainsi que !ors d'hospitalisations. Le niveau d'atteinte et la gravite relative des sympt6mes ont ete enregistres. Les concentrations de polluants dans !'air ont ete estimees d'apres la quantite de charbon consommee dans une zone determinee. A partir de donnees nationales, Jes auteurs ont defini quatre niveaux de pollution atmospherique et observe une frequence accrue des infections des voies respiratoires profondes dans Jes secteurs ou la pollution de l'air etait elevee. Lunn et al. (26) ont etudie de jeunes enfants au cours de leur premiere annee de scolarite. Ces enfants ont ete soumis a des examens medicaux et leurs antecedents enregistres d'apres Jes renseigne- ments fournis par les parents; en outre, le VEM0 , 7, et !'expiration maximale forcee ont ete mesures. II a egalement ete tenu compte des facteurs socio- economiques. Les familles en question etaient stables et il n'y a presque pas eu de departs ou d'arrivees dans les collectivites al 'etude. La pollution atmospherique a ete mesuree pendant les trois annees de l'enquete. II est apparu que la frequence des infections chroniques des voies respiratoires superieures et profondes etait plus grande dans les secteurs Jes plus pollues. Les auteurs ont repris trois ans apres (27) l'etude des memes enfants et ont constate que la diminution des concentrations de furnee a Sheffield s'etait accompagnee d'une reduc- tion des differences entre les groupes. Holland et al. (35) ont reuni des donnees sur des ecoliers de quatre secteurs · du Kent (Angleterre), dont deux etaient surtout urbains et les deux autres ruraux. Les fumees et le dioxyde de soufre ont ete mesures dans trois de ces secteurs; en outre, des renseignements relatifs a la densite de population 42 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES et aux conditions de logement ont ete recueillis. Quatre facteurs etaient nettement lies a l'abaissement du debit de pointe instantane et aux sympt6mes respiratoires: le lieu de residence venait en tete, suivi par I 'existence d 'une infection respiratoire anterieure; le niveau social et la. taille de la famille etaient de moindre importance. Les effets de ces quatre facteurs semblaient etre purement additifs et ne rendaient compte .que de 10 a 15% de la variation totale. Colley & Reid (28) ont enquete sur des enfants de six a dix ans vivant dans des zones urbaines et des zones rurales, en Angleterre et au Pays de Galles respectivement. La frequence des maladies respira- toires etait determinee en automne avant le pie hivernal de Ja pollution. Dans les deux regions, on observait une gradation a tous les niveaux de pollution, mais pour des concentrations com parables, les taux de morbidite etaient plus eleves au Pays de Galles. Cette plus grande frequence des sympt6mes respiratoires dans la region rurale s'explique mal, mais 9n a avance que ce phenomene pourrait etre lie a la consommation elevee de combustible solide au Pays de Galles. D'autres renseignements ont ete fournis par une etude de Ferris (29) sur les absences a l'ecole et les epreuves de la fonction pulmonaire parmi les eleves (ages de 6 a 7 ans) des deux premieres annees sco- laires dans differentes ecoles de Berlin, N. H., Etats-Unis d'Amerique. L'absenteisme etait le meme dans toutes les ecoles malgre une certaine difference. dans les niveaux de poHution atmospherique. En revanche, la fonction pulmonaire etait abaissee chez les ecoliers des secteurs les plus pollues. Les effets de la pollution atmospherique sur la sante des enfants frequentant Jes ecoles primaires au Japon ont fait l'objet d'une etude de plus de 10 ans (30), laquelle a egalement fourni la preuve d;une association .ou d'une correlation positive entre la pollution et Jes effets sur la sante: une. augmentation nette de la resistance des voies aeriennes et un accroissement de l'absenteisme ont ete releves en presence de concentrations elevees de polluants. Biersteker & Van Leeuwen (31) n'ayant pu deceler de gradient dans les debits de pointe instantanes entre deux districts de Rotterdam inegalement pol- lues, se sont demande si de bonnes conditions de, logement n'etaient pas suffisantes pour proteger Jes ecoJiers. Reactions de gene Des etudes sur la preoccupation suscitee clans le public par la pollution due aux substances. particu- laires ont ete faites dans un petit nombre de regions. Les resultats de certaines d'entre elles ont ete reunis dans un document sur Jes substances particulaires (32), qui comprend notamment Jes donnees obtenues par Schusky (33) a St. Louis, Mo., Etats-Unis d'Amerique; celles-ci montrent que des << reactions de gene» sont associees a divers niveaux de pollution. Des enquetes similaires devraient etre conduites dans d'autres pays, car ii se peut bien qu'a l'avenir Jes reactions de cette nature soient l 'un des criteres deter- minants pour la protection de la sante publique. Comme iJ y entre une forte composante culturelle, Jes limites sont appeJees a varier d'unpays a J'autre et devraient etre determinees Jocalement. Effets sur la vegetation Les pJantes sensibles sont gravement endomma- gees par des concentrations de dioxyde de soufre situees a la limite inferieure de celles qui sont reconnues nocives pour des malades atteints d'affec- tions pulmonaires. Cet effet est du a !'action syner- gique du dioxyde de soufre et de faibles concentra- tions d'ozone ou de dioxyde d'azote. Les plantes d'importa:nce economique subissent des dommages notables a des concentrations bien inferieures a celles qui entrainent une gene pour l 'homme. Evaluation Le Comite a fait une evaluation critique des etudes mentionnees ci-dessus, ainsi que d'autres rapports publies. S'appuyant sur !'experience et le jugement de ses membres, il a defini les concentrations asso- ciees a certains effets observes. II faut souligner que la plupart de ces effets etaient lies a la presence concomitante de particules et de dioxyde de soufre dans des climats temperes et a des altitudes relative· ment basses, ou les deux polluants sont produits simultanement par I 'utilisation de combustibles fossiles. II semble qu'on puisse raisonnablement etendre ces resultats a des altitudes superieures ou a d'autres conditions climatiques, au moins en pre- miere approximation. II importe cependant que des etudes soient faites dans ces autres conditions, afin de determiner si ces criteres s'appliquent reellement, en particulier dans les regions ou de fortes densites de poussieres naturelles s'accompagnent de faibles concentrations d'oxydes de soufre, ou s'il faut au contraire les adapter aux caracteristiques geogra- phiques et demographiques locales. Pour interpreter les donnees figurant ci-dessous CRITERES ET INDICES 43 Tableau 1. Effets previsibles de la pollution atmospherique sur la sante dans certains groupes a Polluant Surcroit de mortalite Aggravation des Symptom es Effets sur la visibilite et d'hospitalisations affections pulmonaires respiratoires et autres genes S02b 500 µg/m3 500-250 µg/m3 c 10 µg/m3 80 µg/m 3 (moyenne journaliere) (moyenne journaliere) (moyenne arithme- (moyenne geometrique tique annuelle) annuelle) Fumee b 500 µg/m3 250 µg/m3 100 µg/m3 80 1,g/m3 (moyenne journaliere) (moyenne journaliere) (moyenne arithme- (moyenne geometrique annuelle) d tique annuelle) a Le Comite souligne que ce tableau ne doit pas etre lu independamment du texte qui l'accompagne (voir ci-dessus, Evaluation). b British Standard Practice (34). Les valeurs relatives au dioxyde de soufre et aux particules en suspension s'appliquent seulement lorsque ces polluants sont presents ensemble. Elles peuvent necessiter une correction pour les comparaisons avec les resuitats obtenus par d'autres methodes. c Cet intervalle correspond a des divergences de vue entre les membres du Comite. d Mesures faites sur echantillons de grand volume. ainsi que dans le tableau 1, ii faut se rappeler que !'indication d'une valeur numerique en regard d'un effet determine ne signifie pas que celui-Ia se manifes- tera chez tous les sujets exposes. II n'existe pas de renseignements valables qui permettent une evalu- ation quantitative precise de ce risque. En general, seule une faible proportion de la population sera probablement affectee. Les valeurs indiquent sim- plement que des effets ont ete observes et que le nombre de sujets atteints a ete suffisant pour differer statistiquement des chiffres constates dans des groupes temoins. Lorsque !es concentrations de particules en sus- pension et d'oxydes de soufre depassaient, les unes et les autres, 500 11-g/m3 pendant 24 heures, on a releve une surmortalite dans la population generale, mais surtout dans les groupes vulnerables, c'est- a-dire parmi Jes sujets atteints d'affections cardiaques et pulmonaires. Ces concentrations s'accompa- gnaient aussi d'une augmentation des hospita- lisations. En Iisant !es considerations ci-apres sur les varia- tions de Ia morbidite dues a Ia pollution, on se sou- viendra que le sens du mot « morbidite >> s'etend de la simple alteration fonctionnelle a !'installation d'une maladie chronique. Selan des etudes sur les variations journalieres de l'etat de bronchitiques, !'aggravation semble Iiee a des taux de 500 11-g/m3 pour le dioxyde de soufre et de 250 11-g/m3 pour la fumee, persistant concurrem- ment pendant plus de 24 heures. Le Comite a eu connaissance des resultats preliminaires non publies d'etudes faites en Inde et aux Etats-Unis d'Ameri- que, d'01) il ressort que les malades atteints d'affec- tions respiratoires peuvent presenter une aggrava- tion des symptomes lorsque !es taux de dioxyde de soufre et de particules atteignent les uns et !es autres 250 11-g/m3 (_particules mesurees sur des echantillons de grand volume). Cne frequence accrue des symp- tomes interessant les voies respiratoires superieures et des affections des voies respiratoires profondes, ainsi qu'une diminution de la fonction pulmonaire, s'observent chez les enfants domicilies dans des regions ou les moyennes annuelles des concentra- tions de fumee et d'oxyde de soufre depassent, les unes et !es autres, 100 11-g/m3 • La pollution atmospherique reduit la visibilite. Ce phenomene se manifeste lorsque les concentra- tions d' oxydes de soufre et de substances particulaires sont superieures a 10011-g/m3 en presence d'une humi- dite relative d'au mains 50% et d'une temperature ambiante elevee. Selon une enquete, dans des secteurs ou la moyenne geometrique annuelle des concentra- tions de !'ensemble des particules en suspension etait de 80 11-g/m3, 30 % des personnes interrogees avaient remarque une reduction de la visibilite et 10 ~{ se sont declarees inCOilL.'llOdees. De meme, 20 % des personnes residant dans des secteurs ou le taux moyen etait de 120 µg/m3 se sont <lites incommodees. Le Comite estime que !es considerations de cet ordre sont appelees a jouer un role decisif. Les concentrations nocives de particules en sus- pension et d'oxydes de soufre peuvent subir des variations locales en fonction des caracteristiques chimiques et physiques de ces substances et de la presence d'autres polluants. II est done necessaire de completer les procedes actuellement en usage par des methodes plus fines pour mesurer et caracteriser 44 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Jes oxydes de soufre en meme temps que Jes particules en suspension (ainsi que d'autres polluants). La diversite des methodes de mesure utilisees rend . Jes comparaisons difficiles. On connait Jes differences entre Jes mesures sur echantillons de grand volume et Jes mesures par sondage. Dans le present rapport, Jes concentrations de substances particulaires en sus- pension sont determinees suivant la British Stan- dard Method, fondee sur le noircissement d 'un papier filtre (34). Ce choix est motive par le fait que cette methode a ete utilisee dans plusieurs etudes examinees par le Comite, mais ii ne signifie pas necessairement qu'elle doive etre acceptee comme methode de reference. Le Comite recommande que des dispositions soient prises afin de mettre au point, dans les plus brefs delais, des methodes de reference afin de faciliter la comparaison des resultats obtenus a !'aide des diverses techniques en usage. MONOXYDE DE CARBONE La principale source de monoxyde de carbone (CO) est constituee par Jes vehicules a moteur fonctionnant a !'essence. Les industries et autres operations qui aboutissent a une combustion incomplete de subs- tances carbonees sont egalement importantes a cet egard. D'autres sources, notables mais souvent oubliees, sont. la fumee de cigarette (qui peut contenir jusqu'a 4% de CO) et Jes appareils de chauffage domestique qui, lorsque le tirage est insuffisant, peuvent produire dans Jes locaux des concentrations elevees et souvent letales de CO. Cinetiqne de la reaction entre le monoxyde de carbone et I'hemoglobine Le CO inhale se combine a l'hemoglobine, dont la fonction vitale est de transporter l'oxygene. L'affinite de CO pour l'hemoglobine etant d'envi- ron 240 fois superieure a celle de l'oxygene, le prin- cipal resultat de cette combinaison reversible est de diminuer !'aptitude du sang a transporter l'oxygene des poumons vers Jes tissus. Cette capacite estencore reduite par le fait que la presence de CO dans le sang gene la dissociation de l'oxyhemoglobine. La relation entre Jes concentrations de carbo- xyhemoglobine (COHb) et d'oxyhemoglobine dans le sang et la composition de !'air peut etre tiree de !'equation de Haldane a !'aide des constantes deter- minees par Forbes et al. (36). En pratique, Jes concen- trations sanguines de carboxyhemoglobine dependent Tableau 2. Relation entre les concentrations ambiantes de CO, la duree d'exposition et les taux de carboxyhemoglobine a CO ambiant Taux de carboxyhemoglobine (%) a mg/m3 ppm 1 heure 8 heures equilibre 117 100 3,6 12,9 16,0 70 60 2,5 8,7 10,0 35 30 1,3 4,0 5,0 23 20 0,8 2,8 3,3 12 10 0,4 1,4 1,7 a On suppose un sujet moyen s'adonnant a une activite legere et presentant une valeur initiale « basale ». des concentrations de CO dans !'air inhale, de Ia duree de !'exposition ainsi que de Ia ventilation pul- monaire, laquelle est en grande partie determinee par l'activite du sujet. Lorsque Ia concentration de CO dans !'air ambiant est inferieure a la valeur d'equilibre dans le sang, le sujet exhale du CO. De meme, chez une personne qui absorbe du CO, le temps necessaire pour que soit atteint un niveau don:ne depend de la concentration sanguine initiale. Chez un sujet au repo3, ii faut environ 3 heures pour que la COHb atteigne 50% de la valeur d'equilibre, mais le taux d'elimination est augmente par !'effort et par !'elevation de Ia tension partielle d'oxygene dans !'air inspire. On trouvera dans le tableau 2 les relations entre certaines concentrations ambiantes de CO, la duree d'exposition, et Jes taux sanguins. On suppose que la saturation initiale en CO est virtuellement de zero ou << basale >> et que le sujet s'adonne a une activite legere. Lorsqu'on etudie le role de CO comme polluant atmospherique, ii faut remarquer que ce gaz est naturellement present dans le sang par le jeu des processus cataboliques, le taux de COHb pouvant ainsi atteindre 0,8 % (37, 38); quant aux fumeurs qui inhalent la fumee, ils peuvent avoir une oxycarbo- nemie elevee. Lawther & Commins (39) et Goldsmith (40) ont etudie !'influence de la pollution atmosphe- rique et de !'usage de Ia cigarette sur Jes taux de carboxyhemoglobine. Chez Jes fumeurs, on a observe des concentrations de CO depassant une saturation de 15 %. II importe de savoir que !'exposi- tion au CO de l'air, n'eleve pas necessairement le taux sanguin. Par exemple, une exposition continue a 25 ppm de co aboutira en definitive a une satu- ration de 4 % quelle que soit Ia concentration san- CRITERES ET INDICES 45 guine initiale: une personne dont la saturation ini- tiale etait inferieure a 4 % absorbera le gaz al ors qu 'un fumeur dont la saturation initiale depassait 4 % ,en excretera jusqu'a ce que soit atteint un equilibre .a 4%, a condition qu'il ne continue pas a fumer. Effets sur l'homme Ejfets sur la fonction psychomotrice Les effets biologiques de CO ont fait l'objet d'un ·examen approfondi lors d'une reunion qui s'est tenue sous !es auspices de la New York Academy of Sciences (41). Nombre d'alterations biochimiques subtiles ont ete etudiees, mais ii suffira, aux fins du present rapport, d'envisager les effets aigus et chro- niques qui peuvent etre dus simplement a l'anoxie relative provoquee par ce gaz. Les travaux · anciens portaient sur les aspects medico-legaux de !'exposition a CO et sur la defini- tion de ses effets toxiques dans l'industrie. 11 a ete etabli de maniere concluante qu'une saturation de 20% environ de carboxyhemoglobine peut entrainer certains sympt6mes et abaisser les performances. En general, des manifestations telles que lassitude et cephalee ne sont signalees que lorsque les saturations depassent considerablement 10% (42). Des maux de tete et des troubles de la coordination, par exemple, ont ete observes a des concentrations depassant une saturation de 10% (43). En outre, on s'est beaucoup interesse au role possible des taux de carboxy- hemoglobine trop faibles pour provoquer des symp- t6mes. McFarland et al. (44) ont montre que le seuil de vision, dans des conditions de faible illu- mination, etait eleve a une saturation de 5 %. Ulterieurement, Schulte (45) et Beard & Wertheim (46) auraient demontre, a ces taux, !'existence de troubles de la perception et un abaissement des per- formances. Ces etudes, quoique largement citees, pechaient par des defauts techniques dans la methode experimentale. Bender et al. ( 47), utilisant une technique a I 'insu, ont expose des volontaires soit a 100 ppm de CO, soit a l'air ambiant pendant 2 h 30, puis !es ont soumis a une batterie de tests psycho- logiques. Pour une saturation de 7,2 %, une baisse notable a ete signalee dans l'acuite visuelle, la dexterite manuelle, et la capacite d'apprentissage et d'execution de certaines taches « intellectuelles ». Guest et al. (48), utilisant une technique a double insu, ont etudie les seuils de fusion visuels et auditifs apres exposition a 500 ppm de CO pendant une heure (soit une saturation de 8 %) chez vingt volon- taires, et n 'ont observe aucun effet, al ors que ces seuils etaient eleves par !'administration de 60 mg de phenobarbital seul. Stewart et al. ( 43) ont etudie les effets de divers taux de COHb sur de nombreuses epreuves de performance et de perception; ils ont ainsi mis en evidence, a des valeurs de 15 a 20% de la saturation, des manifestations de cephalee et une diminution de la coordination manuelle. Les etudes de Rosko (49) ont montre que des taux de COHb depassant 20 % alterent !es reponses aux stimuli visuels, mais que l'activite EEG spontanee n'est pas modifiee jusqu'a une saturation voisine de 33 ~,;;. En interpretant !es resultats de ces epreuves de la fonction psychomotrice, i1 faut se rappeler que CO ne doit jamais etre considere isolement. En effet, des concentrations trop faibles pour entrainer a elles seules des alterations mesurables pourraient, dans d'autres etudes, se reveler capables d'exercer des effets sur des sujets ayant prealablement absorbe de l'alcool, des sedatifs, des antihistaminiques ou des medicaments hypotenseurs. Ejfets sur I' appareil cardiovasculaire CO peut avoir des effets importants sur l'appareil cardiovasculaire et sur !'oxygenation de tissus autres que ceux du systeme nerveux central. Chevalier et al. (50) ont etudie !es reactions a co de non-fumeurs en bonne sante, et ont mis en evidence une augmentation de la dette d'oxygene !ors d'efforts fournis a des saturations voisines de 4 %. Ayres et al. (51, 52) ont signale une diminution de la Po2 du melange arterio- veineux chez des sujets presentant des niveaux de saturation carboxyhemoglobinique voisins de 9 %, et ils penscnt que le phenomene pourrait expliquer !es modifications cardiaques et !'augmentation observee de la dette d'oxygene. Ces memes auteurs (53) ont note que !es differences arterio-veineuses d'oxygene dans !es coronaires etaient uniformement aug- mentees et le debit des arteres coronaires accelere lorsque la carboxyhemoglobine augmentait jusqu'a une saturation de 5 a 10 % ; en outre, des alterations myocardiques notables ont ete observees chez des malades dont la COHb depassait une saturation de 6 %. La population generale comprenant des malades dont la fonction myocardique est deja atteinte, un abaissement de la saturation en oxygene risque done d'etre nocif. II est difficile de proceder a une extra- polation quantitative, mais, compte tenu de ces effets aigus, il faut admettre qu 'ii existe des sujets souffrant d 'affections diverses qui, de toute evidence, ne pourraient tolerer une anoxie plus poussee. Jusqu'ici, on n'a pas etudie le role eventuel de co dans la genese de la maladie, par opposition a 46 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR DES VILLES !'exacerbation d'une affection ou d'un trouble fonc- tionnel pre-existants. Les recherches d'Astrup et al. (54) sur des lapins peuvent avoir un grand interet et contribuer a clarifier l 'etiologie de certaines maladies cardiovasculaires. Ces auteurs ont trouve une inci- dence accrue des atheromes chez les lapins ingerant du cholesterol et, en meme temps, exposes au CO; les alterations produites dans les parois vasculaires les ont conduits a supposer que la relation observee entre les maladies cardiovasculaires et l'usage de la cigarette pourrait bien s'expliquer par !'exposition chronique OU repetee a co. A la suite de ces etudes, l'examen de 1000 ouvriers d'usine, choisis au hasard a Copenhague (55), a fait apparaitre une relation nette entre les concentrations elevees de COHb chez les fumeurs et la frequence de l'arteriosclerose. Effets sur la vegetation CO n'a pas d'effet nuisible sur la vegetation aux concentrations ordinairement relevees. Evaluation S 'il est generalement admis que les sujets doivent etre proteges contre une exposition prolongee abou- tissant a des taux de COHb qui atteignent en per- manence 4 % ou plus, les difficultes sont grandes lorsqu'il s'agit de formuler un indice de qualite de l'air. Dans la population generale, nombreux sont les sujets dont les taux sanguins depassent deja 4 % du fait de l'usage du tabac. Chez d'autres fumeurs, Jes concentrations sont inferieures a cette valeur, mais pourraient atteindre ce niveau de saturation a la suite d'expositiohs relativement courtes. Comme un equilibre a 4 % s'etablirait par inhalation cons- tante de 25 ppm, une telle concentration est evidem- ment indesirable. Cependant, la concentration en CO subit en general des variations marquees, dans le temps et dans l'espace. De plus, conune on l'a deja dit, un certain delai est necessaire pour que l'equi- libre soit atteint si l'oxycarbonemie initiale est basse. Le tableau 3 montre, pour trois concentrations ambiantes de CO, le temps necessaire pour que le sang atteigne une saturation de 4 %. Le choix de cette derniere valeur est motive par le fait que les chiffres superieurs semblent bien accroitre le risque pour les malades atteints d'une affection cardio- vasculaire. On voit que le temps necessaire a l 'etablissement de l'equilibre varie dans une grande mesure selon que le sujet a absorbe ou non du CO, en fumant ou Tableau 3. Concentrations de CO necessaires pour porter le taux de COHb a 4 % a CO ambiant b Temps (mg/m3 ) (ppm) (heures) 29 25 24 35 30 8 117 100 a Le Comite souligne que ce tableau ne doit pas etre lu indepen- damment du texte qui l'aci:ompagne (voir ci-dessus, Evaluation). b On suppose une activite legere au niveau de la mer et des valeurs initiales « basales ». Au-dessus de 4 %, le risque peut etre accru pour Jes malades atteints d'affections cardiovasculaires. a partir d'autres sources, avant d'etre expose a l'air ambiant. I1 est difficile de decider si les personnes vulnerables ou les fumeurs sont parmi les sujets a proteger specialement. Une question de meme type se pose lorsqu'il s'agit de definir la fraction de la population qui doit, a tout prix, beneficier. d 'une protection absolue; en effet, il est evident qu'une collectivite urbaine comptera toujours certains malades in extremis a qui toute difficulte supple- mentaire risque d'etre fatale. OXYDANTS PHOTOCHIMIQUES Ce type de pollution atmospherique · se rencontre dans de nombreuses agglomerations urbaines. I1 resulte de combinaisons chimiques entre des hydro- carbures reactifs et des oxydes d'azote sous l'effet de la lumiere solaire, avec production d'ozone, de nitrates de peracyfo, d'aldehydes et d'autres com- poses chimiques complexes. Les hydrocarbures pro- viennent principalement des gaz d'echappement des vehicules a moteur, alors que des oxydes d'azote sont emis non seulement par les vehicules a moteur mais encore par des sources fixes. Les oxydants photochimiques examines sont l'ozone (03), les nitrates de peracyle.(NPA), et d'autres produits oxy- dants de reactions atmospheriques complexes, mesures par diverses methodes mais exprimes en 0 3 ; conune dans le cas d'autres polluants, ii est en general necessaire d'avoir recours a des methodes epidemiologiques pour determiner si les oxydants photochimiques, aux concentrations rencontrees dans les agglomerations, exercent des effets nocifs sur la sante humaine_ CRITERES ET INDICES 47 Effets sur l'homme Effets aigus : mortalite Les etudes faites a Los Angeles n'ont mis en evi- dence aucun lien de causalite entre l'accroissement de la mortalite et Jes << jours d'alerte >>, ou Jes taux d'oxydants etaient compris entre 0,50 et 0,90 ppm (79). Effets aigus sur l' appareil respiratoire Une association statistiquement significative a ete demontree entre la frequence des crises d'asthme et Jes taux d'oxydants depassant 500 p.,g/m3 (0,25 ppm); rien de tel ne s'observe lorsque Jes taux moyens sont de 260 p.,g/m3 (0,13 ppm) (56). Le nombre de per- sonnes qui presentaient des crises Jes jours ou des dommages etaient observes sur Jes plantes dans Jes stations officielles de surveillance etait nettement plus eleve que Jes autres jours. II n'y avait pas de correla- tion notable entre le nombre de sujets affectes et Jes taux de monoxyde de carbone et de substances par- ticulaires. Motley et al. (57) ont constate une diminution de la fonction pulmonaire chez Jes personnes atteintes de pneumopathie chronique lorsqu'elles etaient exposees au smog photochimique, Jes concentra- tions d'oxydants mesurees allant de 390 a 1370 p.,g/m3 (0,2 a 0,7 ppm). Dans une atmosphere filtree, la fonction pulmonaire s'ameliorait mais elle s 'abaissait de nouveau au retour a !'air non filtre. Dans une etude similaire, Rokaw & Massey (58) ont observe que !'exposition de tels sujets a une concentration d'oxydants de 120 p.,g/m3 (0,06 ppm) n'avait pas d'effet aggravant sur leur fonction pulmonaire. Schoettlin (59) a etudie des hommes de plus de 60 ans dans la region de Los Angeles. La moitie de la population enquetee presentait une affection res- piratoire chronique; ces sujets ont ete apparies avec des temoins en fonction de !'age et de !'usage du tabac. II est apparu que, dans le groupe des malades, 11 % de la variation des sympt6mes (toux, expectora- tion, essoufflement, sifflement respiratoire) pou- vaient etre rapportes a la fluctuation des concen- trations moyennes d'oxydants, alors que 17% pou- vaient etre expliques par la variation du taux maxi- mal. Parmi Jes temoins, ces proportions etaient de 8 % et de 4 % respectivement. Lorsqu'on determinait la quantite de precurseurs d'oxydants en faisant passer !'air ambiant par une chambre d'irradiation, 30 % de la variation dans Jes sympt6mes pouvaient etre expliques par ce parametre, contre 4 % chez Jes temoins. Les seuils des concentrations d'oxydants responsables des associations ci-dessus etaient com- pris entre 60 et 1350 p.,g/m3 (0,03 et 0,69 ppm). Trois autres etudes sur Jes effets des oxydants sont restees negatives (60, 61, 62). Ces resultats sont peut- etre valables, mais ii est egalement possible qu'ils soient dus au manque de sensibilite des epreuves, a la taille insuffisante des echantillons et aux limites trop etroites des concentrations, d'ailleurs relative- ment faibles, qui avaient ete choisies. Performances athletiques Les effets des oxydants sur Jes performances athletiques ont ete etudies par Wayne et al. (63), qui ont compare Jes temps realises dans diverses cir- constances par des coureurs de fond dans la region de Los Angeles. Ces auteurs ont observe que si, une heure avant la course, la concentration d'oxy- dants depassait 200 /Lg/m3 (0,1 ppm), Jes temps d'un nombre considerable de coureurs etaient mains bons, alors que Jes taux d'oxydants presents deux ou trois heures avant la competition ou pendant celle-ci n'avaient pas le meme effet. D'autres polluants atmospheriques, tels que Jes oxydes d'azote, le monoxyde de carbone et Jes particules en suspension ont egalement ete mesures mais aux taux enregistres il n'est apparu aucune association avec l'abaisse- ment des performances. Smith (80) a etudie chez 32 etudiants l'effet du NPA sur la consommation d'oxygene au repos et pendant un effort de cinq minutes sur bicyclette ergometrique. Une seule concentration de NPA a ete appliquee, a savoir 1480 p.,g/m3 (0,3 ppm), ce qui est assez eleve par comparaison avec Jes taux atmo- spheriques usuels; la charge de travail etait de 900 kgm par minute. L'auteur a observe que, par rapport a la valeur temoin, la consommation d'oxy- gene augmentait pendant !'effort, mais non au repos. Gene Les effets aigus de la pollution atmospherique par Jes oxydants photochimiques sont bien connus de tous ceux qui y ont ete exposes. L'irritation des yeux, du nez et de la gorge est evidente. Des courbes doses- reponses raisonnablement precises ont pu etre etablies pour I 'irritation oculaire (64), mais non pour Jes autres sympt6mes, peut-etre en raison de la nature complexe de ce type de pollution et de son mode d'action. Effets clzroniques Les variations brusques de concentration ont un effet nocif demontre, mais aucune association entre 48 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Jes maladies respiratoires chroniques et Jes concen- trations stables d'oxydants n'a encore ete prouvee. Etudes experimentales Des etudes effectuees au laboratoire sur des sujets humains ont montre que !'inhalation d'ozone a une concentration de 1180 a 1.570 µg/m 3 (0,6 a 0,8 ppm) pendant 2 heures entrainait une diminution de la capacite de diffusion de CO, de la compliance pul- monaire, de la capacite vitale et du VEM0 , 75 (voir p, 41) (65, 66). . Des experiences pratiquees sur des animaux de plusieurs especes, prealablement exposes a des concentrations d'ozone qui se rencontrent couram- ment dans l'air ambiant (160 µg/rri.3, soit 0,08 ppm, ou plus), ont montre que ce traitement augmentait la sensibilite ulterieure des animaux a des aerosols infectants (67, 68). Bien que des effets de ce type n'aient pas ete signales chez l'homme, il convient d'en tenir compte pour etablir des indices, car les mecanismes 'fonda- mentaux qui subissent !'influence de !'ozone, et peut-etre d'autres gaz oxydants, sont comIJ,1uns a toutes les especes de mammiferes. On a signale que les animaux sont capables d'acquerir une tolerance a !'ozone (69), mais on ignore s 'il en va de meme pour I 'homme. ' A cet egard, il convient de faire une dis.tinction entre les effets aigus et les effets chroniques. Des observations recentes donnent a penser que la tolerance a !'ozone, chez Jes animaux de laboratoire, a pour effet prin- cipal d'eviter la mort par cedeme aigu du pou~on, alors qu'elle ne modifie en rien Jes atteintes subtiles des defenses pulmonaires ou !'apparition de lesions chroniques provoquees par une exposition pro- longee a des concentrations faibles (70). Or, c'est ce dernier type d'alterations qui est vraisemblablement provoque par !'exposition aux concentrations cou- rantes d'oxydants, et ii serait imprudent de compter sur un mecanisme de tolerance pour la protection de l'homme. · Effets sur la vegetation Les plantes sensibles sont endommagees par des concentrations inferieures a celles qu'on sait capables de provoquer de la gene ou une irritation oculaire, mais la duree d'exposition doit etre plus prolongee. Evaluation Le tableau 4 indique les concentrations qui, selon I' opinion des membres du Comite, sont associees Tableau 4. Effets previsibles des oxydants photochimiques sur la sante de groupes vulnerables a Surmortalite Surfrequence des crises d'asthme Alteration de la fonction pulmonaire Jamais signalee 250 µg/m3 b 200 µg/m3 1 heure 1 heure Gene et irritation oculaire 200 µg/m3 1 heure a Le Comite souligne que ce tableau ne doit pas etre lu indepen- damment du texte qui l'accompagne. b Oxydants mesures par la methode au Kl neutre tamponne, et exprimes en ozone. a divers effets sur l'homme et qui peuvent servir utilement d'indices de la qualite de l'air. DIOXYDE D'AZOTE Le dioxyde (N02) et le monoxyde d'azote (NO) sont souvent designes collectivement comme oxydes d'azote ou NOx, NO est emis par Jes vehicules a moteur de meme que par Jes sources fixes de combustion, alors que N02 provient des industries chimiques et de nitration et se forme au cours du processus d'oxydation photochimique. La plupart des etudes sur les effets des oxydes d'azote ont porte principalement sur N02, car l'activite de NO n'est pas encore clairement definie. Toutefois, des recherches plus poussees pourraient bien reveler que son importance depasse celle de N02• II faut souligner que N02 peut exercer des effets biologiques propres, outre ceux qui sont lies. aux phenomenes de pollution photochimique. II est susceptible de constituer un polluant primaire dans des regions exemptes de pollution par Jes oxydants photochimiques; ii convient done de le considerer en soi et de fixer des criteres et des indices qui lui soient propres. Effets sur l'homme A Chattanooga, Tenn., Etats-Unis d'Amerique, une etude a ete effectuee sur des ecoliers de la deuxieme annee scolaire (groupe d'age 6 a 8 ans) dans deux secteurs temoins a « faible >> pollution et deux secteurs a pollution <• elevee >> (par N02 dans l'un et par des substances particulaires dans l'autre). Elle a montre que Jes valeurs du VEM0, 75 etaient nettement plus hautes dans les secteurs temoins que dans celui ou la teneur en N02 etait << elevee >>. Les concentrations de particules en CRITERES ET INDICES 49 suspension et de S02 ne semblaient pas intervenir. De meme, on a pu constater que la frequence des maladies respiratoires aigues parmi les ecoliers etudies, leurs freres et sreurs ainsi que leurs parents, etait nettement plus grande dans le secteur a taux << eleve ,> de N02 (71, 72, 73). On trouvait aussi une frequence accrue d'infections des voies respiratoires profondes dans l'echantillon d'enfants d'age pre- scolaire exposes pendant 2 a 3 ans, mais non parmi ceux qui avaient ete exposes pendant un an ou mains. Dans le secteur a concentration << elevee >> de NO,, le taux moyen de 190 µ,g/m" (0,10 ppm) mesure darn; trois stations de surveillance avait ete depasse pendant 40 %, 18 % et 9 % des jours respectivement; dans !es secteurs temoins, ce taux avait ete depasse pendant 17 % des jours et dans une station seulement. Etudes experimentales L'exposition de certaines especes animales a des taux de N02 qui se rencontrent dans l'air ambiant a entraine des alterations cellulaires et des modifi- cations structurelles des poumons, de meme qu'un accroissement de la mortalite consecutive a l'admi- nistration d'aerosols infectants (74, 75, 76, 77, 78). Evaluation Il existe peu de donnees publiees relatives aux effets des oxydes d'azote sur la sante de l'homme. Certes, ii est demontre que ces gaz ont une activite biologique sur Ies animaux et les plantes a de faibles concentrations, mais le Comite estime qu'on ne dispose pas encore de renseignements suffisants pour definir a leur sujet des indices de qualite de l'air. UTILISATION ADMINISTRATIVE DES CRITERES ET INDICES DE QUALITE DE L'AIR Principes fondamentaux La relation entre la. morbidite humaine et !'expo- sition a Ia pollution n'est ni simple, ni totalement elucidee. La mart et la maladie se situent a une extremite d'un large spectre de reponses (Fig. 1). En outre, certains groupes sont particulierement sensibles aux facteurs de milieu, notamment les sujets tres jeunes ou tres vieux, les malades et les personnes qui sont exposees a d'autres substances toxiques ou a des stress divers. Pour utiliser les criteres et indices de qualite de !'air en vue d'evaluer les risques et d'etablir des Fig. 1. Schema du spectre des reactions biologiques aux polluants a MORT ALI TE f.10RBi DITE SJGt~i:S PHYSIO:...JG[Cl.J:.S D'ALERTE ALT~R,U!Jt~S PHYSlOLOGiOUES ET AUTRES DE SIGNIFICATION lNCERT,'1,lrJE ACCU!.'Uc.!\TION DE POLLUANT DANS L'ORGANISME 1 Effets nocifs sur !a sant& i ----t I 'f ---- Proportion affectee de la populution --~-- a Fonde sur un diagramme contenu dans United States Congress Document N° 92-241, 1972. normes, ii faudrait theoriquement disposer d'un ensemble complet de courbes doses-reponses pour chaque polluant atmospherique, chaque effet et chaque type de population. Ces conditions ne sont satisfaites a ce jour pour aucune substance prise isolement et encore moins pour !es associations que l'on trouve frequemment dans l'air ambiant. Malgre cela, les participants ont estime, tout bien considere, que certaines concentrations de polluants atmospheriques etaient associees a des effets nuisibles a la sante. D'autre part, comme les relations doses- reponses sont mal connues, il est prudent d 'introduire un crefficient de securite, meme lorsque les normes sont tirees d'indices de qualite de l'air. La grandeur de ce crefficient sera fonction de considerations tres diverses. Les unes seront d 'ordre politico-economique et fondees principalement sur !'analyse des couts et avantages; les autres auront trait a la qualite des donnees de base et varieront notamment suivant que les resultats experimentaux ont ete obtenus sur l'animal ou sur l'homme; d'autres encore se rappor- teront a l'effet meme qu'on cherche a prevenir: mortalite ou consequences moins graves. De telles normesa peuvent varier d'un pays a l'autre, et avec: le temps dans un meme pays. L'ela- a Les nor mes de qualite du milieu sent des regles adoptees par !es gouvernements et autres autorites competentes et qui ont, par consequent, force de Joi. Dans certains cas, toutefois, elles comprennent de simples recommandations dont Ia stricte application n'est pas obligatoire (Org. mond. Sante Ser. Rapp. techn., 1970, N° 439, p. 41). 50 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES boration de normes nationales de qualite de l'air devrait se faire en deux temps: regles a mettre en pratique dans un proche avenir et objectifs a long terme. Dans certains pays, .il peut etre necessaire a court terme de fonder les normes sur des limites tolerables, les objectifs · intermediaires etant de prevenir la morbidite et la mortalite dans les sous- groupes les plus vulnerables. II est evident qu'a long terme ii faudrait s'efforcer d'assurer une protection contre tous les effets nuisibles a la sante humaine, notamment les alterations somatiques et genetiques, et un coefficient de securite devra, etre adopte pour garantir une telle protection. Les concentrations de polluants et le nombre de personnes exposees devront done etre aussi faibles que possible. II faut remarquer cependant que la notion de norme tendant a proteger la population contre un dommage appreciable est d'ordre statistique et necessairement fondee sur des ensembles. Elle ne saurait garantir la securite de chaque individu. Protection de la sante et coot de la lutte contre la pollution atmospherique La figure 2 represente schematiquement plusieurs des principaux facteurs qui peuvent orienter les decisions en matiere de Jutte contre la pollution atmospherique. On voit que la protection obtenue est fonction de la depense. Le niveau minimal acceptable de protection est celui qui, a !'extreme, est necessaire pour proteger de la mort; cependant, comme on I 'a dit ci-dessus, il convient certainement de faire mieux et de proteger aussi contre la maladie. Au-dessus du minimum acceptable, le choix d'un Fig. 2. Representation schematique . du degre de protection de la sante en fonction du coot de la lutte centre la pollution atmospherique Maximum possible__________,.------ __ _ ! ~i_".':'"2._P~i_'.!'J"_ _______ _ '" .. ~ CoOt de la lutte contre la pollution atrnospheriqu~______... niveau est affaire de _decision politique. 11 appartient aux autorites competentes de le fixer en fonction de la societe interessee. Pour depasser ce minimum acceptable, il faut generalement payer un prix de plus en plus eleve. En outre, le cout de la lutte depend directement du delai dans lequel le program- me doit devenir operationnel; par exemple, il est plus couteux d'atteindre les objectifs vises en trois ans qu'en dix ans. La zone dans laquelle des depenses croissantes donnent une protection croissante (region hachuree de la figure 2) est celle des decisions d'ordre socio-politique. Pour fixer le niveau de protection souhaite, il faut naturellement tenir compte des effets connus de la pollution atmosphe- rique, mais d'autres considerations sont egalement d'importance, notamment des facteurs generaux de nature sociale, culturelle et economique, de meme que l'ampleur des autres problemes de sante. Une difficulte particuliere se pose a ceux qui sont charges de formuler des recommandations pour la lutte . contre les oxydes de soufre et les substances particulaires: en effet, le rapport entre ces polluants varie d'un pays a l'autre, et l'on manque de rensei- gnements sur les equivalences entre les diverses concentrations des deux polluants. Relation entre les normes et le mode de calcul des moyennes On a vu plus haut que la duree d'exposition influe beaucoup sur les effets produits. Le temps sur lequel sont calculees les moyennes de concentration est done un element capital pour I 'interpretation des donnees. Le probleme est difficile pour les organismes charges de_la lutte contre la pollution atmospherique, car les normes adoptees devront proteger a la fois contre les expositions de courte duree et contre les expositions prolongees. A cette fin, il faut connaitre, par exemple, le rapport entre les moyennes quoti- diennes et leur moyenne annuelle. Si l'on sait que les effets qu'on cherche a eviter sont produits par une exposition de 24 heures au maximum, il est necessaire que les normes basees sur une moyenne annuelle des valeurs journalieres tiennent compte des variations previsibles, et fixent le nombre de jours par an pendant lesquels les concentrations specifiees peuvent etre atteintes. Reciproquement, si l'effet indesirable est provoque par !'exposition a la. moyenne annuelle des valeurs journalieres, la valeur journaliere autorisee doit etre telle que les variations prevues n'entrainent pas un depassement de la moyenne annuelle. 11 serait souhaitable de poursuivre I' etude de cette question. CRITERES ET INDICES 51 Tableau 5. Objectifs a long terme recommandes a Polluant et methode de mesure Oxydes de soufre b - British Standard Procedure c Substances particulaires b - British Standard Procedure c Monoxyde de carbone - spectrometrie infrarouge non dispersive c Substances photochimiques - oxydants mesures par la methode du Kl neutre tamponne, et exprimes en ozone moyenne annuelle 98 % des observations d au-dessous de moyenne annuelle 98 % des observations d au-dessous de moyenne sur 8 heures maximum horaire moyenne sur 8 heures maximum horaire Concentration limite 60 µg/m 3 200 µg/m3 40 µg/m3 120 µg/m3 10 mg/m3 40 mg/m3 60 µg/m3 120 µg/m 3 a Le Comite souligne que ce tableau ne doit pas etre lu independamment du texte qui l'accompagne (voir ci-dessus. objectifs a long terme). b Les valeurs relatives aux oxydes de soufre et aux particules en suspension ne s'appliquent que lorsque ces polluants sent presents simultanement. c Ces methodes ne sent pas necessairement celles qui sent recommandees, mais celles qui ont servi a etablir les valeurs; lorsque d'autres methodes sont appliquees, une correction appropriee peut etre necessaire. d Les 2 % admissibles d'observations superieures a cette limite ne peuvent pas se rapporter a des jours consecutifs. Pour etablir des normes nationales, il est necessaire que les recherches sur les indices de qualite de l'air ne portent pas seulement sur les Iimites tolerables de polluants, mais egalement sur les proprietes souhaitables de l'air. Il se peut qu'on doive se contenter dans l'immediat de fonder les normes sur des limites tolerables, mais l'objectif a longue echeance devrait etre d'obtenir une qualite satisfai- sante de l'air: il ne suffit pas que l'homme puisse survivre, il faut encore qu 'il prenne plaisir a la vie. CROIX DES OBJECTIFS A COURT TERME ET A LONG TERME Objectifs a court terme Le Comite avait principalement pour mandat de formuler des criteres et des indices de qualite de ] 'air relatifs a certains polluants de l'atmosphere urbaine. Ces donnees ont ete exposees dans !es sections pre- cedentes et peuvent etre utilisees par les pays qui desirent etablir des normes. Les principes generaux selon lesquels il convient d'interpreter a cette fin !es criteres et indices ont ete exposes aux pages 49-50, ou il est souligne que les normes et particulierement cel!es qui sont retenues comme objectifs a court terme, peuvent etre differentes selon les pays en fonction des conditions d'exposition, de la situation socio-economique et de l'importance d'autres pro- blemes sanitaires. Dans I 'etat actuel des connais- sances, le Comite a du se contenter de rappeler que Ia premiere chose a faire est evidemment d'eviter !es effets graves. Objectifs a long terme En cette matiere, la situation est quelque peu differente. Sans vouloir donner la priorite a la ques- tion des effets nocifs des polluants atmospheriques sur d'autres problemes sanitaires, le Comite estime que !'exposition aux substances etudiees dans le pre- sent rapport devrait etre maintenue a un niveau aussi bas que possible, du fait que les seuils de nocivite sont ma! definis a l 'heure actuelle et le resteront sans doute longtemps. Comme !es effets des polluants examines ci-dessus sont d'autant plus ma! connus que les concentrations sont plus faibles, on en est reduit aux conjectures quant aux effets possibles de concentrations infe- rieures a cell es qui sont indiquees dans les sections qui precedent. Neanmoins, en se fondant sur les rensei- gnements disponibles, ii est possible de fixer un taux situe entre ces concentrations et le niveau de base nature!, que le Comite souhaiterait voir adopter comme objectifultime, avec l'espoir raisonnable que ce taux intermediaire n'entrainera aucun effet nocif. Compte tenu de taus les faits connus, le Comite a conclu que, dans I'etat actuel des connaissances, les recommandations ci-apres pourraient etre proposees comme objectifs a long terme visant a prevenir les effets indesirables dus aux polluants atmospheriques etudies (tableau 5). I1 a cependant souligne que ces 52 GESTION DE LA QUALITE DE L'AJR DES VILLES recommandations sont provisoires et susceptibles d'etre modifiees a mesure qu'on connaftra mieux Jes relations doses/reponses dans differentes populations. RECOMMANDA TIO NS Parmi !es recommandations faites par le Comite; Ies suivantes ont une importance d'ordre general pour Ia gestion de Ia qualite de !'air: 1) Les gouvernements devraient fixer i;:t garder a l'etude des normes nationales de qualite de !'air dans le cadre de Ieurs programmes de Jutte contre la pollution atmospherique. Ces normes doivent viser en premier lieu a Ia protection de la sanie; l~ Comite estime qu'a cette fin, les concentrations de polluants atmospheriques et Jes, effets correspondants etudies dans le present rapport peuvent fournir des indica- tions utiles. 2) II convient egalement de fixer des objectifs a long terme s'inspirant de ceux qui sont proposes dans le tableau 5, et d'examiner periodiquement !es progres accomplis dans cette voie, compte tenu de I 'evolution socio-economique et des autres problemes de sante publique. 3) En etablissant des normes de qualite de !'air, Jes gouvernements devraient avoir en vue non seule- ment !es effets sur Ia sante, mais aussi !'influence sur le climat, Ia vegetation, Ia faune et les mat~riaux, de meme que sur Ia qualite esthetique du milieu. Ces facteurs ont des repercussions importantes sur le plan social, culture! et economique, et sont parfois plus sensibles comme indicateurs de la qualite de !'air que !es effets sur la sante. 4) Les normes de qualite de !'air devront non seulement fixer les Iimites de concentration. des pol- Iuants, mais preciser aussi Jes methodes de mesure, le temps moyen pendant lequel !es conce11trations doivent etre mesurees et Ia frequence a.dmissible des clepassements de la Iimite. En meme temps, ii convient de dresser un plan detaille pour I ''application des normes, et notamment de mettre eri place des systemes de surveillance appropries permettant de suivre !'exposition de la population. 5) Les donnees actuellement disponibles etant insuffisantes, il faudra faire de nouvelles etudes sur des populations exposees a des concentrations relativement elevees ou relativement faibles .de pol- luants; ces etudes devront suivre des plans compa- rables et utiliser des methodes de mesure uniformes pour la determination des concentrations et des reactions biologiques. II est egalement recommande que 1 '0 MS encourage des recherches collectives internationales dans les parties du monde ou existent des types inhab1tuels de pollution atmospherique, et qu'elle apporte son assistance aux Etats Membres pour !'execution d'etudes epidemiologiques des- tinees a fournir des. donnees comparables sur !es effets des polluants atmospheriques sur la sante. 9) De nouvelles recherches experimentales sont a entreprendre, sur des volontaires et sur des animaux de· laboratoire, en vue d'elucider le mecanisme d'action des polluants du milieu et de determiner des indices nouveaux et plus surs pour !es etudes epi- demiologiques. REFERENCES BIBLIOORAPHIQUES 1. Lawther, P. J. et al. L'epidemiologie de la pollution de !'air, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1963 (Cahiers de Sante publique, N° 15) 2. Katz, M. La mesure des polluants de !'air. Guide pour le choix des methodes, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1970 3. Rjazanov, V. A. 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CHAPITRE4 NORMES DE QUALITE DE L'AIR AMBIANT ET APPLICATION B. Prinz a TABLE DES MATIERES Page Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Principes theoriques de !'application des normes de qualite de l'air . . . . . . . . . . . . . . . 56 Description de la qualite de !'air du point de vue statistique . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 INTRODUCTION La notion de normes de qualite de l'air ambiant est un element essentiel de la << gestion des ressources en air>>, c'est-a-dire de la lutte contre la pollution atmospherique fondee sur la gestion de la qualite de l'air. Cette methode vient principalement de Repu- blique federale d'Allemagne, des Etats-Unis et d'U.R.S.S. L'idee de gestion des ressources en air a ete exprimee clairement pour la premiere fois dans la loi americaine de decembre 1963, le Clean Air Act (Loi sur la purete de l'air), et sa premiere application a ete la fixation de normes sur la qualite de l'air par I'Etat de Californie (]). En Republique federale d'Allemagne, un important pas en avant a ete constitue, en 1964, par la publication de la Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft [Guide technique pour le maintien de la purete de l'air] (2) qui fixait des normes de qualite de l'air pour cinq polluants et des regles precises sur leur application. En 1964, Stern (3) a fait reference aux normes sovietiques et, en 1967, l'U.R.S.S. a publie un reglement technique pour la gestion de la qualite de !'air (77), tres voisin des specifications du guide technique allemand. Aux a Institut d'Etat pour la Lutte contre la Pollution atmospherique et la Protection d~s Sols, Essen, Republique federale d'Allemagne. Aspects quantitatifs de la reponse a la pollution de !'air ambiant . . . . . . . . . . . . . . . Definition des normes de qualite de !'air ambiant et plans possibles pour leur application References bibliographiques . . . . . . . . . . Page 61 66 68 Etats-Unis, !'Air Quality Act [Loi sur la qualite de l'air] de 1967 (4) a souligne rimportance de plans detailles d'application. Malheureusement, on y par- lait beaucoup de dates limites et peu des mesures concretes d'application. A la suite de critiques, celles de Sussmann (5) en particulier, une notion nouvelle en matiere de strategie de lutte contre la pollution - des normes sur les emissions fondees sur les meilleures techniques de lutte existantes - a ete incorporee dans la loi de 1967 par les Clean Air Amendments de 1970 (6). Le guide technique allemand definit des normes a la fois pour les emissions et pour la qualite de l'air; mais contrairement a la legislation americaine, les textes allemands stipulent en outre des regles strictes sur Ia delivrance de permis pour chaque nouvelle usine, redigees de sorte qu'on puisse les appliquer de fa(,on objective. Aucune usine ne peut done etre creee si la pollution de l'air ambiant depasse deja la norme; dans le cas contraire, les restrictions a imposer a l'usine sont evaluees a partir de la diffe- rence entre le niveau existant de pollution et la norme. Dans tous les cas, on applique aux emissions des normes au sens des << meilleurs moyens uti- Iisables en pratique >>. On peut tirer de !'experience acquise au sujet de ces divers textes legislatifs plusieurs conclusions qui - 55- 56 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES constituent une excellente introduction a la defini- tion des normes de qualite de !'air et a leur applica- tion dans les programmes de gestion. 1) Des recommandations vagues, souvent maqui!lees en <( objectifs >>, sont de valeur douteuse dans un domaine ou la liberte individuelle, surtout dans le sens de la libre entreprise economique, doit etre restreinte pour proteger l'environnement. Dans la plupart des cas, la methode de. choix est un systeme rigoureux, reposant sur des principes solides. 2) II est plus efficace de concentrer son action sur Jes futures sources d'emissions, par exemple en connexion avec la planification de !'utilisation des sols, que de chercher a reduire Jes emissions des sources existantes, car dans ce dernier cas des contraintes economiques et autres freinent] 'applica- tion de mesures globales. II ne faut pas oublier que, dans l 'industrie, a cause du rem placement du materiel perime, la pollution tend souvent a diminuer, bien que cela puisse etre a un rythme lent. 3) Toutes les mesures de gestion active des res- sources en air doivent etre objectives, c'est-a-dire que tous Jes responsables de leur application doivent pouvoir arriver, a partir des memes donnees, a la meme conclusion. D'autre part, le systeme doit aussi etre · clair et comprehensible afin que, par exemple, en trac;ant les plans d 'une nouvelle usine, on' puisse prendre en consideration les mesures de Jutte contre la. pollution a cote de tous Jes autres facteurs tels que la i,nain-d'ceuvre disponible, Jes raccordements avec le rail et la route et Jes sources d'energie. 4) Toutes Jes activites de gestion de !'air doivent pouvoir reduire Jes effets nuisibles de la pollution. On se fonde d'ordinaire sur une estimation, a partir de formules sur la diffusion, de la pollution que . cau,sera un emetteur projete; on compare ens.uite la somme de ce niveau et des niveaux existants aux normes de qualite. Ces normes sont done la cle de toute action et elles doivent etre etablies avec le plus grand soin. 5) Outre !'application de la gestion de !'air aux emetteurs consideres separement, ii faut aussi prendre des mesures pour !utter contre Jes emissions dues a la circulation automobile et a des sources etendues telles que le chauffage des habitations. lei encore, on jugera d'apres Jes normes de qualite de l'air. 6) Toutes les mesures a prendre dans le cadre d'un programme de gestion des ressources en air doivent etre realisables en pratique. Des exigences excessives, en fait impossibles a satisfaire, provoquent une perte de prestige et jettent le discredit sur la loi. Sur la base de ces principes, la suite de ce chapitre contient une etude plus detaillee des methodes qui conviennent pour fixer des normes de qualite et les appliquer dans le cadre de programmes de gestion de !'air. PRINCIPES THEORIQUES DE L'APPLICATION DES NORMES DE QUALITE DE L'AIR Dans le passe, on a souligne qu'il y a deux atti- tudes differentes en matiere de lutte contre la pollu- tion de l'air - les <( meilleurs moyens utilisables en pratique >> et la gestion de l'air (7) - et qu'il faut adopter l'une ou l'autre. Cette opinion peut etre due a ce que, dans certains pays, la legislation se fonde sur une seule de ces deux attitudes; au Royaume-Uni, par exemple, celle des <( meilleurs moyens utilisables en pratique » (8). D'apres Persson (9) et le rapport d'un symposium interregional de l'OMS sur Jes criteres de qualite de !'air et les indices relatifs aux polluants de I 'atmosphere urbaine (10), la strategie optimale doit combiner les deux. Se horner a appliquer les <( meilleurs moyens utilisables en pratique >>, c'est-a-dire la meilleure technique disponible et economiquement utilisable, ne garantit pas necessairement une qualite satis- faisante de !'air. La figure 1 montre que, meme en appliquant ce principe, on peut arriver, tot ou tard, Fig. 1. Application de la methode des« meilleurs moyens utilisables en pratique » a la reduction des emissions a Facteurs conduisant a u11e pollution accrue {dens1te des sources, cl1mcn,topog1aphie} a Avec cette methode, la qualite de l'air dependra de diverses caracteristiques de la zone en cause, telles que la densite des sources, la topographie et le climat. Dans I es grandes zones urbaines ou indus- trielles, on risque que les niveaux de pollution depassent les normes, tandis que, dans d'autres zones, on pourrait obtenir une qualite superieure a celle definie par les normes. D'apres Persson (9). NORMES DE QUALITE ET APPLICATION 57 suivant la densite des sources, le climat et la topo- graphie, a une situation ou !es normes de qualite, ou tout autre niveau de securite, sont depassees (Fig. 1, point B). Ce point sera bien entendu atteint plus vite si !es techniques de reduction sont moins perfectionnees. Au point B, au plus tard, ii faudra appliquer le principe de la gestion de la qualite de !'air, par exemple interdire !'implantation de nou- velles industries dans la zone consideree. D'apres Persson (9), le meilleur programme com- binant !es avantages des deux methodes de lutte doit comprendre !es mesures suivantes: 1) Controle des nouvelles sources fixes par un systeme de permis et/ou d'immatriculation stipulant des exigences minimales fondees sur la methode des << meilleurs moyens utilisables en pratique >>; 2) controle des sources fixes existantes dans un delai determine, d'apres la meme methode; 3) lutte contre la pollution de !'air des villes, d'apres la methode de gestion de la qualite de l'air. Dans les pays surpeuples d'Europe, la distinction entre << zones urbaines >> et « zones non urbaines >> tend a s'estomper; chaque nouvelle exploitation indus- trielle de quelque importance implantee dans une zone rurale provoque tres rapidement !'apparition de zones residentielles dans le voisinage. I1 faut ajouter aussi que les points 1 et 2 ci-dessus s'appliquent tout autant aux grands emetteurs non industriels. Le principe de base de la methode de gestion de la qualite de l'air est d'eviter, en tout lieu et en tout temps, une pollution depassant les normes fixees. Les aspects quantitatifs de ce principe seront etudies plus loin; nous examinerons en meme temps les restric- tions necessaires pour !'application pratique de la lutte contre la pollution. La question qui se pose al ors est: de quels moyens dispose-t-on pour atteindre cet objectif en dehors du recours aux meilleurs moyens utilisables en pratique, qui est presque automatique quel que soit le niveau existant de pollution? La liste des mesures que l'on peut prendre (voir !'introduc- tion du present chapitre) vise les sources existantes, les sources projetees au sujet desquelles une decision est necessaire dans l 'immediat et Jes sources qui pourront apparaitre lorsque les plans a long terme pour une zone seront realises. Les mesures a prendre peuvent etre concentrees sur des sources distinctes a des emplacements donnes ou s'appliquer de fa.;on collective a toute une region. Les mesures qui visent a corriger Jes effets de !'absence de controle dans le passe peuvent etre declenchees par des reclamations pour dommages subis, appuyees par des mesures physiques ou chi- miques specifiques; ell es peuvent aussi provenir des resultats d'enquetes generales sur la pollution. 11 est clair que ces enquetes doivent couvrir de fa.;on suffisamment detaillee les zones en cause (voir par exemple !es references II, 12 et 13). Quand la pollution excede dans une zone les normes de qualite, il est le plus souvent impossible d'en imputer la responsabilite a une ou plusieurs sources precises. Meme dans le cas contraire, tres souvent, la seule chose qu'on puisse faire est de reduire ces emissions par des techniques economique- ment applicables, en d'autres termes par les meil- leurs moyens utilisables en pratique. Si, d'autre part, la pollution de toute une region, comme certaines parties de la Ruhr en Republique federale d'Alle- magne, depasse les normes, le gouvernement peut ameliorer la situation en subventionnant les mesures anti-pollution dans les secteurs industriels qui causent la pollution la plus grave ou dans ceux ou !es chances de succes sont !es plus grandes. Ceci va au-dela des meilleurs moyens utilisables en pratique car, avec l'aide des fonds publics, la mise au point de nouvelles techniques de Jutte est acceleree ou des usines desuetes sont remplacees par des usines neuves dotees d'un materiel d'epuration moderne (14). Pour rendre cette fa.;on de faire aussi efficace que possible, il faut d'abord proceder a une analyse detaillee des systemes en cause, comprenant, outre les enquetes sur la pollution, des inventaires des emissions et l'etablissement d'un pronostic quant a !'evolution ulterieure des techniques industrielles et des techniques de lutte. Larsen (15) et de meme Heller et al. (]) ont propose !es stades suivants pour un programme de gestion de l'air: 1) mesure et evaluation des concentrations des polluants dans l'air; 2) calcul des reductions totales a la source neces- saires pour atteindre les normes de qualite choisies; 3) mesure ou estimation des emissions provenant de chaque categorie de sources dans une meme zone; 4) decision quant au degre de pollution qui peut etre autorise pour chaque categorie de sources sans depassement des normes choisies; 5) choix ou mise au point de moyens pour realiser les reductions necessaires des emissions; 6) decision sur la date a partir de laquelle chaque categorie de source sera controlee; 58 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES 7) fixation de normes d'emission; 8) application de ces normes; 9) controle continu des sources et de !'atmosphere pour assurer qu'on a obtenu une qualite adequate de !'air. Les points 7 et 8 de cette liste peuvent etre rem- places par: « application du controle des emissions en fixant des. normes d'emission et/ou en subven- tionnant des activites generales de reduction appro- priees ». L'expression « normes d'emission >> est employee ici dans le sens d'une limitation de la quantite de polluants emise, exprimee en proportion d'une unite telle que << le total des effluents gazeux >>. Elle depend done beaucoup des techniques de reduction dont on dispose et est en general indepen- dante du niveau de la pollution atmospherique et de la quantite totale d'effluents. La methode de calcul de la reduction globale necessaire est simple. D'apres Larsen (15, 16) et Zimmer & Larsen (17), on peut appliquer la formule: R = 100 x gc - q gc - b' oil R est le pourcentage de reduction requis, g le coefficient de croissance prevu jusqu'a une certaine annee de l'avenir, c la concentration actuelle du polluant, q la concentration prevue par les normes sur la qualite et b la concentration de base. Schuen- mann et al. (18) ont montre comment on peut calculer cette reduction a partir de percentiles, arbitrairement choisis, d'une distribution cumulative des frequences en tra<;ant la courbe de distribution des frequences sur du papier a echelle fonctionnelle logarithmique. Depuis, on a mis au point des systemes plus complexes, inspires par Jes principes de !'analyse cout/avantages, en utilisant fa pro- grammation lineaire (19, 20, 21) et d 'autres methodes mathematiques (23). Gerer !'air par un systeme d'octroi de permis aux nouvelles usines semble bien plus simple et bien plus efficace que chercher a 'ameliorer une situation actuelle non satisfaisante. Comme la reduction requise de !'emission est determinee par !es chiffres, bien definis, des emissions du nouvel etablissement et par l'ecart entre la pollution existante et la norme, ii s'agit d'un calcul, non d'une evaluation subjective. De plus, les donnees du calcul des emissions peuvent figurer dans le permis et etre verifiees ensuit~ aussi souvent qu'il le faut. En outre, les pouvoirs publics sont moins sujets aux pressions que suscitent Jes aspects economiques du probleme et la charge de la preuve; une bien plus grande proportion du travail peut etre deleguee au secteur industriel. Certaines regles sont tres importantes pour qu'un systeme de permis soit applique efficacement. Lunche et al. (24) oilt souligne qu'il etait necessaire de traiter tous Jes requerants d'une maniere coherente et uniforme. Chacun d'eux doit done soumettre Jes memes donnees et Jes memes informations, suivre Jes memes procedures, utiliser Jes memes imprimes et respecter Jes memes regles 'et arretes. Un sous-produit tres utile d'un systeme strict de permis est l'etablissement d'un inventaire des emissions de polluants et des equipements utilises. Les mesures prises en matiere de gestion de !'air qui s'etendentloin dans l'avenir sont le plus souvent appliquees parallelement a des programmes d'utili- sation des sols. A ce sujet, ii faut envisager deux questions principales. Munn & Bolin (25) ont souligne que !'atmosphere a une capacite tres grande, mais cependant limitee, de dilution et de destruction des polluants. Si cette limite est atteinte, Jes cheminees de grande hauteur prescrites par un permis pour resoudre Jes problemes locaux n'ont plus aucune utilite .du point de vue de la region dans son ensemble; ilfaut y interdire immediatement la poursuite de !'industrialisation. Clark et al. (26) ont etudie a fond le probleme de Ia hauteur des cheminees par opposition a une reduction des emissions totales. A ce sujet, ii est interessant de noter qu'aux Etats-Unis la hauteur moyenne des clwminees des centrales electriques achevees en 1969 etait de 183 m, contre 73 m en 1960 (27). Une seconde question concernant la pratique de !'utilisation des sols porte sur la creation de zones tampons entre zones industrielles et zones residen- tielles. Dreyhaupt (27) a resume Jes propositions faites a cet egard pour diverses categories d 'industries. On sait cependant peu de choses quant aux methodes a suivre pour definir ces zones en fonction de la taille de la region industrielle, des conditions climatiques, etc. La reglementation sovietique sur la Jutte contre la pollution de !'air (77) tient compte du regime des vents. La norme de qualite de !'air a choisir comme base pour l'etablissement des zones tampons doit etre Ia frequence des irritations olfactives ou auditives tolerables. Comme Jes informations sur Jes emissions futures ne sont d'ordinaire pas bien definies, au debut de la planification ii n'y a lieu d'en tenir compte que de fa<;on tres approximative; par exemple, si l'on se sert de modeles de diffusion, ii suffit de traiter Jes zones industrielles comme des NORMES DE QUALITE ET APPLICATION 59 sources etendues. Clarenburg (78) a procede a de larges etudes comparatives sur les aspects quantitatifs du trace des zones tampons de fa(;on a eviter !es reclamations concernant des odeurs desagreables. Ses rapports m~ntrent que l'on peut, au moins dans une certaine mesure, traiter ce probleme sans aucune connaissance de l'intensite de la source. Une question qui se pose souvent est de savoir si les normes de qualite de I 'air doivent etre uniformes dans tout un pays ou varier d'une region a l'autre. Des 1964, Stern (3) declarait que !'application du zonage aux normes de qualite de l'air paraissait injustifiee dans son principe a cause de ses conse- quences sociales. Cette opinion a aussi ete soutenue par Dreyhaupt (27). Plus tard, conformement a I'Air Quality Act (Loi sur la qualite de l'air) promul- gue aux Etats-Unis en 1967, on a beaucoup insiste sur la notion de regions pour le controle de la qualite de l'air (29, 30). Aujourd'hui, aux Etats-Unis, les normes sur ce point sont fixees par l'administra- teur de I' Agence pour la Protection de I 'Environne- ment (EPA); elles s'appliquent a tousles Etats et a toutes les regions du pays (6). II serait aussi desirable, etant donne les fortes pressions economiques en jeu, que ces normes soient uniformes pour tous les pays lorsque tous les facteurs sur lesquels elles se fondent sont les memes. Aujourd'hui, l'industrie peut exercer une pression sur les gouvernements en mena(;ant d'aller s'installer dans des pays voisins ou les restrictions imposees pour la protection de l'environnement sont moins severes. Entin, ii faut signaler qu'un malentendu fonda- mental au sujet de la gestion de la qualite de I 'air parait exister dans certains milieux (31). Le but de cette gestion est de reduire au minimum !es emissions dans une zone donnee, en ayant soin que les normes admissibles pour la qualite de l'air soient partout respectees; il n'est jamais de laisser la pollution s'accroitre peu a peu dans toute la region jusqu'a une valeur tout juste inferieure a la limite. DESCRIPTION DE LA QUALITE DE L' AIR DU POINT DE VUE STATISTIQUE La concentration de la pollution de l'air ambiant est fonction du lieu, repere par deux coordonnees x et y, et du temps t: c = c (x, Y, t) si !'on neglige la troisieme dimension, !'altitude. Fig. 2. Representation, dans l'esp~ce et da,n~ le temps, de la concentration de la pollution de I air amb1ant La figure 2 fournit une double representation de cette fonction, sous forme d'un << instantane >> a !'instant to et en fonction du temps au point (xo, y 0 ). Comme on peut considerer comme fixes les personnes affectees par la pollution, nous n'etudie- rons dans ce qui suit que la fonction du temps: c = c (t) Cette fonction a deux caracteristiques. D'une part, chaque courbe analogue a celle de la figure 2 est influencee par la sensibilite des instruments de mesure, qui agit comme un filtre statistique. Les donnees d'instruments differents ne sont compara- bles que si !'on commence par calculer les concen- trations moyennes pendant des periodes donnees et si !'on traite ensuite ces moyennes comme des valeurs uniques. La duree choisie pour la periode depend des caracteristiques de !'instrument le moins sensible. La difference entre la fonction du temps reelle, mais inconnue, et les chiffres obtenus en fin de compte par evaluation depend naturellement de la relation entre la source et !'emplacement. Au voisinage d'une source unique, on peut s'attendre a des pointes tres elevees de concentration, des << bouffees >>, qui sont nivelees par !'instrument, quel qn'il soit (32, 33). D'autre part, le rapport P/Mc/= l, ou M est la concentration moyenne d'un polluant pendant une heure donnee et P la concen- tration maximale mesuree pendant quelques secondes au cours de cette heure, sert de critere pour fixer une concentration de base non influencee par les sources locales (25). 60 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES La seconde caracteristique est liee au fait que 16s valeurs de la concentration ne sont pas indepen- dantes les unes des autres, qu'il s'agisse des variations dans le temps ou dans l'espace. En statistique, ces fonctions sont appelees processus stochastiques, que l'on peut definir par la distribution des frequences et par l 'autocovariance (acv): N-k acv(k) = N _ k _ l I: (Ct - c) (Ct + le - c), = 1 ou. l 'autocorrelation (ar): acv(k) ar(k) = --. acv(O) Dans ces formules, k designe un decalage mobile dans le temps et c la moyenne arithmetique de la concentration sur la duree etudiee (33). Si on calcule les moyennes sur une duree constante, la pollution de l'air peut etre definie uniquement par la distribution des frequences. De plus,· pourvu que cette distribution soit du type defini, il suffit pour la decrire completement d'un ensemble de parametres tels que le logarithme de la moyenne et le logarithme de l'ecart-type (17,35). Tres souvent, on considere la valeur maximale comme importante pour evaluer le danger d'une pollution (36). Cepen- dant, cette valeur n'est definie que pour !'ensemble d'une population finie et non pour les echantillons statistiques sur lesquels les enquetes sont · souvent fondees, Plus precisement, la valeur maximale fournie par un echantillon est une fonction assez complexe de la taille de celui-ci (37), de sorte qu'une description statistique de la distribution est mathe- matiquement preferable a la concentration maxi- male (38). On ne peut pas toujours admettre que la concen- tration de la pollution a une distribution lognormale, surtout au voisinage de sources isolees, ou la distribution est souvent tres differente (39). II peut done etre bon de ne postuler aucun type particulier de distribution et de decrire la population, au sens statistique, des donnees sur la pollution de l'air par deux parametres, la moyenne arithmetique et un certain percentile, par exemple l 'abscisse du point d'ordonnee 0,95 sur la courbe des frequences cumulees. L'un et l'autre sont importants pour etudier I 'influence de la pollution sur la sante; ils sont independants de la taille de l'echantillon et, si on les determine directement, ils sont aussi independants de la nature de la distribution. On ne dispose pas encore d'un algorithme qui permettrait une interpolation objective sur le diagramme de distribution des frequences cumulees. Cette methode devrait, dans des conditions appropriees, converger ver~ une distribution lognormale. Brasser et al. ( 40) ont montre que les percentiles donnent un tableau realiste de la pollution. La comparaison est plus compliquee quand il s'agit de parametres statistiques fondes sur des durees differentes pour le calcul des moyennes. Le seul parametre independant de la duree d'echan- tillonnage ou d'etablissement de la moyenne est la moyenne arithmetique. Quant au reste, on a fait plusieurs propositions qui sont fondees sur des resultats d'experiences (17, 36, 38). L'equation suivante donne la relation entre l'ecart~type geome- trique eu et la duree le de l'echaritillonnage ou de l'etablissement de la moyenne: Log eg = Log K + u Log le. Dans cette equation, K et u sont des constantes qui varient d'un endroit a un autre et sont caracteristi- ques de la relation emplacement-source. Une methode plus theorique repose sur !'auto- correlation de la serie chronologique. La figure 3 montre Jes resultats d'un tel calcul pour un empla- cement a Dusseldorf, compares avec !es valeurs obtenues par evaluation directe de l'ecart-type pour differentes durees d'etablissement de la moyenne (41). II serait tres interessant de determiner, outre !es autres parametres statistiques, !'autocorrelation eri des emplacements choisis. Cette fonction donne une description precise du comportement statistique chronologique du polluant etudie. Pour definir les criteres et Jes normes concernant la qualite de !'air, il faut employer un seul parametre Fig. 3. Ecart-type calcule directement et au moyen de !'autocorrelation (41) 0,12,-----------r--------· 0,11 0,10 0,09 0,08 o.o,L 0,06 __ ___l___ ......l_______l_t__1_LJ_ 1 2 3 4 5 6 8 10 20 30 40 50 60 80 JOO Duree de Id periode de calcul de la moyenne (h) NORMES DE QUALITE ET APPLICATION 61 ou tout au plus deux. Cette conclusion est conforme a ce que recommande Stern (3) - definir ces normes en termes aussi simples que possible. Le stade suivant consiste a etablir des indices combines de la pollution. Ces indices peuvent etre obtenus a partir des categories de sources en appliquant des techniques statistiques a plusieurs variables (42, 43) ou a partir des effets (15, 44, 45, 46) par une ponde- ration appropriee en fonction des criteres. Le dernier stade de la description de la pollution consiste a appliquer les techniques de mesure biologique. Pour les fluorures, par exemple, on peut prendre comme critere quantitatif la teneur en fluorures du materiel vegetal ou le degre de necrose des feuilles (48). Les lichens semblent tout a fait appropries comme indicateurs biologiques, car ils sont tres endommages par la pollution de l'air alors que Ia plupart des plantes superieures ne sont pas affectees, au moins en apparence (49). On peut utiliser de Ia meme fac,:on !'« age des aiguilles )>" de certains coniferes tels que l'epicea (Picea abies) (76). En Rhenanie du Nord-Westphalie, on a mis en amvre un systeme de surveillance fonde sur des ,effets speciaux (79), et une etude epidemiologique a donne des resultats interessants sur Ia presence, dans Jes corps d'enfants nouveau-nes, de plomb provenant de Ia pollution de !'air (80). Si nous faisons le point du probleme initial - decrire la qualite de !'air en fonction de faits obser- vables ou de risques presumes - ii est clair que Jes parametres statistiques doivent constituer la base de toute methode employee. Decrire la qualite de !'air en termes de concentrations et de dun~es d'exposition, comme on le fait souvent (50, 51), ne semble pas conforme aux faits parce que cette situation simplifiee ne se presente jamais dans la realite: ii y a toujours des fluctuations aleatoires. La meme critique s'applique a certaines normes des Etats-Unis, encore definies sous forme d'une ,, concentration maximale pendant 24 heures a ne pas depasser plus d'une fois par an)> (52), parce qu'il est impossible de lier une telle norme aux donnees recuei!lies dans une enquete ordinaire. Pour evaluer le danger de Ia pollution de l'air, ii faut normalement se fonder d'une part sur la moyenne arithmetique, qui est tres analogue a la dose (53), pour Jes effets a long terme, d'autre part sur un percentile definissant Jes dangers a court " Age du rameau ou !'on trouve !es aiguilles !es plus .anciennes. b Temps necessaire a un organisme pour eliminer la moitie du contaminant absorbe. terme. Les valeurs isolees servant au calcul du percentile doivent etre obtenues par etablissement d'une moyenne sur une duree a peu pres egale au dixieme de la << demi-vie biologique )> b du polluant etudie (54). ASPECTS QUANTITATIFS DE LA REPONSE A LA POLLUTION DE L'AIR AMBIANT Le premier moyen d'etudier la reponse biologique a la pollution de l'air est de tracer des diagrammes de la reponse en fonction de la concentration du polluant et de la duree d'exposition (Fig. 4 et 5). C'est ce qui a ete fait aux Etats-Gnis dans la premiere edition d'Air quality criteria for sulfur oxides (Criteres de qualite de l'air pour Jes oxydes du soufre) en mars 1967 (81); toutefois, dans !'edition suivante (55) de ce document, Jes diagrammes ont disparu. Cette fac,:on de faire a a Ia fois des a vantages et des inconvenients, car si elle reconnait I 'importance de la duree d'exposition, parallelement a celle de la concentration, l'emploi de l'expression << duree d'exposition )) simplifie trop Jes fluctuations chrono- logiques complexes des concentrations des polluants. Un inconvenient plus serieux est qu'on ne tient pas compte de la gradation des effets quand la concentration et la duree d'exposition augmentent; c'est pourtant la l'un des aspects fondamentaux de la situation telle qu'on !'observe sur le terrain. De plus, cc systeme reduit la marge de manceuvre des pouvoirs publics dans la definition des normes de qualite de !'air. II faut done choisir une autre methode, fondee sur la notion de danger. Negligeant pour !'instant toute consideration du probleme difficile qui consiste a decrire de fac,:on appropriee la pollution de !'air, on peut construire un diagramme montrant Ia proportion des personnes affectees en fonction du degre de pollution; cette proportion peut etre remplacee par la reduction moyenne du rendernent des recoltes ou par un autre parametre analogue. U ne question etroitement liee au probleme precedent est la probabilite de deceler un effet a tel ou tel niveau de pollution. Jensen (56) a montre que, theoriquement, on peut en donner une representation graphique (voir fig. 6) a !'aide d'une courbe qui approche de zero si la dose du polluant est nulle et de 100 % si cette dose est suffisamment elevee. La raison en est la variabilite biologique naturelle de la sensibilite on de I'insensibilite des individus. 62 c: 0 +-' ·.;; 0 Q. x ,OJ -0 OJ ' •OJ .... :i Cj 10 ans 1 an mois 4 jours 1 jour 8 h 1 h 5 min 30 s 3 s 0,01 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 4. Effets du dioxyde de soufre. sur la sante (81) • a ecru Aggravation de la sante des bronchitiques o MORBIOITE CHEZ L'HOMME • MORTALITE CHEZ L'HOMME t::,. MORBIOITE CHEZ .LES ANIMAUX A MORTALITE CHEZ LES ANIMAUX. .·fr . . . ' . voies aeriennes Seuil gustatif 0 0 0,02 0,05 0, 1 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 Co,ncentration du dioxyde de soufre (en ppm) WHO 77404 • ~ Gamme de concentrations et de durees d'exposition pour lesquelles on a signale une mortalite superieure a la normale. Gamme de concentrations et de durees d'exposition pour lesquelles on a signale des effets importants .sur la sante. Em Gamme de concentrations et de durees d'exposition pour lesquelles on soupc;:onne des. effets sur la sante. a 1 ppm S02 = 2,86 mg S02/m3 • c .Q .~ "' 0 1 an mois 4 jours ~ Sh ,OJ "C 0) •O) ,_ ::, O 1 h 5 min 30 s 3s NORMES DE QUALITE ET APPLICATION Fig. 5. Effets du dioxyde de soufre sur la vegetation (81) a Pas de cones chez 81 % des pins Chute prematuree des feui I Jes de luzerne Jes plus anciennes Dommages graves aux feuilles des arbres et arbustes Traces de destruction des feuilles de luzerne 63 0 :r: ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~= 0,01 0,02 0,05 0, 1 0,2 0,5 1,0 2,0 la D Concentration du dioxyde de soufre (en ppm) Gamme de concentrations et de durees d'exposition pour lesquelles on a signale des dommages a la vegetation. Gamme de concentrations et de durees d'exposition pour lesquelles on n'a pas constate d'influence sur la vegetation. a 1 ppm S02 = 2,86 mg S02/m3, 64 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 6. Relation probable entre la dose de polluant et le pourcentage cumule des etudes OU on a decele un effet sur la sante (56) "' (l) 'O ~~ ,a, (l) (.) u>,a, ~'O ,(l)•(l) "'5 ,!> E co ::, ..., (.) (l) a,::: Cl (l) E c: c:::, (l) u,::, ~ 0 0 0.. !:LEVEE Dose de polluant Shabad (57) a etudie chez le rat les ti:imeurs experi- mentales du poumon obtenues avec differentes doses de benzo -3,4 pyrene; ii a obtenu Jes resultats suivants: Dose de benzo - 3,4 pyrene ( en mg) 25,0 2,5 0,5 0,1 Pourcentage d' animaux presentant des tumeurs dupoumon 80,0 46,1 28,1 14,3 Si l'on reporte ces valeurs sur du papier a echelle fonctionnelle logarithmique, on obtient une droite, ce qui montre que l'hypothese de la variabilite naturelle est valable dans ce cas. En toxicologie, on a employe des relations de ce genre pour etablir tout un systeme de methodes statistiques, !'« analyse par probits >> (58). On a obtenu une relation analogue en portant en ordonnee le pourcentage des personnes d'un groupe decelant une odeur et en abscisse le logarith- me de la concentration de la substance etudiee (15), comme le montre la figure 7. Cette relation a ete confirmee par Lindvall (59). Larsen (15) a aussi deduit une relation analogue d'etudes. sur la sur- mortalite attribuee a des episodes de pollution intense de !'air a Londres et a New-York. Stern (60) a interprete ce phenomene en invoquant une << reserve physiologique >> variable selon Jes individus, moins elevee chez certains (personnes tres jeunes OU tres agees et deficients chroniques) et plus grande chez d'autres. Toutefois, cette opinion n'est pas unanimell\ent admise et !'on a souvent discute le probleme d'un seuil absolu, definissable, pour. les effets de la pollution de l'air, qui devrait etre aussi la norme. de qualite de l'air (61). Cepen- dant, Jes partisans de cette derniere conception oublient souvent que, si ces seuils existent certaine- ment pour de.s individus, ils ne peuvent jamais etre val.ables pour une population aleatoire. A cause de la variabilite statistique, qui est indiscutable, le seuil observe variera en sens inverse de l'effectif de la population etudiee, comme le montre la figure 6. II serait tres facile, au moins en theorie, d'etudier la partie droite de la figure 6. C'est ce .qu'on fait souvent !ors d'etudes toxicologiques concernant !'influence des medicaments sur les animaux; on obtient ainsi des donnees tres significatives. Les etudes epidemiologiques correspondent a la partie hachuree de la figure 6; l'axe des y est alors le pourcentage de personnes atteintes. Tout point a la droite de cette zone indique le debut d'une situation catastrophique. Dans la zone de gauche, · aucun effet sur .la sante n'est decelable a cause du << bruit de fond >> de tous Jes autres facteurs influen- ~ant la sante. A mesure qu'on emploiera des me- thodes epidemiologiques plus elaborees, Jes recher- ches pourront s'etendre davantage vers la gauche du diagramme. L'hypothese exprimee par la figure 6 constitue le seul motif qu'on puisse donner pour reclamer des normes concernant des polluants qui Fig. 7. Pourcentage des membres d'un groupe decelant I' odeur de l'hydrogene sulfure a di verses concentrations (15) a _ 10 -g_ 8 n 6 c ~ 4 ·~ ::E ~ 2 (l) c ,'1) e 11 ~ 0,8 .c 0,6 'O § 0,4 ·;:, £; ~ 0,2 u c 0 u • • • 33 participants 0 ~ 0, 1 _j__l.__L_j _ _L_L_J__L......~--'-~-L-- o, 01 o, 1 1 1 O 20 40 60 80 90 99 99 9 99 99 Pourcentage des membres du groupe decelant l'odeur "1 ppb H2S = 1,52µg H2S/m'. NORMES DE QUALITE ET APPLICATION 65 se sont reveles nuisibles dans des etudes toxicologi- ques mais non pas, jusqu'ici, dans des etudes epidemiologiques. En realite, la relation entre le niveau de pollution de !'air et l'intensite des effets produits est moins simple qu'on pourrait le croire au vu de la figure 6. D 'une part, les fonctions de risque ne sont pas les memes pour divers groupes d 'individus: adultes, enfants, certaines categories de plantes et de mate- riaux, par exemple. On sait aussi qu'il y a souvent interaction entre !'influence de la pollution de l'air et divers autres facteurs. Les etudes epidemio- logiques montrent qu'il y a interdependance entre une temperature elevee et la surmortalite (62) et entre une basse temperature et la bronchite chronique (63). Les meilleures methodes pour eliminer ces perturbations sont soit de normaliser !es resultats d'apres les relations quantitatives connues, soit de prelever un echantillon << randomise >>, au sens statistique du mot, par rapport a ces facteurs. On doit conclure que la representation convenable du niveau de pollution de !'air par une mesure quantitative reste une question a resoudre. Nous avons deja dit (p. 60) que ce choix mettra en jeu la dose (moyenne arithmetique multipliee par le temps) ou la moyenne arithmetique et un percentile convenable. Le type de mesure a adopter sera, en principe, choisi d'apres les considerations qui suivent. Les conclusions sur !'influence de la pollution de !'air sur des etres vivants peuvent etre tres differentes suivant qu'on emploie comme indice de l'intensite de cette pollution la dose ou un percentile a. C'est ainsi que van Haut (64), en exposant des plantes a la meme dose de dioxyde de soufre, mais avec des rapports differents entre la concentration et le temps (Fig. 8), a constate que les dommages causes aux feuilles augmentaient progressivement avec la concentration. Cependant, d'apres Hill (48), et contrairement aux resultats obtenus par van Haut pour le dioxyde de soufre, les fluorures sont des toxiques a effet cumulatif. Les dommages aux plantes causes par !es fluorures sont souvent lies a leur accumulation pendant plusieurs semaines ou plusieurs mois; c'est surtout vrai des do1nmages inapparents, ayant pour effet une reduction de la croissance due, semble-t-il, a une baisse de la photosynthese. Les points ci-dessus correspondent aux resultats d'etudes epidemiologiques. Personne n'aurait l'idee, par exemple, d'etablir une correlation entre les tame a Le percentile fournissant une mesure statistique des pointes. Fig. 8. Augmentation progressive des dommages causes a des feuilles de rad is exposees au dioxyde de soufre ( 64) 70 Q) •(l) "' 60 "' E E 0 50 cJ §; ~ --"' 40 ::, I ~ ~ 30 :- '" cJ "' () 20 t cJ5 10 0 c (mg/m3j 3 6 9 12 t (heures) 12 6 4 3 c x t = constante 36 36 36 36 de mortalite pendant des episodes de smog intense a Londres (55) et la moyenne arithmetique annuelle. D'autre part, il est inutile d'essayer d'associer la mortalite par cancer, qui a un temps de latence de plusieurs decennies (65), avec de courtes periodes de pollution excessive de l'air. Si l'on reconnait aussi que les etudes epidemiolo- giques peuvent etre transversales ou longitudinales (c'est-a·-dire consister en comparaisons dans l'espace pendant une courte periode ou en comparaisons dans le temps a l'interieur d'une region restreinte) (10), on peut adopter la classification tres approxi- mative ci-dessous: Ejfet Dommage inapparent Dommage visible ou ou maladie chronique maladie aigue Etude Etude transversale Parametre Dose ou moyenne arithmetique Etude longitudinale Percentile ou autre parametre represen- ta tif des ,, episodes ,> Cette classific&,ion n'est, bien entendu, qu'un schema genecal cionna;_1t une idee des moyens de resoudre !es problemes concrets. II importe de tenir compte de !'influence des durees adoptees pour l'echantillonnage et pour l'etablissernent des moyen- nes ainsi que des percentiles. II faut aussi considerer !es concentrations correspondant a des effets biologiques observes en fonction des durees d'expo- 66 GESTIO'S" DE LA QUALITE DE L'AlR DES VlLLES sition. Le meilleur moyen de resoudre le probleme est, si c'est possible, d'etablir a partir de bonnes donnees experimentales, une relation indiscutable entre la gravite de l'effet ou le degre de danger d~ ' une part, et la concentration et la duree d'expo- sition, d'autre part. DEFINITION DES NORMES DE QUALITE DEL' AIR AMBIANT ET PLANS POSSIBLES POUR LEUR APPLICATION A cause des grandes differences qui existent selon les especes et a l'interieur d'une meme espece quant a la resistance ou a la sensibilite aux effets nuisibles d'un polluant, il semble a priori impossible de trouver une base exacte et indiscutable pour arriver a des normes de qualite de l'air. On peut cependant traiter le probleme d'une fa<;on logique et nous exposons ci-dessous quelques-uns de ses aspects les plus interessants. D'apres Stern (60), le principal probleme qui se pose pour fixer des normes de qualite de l'air est le parti que l'on doit tirer d'une reserve physiologique (variable chez l'homme, les animaux et !es plantes) pour obtenir des avantages economiques et sociaux. Ce principe s'exprime dans la figure 9, qui represente, sous une forme theorique, la fonction de risques et la fonction de couts considerees · comme Ies principaux facteurs entrant en jeu dans la strategie de la lutte contre la pollution. Ce serait une. erreur de vouloir quantifier ce diagramme; ce n'est qu'une illustration, de validite generale, des principes essentiels dont on doit tenir compte pour fixer les normes. Comme il a ete dit plus haut, pour des rnisons theoriques, la fonction de risques representative de tous les criteres de qualite de l'air tend vers zero en memt temps que le niveau correspondant de pollution. En accord avec Stern (60), on pourrait en deduire qu'il ne faut tolerer aucune pollution. Bien que cela puisse etre l'objectif ultime de la Jutte contre la.pollution, il est impossible de l'attein- dre dans l'avenir previsible, car la fonction de couts devient infinie si l'on veut empecher toute pollution, si minime qu'elle soit. Un choix approprie de l'echelle des risques et de l'echelle des couts (r et c dans la figure 9) permet de definir une somme ponderee a= a 1 r + a2 c dont le minimum donne la solution optimale pour l'etablissement des normes de qualite de l'air, Fig. 9. Fixation de normes pour la qualite de l'air ambiant t puisqu'elle correspond au compromis entre pros- perite et protection de la sante qui souleve le mini- mum de conflits. C'est aux hommes politiques qu'il incombe de choisir les ponderations de la formule. Si l'on insiste sur !'importance de la securite de l'environ- nement, cela conduira a augmenter a 1 , done a deplacer !'optimum vers la gauche; au contraire, souligner la necessite du developpement economique equivaut a demander une augmentation de a 2 et a deplacer la norme vers la droite. Toute norme significative de la qualite de l'air dependra done beaucoup du climat politique et de l'opinion publique dans le pays en cause. 11 n'en va pas autrement des autres restrictions legislatives, telles que les limites imposees pour la vitesse des vehicules a moteur ou pour l'alcoolemie de leurs conducteurs. lei encore, on ne peut reduire le danger a zero que si les niveaux de tolerance so.nt egalement fixes a zero. Toute norme de qualite de l'air est un compromis entre des interets opposes; il faut done, avant d'agir, examiner avec soin la situation actuelle pour ne pas adopter des propositions irrealisables. Comme l'air pollue peut contenir un tres grand nombre de composes chimiques, il faut aussi, dans l'etablisse- ment des normes; choisir !es corps les plus impor- tants, dont les concentrations sont les plus elevees qui presentent !es plus grands dangers ou qu'o~ rencontre le plus souvent (60). Une fois qu'il a ete decide de fixer les normes de qualite en termes de parametres statistiquement definis, il faut avoir recours aux tests statistiques de NOR.c'dES DE QUALITE ET APPLICATION 67 signification. Par exemple, au lieu de la moyenne arithmetique des donnees sur la pollution, on peut employer ses limites de confiance, que l'on peut comparer a la norme correspondante (2). Une methode analogue peut s'appliquer aux percentiles; dans ce cas, les valeurs obtenues sont appelees << limites de tolerance>> (66). On peut ainsi garantir que, meme si l'on emploie l'echantillonnage statis- tique, la protection de population de la zone en cause sera toujours assuree au meme niveau de confiance. En d'autres termes, la possibilite d'erreurs de jugement est beaucoup diminuee et est indepen- dante de la taille de l'echantillon, de la fiabilite des instruments de mesure et de la variabilite dans l'espace et dans le temps. Si l'on emploie un systeme de permis fonde sur Ia difference entre la pollution effective de l'air et Ia norme correspondante, l'elimination des variations a long terme d'origine meteorologique pose des problemes difficiles. En Republique federale d'Alle- magne, on a adopte une solution partielle (2) en excluant les episodes ou la hauteur de melange est foible et la stabilite atmospherique elevee. On a aussi propose le recours a des modeles de regression pour normaliser les donnees mesurees (67, 68). Cependant, ii ne semble pas y avoir encore de solution uniformement applicable. En tout cas, le systeme de permis doit tenir compte des previsions de la pollution future de !'air grace a un modele de dispersion approprie. Le probleme est d'ajouter la contribution de la nouvelle source ou du groupe de nouvelles sources a la pollution existante de fac;:on que, dans une zone donnee et pendant une annee << normale 1>, !es normes soient respectees avec une certaine securite statistique. Dans le cas particulier .d'un permis pour une source unique, on peut appliquer la methode suivante. A !'emplacement futur de la nouvelle source, on mesure la pollution de !'air pendant une periode suffisamment longue et on determine uncertain percentile cp. On calcule ensuite remission de la nouvelle source de fac;:on que la concentration maximale due a cette source, dans Jes conditions meteorologiques normalisees, corresponde, avec le percentile choisi, a la norme appropriee. En d'autres termes, dans les pires conditions possibles - c'est- a-dire une direction constante du vent fixant le point de concentration rnaximale au merne endroit - la norme ne sera pas depassee, sauf avec I 'erreur statistique 1 - P. . Un des grands a vantages de cette methode est que la concentration au niveau du sol dans le voisinage de Ia nouvelle usine peut etre fournie par un reseau d'echantillonnage implante dans un certain rayon autour de l'usine. Ce reseau peut faire partie d'un systeme d'enquetes, statistiquement planifie, applique d'avance dans le cadre du travail courant (2). On trouvera dans !es references 6 et 9 une discussion approfondie des aspects quantitatifs du systeme des permis. La methode decrite ici est tiree des reglements sovietiques sur la Jutte contre la pollution de !'air (77), qui stipulent que !'emission d'une nouvelle usine et Ia hauteur de la cheminee doivent etre telles que Co + Cmax < MPC, Co desi- gnant le niveau de pollution avant I'entree en service de l'usine, Cmax la concentration maximale calculee provenant de la nouvelle usine et MPC la norme de qualite. Tous ces calculs, si precis qu'ils puissent paraitre, souffrent de l'incertitude des previsions meteorologiques. Les systemes de permis doivent done prevoir la possibilite d'alertes speciales, souvent fondees sur des indices de la pollution combinee correspondant a des episodes dangereux (45, 46). Clarenburg (70) a employe !es concentra- tions de dioxyde de soufre pour deceler les periodes de grande stabilite atmospherique; pour chaque station de surveillance, il a evalue le rapport de la concentration effective a sa valeur moyenne sur une Iongue periode pour une meme direction du vent, epoque de I'annee et heure de la journee. Si ce rapport depasse une certaine valeur, superieure a !'unite, ii y a lieu de dormer l'alerte. En dehors de la question des indices appropries, le probleme fondamental d'un systeme d'alerte n'est pas de definir un seuil pour l'episode indesi- rable, mais de predire !es valeurs d'un autre systeme de parametres qui seront tres vraisemblablement suivies de !'episode en question. L'ecart dans le temps entre le niveau permettant Ia prediction et !'apparition de l'episode predit doit etre au mains de 24 heures pour permettre la mise en ceuvre des mesures de Jutte necessaires. Le systeme de prediction repose surtout sur Jes conditions meteorologiques favorables a la pollution (71); on peut aussi appliquer des methodes statistiques fondees sur des techniques de filtrage spectral (34). Pour la planification de I 'utilisation des sols, ii faut souvent prendre des decisions sur !'implantation de nombreuses grandes usines dans une region restreinte. Dans ce cas, d'ap-:-es Reiquam (72), le probleme est de caiculer Ia repartition optimale des sources qui, pour un niveau donne de qualite de !'air, reduira au minimum la probabilite qu'il se produise, dans la region en cause, des concentrations 68 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES depassant la norme, compte tenu du climat. On dispose.aujourd'hui pour cela de nombreux modeles de dispersion. La plupart d'entre eux - voir par exemple Martin (73) - sont des adaptations d'une formule bien connue, !'equation de diffusion de Gauss pour une source ponctuelle elevee, emettant continuellement. La fiabilite de ces modeles est tres incertaine pour les longues distances (25), a cause de trois hypotheses restrictives importantes: regime permanent, reflexion totale a la surface du sol, extension en hauteur illimitee. Reiquam a expose une nouvelle methode inte- ressante, applicable au transport a longue distance de la pollution de !'air a propos de la planification de !'utilisation des sols.(72, 74). Son modele consiste en un ensemble de cases et repose entierement sur l'hypothese de l'homogeneite a l'interieur de chaque case. Comme i1 a deja ete dit, l'etablissement de zones tampons entre zones industrielles et zones residen- tielles est un second probleme de la planification de !'utilisation des sols. Comme, au debut de l'etablis- sement des plans, toutes les donnees sont incertaines, ce probleme ne peut se traiter que d'une fa<;:on plus ou moins generale. La solution la plus simple, deja adoptee dans certains pays, consiste a definir des. distances fixes entre zones industrielles et .zones residentielles. C'est mieux que rien, mais , cette solution ne tient compte ni de l'etendue de la zone industrielle, ni de I 'importance des emissions a prevoir, ni des conditions climatiques et orographi- ques. Une autre methode possible est de considerer les regions industrielles comme des sources etendues, avec des hypotheses appropriees sur l 'intensite relative des sources. On peut alors, grace a un modele de dispersion, tenir compte des conditions topographiques et meteorologiques, sans connai- tre la nature des emissions, et appliquer des norm es. La mesure la plus severe de la phase preventive de la lutte contre la pollution est la limitation internationale des emissions. Jusqu'ici, cette idee a fait seulement l'objet de discussions academiques, par exemple a propos des plaintes scandinaves concernant la pollution de l'air provenant du conti- nentet du Royaume-Uni. Toutefois, avec !'expansion rapide de 1 'industrie au cours de ces dernieres decennies, elle est devenue realisable. On finira par arriver a un point ou seules des normes uniformes a l'interieur de collectivites plus importantes que des nations permettront de resoudre Jes problemes de la gestion des ressources en air. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Heller, A. N. et al. The air resource management concept. J. Air Pollut. Control Ass., 16: 307-309 (1966) 2. Republique federale d'Allemagne. Technische Anlei- tung zur Reinhaltuni der· Luft [Guide technique pour le maintien de la qualite de !'air]. Bonn, Gemeinsames Ministerialblatt [Journal commun des ministeres], edition A, N° 15, pp. 433-448, 1964 3. Stern, A. C. Summary of existing air pollution standards. J. Air Pollut. 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Maas a TABLE DES MATIERES Page Urbanisation et eco!ogie 71 Urbanisation 71 L'approche eco!ogique 72 Sources de la pollution de !'air . 73 Criteres d'implantation des etablissements indus- triels . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Effets de l'industrie sur l'environnement . . . . 74 Methodes pour reduire la pollution de l'air . . 74 Classification des industries et des zones indus- trielles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 Normes sur !es zones tampons en Republique federale d'Allemagne, en Israel, en Pologne et en URSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Recherches sur la repartition et le controle des URBANISATION ET £COLOGIE Urbanisation Dans le monde entier, l'exode rural provoque un afflux de population dans les villes, petites et grandes, qui se developpent et se relient pour former des conurbations. Cela peut se faire de deux fa<;ons, soit par une croissance continue a la peri- pherie des cites actuelles, soit par une expansion dans des zones en dehors des conurbations, a quelque distance des grandes villes existantes. Le premier mecanisme renforce la position des grandes villes actuelles, mais conduira probablement a une plus grande congestion de la circulation, a des problemes d'environnement plus graves, a a Professeur de Paysagisme, Chef du Departement d'Architecture et d'Urbanisme, Universite technique de Delft, Pays-Bas. Page polluants dans l'atmosphere . . . . . . . . . 79 Autres criteres pour !'implantation de l'industrie 80 Creation de zones tampons . . . . . . . . . . 80 Importance des espaces verts pour la regulation du milieu . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Les zones tampons aux Pays-Bas . . . . . . 81 Pollution de !'air par la circulation automobile . 81 Pollution de !'air et urbanisme . . . . . . . . 82 Modeles d'urbanisme et d'amenagement rural dans la region du delta (sud-ouest des Pays-Bas) 83 Resume et conclusions . . . . . . 84 Programmes de recherches proposes 86 References bibliographiques . • . . 86 une densite accrue et a des pressions plus vives en vue d'obtenir des pares et des espaces verts. En compensation de ces inconvenients, on peut esperer une vie citadine plus intense et une meilleure infrastructure publique. Le second mode d'accroissement peut affaiblir la ville, decentraliser le developpement et amener une plus grande proportion des campagnes a etre urbanisee et utilisee comme zone residentielle et recreative. Dans ce cas, la densite de population est bien moindre et les habitants peuvent vivre plus pres des zones vertes existantes, mais plus loin des diverses possibilites que leur offre la ville. Le grand probleme de l'urbanisme et de l'amenagement rural est de choisir entre ces deux mecanismes ou de chercher a les integrer efficacement. Aux Pays-Bas, apres la publication en 1966 du second memorandum gouvernemental sur l'urba- nisme et l'amenagement rural (], 2), on a choisi -71- 72 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES un modele de decentralisation ou l'on faisait disparaitre les nouveaux quartiers provenant du developpement des grands centres pour les recons- truire ailleurs, de fa9on que les villes nouvelles ne soient pas trop grandes. Cette attitude a ete confir- mee en 1971 dans le memorandum d'Etat sur la planification du developpement du sud-ouest du pays (3). Cette fa9on de concevoir la decentralisation devrait freiner la tendance a l'accroissement de population a l 'interieur des conurbations existantes. On espere economiser ainsi du temps et de !'argent, ce qui permettra d'accorder plus d'attention a !'amelioration du centre ancien des villes, des. zones residentielles, des complexes industriels, des reseaux de transport et a la creation d'espaces verts et d 'installations recreatives. La necessite de cette forme de developpement est visible dans tous les pays industrialises, ou I 'indus- trialisation et la motorisation rapides, la croissance demographique, la progression des salaires, et le besoin accru d'espace vital se .sont accompagnes de consequences regrettables : 1) la qualite de l'eau et de l'air a diminue rapide- ment; 2) une circulation intense a nui a la qualite du centre des villes et des zones residentielles; 3) la nature est en voie d'etre bamiie des villes. En general, la qualite de vie de l'homme tend a se degrader depuis quelques decennies, malgre les bonnes intentions des planificateurs. Conrads (4) a donne un resume des modifications du climat et du mode de vie dues a !'urbanisation et au develop- pement de l 'industrie; nous le reproduisons dans le tableau 1 ci-dessous. Un remede, dont nous venons de parler, implique une decentralisation et une reduction de l'accroissement des grandes conurba- tions existantes. Un autre est un mode de vie different, plus integre, fonde sur des principes ecologiques. L'approche ecologique L'ecologie, science derivee de la biologie, permet de deceler les schemes et les processus qui inter- viennent dans la vie de.s plantes et des animaux et de les lier au milieu dans lequel existe telle ou telle forme de vie. Par exemple, certaines plantes indiquent la presence de types particuliers de pollution du iniHeu et certains groupes de plantes donnent des indications sur la qualite de celui-ci. Bien qu'il soit maintenant possible de definir dans une certaine Tableau 1. Modifications du climat provoquees par !'urbanisation et !'industrialisation a Facteur Para metre Variation climatique Pollution Dioxyde de soufre Augm. 20-200 fois Monoxyde de carbone Augm. 5-200 fois Hydrocarbures Augm. 1- 20 fois Poussieres Augm. 5- 30. fois Nuages Augm. 5-10% Brouillard En hiver (surtout en bordure des villes) Augm. 100% En ete Augm. 30% Pluie Totale Augm. 5-10% Jours <5 mm Augm. 10% Neige Dimin. 5% Humidite relative Dim in. 5% Energia solaire Totale Dimin. 15-20% Ultraviolet Dimin. 5-30% Ensoleillement Heures Dimin. 5-15% Temperature Moyenne annuelle Augm. 1-1,5 °C Moyenne a court terme Augm. 6-7 °C ' Vitesse du vent Moyenne annuelle Dimin. 20-30% a Vair aussi references 5, 6, 7 et 8. mesure ces relations pour les plantes et pour de nombreux animaux, et meme de rectifier certains processus indesirables, les principes ecologiques sont bien plus complexes quand l'homme entre en jeu parce que, en dehors de la plus grande complication des rapports physiques et sociaux, !es facteurs psychologiques ont aussi leur importance. Nean- moins, on etudie aujourd'hui la societe humaine pour rechercher !es schemes et processus ecologiques ainsi que les mecanismes d'adaptation (cyberneti- que). Avant tout progres, il faut definir et analyser les systemes en cause. En voici deux exemples. D'abord, par suite de l'accroissement de la popula- tion neerlandaise, il a fallu construire en peu de temps de nombreuses extensions importantes des villes. Ce. n'est pas une tache aisee sur des sols argileux et tourbeux, ou ii est difficile de construire des fondations adequates et ou les arbres sont rares, comme c'est le cas dans la conurbation de l'ouest de la Hollande (Randstad, groupant Amsterdam, La Haye et Rotterdam). Le terrain coute cher, de meme que les ameliorations du sol indispensables, on est oblige de construire sur des pieux en acier ou en beton allant jusqu'a 20 m de profondeur et ii existe une grave penurie de logements; il en est URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 73 resulte une forte densite de la population, surtout logee dans des tours qu'il est possible de construire assez vite. Ce mode de construction urbaine a toutes les caracteristiques d'une vegetation initiale monotone et peu differenciee. D'abord, le pompage du sable produit des deserts sablonneux (Bijlmer-meer, Schiedam), ensuite on y construit des tours d'une quinzaine d'etages de style voisin, enfin, un peu plus tard, il faut creer un milieu avec des etablissements publics et des pares, ce qui est difficile a cause du sol desertique et du climat venteux. Les nouveaux habitants de ces zones entrent en conflit avec leur milieu physique et entreprennent des activites collectives de creation pour l'ameliorer, c'est-a-dire le differencier. IIs commencent par former des groupes d'action; c'est un bon signe pour l'avenir, car l'homme doit toujours rechercher une plus grande variation et tenter de remplacer un systeme uniforme par un systeme plus complexe. Toutefois, la biologie montre que ce processus peut etre lent; ii vaut done mieux ne pas construire des deserts uniformes, mais avoir des le debut un milieu plus differencie. Si la croissance demo- graphique etait plus lente, c'est-a-dire si le taux d'accroissement etait plus faible, la decentralisation et une approche fondee sur l'ecologie amelioreraient la qualite de la vie. On pourrait alors arriver a une transition plus graduelle entre zones urbaines et zones rurales, ce qui serait avantageux pour les unes et les autres, des points de vue de !'aspect, du climat, des possibilites de loisirs, etc. L'effet de choc qui resulte de la construction de tours en rase campagne est esthetiquement desastreux. II faut incorporer le milieu au systeme urbain et l'on doit toujours viser !'integration de la ville et de la campagne, de. la civilisation et de la nature. Le second exemple concerne l'effet du developpe- ment de l'industrie sur les conditions de vie. On le voit clairement dans le Rijnmond (region de !'em- bouchure du .Rhin) et aux alentours. La, en vingt ans, on a cree un port et un complexe industriel qui sont probablement les plus grands et !es plus concentres du monde. II en est resulte un niveau eleve de l'emploi et une grande prosperite, mais aussi un developpement rapide des zones residen- tielles de Rotterdam et des environs, avec des effets nuisibles sur la nature, en particulier une forte reduction du nombre de certaines plantes, une pollution elevee du sol, de l'eau et de l'air et proba- blement aussi une espece de << pollution mentale >> d'un grand nombre d'habitants. Le conflit entre les avantages et !es inconvenients du progres econo- mique (plus grande prosperite materielle) est devenu plus clair au cours des quelques dernieres annees et sa solution devrait apporter les ameliorations suivantes: 1) un ralentissement de la croissance exageree, veritablement explosive, des industries qui exigent une tres grande superficie, mais peu de main- d'ceuvre par unite de surface; 2) un << nettoyage ,, des zones industrielles exis- tantes, par exemple en combattant la pollution a la source (usage de filtres, amelioration des methodes de production, recyclage des dechets qui serviront de matieres premieres pour de nouveaux processus au lieu d'etre rejetes dans le milieu ambiant); 3) un souci accru du bien-etre de l'homme et du respect de la nature, s'exprimant par une protection plus efficace de la nature, la multiplication des pares et des espaces verts, ]'amelioration du cadre de vie, !'encouragement des transports en commun pour remplacer !es voitures particulieres au developpement effrene; 4) !'application des principes de l'ecologie dans l'etablissement de programmes economiques destines a accroitre la prosperite. Ce dernier point peut servir de conclusion a la presente section. II est possible que cette reevaluation des principes economiques conduise aussi a un type d'urbanisme et d'amenagement rural different, par exemple la creation de collectivites plus petites et plus nombreuses dont chacune formerait une entite, tout en etant integree dans un ensemble plus vaste. SOURCES DE LA POLLUTION DE L'AIR Les principales sources de la pollution de l 'air sont l'industrie, les combustibles a usage domestique et les transports. Ces trois sources donnent naissance a un ensemble unique de polluants, !es gaz de combustion, mais la composition de ces gaz et leurs caracteristiques nocives dependent de la nature du combustible. L'emploi croissant du gaz naturel, qui ne contient pratiquement pas de soufre, est tres satisfaisant du point de vue de la pollution de l'air et, d'une fac,:on generale, il faut encourager !'utilisation de combustibles pauvres en soufre. Les pouvoirs publics doivent tenir compte du probleme de la pollution de l'air pour determiner les prix relatifs des diverses sources d'energie. Nous parlerons dans 74 GESTION ,DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES la section suivante des autres formes de pollution industrielle. Les problemes serieux que posent la pollution de !'air par Jes gaz et le bruit des vehicules publics et prives sur Jes routes et dans Jes rues continuent a s 'aggraver; ils sont particulierement genants dans Jes villes et Jes zones residentielles. On doit reduire la pollution par des moyens techniques (voitures eiectriques, par exemple) et en planifiant le reseau routier, compte dfunent tenu des conditions de vie dans le centre des villes et dans Jes zones urbaines. Les diverses autorites chargees de la planification doivent integrer le~ autoroutes et Jes routes princi- pales de fa<;on satisfaisante dans Jes villes et Jes campagnes (voir p. 82). Un autre probleme est celui du bruit et de la pollution de !'air au voisinage des aeroports (21). II faut suivre de pres !'evolution de !'aviation et la creation des aeroports et l'apprecier en' tenant compte du bruit. C'est tout a fait indispensable car, une fois un aeroport construit, Jes modifications ulterieures seraient tres couteuses. A ce sujet, Jes gouvernements doivent consulter tous Jes organismes de planification avant d'attribuer !es sols. II faut aussi s'adresser a des organismes tels que !es comites consultatifs sur le bruit des aeronefs au sujet des mesures a adopter pour reduire Ia nuisance sonore au. voisinage des aeroports. Ces mesures coricernent !'exploitation des avions et de l'aeroport (par exemple, restriction sur l'emploi de certaines pistes a certaines heures, angles d'approche des. aeronefs, etc.). De plus, on doit, par voie de consultations avec Jes autorites locales, determiner ce qu'on peut faire pour reduire la nuisance sonore en appliquant Jes reglements sur Ia construction et le developpement. CRITERES D'IMPLANTATION DES ETABLISSEMENTS INDUSTRIELS Effets de l'industrie sur l'environnement L'industrie exerce un influence sur !'air, l'eau et le sol. L'eau et !'air sont pollues par les poussieres et Jes gaz, l'eau par les effluents liquides et le sol par Jes dechets solides. Interviennent aussi des defectuosites et des accidents dans les processus de production et de transport (fuites, explosions, incendies) .. Toute activite en vue de !utter contre la pollution de !'air commence par !'analyse et !'evaluation des emissions; les lois et reglements qui emanent du pouvoir central et des .autorites locales doivent etre axes sur la source de la pollution. II faut cependant reconnaitre que le cout tres eleve des mesures preventives peut ralentir beaucoup Jes progres. On ne peut esperer arriver a un nouvel equilibre ecologique que par Jes efforts collectifs du public, de l'industrie, des autorites gouvernementales et locales et des organismes internationaux, et grace a des recherches plus poussees dans Jes universites. Methodes pour reduire Ia pollution de l'air On peut installer, a la source de la pollution, des appareils pour absorber !es composants nuisibles ou desagreables des gaz de cheminee ou pour elimirier les particules solides. II est facile d'eliminer Jes grosses particules, qui peuvent representer 95 % en. poids, mais seulement 5 % en nombre, du total des particules solides entrainees par les gaz; .mais ii est bien plus difficile, done plus couteux, d'eliminer !es tres petites particules, de moins de 0,1 micron, qui peuvent constituer 5 % seulement en poids, mais 95 % en nombre, car ii faut employer des depoussiereurs electrostatiques ou des filtres speciaux. On peut aussi recourir a des cheminees de . grande hauteur pour reduire la pollution locale - ii y a par exemple a Pernis, aux Pays-Bas, une cheminee de 213 ni de haut - mais ii faut se rappeler que ces cheminees peuvent diffuser !es emissions malodo- rantes ou !es poussieres tres fines sur une plus grande superficie. A la source, la meilleure solution est de modifier le processus de fabrication de fa<;on a supprimer les emissions desagreables ou .nuisibles. On peut aussi profiter de l'instabilite de !'atmosphere et implanter les industries lourdes dans des regions ventees, ou la turbulence est importante, d.e sorte que !'air est bien melange en hauteur; les mieux appropriees sont en general les regions cotieres. Tous les pays devraient effectuer une classification des industries et des zones industrielles en fonction des possibilites de bonne dispersion des polluants, selon le modele expose ci-dessous. On peut aussi stimuler l 'instabilite atmospherique en recourant, par exemple, a des barrieres fermees ou semi-fermees constituees par des talus de terre, des murs de pierre, des biitiments et des arbres, ce qui peut favoriser le depot rapide des particules. Classification des industries et des zones industrielles Le tableau 2 donne une classification provisoire des industries quant a la pollution de !'air, surtout du point de vue des Pays-Bas (9, 10, 11, 12). Tableau 2. Classification des industries Superficie Effecff ~:;~:~iinJt Moyens de Mati~res Nuisance produite Zone tampon Type Industries Exemples drn~taf,~~e total p~r centre de ra v~Jle t(ansport ~r~:1~~~:s ----. ------------ t·on (ha) hectare ou des ~ones necessarres , transporter Po1lu.t1on Bruit Danger Type Lar I hab1tees " de I air geur Industries Raffineries de >500 <25 En dehors de Voies navigables Grandes Parfois Madere Explosion et Forets exploi- >2 km lourdes petrole, usines la zone urbaine profondes, ports quantites de elevee incendie tees; terres chimiques et (>3 200 m) de mer, chemins matieres (S02, H2S, cultivees; metaJlurgiques, de fer, grandes premieres et H2SO•, HF, espaces verts usines des routes regionales, de produits, NH3) de separation complexes oleoducs et de types res- portuaires, autres conduites treints reacteurs nuclBaires 2 Industries Fabriques de 200-500 50 A J'exterieur ou Voies navigables Tres grandes Plutot Peut etre Explosion et Comme ci- >1 km lourdos machines, a l'interieur de (grands cours quantites de mains conside- incendie dessus, mais y chantiers na- la zone urbaine d'eau, canaux, matieres pre- elevee rable; com- compris pares, vals, grandes (1 600- ports), chemins mieres et de (CO, S02) prend le terrains de sport industries por- 3 200 m) de fer, grandes produits, de bruit de la et instaJlations tuaires propre- routes regionales nature plus circulation recreatives e ment dites, et grand es arteres variee :;c centrales elec- des villes tD triques ~ 3A Industries semi- Fabriques de 100-200 100 Zone urbaine Chemins de fer, Grandes quan- Peu mar- Bruit in- lncendie Ecran de pares 500 m ~ lourdes polluant carton-paiJle, (1 600- grandes routes, tites de ma- quee (S02, tense de la ou plus tn beaucoup l'air de fibres artifi- 3 200 rn) canaux et rivieres tieres premieres HF, pous- circulation tn cieJles et de et de produits sieres), mais ., produits cera- de types tres peut com- > migues, cimen- varies l?rendre des :,:: ten es em1ss1ons t!l" ··---·--- malodorantes Z :111 Industries semi- Usines d'auto- Zono urbaino 200 m ~ lounJes pollu.mt mobiles, fa- ( 11 600 m) ou ou plus t,1 pnu !"air briques de ville :;:: lampes elec- tTl triques, indus- ~ tries alimen- taires et indus- ~ tries textiles :;c 4A lndusllies legeres Tanneries, in- 50-110 200 --p,~;-·;;-(;-c-en-t;e Grandes routes et Moindres Peu mar- Modero lncendic Ecran de plantes 50-100 m ~ procJuisant une dustries tex- de I" ville ou routes secon- quantites de quee, mais (surtout pour ccrtaino pollution tiles et indus- du quartier daires, eventuel- matieres pre- peut com- 4 A), arbres tries alimen- (400-1 600 rn) lenient chemins mieres et de prendre des decoratifs pour taires de fer produits de emissions pares ---------------- types tres varies malodorantes 4B Industries legeres Fabriques polluant peu l'air d'appareils electroniques et electro- menagers 5 Industries de lmprimeries, 10-50 400 Pres du centre Grandes routes Petites quan- Legere Faible Aucun Pl antes decora- <100 m services boulangeries, de la viJle ou et routes secon- tites de ma- tives pour pares laboratoires du district daires tieres pre- photogra- ( <800 m) mieres et de phiques produits de types tres varies 6 Ateliers, Magasins de 1-10 800 Pres du centre Grandes routes Tres petites Aucune Faible Aucun Plantes deco- <50 m artisanat, etc. mode, tirage de la ville ou et routes secon- quantites de ratives de photos, du quartier daires produits ma- --..! poteries ( <400 m) nufactures, de u, types assez varies 76 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 1. Agencement type d'une zone comprenant des etablissements industriels, des pares et des zones residentielles (12) • Zone - industrielle et portuaire • 4==1~=\a~~~"'='#~~#~+~~==l=~,;,=c====;=eehFc'=!,='s,s==!==Jc==i=~~,¥~cl=="4==1==!I Autoroute · Pa;c r6~i~nal ~u ~gricul~~re extensive: J · i · Industries de base II 1:ndustries lourdes Illa ln'dustries semi-.lourdes (tres genantes) lllb Industries semi-lourdes (peu genantes) IVa Industries legeres (relativement genantes) IVb Industries legeres (relativement peu genantes) A 25 habitants/ha B 50 habitants/ha C 75 habitants/ha D 100 habitants/ha WJ[O 77382 a Echelle: 1 carreau = 1 km2 • Superficie totale de la zone industrielle: 6700 ha; nombre total d'habitants de la zone residentielle : 650 000. Les types 1 et 2 sont caracterises par de tres grandes superficies, peu de main-d'reuvre par unite de surface, un assez petit nombre de formes diffe- rentes d'activite et des relations !aches avec les parties centrales et residentielles des villes, ainsi que par l'effet prononce que leurs processus peuvent exercer sur le milieu nature!. On peut les implanter a 3 km ou plus des zones habitees. Les etablissements des types 3 et 4 sont plus petits, plus differencies, ont des .relations plus etroites avec Jes villes ou Jes zones urbaines du voisinage et une moindre influence sur le milieu nature!. On peut implanter Jes industries Jes plus propres en bordure des villes, ceUes qui le sont un peu moins a plus grande distance. Les types 5 et 6 comprennent • 1es etablissements industriels et commerciaux qui exigent peu de surface, ont des caracteristiques tres variables, des relations etroites avec Jes installations du centre des villes et .Jes zones residentielles, une tres faible influence sur le milieu nature!. Le type 6, a cause de son caractere creatif et artistique, a des relations etroites avec le voisinage et avec le centre des villes. II faut cependant du soin pour integrer ces deux types dans Jes zones residentielles. Aux Pays-Bas, cette classification n 'a encore .aucune base juridique, mais on l'emploie dans la planification regionale. De vives discussions se poursuivent sur la largeur que doivent avoir Jes zones tampons. La largeur minimale indiquee dans la demi.ere colonne du tableau 2, est celle qui est jugee necessaire aux Pays-Bas pour les differents types de zones tampons (yoir Fig. 1 et 2). Le plan pour fa region du << Noordzeekanaal >> (canal de la Mer du Nord), a l'ouest d'Amsterdam, stipule une largeur d 'au mo ins 2 km au tour d 'industries Jourdes URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 77 Fig. 2. Agencement type d'une zone tampon de verdure entre une zone residentielle et une zone industrielle (12) a ...... , ....... ! w1 wz Autoroute Zone residentielle, environ 75 habitantsiha Zone residentielle, environ 100 habitants/ha Industries de base Industries lourdes Bois de peupliers Bois tres differencies -~ Eau a Vair renvoi au bas de la figure 1. du type 1. Pour la region du Rijnmond (embouchure du Rhin) pres de Rotterdam, !'Office regional de planification a interdit la creation de nouvelles zones residentielles a moins de 3,5 km du grand complexe chimique et portuaire (J 3). Les derniers rapports sur la planification nationale (3) preconisent des zones tampons de 3,5 a 5 Ian de large lorsqu'on creera de nouvclles zones industrielles et residen- tielles importantes. Jiichser (14) a expose une autre methode pour a p cg g s WHO 75130 Agriculture Terrains de pique-nique Terrains de camping Jardins Terrains de sport Terrains de loisirs :-:·:.':: .. ·.·, Zone de verdure (20 m de large) Zone de verdure (10 m de large) etudier Jes ty,.,Jes et !'implantation des installations industrielles en milieu urbain, a partir de quatre facteurs fondamentaux: 1) poids des matieres a transporter par homme- annee; 2) superficie occupee, y ccmpris les voies de communication (en m2 par travailleur); 3) nombre de travailleurs de l'usine; 78 GESTION DE LA Ql:ALlli DE L'AIR DES VILLES Tableau 3. Largeur des zones tampons Largeur de la Correspondance Catego- Possibilite avec les types rie zone tampon d'implantation indiques au (en m) tableau 2 0 Zone residentielle 6 II 100 Centre de zones urbaines 5 Ill 200 Zone industrielle pour IV 300 industries legeres ne pro- 46 duisant pas de nuisance v 600 Zone industrielle pour 4A VI 800 industries legeres pro- 36 VII 1 500 duisant des nuisances 3A VIII 2 000 Etablissements industrials 1,2 IX 2000 speciaux isoles x 2000 4) distance sur laquelle les nuisances produites sont superieures a la limite acceptable. Compte tenu des effets de ces quatre facteurs, on arrive a une classification en dix categories (tableau 3). La methode n'est pas tres precise, mais elle montre au moins les effets des divers facteurs en jeu en matiere d 'urbanisme. Les quatre premieres categories n'exigent dans leur ensemble que des zones tampons de 300 m; elles occupent 40% de la superficie de la zone industrielle et emploient 75 % des travailleurs de l'industrie. II est done possible de bien les integrer dans les villes. Une ordonnance sur les categories d'utilisation en urbanisme et en amenagement rural, The Town and Country Planning (Use. Classes) Order 1972, en vigueur en Angleterre et au Pays de Galles, donne aussi une classification des ateliers et des industries (15). Les classes I-V comprennent !es ateliers et !es industries legeres, les autres etablisse- ments formant !es groupes industriels speciaux A (classe VI), B (classe VII), C (classe VIII) et D (classe IX). Normes sur les zones tampons en Republique federale d' Allemagne, en Israel, en Pologne et en URSS Normes sur !es zones tampons en Rhenanie du Nord- Westphalie En 1972, le Gouvernement du Land de Rhenanie du Nord-Westphalie, en Republique federale d'Alle- magne, a donne des instructions pour etablir, entre Ies usines et les zones residentielles, des zones tampons d'une largeur de 300 a 2000 m (18). Normes sur !es zones tampons en Israel Donagi (16) a expose les normes israeliennes sur !es. zones tampons. On a etabli une liste complete des industries et commerces, classes en six groupes suivant la distance minimale requise entre l 'installa- tion en cause. et la zone residentielle la plus proche. Ces groupes et ces distances ont ete determines par un comite interministeriel qui a etudie tous les types d'industries et de commerces existant en Israel ou prevus dans le proche avenir. Chaque industrie a ete consideree sous l'angle de la nuisance dont les v.oisins pourraient souffrir par suite de ses activites; cette nuisance a servi de base pour fixer la largeur des zones tampons, qui va de O a 2000 m, mais peut etre doublee ou triplee dans des cas particuliers. Dans la planification regionale, on tient compte comme facteurs de nuisance non seulement de la pollution de !'air, mais aussi du bruit et du danger d'explosions. Des 1948, Reichow (17) avait etabli des listes de ce genre et propose des zones tampons d'une largeur de 50 a 3000 m. On trouvera ces listes, ainsi que celles etablies en URSS et en Pologne (voir ci-dessous) dans un memoire de Dreyhaupt & Bresser (18). Normes sur !es zones tampons en URSS ( 1957) et en Pologne ( 1967) Les industries sont classees en cinq categories avec des largeurs normales de zones tampons de 50, 100, 300, 500 et 1000 m, mais ces chiffres peuvent etre augmentes de 50 a 100 % lorsque des zones residentielles particulieres, telles que des h6pitaux, risquent d'etre touchees ou lorsque les zones residentielles sont sous le vent par rapport aux zones industrielles. Quand ii est techniquement difficile de reduire suffisamment !es emissions, !es nouvelles usines doivent etre implantees a une distance de 6 a 15 km des zones residentielles. Ces normes ont force de loi. En outre, en URSS il est impose de planter des arbres et des arbustes dans !es zones tampons et d'y mettre en place des installations recreatives. De petits etablissements industriels non polluants, des garages, etc., sont autorises dans ces zones. En Hongrie, des normes assez analogues sont en vigueur (14). Recapitulation des zones tampons imposees Le tableau 4 ci-dessous donne une classification ~ecapitulative provisoire des industries et des zones tampons. URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 79 Tableau 4. Classification provisoire des industries et des zones tampons a Catego- rie 6 5 4 3 2 Largeur mini male de la zone tampon (en m) 2000 1 000 500 150 50 Industries Grandes usines chimiques, fabriques d'ex- plosifs, reacteurs nucleaires, aeroports, usines d'aviation, compostage a ciel ouvert, complexes metallurgiques, fabriques de pesticides, cimenteries, grands chantiers navals, fabriques de colle a partir de dechets animaux (peaux, os), fabriques de bitume Grandes acieiries, grandes usines d'auto- mobiles, grandes fabriques de machines, certaines industries chimiques, grandes pa- peteries, raffineries de sucre, grandes fon- deries de zinc, usines travaillant l'amiante, petits chantiers navals, grandes installations d'epuration des eaux usees, grandes usines de produits alimentaires et grand es huileries Usines textiles, verreries, diverses usines fabriquant des articles en metal et en cuir, du materiel electrique et des materiaux de construction Petites usines fabriquant des materiaux de construction, savonneries, usines de mon- tage de vehicules a moteur, usines fabri- quant des produits ceramiques, du tabac et divers produits alimentaires dont le cafe et le chocolat Fabriques de chaussures, finissage d'ar- ticles textiles, fabrication d"articies en bois, imprimeries, boulangeries Divers petits ateliers ne provoquant aucune pollution a D'apres les lisles des references 14, 16, 17 et 18. Recherches sur la repartition et le controle des polluants dans l'atmosphere En 1965, on a cree, pour la region de Francfort, en Republique federale d'Allemagne, la Commission de planification regionale pour le Main inferieur. Depuis 1967, elle prepare }'execution de recherches fondamentales sur les conditions meteorologiques et la qualite de l'air dans cette region (19). Ce programme de recherche, qui dispose d'importantes ressources scientifiques, a pour but de determiner les relations entre les emissions, les donnees meteo- rologiques et les concentrations de polluants au niveau du sol, afin qu'elles servent de base a l'im- plantation des zones residentielles et industrielles. L'un des objectifs a long terme est l'etablissement d'un modele mathematique permettant de simuler differentes possibilites. La recherche est divisee en trois sections: 1) inventaire des emissions et mise au point d'un modele mathematique; 2) aspects meteorologiques de la pollution, y compris la chimie de l'air et la surveillance de sa qualite; 3) ecologie, y compris }'influence de la vegetation sur le climat et de la pollution sur la vegetation. Fortak (20) a elabore une simulation mathemati- que de la climatologie de la pollution pour la ville de Breme, mais il faudra la developper pour pouvoir l'appliquer a la region du Main inferieur, dont la topographie et le climat sont moins uniformes. Lorsque les resultats de cette recherche et les donnees fournies par le reseau de surveillance seront dispo- nibles, d'ici quelques annees, ils devraient etre tres utiles pour etablir dans la region un systeme d'urba- nisme et d'amenagement rural fonde sur de bons principes ecologiques et devraient servir de modele pour la planification dans d'autres regions. La pollution de l'air est aussi un tres grave probleme dans le Land de Rhenanie du Nord- Westphalie; Dreyhaupt et Bresser (18, 21) condui- sent actuellement des recherches scientifiques ana- logues pour cette region. Ils calculent la repartition de la pollution dans !'ensemble de cette zone a partir d'un modele mathematique de diffusion approprie, des donnees fournies par un inventaire des emissions et des donnees necessaires sur les vents. Ils obtiennent non seulement les concentra- tions moyennes au niveau du sol pour chaque polluant, mais aussi la frequence des concentrations plus elevees et, apres des recherches sur les concen- trations maximales admissibles, ils arrivent a des normes sur les emissions acceptables et la largeur des zones tampons. Par exemple, une raffinerie de petrole d'une capacite de 10 millions de tonnes de brut par an doit etre entouree d'une zone tampon de 1700 m de large. Aux Etats-Unis, Mahoney et Egan (22, 23) travaillent aussi sur des modeles mathematiques en vue d'ameliorer }'analyse de la pollution atmosphe- rique urbaine et regionale et etudient actuellement les problemes que pose la grande variabilite des parametres meteorologiques dans les zones urbaines, tant dans l'espace que dans le temps. Les differences de rugosite et de temperature accroissent l'instabilite des couches inferieures de !'atmosphere et modifient la structure verticale du vent et de Ia diffusion. Les modeles de simulation numerique sont utiles dans les etudes ou les variations des phenomenes meteorologiques dans l'espace et dans le temps 80 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES sont importantes; dans les villes, c'est le cas notam- ment pour les modifications de la structure des courants liees a la circulation locale de !'air ou a la destruction des couches d'inversion, ainsi que pour des effets de moins grande ampleur au voisinage du sol. Un modele complet de la dispersion atmospherique tient compte de quatre phenomenes: transport, dispersion, transformation et elimination d.es pol- luants de !'atmosphere. Aujourd'hui (24), la plupart des modeles de dispersion negligent Jes deux derniers. Certains d'entre eux en tiennent compte en faisant intervenir la demi-vie des polluants mais, jusqu'ici, leur mise au point laisse en general a desirer. Autres criteres pour l'implantation de l'industrie La planification de l'environnement a pour celui-ci des c"msequences qui s'etendent loin dans Pavenir; elle doit done se fonder sur une politique a long terme. Nous venons de parler des recherches consacrees aux fondements physiques de cette politique, et ii est clair que des recherches serieuses dans ce domaine ne porteront leurs fruits que dans longtemps. D'ici la, Jes desirs des habitants peuvent changer et ii est tres important de toujours connaitre !'opinion des personnes vivant dans une region industrialisee ou a son voisinage. Les dangers et Jes dommages peuvent etre definis de fac;on plus ou moins objective et on peut etablir des normes de protection, tandis que la nuisance, mot dont le sens est plus subjectif et plus variable, est difficile a definir. Par exemple, la reaction psychologique aux mauvaises odeurs est un grave probleme. En 1970, le reseau central de surveillance de la pollution de !'air dans la region de !'embouchure du Rhin (Rijnmond), pres de Rotterdam, a m;u des habitants 20 000 reclamations par telephone (25, 26). L'analyse des reclamations rec;ues en 1968 et en 1969 de deux faubourgs de Rotterdam, Vlaardingen et Hoogvliet, a fait apparaitre une relation lineaire entre le nombre de reclamations par 1000 habitants et la distance de l'etablissement industriel incrimine. Une analyse analogue portant sur les reclamations au voisinage d'une source ponctuelle a donne une droite de pente differente, ce qui suggere que. non seulement la taille de l'etablissement, mais aussi le processus donnant naissance aux polluants desa- greables influent sur la structure des reclamations qui en resultent. Clarenburg a etabli un modele mathematique d'une zone industrielle dans l'hypothese ou la nuisance est due a un tres grand nornbre de petites fuites. Ce modele a servi a interpreter quantitative- ment la structure des reclamations et a calculer, pour tout quartier residentiel, la proportion des habitants vivant dans une atmosphere tres polluee, Si !'on definit la limite acceptable du dommage occasionne a l'environnement par la pollution de l'\lir sous forme d'un pourcentage de la population souffrant des effets de cette nuisance, on peut cak:uler la largeur 'de la .zone entourant la zone industrielle qui doit etre reservee a des espaces libres. On peut traiter de meme la nuisance due au bruit. CREATION DE ZONES TAMPONS Importance des espaces. verts pour Ia regulation du milieu 'Dans les conurbations, les pares constituent d'ordinaire une transition entre la ville et la nature et la campagne. La taille des pares et des espaces libres et la nature des installations qui s'y irouvent sqnt liees au role du pare et a son implantation dans la zone urbaine (voir reference 2, tableau 5). Aux Pays-Bas, !'Office national d'amenagement du territoire a etabli des directives pour la creation de pares en urbanisme et en amenagement rural; ils vont de fres. petits jardins publics et de pares <( de quartier >> destines aux habitants vivant a moins de cinq minutes a pied - qui, outre leur role pour la protection du milieu, servent egalement aux loisirs - jusqu'a des pares de 1000 hectares ou plus. Les normes concernant Jes pares urbains sont principale- ment destinees aux villes et zones urbaines nouvelles; dans Jes zones plus anciennes, la planification doit d'ordinaire prevoir des superficies plus modestes. L'ensemble des pares de types divers determine la structure d'une zone urbaine. II peut contribuer a son atmosphere et permet d'harmoniser des elements urbains voisins, mais differents. A mesure que Jes arbres grandissent et se developpent, les avantages des pares augmentent non seulement du point de vue esthetique, rriais aussi par une efficacite accrue dans la protection de l'environnement. 11 faut attacher plus d'importance a cette utilisation des espaces verts lorsqu'on determine la structure de zones urbaines futures (12, 21, 27, 28, 29). Les plantes extraient directement les polluants de l'air, mais, de plus, en stimulant la turbulence, elles facilitent le depot des poussieres et des aerosols. Les plantes adultes reduisent aussi le bruit .et les effets des explosions, en arretant les ondes sonores URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 81 et les ondes de choc. En outre, elles degagent de l'oxygene, humidifient l'air et influencent le climat. Les bandes de verdure aident aussi a circonscrire les incendies. Dans les villes et les regions urbaines, les espaces verts peuvent influencer le microclimat, en particulier s'ils sont disposes radialement pour permettre a l'air frais de la campagne d'entrer dans la ville. Cela se produit a un niveau peu eleve par l'interme- diaire des zones vertes plus fraiches sous la couche d'air chaud qui s'eleve de l'ilot de chaleur. Dans les villes, les espaces verts ont un microclimat different de celui des zones revetues et baties, en particulier pour la temperature, l'humidite, et la vitesse du vent. L'air est plus propre et plus frais non seulement dans l'espace vert lui-meme, mais aussi dans la zone placee immediatement sous le vent. L'influence de ces espaces verts augmente avec leur largeur et avec la differenciation de leur disposition: bois, allees cavalieres bordees d'arbres, bouquets d'arbres, tant feuillus que coniferes, et petits espaces libres, notamment prairies et nappes d'eau, a des niveaux differents. Ces zones ont un effet psychologique des plus heureux en dissimulant la laideur de grands batiments et en separant !es zones residentielles des zones industrielles. Par leurs couleurs naturelles - le vert de l'eau et le bleu du ciel - elles ont un effet apaisant et elles donnent une impression de liberte. Les espaces verts existant depuis longtemps constituent !es pares !es plus attrayants. Les habitants y sont attaches et ils ont a cceur de !es proteger contre !es intrusions, ce qui empeche !es etablisse- ments industriels de s'etendre vers !es zones residen- tielles. L 'importance des espaces verts pour la regulation de l'environnement est bien plus grande que celle de l'eau ou des autres espaces decouverts et, lorsqu'ils existent dans !es zones tampons, ii faut Jes transformer en pares, comme on !'a dit ci-dessus. Les espaces verts offrent aussi de precieuses occasions de creer un milieu ecologiquement plus riche avec de nombreuses especes de plantes et d'animaux. Les zones tampons aux Pays-Bas Aux Pays-Bas, pour !es raisons indiquees ci- dessus, on apporte de plus en plus d'attention aux zones vertes intercalees entre zones industrielles et zones residentielles. Certaines de ces zones tampons servent pour !es loisirs, comme par exemple !es pares qui separent Hoogvliet et Spijkenisse des grands complexes chimiques de Pernis et de Botlek. La zone de pares autour de la Meuse de Brielle, entre l'Europort et la zone rurale amenagee de Voorne, destinee a la residence et aux loisirs, est encore plus grande; elle est deja tres utile pour !es habitants de Rotterdam et des rives de !'embou- chure du Rhin et son importance augmentera sans aucun doute avec le temps. Les grands pares urbains peuvent aussi servir de zones tampons entre !es zones residentielles d 'une part, !es grandes routes et !es regions rurales ame- nagees d'autre part. De fa9on generale, ii ne faut jamais construire une ville nouvelle a proximite immediate de reserves naturelles importantes; elle doit toujours en etre distante d'au moins 2 a 4 km. L'espace intermediaire deviendra alors un pare qui servira de tampon entre la ville et la reserve. Dans les zones urbaines, ii peut aussi etre utile de separer Jes divers centres residentiels les uns des autres par des zones tampons ou l'on peut creer des pares. POLLUTION DE L' AIR PAR LA CIRCULATION AUTOMOBILE La circulation pose de nombreux problemes graves, aussi bien en ville qu'a la campagne. En dehors du danger et du bruit et du cloisonnement qu'elle introduit dans les zones residentielles si le reseau routier est mal con9u, elle est aussi une source de pollution (21). En 1972, Mahoney & Patterson (30) ont apporte les precisions suivantes: « Dans de nombreuses zones urbaines, les vehicules a moteur produisent en moyenne 92 % des emissions totales pour le monoxyde de carbone, 73 /~ pour les hydrocarbures et 51 % pour les oxydes d'azote ... Bien que d'importantes reduc- tions de ces emissions soient exigees pour Jes modeles 1975 et 1976, le probleme de la pollution par Jes vehicules a moteur continuera a se poser, dans de nombreuses zones urbaines, jusqu'aux annees 80, pour diverses raisons: 1) une grande partie des vehicules en usage au-dela de 1980 seront anterieurs aux modeles de 1975 et 1976; 2) ii est assez douteux que les techniques dispo- nibles permettent de satisfaire aux exigences du Gouvernement federal pour les vehicules des modeles 1975 et 1976; 3) il est probable que les moyens employes pour reduire les emissions deviendront de moins en moins efficaces a mesure que l'age du vehicule augmentera. >> [Trad.] Ces auteurs exposent, en vue de recherches ulterieures, des modeles mathematiques a emissions 82 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES variables applicables a la pollution de l'air au voisinage des rues des villes. Diverses mesures sont susceptibles de reduire la pollution due a la circulation automobile, ou tout au moins d'en reduire les effets, notamment: 1) favoriser les transports en commun (taxis, autobus, tramways, metros et chemins de fer); 2) perfectionner la technique des moteurs de voiture; 3) tracer les grandes routes en dehors du centre des villes et des quartiers residentiels, des reserves naturelles et des zones recreatives, ou l'on doit creer des sentiers pour pietons et des pistes cyclables et n'autoriser que les transports en commun; pour les voitures particulieres, il n'y aurait que de courtes routes conduisant a des pares de stationne- ment, comme c'est le cas dans de nombreuses villes nouvelles de Suede et du Royaume-Uni (31); 4) creer des espaces verts et des talus entre les routes et les zones residentielles ou, lorsque c'est realisable, construire les grandes routes en contrebas, ce qui a de plus l'avantage de diminuer le bruit; 5) etudier avec un soin particulier les projets d'echangeurs sureleves pres du centre des villes et des . quartiers residentiels, car la circulation intense qu'ils acheminent est une tres importante source de bruit et de pollution. L'Organisation mondiale de la Sante (32) a publie des informations sur la lutte contre le bruit et Plowden (33) a cherche a evaluer financierement la baisse de qualite de vie due au bruit provenant des grandes routes. POLLUTION DE L'AIR ET URBANISME Selon Taesler (34): <( L'atmosphere urbaine est une partie essentielle du milieu physique: elle affecte directement la sante et le bien-etre des citadins ainsi que le fonctionnement des batiments isoles ou des zones baties. Ses proprietes sont evidemment influencees par les decisions prises par les urbanistes et !es constructeurs. Cependant, exception faite de la Jutte contre la pollution de !'air, on n'a guere etudie serieusement, sinon pas du tout, les condi- tions climatiques de la region ou de la ville et leur evolution possible a la suite des decisions prises en matiere de construction. Aujourd'hui, les urbanistes, Jes architectes et les techniciens du batiment semblent tous ignorer les proprietes de !'atmosphere des villes et ne pas etre conscients qu'il serait possible d'en tenir compte. >> [Trad.] Et Givoni (35) de conclure: <( Ce n'est que recemment qu'on a commence a etudier de fa9on methodique I 'influence de l'urbanisme sur le climat des villes. La plupart des etudes anterieures se limitaient a enregistrer les differences entre les conditions climatiques des villes et de la campagne, sans tenir specifique- ment compte des caracteristiques du plan des villes en cause. II n'est done pas possible actuelle- ment de donner des directives completes concer- nant les relations entre l 'urbanisme et le climat; on ne peut que suggerer certaines idees fondees sur des principes generaux et sur les resultats des etudes concernant la climatologie des batiments. >> [Trad.] Les principaux elements de l'urbanisme qui affectent le climat dei, villes sont les suivants: 1) la situation de la ville dans la region; 2) !'importance et la densite de la zone batie; 3) la largeur des rues et leur orientation par rapport aux vents dominants et au soleil; 4) la hauteur des batiments; 5) la nature et le coefficient de reflexion de la <( surface >> exterieure de la zone urbaine; 6) la superficie totale et la repartition des espaces verts; 7) les details du dessin des batiments. Les problemes de la pollution de l'air a l'interieur et autour des batiments ont ete etudies par Schlipp (36) et sont traites au chapi,tre 7 du present manuel. En regle generale, les villes et les zones urbaines doivent etre construites en separant nettement Jes zones residentielles, Jes zones de travail et les espaces verts. On peut en trouver de bons exemples dans Jes villes nouvelles du Royaume-Uni et dans Jes nouveaux faubourgs de villes suedoises. Un document publie par le Gouvernement neerlandais (1, 2) contient des suggestions tres utiles. Les points suivants meritent une attention speciale. 1) En general, ii faut implanter dans le centre la plupart des batiments eleves et dans Jes zones residentielles, les maisons basses; ces dernieres ne doivent pas etre hors de proportion avec les arbres voisins. 2) L'implantation de batiments tels que les hopi- taux, ou la pollution de l'air est particulierement URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 83 dangereuse, doit etre choisie avec un soin particulier, loin des grandes routes et des zones industrielles. 3) II faut arriver, des le stade de la planche a dessin, a une bonne structure urbaine, en particulier pour les espaces verts et les reseaux de voies de communication. 4) On doit obtenir dans les villes un microclimat favorable en etudiant avec soin !'orientation des rues, I 'implantation des espaces verts et des batiments eleves, etc. II faut profiter pleinement des particula- rites de la topographie. 5) Une ville ne doit pas etre situee sous le vent de grandes zones industrielles; si necessaire, on doit prevoir des zones tampons adequates. 6) II faut accorder une grande attention aux principes de l'ecologie, dont l'un souligne les liens etroits qui existent entre un organisme (une ville) et son environnement (terre, eau et climat). Le bio-ecologiste et le meteorologiste doivent avoir leur place dans toute equipe d'urbanisme ou d'amenage- ment rural. 7) Dans les zones residentielles et industrielles, on ne doit pas negliger le principe du recyclage; par exemple, les residus provenant de l'epuration de l'eau polluee, les dechets domestiques, les vieux papiers et les voitures mises a la ferraille doivent servir de matieres premieres pour la production de biens a usage industriel et domestique, la preparation de composts et la creation de pares. La chaleur produite par la combustion des dechets doit servir au chauffage urbain dans les zones residentielles. MODELES D'URBANISME ET D'AMENAGEMENT RURAL DANS LA REGION DU DELTA (SUD-OUEST DES PAYS-BAS) Le Gouvernement neerlandais (J) envisage actuel- lement trois modeles de planification pour la region du delta, dans le sud-ouest du pays. IIs sont fondes respectivement sur des principes ecologiques, econo- miques et socio-culturels. Pour le modele ecologique (37), on a procede a un inventaire (publie sous forme de cartes au 1/500 000) de la flore et de la faune, des zones de vegetation et des types de paysage pour le passe recent et pour le present. On a ainsi obtenu des valeurs relatives et un etat des profits et pertes pour les soixante dernieres annees. Le bilan et la tendance future sont l'un et l'autre tres defavorables. 11 en est de meme d'un inventaire de la richesse culturale du paysage ainsi que de la qualite de l'eau et de !'air. Un modele fonde sur un nouvel equilibre ecologique est suggere pour !'evolution dans le proche avenir; il met !'accent sur une integration harmonieuse des activites humaines avec le milieu naturel - sol, eau, air, climat et richesse biologique. La societe humaine est une partie d 'un tout et non un systeme independant. La gestion ecologique doit se preoccu- per du fonctionnement continu des diverses relations qui rendent possible la differenciation du milieu en ville et en campagne. Les zones limites, y compris naturellement !es zones tampons, sont particuliere- ment importantes. II faut limiter la croissance excessive de la popu- lation, des etablissements industriels, des ports et du nombre de voitures particulieres. Bien que l'industrie ait une place importante dans le delta, ii faut mettre un point d'arret a sa croissance rapide et ininterrompue. On doit arriver en fin de compte a une politique d'implantation des industries d'inspiration plus nettement internationale; et la solution vaudra non seulement pour le delta et !'ensemble de l'Europe occidentale, mais aussi pour des pays plus pauvres dans d'autres parties du monde. Les principaux buts de ce modele ecologique sont Jes suivants: 1) gestion ecologique du milieu naturel; 2) attention accordee a la salubrite du milieu; 3) structuration harmonieuse des zones residen- tielles et industrielles; 4) integration, couronnee de succes, des zones residentielles et industrielles dans le milieu nature!. Tel est l'un des trois modeles de developpement du delta acceptes par le Comite d'amenagement du territoire du Gouvernement neerlandais (J). Les deux autres sont un modele economique et un modele socio-culturel. Le but principal du modele economique est la poursuite de la croissance rapide des industries de base et des ports, tres favorisee par la situation geographique de la region. II en resulte que, du point de vue economique, !es industries exigeant des ports en eau profonde ont priorite dans la repartition des emplacements et de !'aide financiere. 11 faut cependant tenir compte des points suivants, qui peuvent, dans une certaine mesure, tendre a limiter cette croissance: 84 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES 1) necessite quantitative, sur le plan international comme sur le plan national, de nouvelles industries fondees sur des ports en eau profonde; 2) problemes crees par les grands complexes industriels; 3) possibilites techniques de construire de nouvelles zones portuaires; 4) possibilite de trouver une main-d'reuvre suffisante. Les objectifs de ce modele ont ete compares a des criteres socio-economiques, socio-culturels, envi- ronnementaux, financiers, techniques, hydrologiques et a des criteres d'organisation. Les criteres et conditions en rapport avec l'envi- ronnement sont les suivants: 1) il faut etre tres prudent au sujet des activites qui risquent de perturber le milieu physique, car la limite critique de conservation d'un systeme nature! est inconnue; 2) lorsqu'une activite. quelconque est douteuse, ii est a conseiller de l'abandonner completement; 3) une stricte hygiene du milieu doit etre respectee, en accordant une attention particuliere aux diverses sources de pollution; 4) le rythme de croissance doit s'harmoniser avec le developpement de la structure urbaine. Le modele socio-culture! a quatre principaux objectifs: 1) apporter une grande attention au milieu sur le plan de la vie, du travail et des loisirs; 2) chercher particulierement a mettre. en place des installations publiques adequates, telles que des moyens de transport en commun et des installations socio-culturelles dans le centre des villes; 3) fournir des emplois proportionnes, tant quantitativement que qualitativement, a la croissance demographique; 4) proteger l'homme des atteintes a son bien-etre physique et psychologique qui resultent de la pollution de l'air, de l'eau et du sol, du bruit, des mauvaises odeurs, des intoxications, des risques d'incendie et d'explosion et des , rayonnements. Ces objectifs ont ete compares avec les criteres socio-economiques et environnementaux. Dans ce modele, !'accent est mis sur la creation des conditions sociales, culturelles et socio-economiques necessaires a l'homme pour se realiser pleinement. Une base doit etre trouvee pour les rapports entre. l 'homme et son environnement immediat: un des points de depart est une collaboration de style moderne et ouvert entre le Gouvemement et la population dans la planification de la region. Bien que leurs bases et leurs objectifs different, ii est clair que ces trois modeles ont de multiples points communs; la tache du Gouvernement neerlandais est d'integrer leurs diverses exigences au sein d'une politique viable applicable a la plani- fication de la region. RESUME ET CONCLUSIONS 1) Dans le monde entier, il existe une tendance a !'intensification de !'urbanisation et au developpe- ment des grandes villes, qui est une source de graves difficultes du point de vue de l'environnement. Peut-on la laisser continuer sans frein ou faut-il imposer une decentralisation plus ou moins poussee? Aux Pays-Bas, on a adopte, au cours de ces dernieres annees, un plan tendant a supprimer les excroissances des grands centres de population et a les grouper ailleurs, dans de nouveaux centres, plus petits, conformement a la politique des villes nouvelles qui est appliquee tres activement au Royaume-Uni depuis 20 ans. On pense qu'en freinant la croissance incontrolee des villes et des conurbations actuelles, on realisera des economies de temps et d'argent qui permettront d'accorder une attention plus grande a I 'amelioration des centres anciens des villes, des zones residentielles, des complexes industriels et des reseaux de transport, ains.i qu'a la fourniture de meilleures installations pour la sante et les loisirs. Cette politique peut, par exemple, conduire: a) a ralentir la croissance explosive et dispropor- tionnee de l'industrie lourde; b) a << nettoyer >> les zones industrielles existantes en reduisant la pollution a la source (en recourant aux meilleures techniques pour empecher !'emission de polluants, a des processus non polluants ou au recyclage des dechets qui, au lieu d'etre rejetes dans le milieu ambiant, sont recueillis et utilises a nouveau comme matieres premieres); c) a accorder plus d'attention au bien-etre de l'homme et a la protection de la nature (en preservant plus efficacement la nature, en creant davantage de pares et de zones amenagees et en ameliorant le cadre de vie, et en encourageant des transports en commun efficaces pour mettre fin a la croissance URBANISME ET AMENAGEMENT RURAL 85 effrenee des voitures particulieres et a la proliferation des autoroutes); d) a tenir compte des considerations ecologiques dans l'etablissement des programmes economiques tendant a accroitre la prosperite. 2) Les principales sources de pollution de !'air sont l'industrie, le chauffage des habitations et Jes transports. En general, ii faut encourager l'emploi de combustibles pauvres en soufre et les gouverne- ments doivent tenir compte, pour fixer Jes prix relatifs des diverses sources d'energie, des avantages qu'on obtient en evitant la pollution de l'air. La pollution par Jes vehicules a moteur doit etre reduite grace a des innovations techniques et a une bonne planification du reseau routier en fonction des conditions de vie dans le centre des villes, ainsi que dans Jes zones consacrees a !'habitation et aux loisirs. La pollution de !'air et le bruit au voisinage des aeroports constituent un autre probleme serieux qu'il faut, Jui aussi, attaquer des le stade de la planification. Bien que la pollution industrielle doive en principe etre toujours reduite a la source par toutes les techniques disponibles, ii faut aussi profiter pleinement du pouvoir de dispersion de !'atmosphere. On peut y arriver en implantant l'industrie lourde a des endroits ou la ventilation naturelle est bonne ou, a plus petite echelle, en accroissant l'instabilite de !'atmosphere, done son pouvoir de dispersion, par des murs, des batiments et des espaces libres judicieusement disposes. 3) Pour la planification, on a besoin de classer Jes industries d'apres leurs effets sur l'environnement, compte tenu des besoins de ces industries sur le plan de la main-d'ceuvre et des moyens de transport locaux. De nombreuses recherches sont en cours dans le monde entier sur Jes relations entre Jes emissions de polluants et Jes concentrations qui en resultent au niveau du sol. On etudie aussi Jes effets de ces dernieres sur la sante humaine, la vegetation et le climat. Lorsque tous ces travaux auront porte leurs fruits, on pourra determiner avec beaucoup plus de certitude qu'aujourd'hui Jes normes a appliquer aux emissions industrielles. L'effet psychologique des mauvaises odeurs sur les habitants d'une zone industrielle pose des problemes graves. Dans la region de ]'embouchure du Rhin, pres de Rotterdam, le reseau central de controle de la pollution de l'air a rei;u en 1970 20 000 reclamations par telephone; pour les fau- bourgs de Vlaardingen et Hoogvliet, il a constate que le nombre de reclamations par 1000 habitants etait en rapport avec la distance de l'etablissement industriel incrimine. 4) Les zones tampons entre etablissements consa- cres aux industries de base et zones residentielles doivent, dans bien des cas, avoir plus de 2 km de large; si les zones residentielles sont sous le vent de zones industrielles importantes, il peut etre desirable de doubler cette largeur. L'efficacite de ces zones augmentera a mesure que les vegetaux qui y sont plantes grandiront et qu'elles acquerront !'aspect de pares. Les espaces verts peuvent etre tres utiles pour ameliorer l'environnement. Les vegetaux peuvent absorber Jes polluants contenus dans l'air, stimuler la turbulence (et aider ainsi a la dispersion des polluants) et arreter Jes ondes sonores et Jes ondes de choc. Ils peuvent influencer favorablement le microclimat des villes et l'etat psychologique des habitants. De plus, leur effet esthetique est conside- rable. Les grands pares urbains peuvent aussi servir de zones tampons entre les quartiers residentiels d'une part, Jes routes ou Jes zones rurales amenagees d'autre part. En general, ii ne faut jamais implanter de villes nouvelles a proximite immediate d'impor- tantes reserves naturelles amenagees, mais toujours a une distance de 2 a 4 km; la zone intermediaire deviendra alors un pare qui jouera en meme temps le role de zone tampon autour de la ville. 5) La circulation en ville et a la campagne pose de nombreux problemes et il est bon de noter Jes points suivants: a) la mise au point de moteurs a meilleur rendement resoudrait a la source Jes problemes de pollution de !'air; b) Jes grandes routes doivent etre tracees en dehors du centre des villes et des quartiers resi- dentiels ou, d'autre part, il faut encourager ]'usage accru des transports en commun; c) Jes echangeurs sureleves sont une importante source de nuisance; quant ils sont necessaires, il faut Jes construire a une certaine distance (500 m) des quartiers residentiels; d) une zone tampon de verdure d'environ 200 m de large entre les grandes routes et les quartiers residentiels est hautement desirable. 6) Les urbanistes actuels semblent en general ignorer Jes proprietes de !'atmosphere urbaine et les conditions meteorologiques necessaires pour que le 86 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES milieu physique des villes soit sain. Les recherches methodiques viennent seulement de commencer. Les principaux elements de l'urbanisme qui affectent le climat urbain sont: a) la situation de la ville dans la region; b) la superficie et la densite de la zone batie; c) la largeur des rues et leur orientation par rapport aux vents dominants et au soleil; d) la hauteur, !'orientation et les details du dessin des batiments; · e) l'etendue et la repartition des espaces verts. En general, la fonction · et la forme des diverses parties de la ville doivent etre clairement differen- ciees. Nous donnons quelques autres suggestions du point de vue de l 'urbanisme: f) les batiments eleves doivent normalement etre implantes dans le centre des villes; g) Ies batiments tres exposes, tels que les h6pitaux, ne doivent pas etre implantes pres des grandes routes ou des etablissements industriels; h) Ies villes ne doivent pas etre sous le vent des grandes zones industrielles, sauf si l'on cree une zone tampon tres large. 7) Des recherches sont encore en cours sur Jes meilleurs moyens d'integrer les industries polluantes, etc., dans les zones urbaines. PROGRAMMES DE RECHERCHES PROPOSES 1) En urbanisme et en amenagement rural, on neglige d'ordinaire le climat. Aujourd'hui, avec la croissance de la pollution de l'air et !'extension des regions urbaines vers la campagne, ii devient plus necessaire que jamais d'integrer les considerations meteorologiques dans la planification .. Pour la lutte contre la pollution de l'air, on a besoin de modeles de diffusion qui permettent_ d'etudier des emissions differentes sur le plan qualitatif ou quantitatif, ainsi que plusieurs solutions pour I 'implantation d 'indus- tries d'apres les conditions climatiques. Dans les regions industrialisees, ii faut etablir un programme de recherches fonde sur des modeles de diffusion quantitatifs. 2) Des recherches sur la demande croissante d'air pur de la part de la population seraient tres utiles. 3) De nouvelles recherches sont necessaires sur: a) Ies systemes d'adduction et d'epuration .de l'eau; b) le recyclage des dechets domestiques et autres (dechets organiques, compostage, fumure des pares sans recours aux engrais); c) processus industriels de refroidissement et de combustion en relation avec les systemes de chauffage central. 4) En urbanisme et en amenagement rural, on a besoin d 'une classification, acceptable ·par tous, des industries et des zones industrielles en fonction de la nuisance qu'elles produisent et de leurs besoins en matiere de transports, de terrains et de main- d 'reuvre. Des recherches sont necessaires sur la largeur des zones tampons pour les differentes categories d'industries. 5) L'ensemble des pares et des zones tampons dans une ville ou une zone urbaine joue un role important pour la sante et le bien-etre des individus; des recherches methodiques sont necessaires sur la disposition optimale, du point de vue de l'envi- ronnement, des zones de vegetation prevues dans !es villes pour differentes situations topographiques et climatiques. 6) II existe aussi un besoin urgent de recherches plus systematiques sur les differents systemes de circulation routiere et sur leurs consequences pour la pollution de l'air et le climat de la ville. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Gouvernement des Pays-Bas. Second report on physi- cal planning in the Netherlands. La Haye, 1966 (edition anglaise condensee) 2. Wijers, L. et al. [La planification physique]. Forum, 21 (1): 1-34 (1968) 3. Gouvernement des Pays-Bas, Commission de Planifi- cation. 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CHAPITRE6 ASPECTS ECONOMIQUES DE LA LUTTE CONTRE LA POLLUTION DE L'AIR C. D. Stern a TABLE DES MATIERES Page Page Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Methodes de gestion de l'air . . . . . . . . . . 95 Justification economique de la Jutte antipollution 90 Calendrier d'application . . . . . . . . . . 96 Repartition efficace des ressources 90 Hypotheses sur le taux de croissance des indus- Equite . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 tries polluantes . . . 97 Evaluation du cout des mesures de Jutte . . . . 92 Equite . . . . . . . . . . . . . 97 Nouvelles installations ou adaptation d'installa- Considerations externes . . . . . . 97 tions anciennes . . . . . . . . . . . . . . 93 Application des methodes de gestion 98 Incertitudes concernant ]'extrapolation du cout Rentabilite, fonction des couts et fonction des des techniques de Jutte . . . . . . . . . . 94 dommages . . . . . . . . . . . . . . . 99 Comparaison des couts en capital et des couts Etude d'un cas de gestion de la qualite de ]'air: la d'exploitation . . . . . . . . . . . . . . 94 reduction de la teneur en soufre 101 Freins a !'innovation dans Jes industries capitalis- Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 tiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 INTRODUCTION de l'air est principalement d'ordre technique et qu'il est susceptible d'une solution technique. En derniere analyse, c'est la demande de biens et de services qui est la force motrice de l'economie et conduit a !'industrialisation, a la pollution de l'air et aux autres formes de degradation du milieu. Les polluants sont les sous-produits involontaires des processus fondamentaux de production et d'utilisa- tion (appelee a tort << consommation >>). Au cours de ces dernieres annees, on a discute pour savoir si cette pollution est inevitable, etant donne la pression croissante exercee sur le milieu du fait de !'augmen- tation de la population et de la consommation par habitant, ou si elle est le resultat d 'une technologie deficiente ou mal appliquee. Dans le present chapi- tre, nous admettons que le probleme de la pollution a Professeur adjoint d'Economie de !'Environnement a l'Universite du Connecticut, Storrs, Connecticut, Etats-Unis d'Amerique. La pollution n'affecte pas seulement l'air; cepen- dant, !'atmosphere a certaines caracteristiques parti- culieres, dues principalement a son volume et a la capacite qui en resulte pour elle de diluer, disperser, absorber et inactiver les polluants. La pluie agit a la fa<;on d'un mecanisme de << nettoyage >>, qui permet de transferer les polluants de l'air a l'eau. De plus, !'atmosphere ignore les frontieres nationales et, du point de vue economique, elle joue le role du dernier ,, territoire commun >>. La fumee d'une cheminee appartenant a une usine qui tire un avantage econo- mique specifique du fait qu'elle evacue les residus de son processus de production a un cout minimal, peut affecter des milliers de personnes, reparties sur un espace etendu, sans gener aucun responsable des decisions concernant cette usine. II est deja possible de reduire la pollution de !'air, 89 - 90 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES en tant que telle, si on le veut vraiment. Dans les cas ou il n'existe pas encore de technique satisfaisante, des organismes nationaux doivent entreprendre des activites de recherche et de mise au point, seuls ou en cooperation avec d'autres pays. Cependant, meme quand les techniques necessaires sont disponibles, elles ne sont appliquees que s'il y a une motivation convenable. Bien que certains residus puissent avoir une valeur economique, elle ne suffit pas toujours a couvrir le cout de leur recuperation. Les residus doivent done etre traites au moindre cout possible par rapport au processus de production. Comme la solution la moins couteuse, en !'absence de con- trainte, peut etre de rejeter les residus dans le milieu nature!, le seul moyen de !utter contre la pollution quantitative et qualitative est d'etablir un systeme de stimulants qui puisse etre rendu obligatoire. La nature du systeme economique - different selon les pays a main ts egards: controle des prix, taux des salaires, interet de !'argent, systeme juridi- que (regime de la propriete, par exemple), modes de reparation, systeme fiscal, traditions sociales et poli- tiques - ainsi que les dimensions et' la situation geographique du pays, tout cela influe sur les me- sures prises en matiere de pollution de l'air. II faut aussi tenir compte du degre d'industrialisation et des ressources en capital. Les normes et valeurs collec- tives des habitants exercent egalement une action sur la politique nationale de la qualite de I 'air. Les facteurs en jeu etant si nombreux, il est impossible de proposer une formule simple pour traiter des aspects economiques de la pollution. Nous etudie- rons done dans ce chapitre !'application des prin- cipes economiques aux problemes de la gestion de la qualite de l'air. Certains pays peuvent etre disposes a tolerer la pollution ou ils voient le prix a payer pour une expansion economique rapide. De leur point de vue, le milieu est un <<capital>> que l'qn peut utiliser et deprecier au debut, en echange de gains a plus long terme sous forme de developpement economique. Cependant, cette fai;on de faire a !'inconvenient que la pollution peut traverser les frontieres nationales et forcer un pays voisin a supporter une partie des couts de production d'une autre nation. Un facteur qui complique encore la question est qu'un pays peut juger necessaire d'admettre un nivea'u eleve d'emissions de polluants pour pouvoir soutenir la concurrence d'autres pays ou ces niveaux sont auto- rises. Ce probleme est serieux, mais il ne se limite pas aux questions d'environnement: les lois sur !'organi- sation du travail, le niveau des salaires, la legislation sur !'hygiene et la securite varient aussi d'un pays a l'autre, et influent sur les prix, les coil.ts et la posi- tion concurrentielle sur le marche international. En termes simples, on peut dire qu'il n'y a plus de raison d'autoriser la pollution si l'une des conditions ci-dessous est remplie: 1) Les coil.ts economiques des dommages causes par la pollution de l'air sont plus eleves que les depenses necessaires pour les eviter. 2) Le public reclame un air plus pur que ne le justifierait la condition ci-dessus, afin de maintenir ou d'ameliorer la qualite de la vie et d'atteindre un plus grand bien-etre. (Tel peut etre le cas quand, par exemple, une certaine politique de gestion conduit a decider d'implanter une industrie polluante dans une zone jusqu'ici non polluee.) JUSTIFICATION ECONOMIQUE DE LA LUTTE ANTIPOLLUTION L 'une des raisons de chercher a dim:inuer le niveau de la pollution de l'air est, bien entendu, de reduire l'etendue et la nature des dommages qu'elle provo- que, le mot << dommages >> etant pris au sens le plus large (et comprenant non seulement les effets sur la sante des etres humains, mais aussi les troubles apportes a l'ecosysteme, la reduction de la visibilite et tout autre aspect de la qualite de l'air auquel la societe attache du prix). L'interet actuel eveille par ce probleme est probablement du a l'accroissement, au cours des dernieres decennies, de la pollution de l'air en valeur absolue, telle qu'elle est mesuree par certains parametres, ainsi qu'a la revendication d'une meilleure qualite de vie, liee au progres. Cependant, d'un point de vue strictement economi- que, il y a deux raisons principales de reduire l'utilisation de l'air comme decharge publique: la repartition efficace des ressources et l'equite. Repartition efficace des ressources Si I' on ne calcule pas le cout reel de tous les facteurs .de production utilises dans un processus, en vue de les incorporer dans le cout du produit final, ce coflt est sous-evalue. Le milieu (utilisation de l'air) doit e.tre considere comme un facteur de production. Si le prix est trop bas, la demande est trop elevee, d'ou une production plus importante et des dom- mages accrus pour l'environnement. Tant qu'on ne tient pas compte des dommages materiels dus au ASPECTS ECONOMIQUES 91 processus de production pour etablir le co-0.t du produit, les ressources sont mal reparties. Il faut done calculer separement, puis additionner, deux co-0.ts: les co-0.ts internes, c'est-a-dire. les co-0.ts normaux de production, et les co-0.ts externes, qui sont des co-0.ts imposes a la societe, mais ne figurant pas, ha bituellement, dans le calcul du prix du pro- duit. Quand on incorpore les co-0.ts externes dans le co-0.t de production, ce qu'on appelle d'ordinaire << internaliser les co-0.ts externes >>, le co-0.t de produc- tion augmente, la demande du produit diminue de meme que le niveau de pollution, par contrecoup (ceci dans l'hypothese ou il n'existe pas d'autres moyens de reduire la pollution sans augmenter les co-0.ts). Equite Les raisons d'internaliser les co-0.ts externes n'ont rien a voir avec le systeme economique particulier; il s'agit la d'une consideration toujours essentielle si un pays veut repartir efficacement ses ressources. Par definition, les co-0.ts externes sont supportes par des personnes qui ne beneficient pas necessairement du processus polluant. Internaliser le co-0.t externe exige soit le paiement d'une indemnite aux victimes, soit une modification du processus pour eliminer la cause des dommages. On soutient parfois que, puisque !'ensemble de la societe est a la fois beneficiaire de la plus grande partie des productions (par exemple, celle de l'elec- tricite) et victime de la pollution, cette internalisation n'est pas necessaire. C'est la un raisonnement falla- cieux car, comme on vient de le dire, si le co-0.t de la production d'electricite, par exemple, ne comprend pas les dommages dus a la pollution de !'air, le prix de l'electricite est trop bas et la demande en conse- quence trop elevee. Pour garder le meme exemple, ii n'y a non plus aucune raison de supposer que Jes dommages resultant des emissions des centrales, se repartissent de la meme fac,;on que l'energie. De gros consommateurs d'electricite peuvent etre situes loin de la centrale et de petits utilisateurs vivre dans la zone de pollution maximale. Un autre sophisme est que l'efficacite economique ne doit pas etre une consideration primordiale puis- que << en fin de compte, c'est toujours le consomma- teur qui paie >>. Certes, ii est vrai que le co-0.t de production augmente souvent (mais pas necessaire- ment toujours) quand on internalise les co-0.ts exter- nes, mais ii ne s'ensuit pas que la totalite de ces co-0.ts puisse etre repercutee sur l 'utilisateur final; eel a n 'est possible que dans une proportion qui depend d 'une grandeur economique appelee elasticite-prix, que l'on definit comme la reduction de la demande (en pourcentage) qui se produit a la suite d'une augmen- tation de 1 Yo du prix. Quand le prix augmente par suite de }'inclusion de couts externes auparavant non comptabilises, le marche demande une plus faible quantite du produit. Le lien effectif entre prix et quantite depend de facteurs tels que la possibilite de se procurer des produits de remplacement et I 'importance du pro- duit en cause dans le budget du consommateur. Si les co-0.ts de la lutte contre la pollution sont repercu- tes sur le consommateur, celui-ci pourra soit acheter des biens analogues a un fournisseur dont !es co-0.ts n'auront pas augmente au meme degre, soit acheter un produit de substitution satisfaisant dont le prix deviendra plus concurrentiel (par exemple employer de !'aluminium au lieu de cuivre pour des cables e!ectriques). L'internalisation des co-0.ts externes en- traine done une nouvelle repartition des ressources, et, comme les augmentations du prix de revient ne seront pas les memes pour tous les fabricants, etant donne que certains processus sont plus propres que d'autres, la consommation se deplacera vers les produits des activites moins pol!uantes. Le rapport entre les co-0.ts qui seront repercutes sur le consommateur et ceux que le producteur devra supporter est directement lie a l'elasticite de la demande du produit considere. La figure 1 en donne deux exemples: une meme augmentation de prix de P, a P2 provoque des reductions de la demande de Q1 a Q2 tres differentes. L'elasticite est definie par: dQ P . Q1Q2 OP - · -,smt-- · -. dP Q P 1P 2 OQ II est clair que l'activite A (Fig. 1) peut repercuter la totalite de l'accroissement du co-0.t necessaire pour satisfaire a une norme donnee avec une reduction de la demande moindre que pour l'activite B. L'elasticite de la demande depend des facteurs suivants: 1) L'importance globale de l'activite ou du pro- duit; la demande de ble, par exemple, peut etre moins elastique que la demande de fraises. 2) La proportion du budget du consommateur consacree a cette acti.-ite ou a ce produit; dans bien des parties du monde, la demande de sel de cuisine, par exemple, est moins elastique que la demande de ;..-iande. 92 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 1. Elasticite de la demande par rapport aux prix: demande inelastique (A) et demande elastique (B) p2 X, 'i: 0.. P, 0 0 02 a, Quantite 3) L 'existence de produits de remplacement ade- quats; la demande de plomb est moins elastique que la demande d'aluminium, par exemple, parce que le plomb sert surtout a la fabrication d'accumulateurs et d'additifs pour !'essence, ou ii est pratiquement impossible de le remplacer, tandis que !'aluminium est principalement employe pour l'equipement elec- trique, ou ii est concurrence par le cuivre, et pour la construction et la fabrication de vehicules, ou ii est concurrence par l'acier. EVALUATION DU COOT DES MESURES DE LUTTE Toute strategie economique efficace pour gerer la qualite de l'air doit tenir compte de la relation entre le cout de chaque amelioration differentielle et le benefice qui en resulte en termes d'amelioration de la sante ou de la visibilite, ou de toute autre reduction des dommages dus a la pollution atmospherique. Bien que, dans la pratique, on se heurte a diverses difficultes pour appliquer cette theorie, son principe est indiscutable. Si l'on admet que les performances des moyens de lutte constituent une variable a peu pres continue, on peut etablir une relation entre le degre de reduction de la pollution et le cout corres- pondant, dans l 'intervalle des valeurs etudiees. On doit ensuite etablir une relation entre la situation au niveau du sol et les emissions d'une source donnee. Les deux analyses doivent etre faites dans un cadre particulier, par exemple une grande zone urbaine ou B p ' 2 -~ 0:: P, -- 0 0 02 a, Quantite WI-IO 77392 une region industrielle, soit une region meteorologi- que (entite naturelle), soit une agglomeration ou un district (entite administrative). Malheureusement, cette analyse en deux stades est tres difficile en pratique. L 'une des raisons est que le materiel utilise ne permet pas en general une gamme continue de realisations, mais a des caracteristiques discretes, au sens mathematique de ce mot. Une autre raison est que les techniques ne sont pas immuables. En fait, une partie importante d'une strategie d'amelioration de la qualite de l'air doit etre d'ameliorer et de developper la technologie de base. Une troisieme raison est que la nature et le volume des residus produits dependent d'interrela- tions complexes entre !es types de matieres premieres utilisees (par exemple, charbon a haute teneur en soufre compare au gaz nature]), la technologie speci- fique du processus de production, la nature ou les caracteristiques du produit final (la production des diverses nuances d'acier, par exemple, provoque des pollutions differant par leur nature et par leur quantite), le niveau ou la cadence de production (certains processus polluent davantage pendant le demarrage ou au moment de I 'arret, tandis que, pour d'autres, la pollution depend de la charge de travail) et les contraintes imposees au processus de production pour des raisons d'environnement. On peut done faire varier la production de dechets en agissant sur l'un quelconque de ces facteurs. Des modes de production qui different par Jes matieres premieres, la technique, la gamme des produits fabriques, etc., peuvent avoir divers avan- ASPECTS ECONOMIQUES 93 tages, outre une moindre pollution, ce qui rend plus difficile la ventilation des coil.ts. S'il s'agit seulement d'ajouter un equipement, un depoussiereur electro- statique par exemple, on peut calculer le cout directe- ment, mais lorsqu'un laveur elimine a la fois Jes poussieres et les oxydes de soufre, on est oblige de ventiler Jes coil.ts entre ces deux polluants. La com- bustion en lit fluidise pourrait rendre inutile une partie des moyens de lutte et l'industrie pourrait aussi envisager de remplacer les combustibles fossiles par l'electricite pour le chauffage des fours. Avec des fours electriques, la lutte contre la pollution a la source devient pratiquement inutile, mais le cout de l'energie augmente et le probleme de Ia pollution est transmis a un autre secteur de I'economie. II n'y a done pas de directives nettes pour la ventilation des coil.ts dans le cas de methodes si profondement differentes. Etant donne la complexite de !'analyse et la diversite des mesures possibles, il est clair que les fonctionnaires charges de fixer les normes doivent connaitre Ia question aussi bien que les pollueurs, car, a chaque stade de la decision, un jugement eclaire est necessaire. Nouvelles installations ou adaptation d'installations anciennes Theoriquement, les coots imputes a l'obtention d'une qualite determinee de l'air ne devraient repre- senter que les couts dijferentiels, c'est-a-dire la diffe- rence entre les frais necessaires pour respecter la norme et les frais de production eri !'absence de toute contrainte sur ce point. En pratique, ce n'est facile que s'il s'agit d'ajouter un equipement a une installation existante ou de modifier son equipement. Dans ce cas, la comparaison << avant-apres ,> est relativement simple. II faut considerer trois elements des couts: 1) le cout en capital de l'equipement supplementaire; 2) les couts d'exploitation, compte tenu de ce que la modification apportee peut reduire - ou peut-etre augmenter - le rendement global; 3) la perte de production pendant la periode d'arret necessaire pour mettre en place le nouvel equipe- ment. En d'autres termes, le coot attribuable a la Jutte contre la pollution est la difference entre le cout net de la production avant et apres les mesures prises pour respecter la contrainte concernant l'environne- ment. (Ce cout net est egal au cout brut diminue des economies eventuelies fournies par la recuperation de matieres premieres et/ou de sous-produits - c'est-a-dire un recyclage et une production qui n'au- raient pas existe en !'absence de lutte contre la pollution.) Beaucoup de polluants, dont le soufre, le mercure et les cendres volantes, ont une valeur economique potentielle. Pour une usine neuve, le principe de !'imputation des couts est le meme, mais !'analyse est un peu plus difficile parce que les donnees disponibles portent sur l 'usine tout entiere, sans ventilation des couts neces- saires pour respecter les normes sur I'environne- ment. Pour faire la comparaison << avant-apres >>, il faut done savoir ce qu'aurait ete la conception << optimale >> de l'usine en !'absence de normes sur l'environnement. Comme nous l'avons deja dit, il s'agit Ia d'une appreciation fort subjective. II im- porte que le service de lutte contre Ia pollution connaisse, aussi bien que les directeurs d 'usine, l'industrie et ses possibilites de production. II ne faut pas admettre comme evident que les industriels sont les meilleurs juges sur ce point. Prenons le cas simple d'une tres haute cheminee (300 m) a construire dans une nouvelle usine, pour disperser les polluants et empecher que les concen- trations au niveau du sol atteignent un niveau trop eleve. Quelle cheminee aurait-on construite en !'ab- sence de norme specifique sur la pollution? On ne peut pas supposer qu'il n'y aurait pas eu de chemi- nee et attribuer tout le cout de la cheminee de 300 m a la lutte contre la pollution. Doit-on supposer que la cheminee aurait eu 120 a 150 m de haut et ne tenir compte que du cout entraine par !'augmentation de hauteur? Meme en !'absence de toute norme, il aurait certainement fallu effectuer certains investisse- ments pour evacuer les effluents de l'usine. Quand !'exploitation aurait pris de l'ampleur, une installa- tion sommaire n'aurait probablement plus suffi. En outre, dans tout systeme economique, certaines distorsions genent !'analyse. Par exemple, ii y a le probleme des prix reglementes. Quand Jes prix sont reglementes, ils ne representent pas le cout total des biens ou des services, mais ils sont dans une certaine mesure arbitraires. Une distorsion d'une autre na- ture est constituee par les a vantages fiscaux accordes pour certains materiels ou les avantages particuliers associes a !'utilisation de certains facteurs de produc- tion; par exemple, I'emploi de tel ou tel combustible peut etre subventionne. Les droits de douane a !'importation et les subventions a !'exportation ren- dent aussi plus difficile la determination des coil.ts · reels. Les taux d'interet peuvent etre fixes par les autorites, non par le marche; dans ce cas, la rentabi- lite relative des investissements dans les divers sec- teurs d'activite est deformee. Enfin, si des amortisse- 94 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES ments speciaux sont autorises, la vie economique des investissements s'en ressent. Incertitudes concernant l'extrapolation du cofit des techniques de lutte Apres la Seconde guerre mondiale, les besoins de la reconstruction, du progres e~onomique et de l'emploi, s'ajoutant aux bas prix de l'energie et des matieres premieres, n'incitaient guere a modifier les processus industriels de fa<;on a reduire la produc- tion de residus indesirables. La lutte contre la pollu- tion devait ceder le pas au developpement de la production. L'apparition de l'energie nucleaire, dont on attendait beaucoup, et l'approvisionnement plus facile en petrole et en gaz nature! ont aussi contribue a decourager !'amelioration des techniques d'utilisa- tion des combustibles fossiles. II en resulte qu'une grande partie des appareils de lutte contre la pollu- tion que l'on installe actuellement ne sont pas tres eprouves; souvent, leurs fabricants ne sont guere disposes a garantir les performances et les coflts. Ces incertitudes diminueront dans les quelques annees a venir, a mesure qu'on disposera de techniques ame- liorees, mais, pour !'instant du moins, les responsa- bles de la fixation des pplitiques doivent considerer les techniques provisoires comme un stimulant pour le progres et non comme la base de projections a long terme. Un exemple de technique provisoire, reconnue comme n'etant qu'un expedient temporaire, est four- ni par la lutte contre l'oxyde de soufre, pour laquelle un grand nombre de procedes sont en concurrence. A court terme, ces procedes resteront axes sur !'elimination du soufre apres combustion, mais, a long terme, on evoluera vers la desulfuration du combustible avant utilisation, qui semble devoir presenter de nombreux avantages sur les systemes d'epuration des gaz de carneau actuellement envisa- ges. De meme, pour les emissions des vehicules a moteur, on insistera a court terme sur l'epuration des gaz d'echappement par conversion catalytique. Cette methode a de nombreux inconvenients, mais le materiel necessaire sera disponible plus tot que pour les autres techniques. II est probable qu'ulterieure- ment on remplacera cette methode par le recours a 'des moteurs d'un type different, tels que les moteurs Diesel et les moteurs a charge stratifiee. Dans les deux cas, puisqu'il s'agit de techniques provisoires, le service de lutte contre la · pollution devra faire toute une serie d'hypotheses sur !'evolution future des coflts et des resultats, pour lesquelles les donnees actuelles ne peuvent constituer un guide valable. Comparaison des cofits en capital et des cofits d'exploitation Un autre exemple de !'influence de !'incertitude sur les coflts se presente lorsqu'une methode entraine des coflts d'exploitation plus eleves, une autre des coflts en capital superieurs. Dans le cas de l'oxyde de soufre, il faut decider soit de brfller un combustible desulfure, soit de laver les gaz de carneau en conti- nuant a brfller du combustible a haute teneur en soufre. Sur le plan de la technique economique, la compa- raison de ces deux methodes est simple. La princi- pale difficulte est de connaitre les donnees essen- tielles avec une probabilite suffisante pour qu'on puisse indiquer (au niveau de confiance fixe) quels seront les resultats des politiques envisagees. Par exemple, il pourrait etre necessaire d 'importer du petrole; dans ce cas, la balance des paiements, la securite de l 'approvisionnement et d 'autres conside- rations de politique nationale ne manqueront pas d'influencer la decision. La desulfuration dans une raffinerie de petrole produirait une serie de residus et il faudrait decider si l'on inclura ou non dans !'analyse la pollution creee par la raffinerie. L'evolu- tion future du prix du petrole est tres incertaine. Si l'on admet que la duree de vie utile d'une centrale electrique ou d'une autre usine peut atteindre 30 ans, ii faudrait ausssi projeter le prix du petrole pendant une aussi longue periode. Appliquer un taux d'ac- tualisation approprie pourrait reduire !'importance de la fin de cette periode, mais des predictions sur les prix, meme ne portant que sur les 10 a 15 annees a venir, risquent d'et~e tres peu fiables. Une autre incertitude encore concerne la tendance des prix des combustibles. Si le combustible a faible teneur en soufre est d'origine nationale, les pro- blemes de balance des paiements et de securite d'approvisionnement ne se poseront pas, mais le prix de ce combustible sera cependant lie a celui des combustibles importes et souffrira done en partie des memes incertitudes. D'autres incertitudes existent quant aux performances des laveurs et quant aux prix futurs de certains produits de recuperation tels que l'acide sulfurique ou le soufre. Pour toutes ces raisons, il faut presenter une gamme d'estimatiom et expliciter les hypotheses qui leur ont servi de base. C'est seulement ainsi que l'on pourra determiner dans quelle mesure une decision peut etre remise en ASPECTS ECONOMIQUES 95 cause par la variation de divers parametres. II faudra accorder une grande attention aux cas limites ou deux solutions sont en concurrence (voir methodes de gestion, p. 95). Bien que cette liste de difficultes soit peu satisfai- sante aux yeux d'ingenieurs et responsables qui aiment que les differentes solutions soient enoncees clairement, l'un des buts de ce chapitre est de souligner que la gestion de la qualite du milieu est, du point de vue technique, un domaine tres dynami- que qui a des interactions avec de nombreux autres domaines affectant !'aspect economique de la pro- duction. Les decisions prises par les autorites seront done obligatoirement imparfaites, fondees sur diffe- rentes series d'hypotheses. On admet d'ordinaire que l'epuration entraine toujours des depenses supplementaires. Cependant, il est bon de souligner qu'un procede ,, sale>> n'est pas toujours le moyen le moins cher de fabriquer des biens et de fournir des services. Dans certaines circonstances, il y a meme lieu de choisir le procede ,, propre >> pour des motifs purement economiques. En d'autres termes, !'amelioration du milieu ne se realise pas toujours au detriment du rendement. On peut citer comme exemple la mise au point du reacteur a double flux, qui a remplace le type anterieur et fournit une puissance accrue pour une consommation et un bruit moins importants. Aupa- ravant, on affirmait que toute reduction du bruit, que ce soit par des dispositifs supplementaires ou par une modification de l'echappement, reduirait le rendement du moteur. La decouverte du principe du double flux a prouve le contraire. Dans ce cas, la decouverte a ete faite a la suite de recherches visant. non a reduire le bruit, mais a augmenter la puis: sance. De meme, la combustion en lit fluidise peut etre avantageuse a la fois du point de vue de l'environne- ment et du rendement, tandis que le moteur de voiture a charge stratifiee semble devoir fournir de meilleurs resultats sur le premier plan sans perte sur le second. Deux decouvertes recentes, publiees par les industries de !'aluminium et du cuivre, paraissent pouvoir ameliorer le rendement de la production tout en reduisant les emissions de gaz charges d 'oxydes et de fluorures de soufre, pour une meme production. Comme les techniques ne sont pas immuables, il faut encourager l 'industrie a prendre les risques qu'entraine tout investissement nouveau. Dans cer- tains secteurs, tels que ceux des ordinateurs, des semi-conducteurs et de l 'electronique, la concurrence sur les marches, tant nationaux qu'internationaux, peut suffire. Dans des industries plus anciennes, il est probable que des forces exterieures sont necessaires pour stimuler les innovations. La plus grande impor- tance accordee, depuis peu, a la qualite de l'air peut fort bien fournir ce stimulant. Freins a !'innovation dans les industries capitalistiques Les industries capitalistiques - on peut citer parrni les principales la production d'electricite et le raffinage du petrole - tendent a etre extremement conservatrices sur le plan de la technologie car, par definition, une erreur concernant les investissements y est ruineuse. A cause des grandes economies d'echelle qu'on y realise, des usines pilotes, meme petites, sont tres dispendieuses et la valeur de recupe- ration d'une technique qui n'a pas reussi est a peu pres nulle, car la plus grande partie des ressources ne peuvent servir a aucun autre usage. Dans le domaine nucleaire, par exemple, on a du abandonner, a cause de problemes techniques, le surgenerateur de Fermi, l'un des premiers realises aux Etats-Unis. De plus, comme les facteurs techniques ne restent pas cons- tants quand la taille de l'usine augmente, des expe- riences a assez grande echelle sont necessaires. Le succes d'un essai a petite echelle ne garantit pas automatiquement qu'il sera possible de passer d'em- blee aux dimensions d'exploitation normales. De plus, le caractere vital de l'electricite et du petrole pour l'economie et l'inelasticite de leur de- mande par rapport aux prix, du moins a court terme, font que la fiabilite, c'est-a-dire la securite des approvisionnements, importe avant tout; les produc- teurs hesiteront done a prendre les risques inherents a une technique nouvelle, non eprouvee. Le pro- bleme qui se pose aux dirigeants est de maintenir la production malgre les incertitudes qui accompagnent toute modification des procedes. Une autre difficulte est d'integrer cette fa<;:on de prendre des risques dans le cadre de la gestion, c'est-a-dire de trouver des stimulants pour encourager !es investissements qui sont necessaires pour faire entrer dans la pratique une technique perfectionnee. METHODES DE GESTION DE L'AIR Le but principal doit toujours etre de maximiser les avantages nets globaux, compte tenu de !'exis- tence de multiples sources de pollution affectant de 96 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES multiples recepteurs. Cette optimalisation exige des connaissances de quatre ordres: 1) informations sur Jes emissions, c'est-a-dire un inventaire complet des sources; 2) connaissance des rapports entre le volume et la . nature des emissions d'une part, le cout de la Jutte contre la pollution d'autre part, c'est-a-dire des fonctions du cout des activites de Jutte; 3) connaissances sur le transport et la diffusion des polluants et les concentrations qui en resultent au niveau du sol en divers points de la region meteorologique, c'est-a-dire des modeles de ]'atmo- sphere mettant en relation les sources et les recep- teurs; • 4) connaissance des effets sur le milieu et sur la sante des polluants, presents a diverses concentra- tions, tant isolement qu'en combinaison, c'est-a-dire des modeles du milieu liant la dose aux dommages (fonctions des dommages). II est clair qu'on ne peut pas toujours mesurer les dommages en termes mone- taires, mais une evaluation quantitative est, d'ordi- naire possible. · · La mise au point d 'une methode comprend done une phase de collecte et d'analyse des donnees, !'articulation des solutions possibles, c'est-a-dire le calcul des rapports avantages/cout, puis une fois qu'on est arrive a un accord sur l'objectif social et qu'on a etabli l'urgence relative des actions, la formulation d'une methode de gestion pour attein- dre le but specifie. Cette methode, a son tot1r, doit: 1) specifier l'ensemble des activites necessaires pour atteindre la qualite desiree de l'air; 2) definir un processus d'application. Plusieurs considerations sont importantes dans la mise au point et la formulation d 'une methode de gestion de la qualite de l'air: 1) un calendrier precis d'application (un des as- pects de l 'objectif social); 2) des hypotheses sur l'accroissement probable de la production de residus avec le temps; 3) l'equite de la repartition du cout des activites de lutte entre les divers responsables de la pollution et le reste de la societe (autre aspect de l'objectif social); 4) des considerations economiques exterieures telles que l'emploi ou les effets sur d'autres secteurs de l'economie (partie de la fonction des couts). Certaines de ces considerations sont etudiees ci- dessous. Calendrier d'application II est a peu pres evident que, plus un plan de gestion de l'air est applique rapidement, plus ii est couteux. D'autre part, ii est necessaire, pour conser- ver sa credibilite politique, d'appliquer le pro- gramme a un rythme conforme aux besoins et aux desirs de la societe. Une des raisons du cout accru lie a une mise en reuvre rapide est que, a tous les stades, ii faut modifier un certain nombre d'installations pour les rendre conformes aux nouvelles normes, ce qui est en general (ou souvent) plus couteux que de construire une installation nouvelle qui satisfait a ces normes. La modification peut exiger la mise hors service pendant uncertain temps, d'ou une perte de production, sauf si cela peut se faire pendant une periode d'entretien normal, ce qui est rarement possible. La valeur de la production perdue pendant cette periode est l'un des couts qu'entrainent les exigences en matiere d'environnement. De plus, di- vers couts de construction sont egalement non pro- ductifs. Dans une usine ancienne, par exemple, s'il est impossible, faute de place, d'installer des laveurs entre le four et la cheminee, ii peut 'etre necessaire d'apporter a celle-ci une modification couteuse, ou meme de la remplacer. Comme une technologie nouvelle risque de n'etre pas pleinement eprouvee, les resultats peuvent etre decevants. En revanche, si l'on retarde exagerement !'application des normes et si des derogations sont accordees aux usines anciennes, les industriels seront peu motives .a construire de nouvelles usines et la vie des usines anciennes polluantes pourra done etre involontairement prolongee. De plus, les innovations sur le plan des processus de production et des methodes de Jutte peuvent elles-memes poser de nouveaux problemes dont ii faudra tenir compte. La comparaison des emissions doit se faire sur tout le cycle d'exploitation, depuis la mise en route jusqu'a l'arret, avec les variations aleatoires normales de la production de residus, suivant les heures, les jours, les semaines, etc. La comparaison doit aussi prevoir jusqu'a un certain point le risque, avec chaque methode, de degagements accidentels de pollution. Tous ces facteurs compliquent I 'analyse, mais il est necessaire d'en tenir compte. La planification depend aussi du dynamisme de l'industrie consideree. Si elle est en expansion rapide, !'importance des usines anciennes sera bien moindre que si I 'industrie est plus ou moins statique. La modification des usines anciennes peut convenir davantage pour une industrie statique ou en declin que pour une industrie en expansion rapide. ASPECTS ECONOMIQUES 97 Hypotheses sur le taux de croissance des industries polluantes Dans certains pays, le secteur de la production d'electricite se developpe au rythme de 10% l'an, c'est-a-dire que la production double en 8 ans environ. Si on ne modifie pas les normes, le total des emissions doublera aussi en 8 ans, a supposer que les techniques employees restent a peu pres les memes pendant la periode etudiee. En revanche, le volume absolu de polluants provenant d'une industrie en declin diminuera probablement, meme sans regle- mentation specifique. Equite On pourrait exiger de chaque pollueur une reduc- tion du niveau de pollution cree, independamment de sa capacite de paiement. D'un point de vue, ce serait equitable, mais en pratique ce ne serait pas une bonne politique, car certaines activites - grace aux economies d'echelle ou aux techniques de produc- tion - peuvent s'adapter plus facilement que de petites entreprises plus anciennes. Si, dans une zone donnee, 50% de l'oxyde de soufre produit viennent d'une seule grande centrale electrique, le reste prove- nant de 100 petites usines, il peut etre plus efficace du point de vue economique d'exiger de la centrale l'essentiel de la reduction necessaire pour respecter les normes; mais alors les decisions prises ne tou- chent pas egalement tous Jes pollueurs. De meme, pour la pollution de l'air des villes due aux vehicules a moteur, on pourrait exiger de ceux-ci qu'ils soient tous conformes a une certaine norme. Une solution plus efficace serait probablement d'im- poser des normes tres rigoureuses aux taxis, aux autobus et aux vehicules commerciaux et d'etre plus tolerant pour les voitures particulieres. La raison en est qu'une assez faible proportion du nombre total de vehicules peut representer une part disproportion- nee du carburant consomme et de la distance par- courue dans la region de lutte. De plus, les vehicules commerciaux sont remplaces assez souvent et leur calendrier d'entretien est plus strict que pour les voitures particulieres. Enfin, puisqu'il s'agit de vehi- cules commerciaux, il est possible de repercuter sur les clients une partie des depenses supportees. D'au- tre part, on pourrait reduire la pollution due aux voitures particulieres en imposant des restrictions a leur entree dans la ville, surtout pendant les periodes de stagnation de l'air. Considerations externes La politique de l'environnement ne se formule pas isolement; elle est liee a d'autres objectifs sociaux tels que le plein emploi et la balance des paiements. L'augmentation du co1lt de certains produits, l'ener- gie par exemple, peut avoir des consequences s'eten- dant a toute l'economie. L'un des objectifs d'une politique de l'environnement sera sans aucun doute de reduire au minimum les effets defavorables sur l'economie. Cependant, des perturbations momentanees sont probablement inevitables. Apres tout, l'un des objec- tifs essentiels de la gestion du milieu est d'arriver a une repartition optimale des ressources, ce qui impli- que que certaines activites soient desavantagees par rapport a d'autres, par exemple les voitures particu- lieres par rapport aux transports en commun. De meme, les moyens de lutte contre les emissions peuvent etre plus co1lteux dans certaines regions que dans d'autres. Meme a court terme, c'est une tache complexe que d'evaluer les ajustements economiques a une varia- tion des co1lts de production due a !'imposition de nouvelles contraintes en matiere d'environnement. Les co1lts de production varient constamment par suite des fluctuations des taux des salaires, des co1lts des matieres premieres, des niveaux de production, des taux d'interet, etc. La lutte contre la pollution ne fait qu'ajouter un element au processus complexe et dynamique de la determination des co1lts de produc- tion. Un modele global de l'economie est necessaire pour permettre aux planificatcurs de suivre les effets d'une variation du prix: a la production d'une mar- chandise, I 'electricite ou l'acier par exemple, a tra- vers les autres secteurs de l'economie jusqu'a la demande finale de tons les biens et services. Cette difficulte est due, entre autres, a ce que, quand on cherche a suivre l'effet d'une modification donnee dans le tableau des relations intersectorielles, d'au- tres facteurs changent aussi. Des consequences defa- vorables pour un secteur sont souvent compensees par des gains dans un secteur concurrent, ce qui complique encore les calculs. Une perte pour l'indus- trie de l'acier peut se traduire par un gain pour celles du ciment et de l'aluminium et, bien entendu, la Jutte contre la pollution elle-meme emploie aussi des ressources. Du point de n1e du secteur public, ce qui importe, c'est la variation du revenu national (ou peut-etre du revenu regional); !es transferts entre secteurs de l'economie ne doivent done pas etre consideres comme des gains ou des pertes pour la societe tout entiere. 98 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES II ne faut pas non plus considerer comme des gains ou des pertes pour l'economie Jes depenses de nature externe, c'est-a-dire Jes variations des prix OU des coftts pour un producteur dues aux activites d'un autre producteur. Par exemple si, a cause de la necessite de proteger le milieu, on exige des utilisa- teurs de petrole et de charbon qu'ils reduisent leurs emissions de. soufre et s'ils choisissent un procede qui fournira du soufre commercialisable, l'offre to- tale de soufre sur le marche augmentera et son prix diminuera (plus OU moins suivant }'eJasticite de la demande par rapport aux prix). Les producteurs actuels de soufre subiront done une perte, mais cette perte sera un avantage pour le consommateur. Du point de vue social, ces effets complementaires s'.an- nulent. II est plus difficile encore. de predire l~s conse- quences economiques a long terme, comme on peut le montrer par un exemple fictif. Supposons qu'un gaz inerte soit necessaire pour la fabrication des tubes a vide et que la production de ce gaz par une autre industrie entraine des difficultes graves sur le plan de la pollution. Appliquer des contraintes a l'industrie du gaz augmentera le prix de celui-ci, ce qui pourrait affecter gravement l'industrie des tubes a vide et, par consequent, tout le secteur de l'electro- nique (radio, TV, ordinateurs, etc.) ou !'on em- ployait Jes tubes a vide avant l'invention des transis- tors. Pourtant, un raisonnement de ce genre exagere- rnit enormement Jes (( consequences economiques a long terme >> de la decision prise puisque, pour des raisons sans aucun rapport avec !es problemes d'.en- vironnement, l'industrie electronique a pour ainsi dire cesse d'utiliser Jes tubes a vide (et qu'aucun gaz inerte n'intervient dans la fabrication des transis- tors). La prediction faite aurait done ete erronee. De meme, alors que des entreprises vigoureuses sont capables de s'adapter aux nouvelles exigences, certaines entreprises marginales peuvent etre incapa- bles de survivre si leur revenu net est reduit .et leur direction peut preferer fermer plutot que de faire face aux depenses supplementaires necessaires. Dans ce cas, la contrainte liee a l'environnement est la derniere charge supplementaire qui hate une ferme- ture deja imminente. II ne faut cependant pas ins- crire entierement au debit de la politique de l'envi- ronnement Jes pertes economiques, le chomage et Jes autres effets sociaux de la fermeture. Au contraire, le meilleur moyen d 'evaluer. le << coftt >> de cette politi- que est de faire une analyse <( avec-et-sans »: que se serait-il passe, et pendant combien de temps, en I 'absence de reglementation? Comme ii a deja ete dit, Jes frais d'epuration de l'air peuvent rendre plus efficace l'utilisation des ressources, si I' on considere le milieu comme une ressource economique. Cependant, la reaffectation des ressources peut conduire a des troubles economi- ques pendant la periode de transition, surtout quand ii n'est pas facile de transferer certaines de ces ressources, la main-d'reuvre par exemple, vers Jes regions ou s'ouvrent.de nouvelles possibilites. II peut etre necessaire que Jes pouvoirs publics fournissent une indemnisation sous forme d'aide au recyclage et/ou au demenagement des travailleurs deplaces, ainsi qu'une aide aux regions pendant la periode de transition. Toutefois, Jes problemes de ce genre n'ont pas pour cause unique la politique de l'environne- ment; ils font partie d 'un processus continu entraine par Jes transformations de I' economie, tell es que }'automation, Jes inventions nouvelles et !'evolution du. commerce exterieur. Application des methodes de gestion Du point de vue economique, la reduction des emissions exigee par I 'administration doit etre di- rectement liee a l'etendue des dommages actuels ou prevus. Comme ii a deja ete dit, ii existe une certaine souplesse dans la fa9on dont la capacite d'auto- epuration de l'atmosphere est repartie entre Jes divers secteurs utilisateurs. Une fois qu'on a deter- mine la strategie optimale pour une region donnee, au sens << physique >> ou technique, ii faut choisir Jes mesures d 'application de nature a determiner un ensemble optimal de resultats. Ces mesures peuvent etre directes, par exemple une reglementation obliga- toire, ou indirectes, par exemple des taxes sur !es effluents, des impots ou des subventions. Si !es dommages causes sont tres importants et si Jes techniques de reduction sont d'un emploi facile, une interdiction pure et simple peut se justifier; 1 'activite en cause est alors obligee de s'adapter ou de dispa- raitre. En theorie, !'imposition d'une taxe ou d'un impot sur Jes emissions est la methode qui fournit le plus de latitude dans !'application des normes aux divers types d'activite. Le probleme est de determiner le niveau de l'impot de fa9on a atteindre la qualite desiree de I 'atmosphere. Si tous Jes industriels res- ponsables de la pollution preferent payer l'impot plutot que d'epurer; le taux est trop bas. Inverse- ment, si les entreprises ne peuvent ni payer l 'impot ni epurer, et par consequent, cessent leur exploita- tion, le taux est trop eleve. La fixation du taux est ASPECTS ECONOMIQUES 99 compliquee en outre par le fait qu'un niveau donne de ce taux influencera les decisions de la direction des usines. Quelle que soit la methode choisie, il est tres desirable d'annoncer a l'avance les niveaux de reduc- tion qui seront exiges, a l'avenir, aux differentes periodes. Comme on l'a dit plus haut, modifier une installation existante cotlte tres cher; les industriels doivent done connaitre largement a temps Jes condi- tions qu'ils devront remplir, pour leur propre planifi- cation. L'annonce precoce de la politique adoptee peut aussi influencer la mise au point et la concep- tion du materiel et stimuler beaucoup la recherche. De ce point de vue, la souplesse de l'imp6t est particulierement avantageuse, car on peut etablir un calendrier d'imposition, partant d'un taux bas et augmentant au fil des annees de fa<;on a stimuler !es progres technologiques en vue de reduire Jes emis- sions. Cette reduction peut se faire de deux fa<;ons: utiliser le processus polluant actuel et chercher a capter les sous-produits nuisibles ou modifier soit le processus de production, soit Jes matieres premieres, soit la nature du produit. La technique de combus- tion du charbon, par exemple, exige aujourd 'hui que celui-ci soit au prealable finement pulverise. Les processus existants conduisent a un bon rendement de la combustion, mais creent de graves problemes techniques pour capter les fines particules qui ali- mentent le foyer, dont certaines ont moins d'un micron de diametre. Pour arreter Jes cendres vo- lantes, la technique la plus employee est le depous- sierage electrostatique, aujourd'hui perfectionne au point d'atteindre un rendement de plus de 99% en poids. Malheureusement, comme un tres grand nom- bre de petites particules arrivent malgre tout a traverser le depoussiereur, certains pretendent qu'un rendement de 99% enpoids permet encore !'emission d'environ 50'.Yo des particules en nonzbre. (Cela pose la question de savoir si le poids est necessairement le bon critere pour mesurer le rendement.) Si l'on adoptait un autre procede de combustion qui n'exigerait pas que le charbon soit pulverise, ii y aurait tres peu de cendres volantes et beaucoup plus de cendres de foyer, ce qui eliminerait en grande partie le probleme de la pollution par Jes particules. L'interet de cet exemple est de montrer qu'une technologie donnee, telle que la combustion du charbon pulverise, peut exiger des moyens de lutte contre les emissions qui sont de plus en plus cotlteux pour chaque unite supplementaire de polluant cap- tee. A un moment donne, une modification du processus peut transformer completement l'allure du phenomene sur le plan economique, au point qu' on pourrait obtenir une suppression presque totale du polluant sans augmentation des cotlts. L'argument d'apres lequel le cotlt des moyens d'epuration aug- mente rapidement pour les rendements eleves ne s'applique done qu'a une technique donnee et peut etre faux si l'on choisit un procede different. RENTABILITE, FONCTION DES COUTS ET FONCTION DES DOMMAGES La rentabilite exige que l'on n'investisse pour ameliorer la qualite de l'air dans une region qu'au- tant que la valeur de !'amelioration nette du milieu est egale ou superieure aux frais engages. Quand cette amelioration, c'est-a-dire la reduction des dom- mages causes, peut etre evaluee en termes mone- taires, cette comparaison peut se faire objectivement. Quand il n'en est pas ainsi, il faut proceder a une appreciation subjective, mais informee; le choix est alors determine par Jes valeurs sociales admises et par le prix que le public est dispose a payer. Supposons d'abord que l'on dispose de donnees suffisantes pour etablir une fonction des dommages (c'est-a-dire la relation entre le cotlt des dommages evites et le degre de reduction des emissions) et une fonction des cotlts (c'est-a-dire la relation entre le cotlt des moyens de Jutte et le degre de reduction des emissions). C'est le cas de la figure 2 ou la rentabilite Fig. 2. Relations entre le coGt de J'epuration, la valeur des dommages evites (avantages) et le degre de reduction des emissions Co Gt I ~ ·~ '8 'Q 1' E 0 u I i I ro Niveau' d'Epuration correspondant ·1 > a la rentabilit8 limite i/ I e, Degre de reduction des emissions 100 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR DES VILLES Fig. 3. Relations entre le coCit des moyens de Jutte et le degre de reduction des emissions, fondees sur des donnees aleatoires l .§ c 0 ·,c ! '.~ 0 i" E .g -* ~ 0 ~ Degre de reduction des emissions economique correspond a un degre de reduction e1, pour un coflt c1• L'allure generale des deux courbes est typique. Si les donnees ne sont pas connues de fai;on exacte mais consistent en une serie de valeurs assorties d'une probabilite (Fig. 3), on obtient une region au lieu d'un point. Le choix du niveau de reduction est alors affaire d 'appreciation. II est a remarquer que la forme (c'est-a~dire fa nature de la relation) et le niveau des courbes sont l'un et l'autre importants. L 'allure des courbes sera voisine de celle de la courbe 1 de la figure 4 lorsqu'il existe d'importantes economies d'echelle en matiere de lutte contre la pollution, tandis que la courbe 2 correspond au cas ou ces economies sont moins importantes (c'est-a- dire. ou l'industrie est moins capitalistique). De men;:ie, la courbe 3, pour les dommages, correspond au cas ou le rendement initial de la reduction des emissions est plus eleve que pour la courbe 4, ou la relation est plus voisine de la linearite. Les. courbes peuvent aussi presenter un point anguleux. Pour la fonction des dommages, il traduit l'existence d'un effet. de seuil, pour la fonction des couts, la possibili- te de recourir a deux techniques differentes. Entin, on. a une courbe en S pour les dommages causes par les rayonnements et peut-etre pour certains polluants de l'air (Fig. 5). Quand la courbe des c01lts a la forme de la figure 6, avec une augmentation assez abrupte des couts pour Fig. 4. Reduction des emissions dans differentes conditions a c: 0 ·;:; ~ :::, Q. ~Q) Q) -a .... ,::, 0 u. Degre de reduction ~ 3 "' E E 0 0 Degre de reduction WHO 77395 • Courbe 1 : importantes economies d'echelle pour la reduction des emissions; courbe 2: reduction des emissions dans une industrie non capitalistique; courbe 3: fonction des dommages indiquant un rendement plus eleve pour le debut de la reduction des emissions; courbe 4: fonction des dommages indiquant un rendement moins eleve pour le debut de la reduction des emissions. ASPECTS ECONOMJQUES 101 Fig. 5. Courbe des dommages causes par les rayonne- ments et peut-etre par certains polluants de !'air pour lesquels ii ya un effet de seuil "' +-c a, E a, c c 0 > "' ..... "' a, ..... "' 0. "' ,a, "' ::; "' u "' a, Cl "' E E 0 0 ----- Dose de rayonnement: Degre de reduction -----1-. Fig. 6. Courbe des coOts avec augmentation brutale au point e1 c 0 ·.;::; ~ ::; 0. ~a, a, ""CJ +- ,::; 0 0 e, Degre de reduction WHO 77394 Fig. 7. Courbes des coOts pour diverses ameliorations de la technique de lutte initiale, pour divers degres de reduction ············· 1/ j // .? .. 3/·· ;1-.l ......... /, I . ...- , I ... ....-_/ ;~·:/ ........ ··· ' "::: ~;,9-e de rti:-Guc.:ion un certain niveau de reduction, une solution simple pourrait etre de choisir ce niveau e1, parce que, jusqu'a ce point, on peut reduire les emissions en augmentant peu les couts, tandis que pour tous les niveaux superieurs, !'amelioration provoque un ac- croissement disproportionne des couts. II est a remarquer que !'apparition d'une techni- que nouvelle peut influencer la forme ou le niveau de la fonction des couts. Supposons que les courbes 1, 2 et 3 de la figure 7 correspondent a de nouvelles ameliorations de la technique initiale. La methode 1 est preferable a cette derniere jusqu'au niveau e1, la methode 2 est avantageuse au-dessus de ce niveau et la methode 3 moins couteuse a partir du niveau e2 • La courbe de moindre cout est done representee par la serie d'arcs limitant la partie ombree de la figure. ETCDE D'UN CAS DE GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR: LA REDUCTION DE LA TENEUR EN SOUFRE Le soufre est l'un des polluants les plus repandus, sun out dans les pays industrialises; une grande partie provient de la combustion de charbon et de produits petroliers pour obtenir de l'electricite et de la vapeur. Comme les centrales electriques appar- tiennent d'ordinaire a l'Etat, ou que tout au moins leur exploitation est reglementee par lui, que leur conception et leur fonctionnement sont, dans l'en- semble, normalises et que leur duree de vie utile est extremement longue par rapport a celle des autres usines, on a accorde une grande attention, dans le 102 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES monde entier, aux moyens de reduire. ou d'eliminer la production d'oxydes de soufre liee a l'emploi des combustibles fossiles. Ces centrales sont souvent assez voisines des centres de charge, c'est-a-dire des grandes villes, ce qui les rend tres importantes du point de vue de la lutte contre la pollution. En outre, la production d'electricite est, dans le monde, l'une des industries dont la croissance est la plus rapide; s 'il existait dans le commerce des appareils permet- tant d'eliminer le soufre, il y aurait pour eux un marche d'une importance de plus en plus considera- ble. II y a deux solutions principales: soit extraire le soufre du combustible avant son utilisation, soit eliminer les oxydes de soufre des gaz de carneau. De plus, on peut ne se servir que ,de combustibles ayant une faible teneur naturelle en soufre ou supprimer completement les combustibles fossiles en recourant a l'energie nucleaire (nous ne parlerons pas de cette possibilite, qui entrainerait des considerations sor- tant du cadre de notre etude). Les combustibles a faible teneur en soufre n'existent qu'en tres petites quantites et sont chers. De plus, on risque que leur extraction ait des consequences defavorables, telles qu''1ne exploitation miniere a ciel ouvert et de plus grandes difficultes pour !'evacuation des cendres. Cependant, vu le coftt eleve de la conversion du materiel, les dirigeants des usines anciennes prefere- ront probablement payer leur combustible plus cher pour eviter les investissements importants qu'exige- raient des appareils d'epuration dont la vie utile serait sans doute plus longue que celle de l'usine elle- meme. De plus, les centrales anciennes fonctionnent avec un facteur de charge moins eleve que les centrales plus recentes, qui ont un meilleur rende- ment; il est probable que leur consommation an- nuelle de combustible par kilowatt-heure est plus eleve, mais que la consommation par kilowatt est moindre, puisqu'elles fonctionnent moins souvent. II est devenu presque impossible de comparer l'emploi d'un combustible a faible teneur en soufre et la mise en place d'epurateurs depuis les re(;::entes augmentations du prix du petrole sur le marche international, qui, de plus, influencent directem.ent le prix du charbon. II est tres difficile de prevoir le prix du petrole a faible teneur en soufre pendant une decennie ou plus; il est done probable que !'atten- tion se portera davantage sur les techniques d'elimi- nation du soufre. En theorie, le meilleur moyen est de desulfurer le combustible avant de le faire brftler. Comme le petrole brut doit de toute fal;on etre raffine, la desulfuration n'exige que !'addition d'une operation supplementaire au raffinage. Dans le cas du petrole, !'application de ce procede n'est done qu'une ques- tion d'offre et de rentabilite. Cependant, il faut se debarrasser des residus de la desulfuration sans creer de nouveaux problemes. En revanche, pour le char- bon, la desulfuration est encore loin d'etre commer- cialisable. Des procedes tels que la combustion en lit fluidise et le raffinage par les solvants seront peut- etre utilisables en pratique a . la fin de la presente decennie; on pourrait alors eliminer presque tout le soufre. Quant au lavage des gaz de carneau, il a deja ete essaye dans diverses usines et pourrait entrer dans la pratique plus rapidement; certains de ses partisans estiment meme qu'il est deja possible de l 'utiliser, malgre le peu d 'experience dont on dis- pose. La concentration du soufre dans les gaz de carneau est beaucoup moins elevee que dans le combustible; le rendement de !'elimination est done inferieur et pourrait se situer entre 70 et 90%. Pour montrer la complexite d 'un choix economi- que a l 'heure actuelle, un directeur d 'usine devant satisfaire a une certaine norme pour les emissions de soufre devrait comparer d'une part l'achat, par exemple, de combustible a 0,5% de soufre, d'autre part l'achat d'un combustible a 2,5% meilleur mar- che et plus facile a se procurer, complete par !'acqui- sition d'un epurateur de gaz de carneau eliminant 80% du soufre; en plus des depenses d'investisse- ment, il devrait prevoir les sommes necessaires pour couvrir les frais d'exploitation de ce materiel et d'autres facteurs de production. Ce genre de decision est rendu plus difficile encore par des incertitude:, portant sur plusieurs points: 1) l'offre de combl\sti- bles a faible teneur en soufre et leur prix pendant la periode etudiee; 2) la possibilite de continuer a satisfaire aux normes avec une teneur de 0,5% (le renforcement des normes rendrait de toute fa9on necessaires des investissements pour l'epuratiori; 3) le fonctionnement des epurateurs de gaz de car- neau, leur influence sur la fiabilite de la production de l 'usine, la possibilite de se procurer les produits necessaires, tels que le calcaire, et leur coftt; 4) le probleme de !'evacuation des residus du traitement des gaz. Une methode controversee consiste a utiliser la capacite d'assimilation de !'atmosphere pour diluer les oxydes de soufre et en abaisser le niveau au- dessous de la limite de securite. Le probleme est de savoir si nous connaissons deja assez bien les effets sur le milieu, tant a court qu 'a long terme, du rejet dans !'atmosphere d'enormes quantites d'oxydes de ASPECTS ECONOMIQUES 103 soufre. Si l'on decide cependant de diluer les emis- sions dans I'air, on peut soit implanter la centrale pres des consommateurs et la doter de cheminees tres elevees (aux emplacements ou cette fa;on de faire a ete adoptee, la hauteur des cheminees peut atteindre ou depasser 300 m) soit, au contraire, !'implanter loin des zones habitees. Dans ce cas, des coflts supplementaires sont necessaires pour le trans- port des matieres premieres jusqu'a l'usine et des produits finis de l'usine au consommateur. Le co(lt de la main-d'reuvre peut aussi augmenter. Une politique de decentralisation geographique depend autant des valeurs sociales admises que de considerations pratiques et implique que le pays est dispose a accepter une reduction de la qualite de l'air qui.serait ramenee a un niveau uniforme a l'echelle nationale. L'industrialisation atteindrait des regions qui y avaient jusqu'a present echappe et avaient done conserve un air relativement pur. II est certain que, pour prendre une decision de ce genre, il ne suffit pas de prendre en consideration la qualite de l'air. Vaut-il mieux que cette qualite se degrade dans une region ou 30 000 personnes pourraient etre affectees que dans une zone urbaine comptant, par exemple, 500 000 habitants? S 'il existe une technique de lutte qui est seulement plus cmlteuse, la decision de choisir la decentralisation devient encore plus difficile a justifier. La decentralisation et I 'augmenta- tion de la hauteur des cheminees doivent etre consi- derees, au mieux, comme des mesures provisoires en attendant la mise au point de techniques d'elirnina- tion a la source. Les hautes cheminees augmentent le risque que les polluants atteignent une region relativement stable de !'atmosphere; le probleme -c'est-a-dire la pollu- tion - se ferait alors sentir sur de plus grandes distances, peut-etre a l'exterieur des frontieres natio- nales. Les oxydes de soufre peuvent reapparaitre a des centaines de kilometres de distance, sous forme de pluie acide. On ne sait pas encore si la tendance naturelle de !'atmosphere a la dilution et a I'epura- tion compense Jes tendances a la concentration dues aux vents dominants et aux conditions meteorologi- ques les plus frequentes. Beaucoup de recherches sont encore necessaires sur le transport des polluants a courte et a longue distance dans !'atmosphere et sur Jes differents types de reaction qui se produisent. On risque toujours des reactions de potentialisation et, de ce point de vue, Jes hautes cheminees pourraient meme etre desavan- tageuses. Dans les centrales electriques a hautes cheminees et a tours de refroidissement a tirage nature!, certaines conditions meteorologiques per- mettent une reaction entre Jes gaz de cameau, conte- nant a la fois des oxydes de soufre et des particules, et les panaches des tours. Les particules ensemencent le panache et les precipitations augmentent en conse- quence dans la region sous le vent. Telles sont quelques-unes des difficultes liees aux hautes chemi- nees. II importe de souligner que capter un polluant ne signifie pas toujours que le probleme ait ete resolu, mais seulement que cette substance ne peut plus entrer dans l'un des milieux non controles, en l'es- pece !'atmosphere; il faut encore decider ce qu'on en fera. S'il s'agit de soufre, il y a deux possibilites: 1) transformer chimiquement les oxydes de soufre en un corps solide et l'evacuer dans une decharge (dans ce cas, le soufre est essentiellement considere comme un dechet et il faut remplacer constamment les reactifs employes dans les laveurs); 2) choisir un procede foumissant le soufre sous une forme com- mercialement utilisable et, si possible, regenerer les divers reactifs. Le choix entre ces deux methodes depend de considerations economiques. D'une part, il faut acheter des reactifs chimiques (le calcaire par exemple) a remplacer continuellement et supporter le coflt de !'elimination d'enormes quantites de residus solides. D'autre part, le second procede foumit un produit commercialisable, le soufre ou l'acide sulfu- rique, et exige mains de matieres premieres; en revanche, il faut une plus grande quantite d'energie et les immobilisations sont plus coflteuses. Le choix depend de la valeur marchande du soufre et de l'acide sulfurique par rapport aux investissements et aux couts d'exploitation qu'exigent respectivement les deux techniques, compte tenu des frais neces- saires pour evacuer sans danger les grandes quantites de dechets que foumit le premier procede. Voici quelques donnees de base. Pour une centrale au charbon de 1 000 MW fonctionnant 6 400 heures par an, c'est-a-dire avec un facteur de charge annuel de 73%, si l'on suppose que le charbon contient 3,5% de soufre et 12% de cendres, il faudra nor- malement elirniner 422 500 tonnes de cendres seches par an, soit environ 4 millions de metres cubes en 20 ans. Si l'on installe des laveurs a calcaire, il y aura de plus, par an, 1 108 000 tonnes de boues calcaires (50% de matieres solides), dont le volume sera presque quadruple de celui des cendres ordinaires. Si l'on remplace le calcaire par de la chaux, on produit chaque annee 842 000 tonnes de chaux eteinte, soit environ 10 millions de metres cubes au bout de 20 ans. 104 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES En revanche, si l'on choisit un procede permettant de recuperer du soufre a l'etat d'element, on en obtiend:ra 89 000 tonnes par an, en supposant le rendement global egal a 90%. Si l'on suppose qu'on l'envoie a la decharge, le volume sera seulement d'environ 85 000 m8 au bout de 20 ans. Si le soufre etait recupere sous forme d'acide sulfurique a 95%, le chiffre correspondant serait de 277 500 tonnes par an, soit environ 3 millions de metres cubes en 20 ans. Cette production representerait 1 % du. total de l'acide sulfurique consomme en 1971 aux Etats- Unis, dont la valeur etait alors de 6 a 8 dollars la tonne. Pour un stockage a long terme, le soufre a l'etat non combine est preferable, parce qu'il est inerte, insoluble et compact. Techniquement, un laveur peut eliminer a la fois les particules et les oxydes de soufre. Cependant, si l'on veut obtenir un sous-produit utilisable, il est necessaire de separer ces oxydes des autres compo- sants des gaz. Par contre, si l'on prefere considerer le soufre comme un dechet, cette separation n'est pas necessaire et l'on n'aura done pas besoin d'un laveur ou d'un depoussiereur electrostatique distinct. Un autre facteur qui entre en jeu est que les dirigeants des centrales electriques n'ont pas, en general, !'ex- perience de l'industrie chimique. Le probleme se posera de determiner !'implantation optimale de la centrale, suivant que l'on adopte ou non le procede chimique. II y aura aussi des difficultes de commer- cialisation, puisque les deux produits n'interessent pas les memes categories de clients. Enfin, la demande ·des sous-produits variera et, comme l'electricite est le produit principal, il faudra prevoir des· moyens · de stockage et, eventuellement, des installations · complementaires de production pour le produit chi- mique obtenu. La valeur de l'acide sulfurique, du soufre a l'etat d'element et du dioxyde de soufre liquide varie beaucoup suivant les marches et les pays. Comme la valeur economique du produit recuperable est d'une importance capitale pour com- parer les deux methodes, il faudra faire des calculs · distincts pour chaque region. · Considerer le soufre obtenu comme un dechet pose d'enormes problemes d'evacuation et il est necessaire d'eviter de polluer, directement ou indi- rectement, l'eau en y rejetant les produits elimines de l'air a grands frais. A certains endroits, le transport de tres grandes quantites de boues pourrait etre extremement couteux et, une fois ce transport rea- lise, meme si la boue elle-meme est relativement insoluble, elle contient des liquides dont la teneur en solides dissous peut atteindre 3 a 15 g/kg. Dans !'ensemble, la recuperation de soufre ou d'acide sulfurique peut etre preferable pour les centrales electriques alimentees au fuel, tandis que, pour celles alimentees au charbon, les considerations d'ordre economique peuvent contraindre a considerer le soufre comme un dechet, a cause des cendres et autres polluants solides captes en meme temps. CONCLUSION Le but de la politique des pouvoirs publics est de reguler la qualite de I 'air au niveau du sol dans une zone determinee (circonscription correspondant a une region meteorologique). Le plus souvent, cette qualite de l'air est compromise par plusieurs sources de pollution. Le probleme pour les autorites est de repartir la ressource - en l'espece la capacite d'auto-epuration de !'atmosphere pour un polluant donne - entre les divers utilisateurs. La reponse n'est pas simple, mais on peut suivre certains prin- cipes directeurs. Du point de vue economique, il ne serait guere rationnel d'exiger que chaque industrie polluante reduise ses emissions d'une certaine quantite, puis- que le cotlt de cette reduction serait tres different d'un emetteur a l'autre. On pourrait, du .moins en theorie, · mettre aux encheres le droit de polluer jusqu'a un certain niveau; la reaction serait diffe~ rente suivant les utilisateurs. Ceux qui disposent de solutions de remplacement, telles que la reduction des emissions, ne seraient pas disposes a payer aussi cher que ceux qui n'ont pas ce recours, tout au moins a court terme. On pourrait obtenir un resultat analogue par !'imposition d'une taxe sur les emissions; si son taux etait bien choisi, elle conduirait ceux qui le peuvent a cesser de polluer !'atmosphere pour echapper a la taxe, laissant ainsi la capacite d'auto-epuration de !'atmosphere, qui est limitee, a la disposition de ceux qui trouvent plus rentable de payer la taxe. Avec une taxe sur les emissions, chaque pollueur peut determi- ner lui-meme comment reduire au minimum ses cotlts totaux. Lorsque, pour diverses raisons, .il est impossible d'adopter la solution de la taxation, la methode de lutte adoptee doit etre telle qu'elle provoque chez Jes differents pollueurs des reactions variees, analogues a celles qui auraient ete obtenues par l'impot, car, du point de vue economique, c'est ce derpier qui est le plus proche d'une solution efficace. CHAPITRE 7 METEOROLOGIE DE LA POLLUTION DE L'AIR R. E. Munn a TABLE DES MATIERES Page Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Quelques considerations meteorologiques impor- tantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Variabilite selon le moment et le lieu: le temps et le climat . . . . . . . . . . . . . 106 Le cycle nycthemeral par temps calme 106 Processus meteorologiques a grande echelle . 108 Processus meteorologiques a echelle moyenne 111 Processus meteorologiques a petite echelle . . 112 Relations entre les conditions meteorologiques et la pollution de !'air . . . . . . . 114 Pollution a l'interieur des batiments 114 Pollution autour des batiments . . . 115 Ascension des panaches . . . . . 116 Pollution provenant de cheminees de grande hauteur . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Influence des processus meteorologiques a echelle moyenne sur la pollution . . . . . . . . . 118 Pollution de !'air au niveau regional et au niveau mondial . . . . . . . . . . . . . . . . 119 INTRODUCTION La pollution de l'air est d'abord un probleme local. Cependant, l'atmosphere ignore les frontieres et transporte la pollution loin des villes, par-dessus les terres et les mers, tout autour du monde. Ce processus presente a la fois des avantages et des inconvenients. D'une part, les autorites locales ne sont pas toujours en mesure de !utter avec succes contre la pollution, ce qui peut exiger une coopera- a Service de !'Environnement atmospherique, Departe· ment de !'Environnement, 4905 Dufferin Street, Downsview, Ontario, Canada. (L'auteur a ecrit ce chapitre en qualite d'expert-conseil aupres de l'OMM.) Pago Etablissement de modeles 122 Maquettes . . . . . 122 Modeles statistiques 122 Modeles physiques . 122 Previsions . . . . . 124 Previsions de la ventilation 124 Previsions de la pollution . 125 Previsions des pluies acides 126 Previsions climatologiques de la pollution de !'air pour Ia planification regionale . . . . . . . 126 Conditions necessaires pour la surveillance 127 Disposition de donnees meteorologiques bien adaptees . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Observations meteorologiques speciales pour Jes etudes sur la pollution de !'air . . . . . . . 128 Surveillance de la pollution de l'air: considera- tions meteorologiques . 128 References bibliographiques . 129 tion aux niveaUe-..:: regional et international, chose souvent difficile (la formation photochimique d'oxy- dants, par exemple, met souvent en jeu de tres grands volumes d'air). D'autre part, la pollution est diluee a mesure qu'elle s'eloigne de sa source et, apres quelques jours, une grande partie est eliminee avec !es precipitations et est absorbee dans le sol. Ces processus d'auto-epuration (on parle de << puits ,>), qui provoquent parfois des accumulations indesirables de polluants dans d'autres milieux (vege- tation, sols, lacs, etc.), peuvent se produire loin du point d'emission. Au-dessus d'une ville, vue d'avion, on observe souvent que la limite superieure de la couche urbaine -105- 106 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES de brume est tres nette. Cette limite, appelee hauteur de melange, separe l'air pollue de l'air pur superieur. Bien entendu, en cas de grand vent, cette limite nette disparait et la pollution peut diffuser jusqu'a une grande hauteur. II y a cependant une autre limite, la tropopause. Cette barriere a la ventilation ascendante se trouve a une dizaine de kilometres d'altitude et separe la troposphere de la stratosphere, relativement calme. Les observations en avion confirment que, au-dessus de cette limite, la pollution diminue beau- coup. Au niveau des villes et des regions, la pollution varie d'une heure a l'autre, par suite de l'ecart entre les taux de production et les taux de dilution et de destruction par 1) melange vertical a travers la couche superficielle; 2) transport par le vent en dehors de l'espace considere; 3) reactions chimiques a l'interieur de cet espace; 4) absorption par les precipitations et par le sol. De meme, les copcentra- tions mondiales de la pollution dependent de l'im- portance relative des sources et des puits; dans ce cas, la dimension verticale appropriee est la hauteur de la tropopause et les sources naturelles (oceans, incendies de forets, volcans, etc.) predominent sou- vent. Comme, en Europe, le temps varie beaucouj, d'un jour a l'autre, ii en est de meme de la qualite de l'air. Les concentrations de polluants seront probable- ment assez elevees quand les processus natutels de ventilation et d'epuration agissent peu, c'est-a-dire quand la hauteur de melange est faible et la vitesse du vent reduite. Cependant, toutes les situations meteorologiques posent un probleme de dispersion pour certaines configurations des sources, certaines hauteurs des cheminees et certaines topographies. QUELQUES CONSIDERATIONS METEOROLOGIQUES IMPORTANTES Variabilite selon le moment et le lieu: le temps et le climat Le temps est difficile a definir; c'est l'ensemble de~ divers stimuli atmospheriques qui atteignent les indi- vidus, les animaux, les plantes et les objets iI1animes. II est facile de mesurer les elements qui le constituent - temperature, humidite, vent, nebulosite, precipi- tations, visibilite, pression atmospherique, rayonne- ments, etc. -, mais il est difficile d'etablir un indice integrant tous ces facteurs pour obtenir une echelle unique. A cela s'ajoute que ces elements varient d'un jour' a l'autre, ou meme d'une seconde a I'autre, et que Ies moyennes et !es ecarts-types dissimulent souvent Ies tendances a court terme et Jes valeurs extremes, qui peuvent etre de la plus haute impor- tance pour Ia reaction des recepteurs. Le climat est la synthese du temps, mais, ici encore, Ies moyennes sont trompeuses. Meme au cours des deux derniers siecles, ii y a eu des anoma- lies d'une duree de plusieurs decennies et ii n'est pas possible de definir une moyenne absolue pour un element du temps. En climatologie, on choisit une periode de reference normalisee, d'une duree de 30 ans, pour pouvoir comparer Ies observations faites en divers endroits. · Le temps et le climat varient d 'un endroit a J'autre, meme d'un cote a J'autre d'un batiment OU d'un arbre. II est tres difficile de choisir des indica- teurs climatiques adequats pour un etre humain qui passe du soleil a l'ombre et inversement, porte des vetements et passe une partie de sa vie seulement en plein air. Outre cette variabilite ..,..... et celle des reponses de recepteurs apparemment semblables aux con- traintes exercees par le milieu - un probleme diffi- cile est de definir ceux des elements du temps qqi ont le plus d'importance dans une situation donnee. Un cultivateur et une personne en vacances, par exem- ple, ont une perception du temps assez differente. Dans les deux paragraphes qui suivent, nous exami- nons plus particulierement Jes processus meteorolo- giques concernant la gestion de la qualite de l'air et Jes reponses des recepteurs. Le cycle nycthemeral par temps calme A Ia campagne, en terrain plat et decouvert, ii existe par beau temps un cycle meteorologique de 24 heures. La nuit, l 'air voisin du sol se refroidit plus vite qu'a quelques centaines de metres de hauteur, ce qui cree une inversion de temperature (augmentation de la temperature avec la hauteur) (voir Fig. 1, a). Une bulle d'air s'elevant au hasard se trouve rapide- melit dans un milieu plus chaud et commence a redescendre a. Une inversion thermique reduit le a Comme la pression de !'air diminue avec la hauteur, une bulle d'air qui s'eleve doit se dilater et se refroidir (comme le gaz dans un serpentin de refrigerateur). 'Si la bulle n'echangeait pas de chaleur avec le milieu ambiant, elle se refroidirait de 1 °C par 100 m d'elevation (c'est ce qu'on appelle une situation de gradient adiabatique). C'est le gradient de reference par rapport auquel le melange vertical est freine ou accelere. Quand !'air est sature, le refroidissement adiabatique est compense en partie par le degagement de la chaleur latente de condensation; le gradient de reference est alors le gradient adiabatique sature, d'environ 0,6°C par 100 m. POLLUTION ET METEOROLOGIE 107 Fig. 1. Structure de la couche superficielle de l'air par temps calme: a) la nuit; b) le jour t i .... :::J a, +-' :::J "' I +- Gradient adiabatique Inversion thermique Temperature a) NUIT .-- Gradient adiabatique +-- Superadiabatique Temperature - I b) JOUR melange vertical et il en resulte une stratification des polluants; elle diminue aussi la vitesse du vent au voisinage du sol, avec acceleration compensatoire en altitude. La dispersion des polluants degages a l'inte- rieur de la couche d'inversion est done reduite a la fois par une mauvaise ventilation horizontale et par un mauvais melange vertical. En revanche, les ef- fluents des hautes cheminees ne peuvent plus redes- cendre. Pendant le jour (Fi?. 1, b), l'air voisin du sol s'echauffe plus vite que l'air situe a quelques cen- taines de metres de hauteur. Une bulle d'air s'ele- vant au hasard reste plus chaude que le milieu ambiant jusqu'a des hauteurs considerables, quel- quefois plusieurs kilometres au-dessus de zones Ir;:;= WHO 77405 I chaudes et seches. Le sommet de la zone d'echanges actifs est appele la hauteur de melange; au-dessous, c'est la couche de melange en surface. A la campagne, au-dessus d'un sol plat et decou- vert, par temps calme, la hauteur de melange est nulle la nuit, commence a augmenter peu apres le lever du soleil et atteint un maximum dans le milieu de I'apres-midi (Fig. 2). La disparition matinale de !'inversion est particulierement importante. D'im- portantes bulles de convection s'elevent jusqu'a ce qu'elles atteignent les effluents des cheminees qui soot restes en hauteur pendant Ia nuit et s 'y melan- gent pour donner des panaches qui redescendent jusqu'au sol, provoquant un enfumage. C'est I'une des raisons pour lesquelles on observe normalement 108 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 2. Structure de la troposphere inferieure pendant une periode de beau temps de 36 heures (87) TROPOSPHER.E MOYENNE ET St:JPERIEURE t Couche mixte Couche mixte I Couche mixte Couche mixte I a: :::> w I- Turbulence Turbulence forte :::> <t: faible I I I I I Inversion thermique MINUIT MIDI TEMPS le matin un maximum de la concentration des polluants. Le cas ideal decrit ci-dessus est considerablement modifie par les perturbations meteorologiques, la topographie et la presence de zones baties. Processus meteorologiqµes a grande echelle Les previsionnistes etablissent des cartes a grande echelle du temps en surface, a partir d'observations syrioptiques (observations meteorologiques simulta- nees faites toutes les 3 ou 6 heures par un reseau mondial de stations distantes d'environ 200 km ou plus). En outre, on etablit deux fois par jour(a midi et a minuit TMG) des cartes de !'atmosphere supe- rieure, d'apres des observations faites au moyen de radiosondes par un plus petit nombre de stations. La figure 3 montre le reseau europeen pour !'atmo- sphere superieure. Les cartes synoptiques revelent des .structures bien · definies: zones de haute et de basse pression, fronts, directions des vents et zones de precipitations. En Europe, le temps est caracterise par sa variabilite selon le moment et le lieu, mais il y a quelquefois des periodes de temps stable qui durent quelques jours. On a fait diverses tentatives pour classer des struc- tures synoptiques en vue d'arriver a un indice uni- I / Turbulence faible Turbulence forte -Inversion thermique MINUIT MIDI -~ que, quotidien ou annuel, qu'on puisse mettre en correlation avec les indicateurs medicaux et biologi- ques et qui puisse servir a etudier !'evolution des climats. Lamb (]), par exemple, a employe dans ses etudes sur le climat des iles Britanniques, six types de temps - anticyclonique, cyclonique, occidental, sep- tentrional, oriental et meridional. II a montre que la frequence des jours a temps occidental a diminue significativement entre les annees 20 et les annees 60. Hess & Brezowsky (2) ont etabli une classification en 28 categories des types de temps (Grosswetterlagen) europeens, souvent utilisee pour des etudes sur la sante et la pollution de l'air. Le tableau 1 donne une troisieme classification, proposee par Pasquill (3). Les six categories A a F sont fondees sur des mesures simples de la vitesse du vent au sol, de l'ensoleille- ment et de la nebulosite, obtenues a partir d'obser- vations synoptiques du temps et directement liees au cycle nycthemeral expose plus haut. La categorie F correspond a une forte inversion pendant la nu.it, la categorie A au temps diurne le plus instable. Cette classification est tres utilisee pour l'etude de la pollution de l'air lorsqu'on ne dispose pas, a !'eche- lon local d'informatfons specifiques sur la turbulence et le vent. Dans les trois classifications ci-dessus, il y a inevitablement un element subjectif dans le choix des 45 I I 130 I I POLLUTION ET METEOROLOGIE 109 Fig. 3. Reseau synoptique de base pour !'atmosphere superieure dans la region europeenne a 75 60 45 30 15 15 30 45 . j •, I 75 60 45 a La ligne en trait plein indique la frontiere de ia region VI de !'OMM. Carte OMM EU-11-7 ed. 1972. categories les plus appropriees. On peut cependant separer utilement les types de temps lorsqu'on exa- mine un grand nombre de cas. L'anticyclone chaud stationnaire est particuliere- ment important pour la qualite regionale de l'air. La ventilation horizontale est mauvaise et il y a de fortes inversions superficielles la nuit. De plus, !'air descend lentement, ce qui provoque des inversions de subsidence, qui freinem le melange vertical; leur base est a une hauteur de 2 a 3 km (quelquefois seulernent 1 km) et elles peuvent durer plusieurs jours. L'une des causes du prnbleme du smog a Los Angeles est que la region est sous !'influence de !'anticyclone chaud semi-permanent du Pacifique. II est a remar- 110 GESTION DE LA: QUALITE DE L'AIR DES VILLES Tableau 1. Classification de stabilite de Pasquill (3) Joura Nuita Plafond peu Vitesse du vent ' epais OU Nebu- nebulosite losite en surface (a 1 O metres) Ensoleillement (en m/s) fort mod ere faible >4/8 a faible < 3/8 hauteur <2 A A-B B 2-3 A-B, B c E F 3-5 B 8-C c D E 5-6 c C-D D D D >6 c D D D D a En cas de temps couveri, de jour ou de nuit, classer dans la categorie neutre D. quer ace sujet que, en cas d'anticyclone chaud, il n'y a pas, en general, de nuages (abstraction faite d'un brouillard au sol), de sorte que Jes conditions meteo- rologiques sont favorables a Foxydation photochi- mique dans de vastes regions (500 km ou plus de largeur), pourvu que le rayonnement solaire soit suffisamment intense. Pendant Jes annees 50, on estimait que le smog oxydant ne posait de probleme qu'en Californie. Aujourd'hui, Ion l'a observe en ete beaucoup plus haut vers le ndrd, au Canada et en Europe. Wisse & Velds (4), p~r exemple, ont cons- tate a Vlaardingen, aux Pays-Bas, des concentrations d'oxydants depassant 200 µg/m3 pendant 11 jours de l'ete et de l'automne 1968. Dans 10 cas, la duree d 'ensoleillement a ete considerable et la, base de !'inversion de subsidence etait situee a moins de 2 km; pendant 7 autres jours ou ii y avait une inversion semblable, mais un ensoleillement negli- geable, la teneur en oxydants n'a pas depasse 60 µg/m 8• Dans les deux series d'observations, le temps etait du type HM, c'est-a-9ire une zone de hautes pressions sur I 'Europe centrale. Un autre phenomene meteorologique a grande echelle qui a de !'importance est l'inversionfrontale, inversion d'advection de masses d'air qui se produit quand de l'air chaud souffle au-dessus d'une; masse d'eau froide ou de neige. Les grandes nappes d'eau ne se rechauffent que lentement et la temperature des surfaces de glace et de neige en fusion reste fixee a 0°C; dans ce cas, la temperature peut etre plus elevee de 10 a 20°C a quelques centaines de metres de hauteur qu'au niveau du sol; ii y a done une inversion tres marquee. Dans le cas inverse; c'est- a-dire quand de l'air froid se deplace au-dessus d'une surface plus chaude, l'air chauffe par le bas devient instable; le melange vertical peut alors s'etendre a une couche tres epaisse, ce qui provoque un temps orageux et des averses. Entin, il faut citer les precipitations dues a des depressions frontales, a l'advection d'air froid sur de l'eau plus chaude et a !'ascension orographique de l'air au-dessus de hautes terres et de montagnes. Les precipitations eliminent la pollution de !'atmosphere en la recueillant a l'interieur des nuages (lavage par la pluie ou par la neige); cette absorption peut aussi etre le fait des gouttes tombant sous les nuages (elimination au sol). De nombreuses etudes theori- ques et experimentales ont ete faites sur !'elimination de polluants contenus dans des panaches isoles au voisinage de cheminees; elles . ont ete decrites de fa~on assez detaillee par Engelmann (5). Les etudes regionales sont difficiles parce qu'on est ma! informc~ sur la repartition dans l'espace de la pollution et des images et sur les caracteristiques des precipitations (distribution de la dimension des nuages et de la grosseur des gouttes de pluie, intensite des precipita- tions, etc.). Neanmoins, on a recemment essaye, avec un certain succes, une prevision synoptique de !'eli- mination par les precipitations (voir p. 126). Sur le plan climatologique, Munn & Rodhe (6) ont montre que, en Suede meridionale, !'evolution du depot de soufre par Jes precipitations pendant la periode 1952- 1968 pouvait pour l'essentiel s'expliquer par des variations seculaires de la direction des vents charges de pluie: quand le vent soufflait du nord-est, la teneur de la pluie en soufre etait bien moins elevee que quant il soufflait du sud ou du sud-ouest. Tous les processus a grande echelle ci-dessus affectent le cycle nycthemeral << ideal >> expose plus haut p. 106, et, suivant les cas, ils augmentent ou POLLUTIO::-i' ET METEOROLOGIE 111 Fig. 4. La couche limite urbaine (87) diminuent la possibilite pour !'atmosphere de disper- ser la pollution. Processus meteorologiques a echelle moyenne Chaque fois que les caracteristiques de surface presentent des differences sensibles a echelle moyenne (5 a 50 km), ii y a une modification importante du temps dans la region. Des circulations atmospheriques locales peuvent apparaitre alors que le ciel est clair. et que Jes vents regionaux sont legers; on peut citer les brises de terre et de mer, les vents sur Jes pentes et dans les vallees, ainsi que dans les villes. La structure de la couche superficielle peut aussi beaucoup changer en cas de vents moderes ou forts apres que I 'air a traverse une discontinuite de la rugosite de la surface, en passant de l'eau a la terre OU de la rase Campagne a ]a foret OU a ]a ville. Une couche limite apparait a l'avant du nouveau type de surface et devient plus epaisse sous le vent. Dans une ville, la notion de couche limite (voir Fig. 4) peut etre souvent tres theorique parce que la repartition des batiments, des pares et des rues n'est pas alea- toire. Neanmoins, de nombreux faits montrent ]'existence d'une couche superficielle urbaine (par- fois de plusieurs centaines de metres d'epaisseur) ou le melange est pousse a meme lorsqu'on constate dans les campagnes avoisinantes une forte inversion thermique a partir du sol. De meme, une inversion d'advection passant de la mer a la terre est erodee a partir de sa base, mais peut encore exister en altitude a plusieurs kilometres a l'interieur. Dans les deux cas, le melange a l'interieur de la couche limite est facilite par l'apport de chaleur des nouvelles surfaces • a Au centre de Budapest, par exemple, la hauteur de melange est en moyenne, pendant Ia nuit, d'environ 80 m (7). INVERSION RURALE / // l!HO 77409 (rechauffement de ]'atmosphere par convection a partir des cotes; chaleur degagee par les activites humaines dans Jes villes). Leahey & Friend (8) ont etabli un modele permet- tant de predire l'epaisseur de la couche superficielle en fonction de la distance par rapport a la limite de la ville situee au vent et ils ont obtenu un accord raisonnable avec Jes observations faites a New York. D'apres quelques observations en ballon realisees a Liverpool, Jones et al. (9) ont estime que la pente de la couche limite urbaine etait d'environ 1/30. Les circulations atmospheriques a echelle moyenne qui apparaissent par temps calme ont d'ordinaire un cycle de 24 heures. Le jour, le vent souffle des eaux froides vers Jes terres plus chaudes, remonte Jes pentes et Jes vallees; la nuit, c'est !'inverse. Le vent moyen quotidien peut done etre souvent faible et il y a peu de transport net de pollution en dehors de la region. La meteorologie urbaine est particulierement inte- ressante pour l'etude de la pollution de l'air. Ce point a ete discute de fai;on assez detaillee lors d'un recent symposium de ]'Organisation meteorologique mondiale (10). Une caracteristique des villes est l'flot urbain de chaleur, meme lorsqu'elles sont de petite dimension. La figure 5, qui represente les isothermes du minimum nocturne a Londres pendant une nuit claire (IJ), est typique. L'ilot de chaleur existe aussi quand le vent regional est modere, mais il est decale par rapport au centre de la ville, dans le sens du vent. L'ilot urbain de chaleur est souvent cause d'une circulation aerienne locale, l'air chaud s'elevant au- dessus du centre de la ville et de l'air plus froid venu de la campagne entrant dans la zone urbaine a faible hauteur. Si la ville se trouve sur la cote ou dans une vallee, il peut y avoir en meme temps plusieurs 112 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 5. lsothermes (en °F) du minimum nocturne a Landres, le 4 juin 1959 (11) TEMPERATURE MINIMALE (en Of) 4 JUIN 1959 ~_111_---" circulations qui reagissent les unes sur les autres; il est souvent difficile d'en demeler les details et il faut pour cela des experiences speciales. A ce sujet, il est a remarquer que c'est souvent dans ces conditions que la qualite de l'air est la plus mauvaise. Les villes affectent le climat de bien des fa9ons. II y a en general moins de vent en ville qu'a la campagne (mais ii est souvent plus irregulier), moins de neige, mais des precipitations totales legerement plus ele- vees. Un fait particulierement interessant pour les etudes sur la sante est que le rayonnement solaire, surtout dans !'ultraviolet, est reduit par la couche polluee qui stagne au-dessus des villes. Landsberg (12) a indique que la presence d'une ville reduit le ra~onnement ultraviolet de l'ordre de. 30% en hiver et 5 % en ete. II y a aussi pour beaucoup d'elements meteorologiques un cycle hebdomadaire, peu mar- WHO 77408 que mais decelable, qui est la consequence du cycle hebdomadaire des activites humaines (13). Processus meteorologiques a petite echelle .Les couches limites · apparaissent non seulement dans le cas des cotes et de la limite au vent des villes (Fig. 4), mais aussi pour un batiment isole et meme pour une simple feuille. Ryde (14) a employe le terme de gaine climatologique pour designer l'espace qui environne un batiment et a l 'interieur duquel ii existe des anomalies tres localisees du vent, de la temperature, de l'humidite, des precipitations et de l'humidite du sol. La figure 6 donne un exemple d'ecoulement typique. On peut prevoir avec assez d'exactitude les effets aerodynamiques a l'arriere d'un cylindre, d'une plaque plane ou d'une sphere, POLLUTIO~ ET METEOROLOGIE 113 Fig. 6. Ecoulement de l'air au-dessus d'un batiment (78) Profil de la vitesse moyenne Gaz evacues Sillage primaire Si!iage secondaire mais c'est difficile dans le cas complexe d'une zone biitie ou meme d'une campagne parsemee d'arbres, de barrieres et de granges. II suffit de changer !'angle d'incidence du vent par rapport meme a un objet simple comme un cube pour modifier appreciable- ment les caracteristiques du sillage en aval. Ces questions ont ete discutees de fa<;on assez detaillee lors d'un symposium recent sur l'aerodynamique en architecture (84). Les biitiments jouent un role im- portant dans l'etude de la pollution de l'air de deux points de vue: 1) la diffusion des polluants prove- nant de cheminees de faible hauteur et .de gaines de ventilation; 2) }'implantation des instruments utilises pour mesurer les parametres meteorologiques et la pollution. A plus petite echelle encore, !'absorption de pol- luants par les surfaces depend des caracteristiques de I 'interface (par exemple, du fait que les stomates des feuilles sont ouverts ou fermes) et du taux auquel la pollution peut arriver sur !'interface (le flux). Ce Flux de rntour lVHO 77 407 dernier facteur est d'ordre meteorologique et merite quelque attention. Le melange turbulent au-dessus d'une surface n'est jamais parfaitement efficace; son inefficacite devient meme critique en cas d'inversion de tempera- ture a. Le melange est aussi freine par Jes couches Iimites qui apparaissent sur chaque feuille et petit obstacle superficiel que rencontre le vent. Souvent, le taux d'echange avec le flux principal d'air situe au- dessus est faible, ce qui donne lieu a une resistance de couche limite. II en resulte qu'il y a presque toujours des gradients verticaux du vent, de Ia temperature, de l'humidite et de la concentration des polluants au-dessus des surfaces, meme dans des conditions ideales te1les qu'au-dessus d'une vaste prairie. On en trouvera des exemples dans les figures 7 et 8 qui representent les variations avec la hauteur, a l'in- a A bien plus grande echelle, un panache de cheminee est enferme en altitude lorsqu 'il existe une inversion commen- c;ant au sol. 114 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 7. Profils verticaux de la concentration de certains polluants et de la vitesse du vent a l'interieur et au-dessus d'une couverture vegetale de luzerne (15) a 0 I 2 3 4 5 70 Vitesse du vent (milles/h) 60 50 E 2 40 ~ :::, i 30 :::, rn I NO 20 .10 o---~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Concentration des polluants (pphm)b a 1 pphm 502 = 30 µg/m3; 1 pphm Q3 et N02 = 20 µg/m3; 1 pphm NO = 12 µg/m3; 1 pphm HF = 8 µg/m3; 1 mille/h = 0,447 m/s. ' b pphm = partie pour cent millions. Fig. 8. Profils verticaux de l'eclairement, de la tempe- rature et du C02 a l'interieur et au-dessus d'une couverture veg eta le de luzerne ( 15) a Temperature (en °F) 65 70 75 80 85 90 0 I 70 60 50 E 2 40 ~ :::, i 30 :::, "' I 20 10 0 260 280 300 320 340 360 Concentration du C02 (en ppm) WHO 77384 a 1 ppm C02 = 2 mg/m3; 1 foot-candle= 10,764 lux. terieur et au-dessus d'une couverture vegetale de luzerne (en soufflerie), de la vitesse du vent, de la temperature, de la lumiere et de divers gaz (dioxyde de carbone, acide fluorhydrique, monoxyde et dioxyde d'azote, ozone et dioxyde de soufre) (15). C'est le monoxyde d'azote qui a le plus faible gradient vertical, ce qui indique un tres faible taux d'absorption. A ce sujet, il importe de noter que c'est le flux du polluant plutot que sa concentration dans l'air au-dessus d'une surface qui determine si un recepteur sera endommage par la pollution. Mukammal (16), par exemple, a pu montrer qu'il existe une nette relation entre les flux d' oxydants et !'apparition detaches sur des feuilles de tabac. Des tentatives anterieures pour etablir une correlation entre ces dommages et les concentrations d'oxydants n'avaient pas reussi. Naturellement, les caracteristiques physiques et biologiques des surfaces ont une influence marquee sur les taux d'absorption. Une surface calcaire ou un lac dont les eaux sont legerement alcalines absorbe davantage le dioxyde de soufre de !'atmosphere. Cependant, Braun & Wilson (17) ont cons.tate que !'absorption de ce corps par les pierres de construction etait plus elevee au laboratoire qu'en plein air, probablement a cause d'une difference entre les resistances de couche li- mite. RELATIONS ENTRE LES CONDITIONS METEOROLOGIQUES ET LA POLLUTION DE L'AIR Pollution a l'interieur des batiments Autrefois, la pollution de l'air ne posait un pro- bleme qu'a l'interieur des batiments. Aujourd'hui encore, dans la population indigene des hautes terres de Nouvelle-Guinee, on attribue !'incidence elevee des maladies chroniques du poumon autres que la tuberculose aux fortes concentrations de fumee, d'al- dehydes et de monoxyde de carbone a l 'interieur des habitations (18). Dans les logements modernes, la qualite de l'air est en general meilleure qu'a l'exte- rieur, bien qu'on ait quelquefois signale des concen- trations elevees de polluants dans des maisons ou le systeme de chauffage presentait des fuites (voir par exemple Yocum et al. (19). Cependant, comme ii y a constamment des echanges d'air entre les logements et bureaux et l'exterieur, il ya une correlation elevee entre les concentrations de polluants dans les deux cas (20, 21), le rapport des concentrations interieures POLLUTION ET METEOROLOGIE 115 et exterieures se situant entre 0,4 et 0,8 environ. Derouane (21), par exemple, a constate, que les fluctuations d'un jour a l'autre de la concentration des particules en suspension etaient analogues a l'interieur et a l'exterieur pendant 70 a 75 % du temps dans un immeuble de bureaux vieux de 100 ans et dans une maison de 35 ans. Les logements modernes sont plus etanches, mais, comme Lundq- vist (22) l'a souligne, ils peuvent contenir davantage de << zones mortes >> ou l'air se renouvelle peu et devient vicie. Selon Andersen (20), on devrait accorder plus d'attention a ce que deviennent Jes polluants a l'interieur des batiments et mettre au point des produits permettant d'en reduire la concentration: << Sur le plan de la medecine et de !'hygiene, dit-il, un effort dans ce sens serait hautement desirable, car la reduction de la pollution due aux batiments est bien superieure a ce que pourront fournir dans le proche avenir les moyens techniques antipollution». Bier- steker et al. (23) ont avance l'idee que « les deficiences des cheminees et des appareils de chauffage pour- raient jouer dans la mortalite due a la pollution de !'air en temps de brouillard un role plus important qu 'on ne I 'a soup9onne jusqu 'ici >>. Pollution autour des batiments L'influence aerodynamique des batiments est tres importante pour la dispersion initiale des polluants. La figure 9 en donne quelques exemples. On voit sur la figure 9 a) comment les gaz provenant d'une gaine de ventilation du cote au vent d'un hopital se rabattent au-dessus du batiment et y rentrent par une fenetre du cote sous le vent. Dans la figure 9 b ), les fluorures provenant d'une source industrielle decolorent la peinture du cote sous le vent, et non du cote au vent, d'un batiment eloigne. Dans la Fig. 9. Influence des batiments sur la diffusion des polluants a ==> (a} ( b) '--. ------- ------- ------- - - - ---- - ==> I (c) (d) a a) effluents d'une gaine de ventilation debouchant sur la fa9ade d'un batiment exposee au vent; b) fluorures rejetes par un etablissement industriel; c) polluants sortant d'une courte cheminee installee sur un immeuble d'appartements ou de bureaux; d) fumee d'une cheminee a proximitS d'un escarpement. 116 GESTION DE LA. QUALJTE DE L'AIR DES VILLES figure 9 c), la pollution provenant d'une cheminee de faible hauteur d'un immeuble a appartements ou d 'un immeuble de bureaux est envoyee dans la rue lorsque le vent souffle perpendiculairement a celle-ci. Les emissions des vehicules a moteur, au niveau du sol, tendent a s'accumuler dans la zone morte, pres du point A de Ia figure 9 c) (24). On a aussi emis l 'idee que la turbulence due aux voitures accroit le melange vers le bas des effluents de cheminees, jusqu'au niveau du sol. Dans une rue etroite a sens unique de Goteborg (Suede), la concentration du dioxyde de soufre etait trois a quatre fois plus elevee quand la circulation etait intense que quand la rue etait calme (25). Le.s effets ci-dessus se produisent aussi a plus grande echelle quand les cheminees sont plus hautes et Jes obstacles plus volumineux. On voit sur Ia figure 9 d) comment Ia fumee d 'une cheminee voisine d'un escarpement est ramenee jusqu'au niveau du sol. Augmenter la hauteur de la cheminee pourrait avoir pour seul resultat d'augmenter la surface du sol ainsi atteinte et les bouffees instantanees de forte pollution. Dans Jes pays montagneux, ou meme moyennement accidentes, presque toutes les implan- tations d'industries sont essentiellement de nouveaux problemes d'aerodynamique, qu'on ne peut resoudre qu'avec !'aide d'un meteorologiste specialiste de la diffusion. Des problemes se posent quelquefois aussi lorsqu'un batiment eleve est construit au voisinage d'une cheminee ou d'une gaine de ventilation bien corn;ue qui, depuis des annees, assure une dispersion initiale adequate. L 'allure des courants peut alors etre considerablement modifiee et les concentrations de polluants au niveau du sol peuvent depasser Jes normes. Ascension des panaches Les effluents des cheminees ont souvent une vitesse de sortie tres appreciable, sont tres chauds et con- tiennent parfois de grandes quantites de vapeur. La hauteur a laquelle ils s'elevent avant d'atteindre l'equilibre avec le milieu ambiant a une grande influence sur les concentrations de polluants au niveau du sol. Si, par exemple, un panache peut, au cours, de son ascension, traverser le sommet d'une inversion thermique partant du sol ou la base d'une inversion en altitude, Ia pollution est retenue dans les couches superieures, au moins pour quelques he4res, ce qui donne aux processus naturels de dispersion et de transformation chimique le temps d'agir efficace- ment. Malheureusement, la prediction de !'ascension des panaches est un probleme de diffusion atmosphe- tique connu comme tres difficile. Comme un resume serait susceptible d'induire en erreur, nous ne don- nons ici que quelques observations generales. Le lecteur est renvoye a la reference 26, pp. 3-12, pour une etude plus complete. L'etablissement d'un modele theorique exige que l'on connaisse la fa9on dont l'air environnant est entraine dans le panache, c'est-a-dire que l'on con- naisse la structure des turbulences atmospheriques. Pour les cent premiers metres au-dessus d'une sur- face uniforme etendue, les regimes de turbulence sont assez bien connus pour qu'on puisse les definir a partir de certains parametres; mais certaines che- minees ont aujourd'hui plus de 300 m de haut, tandis que d'autres se trouvent sur un terrain irregu- lier et, dans les deux cas, on ne possede que peu de donnees experimentales. Une autre complication nait de ce que le refroidissement de la vapeur du a !'evaporation accelere le refroidissement de !'ef- fluent, ce qui ramene quelquefois le panache vers le sol, par exemple lorsqu'on lave des gaz de carneau pour eliminer le dioxyde de soufre. Le taux de refroidissement depend alors non seulement des taux d'entrainement, mais aussi du spectre de grosseur des gouttes. Les modeles theoriques contiennent au moins une constante a evaluer experimentalement. Dans Jes conditions pour lesquelles ils ont ete etablis a l'ori- gine, les modeles et les formules empiriques fournis- sent souvent une prediction correcte dans le rapport du simple au double mais << ils risquent de fournir des previsions tout a fait fantaisistes si on les applique a une situation nouvelle>> []rad.] (voir reference 26, p. 9). Des problemes particuliers se posent sur les cotes ou la vitesse et Ia direction du vent ainsi que la stabilite peuvent dependre beaucoup de la hauteur. Un panache peut se deplacer d'abord vers l'interieur sous !'influence de la brise de mer, mais, quand sa hauteur augmente, il peut etre pris dans le courant inverse et retourner vers Ia mer. Meme au-dessus d 'un terrain plus uniforme, certaines situations inso- lites peuvent se presenter. La mesure des concentra- tions en dioxyde de carbone sous le vent d'une cheminee de 150 m de haut, en periode stable, revele souvent une structure verticale double, avec deux maxima distincts, l'un au-dessus de I'autre (27). Lorsque le terrain est assez plat et uniforme et que Jes constantes empiriques ont ete evaluees pour une POLLUTION ET METEOROLOGIE 117 cheminee ayant a peu pres la meme hauteur. dega- geant la meme chaleur et situee dans un climat analogue, !'experience a montre en Suede (28, 29) et au Royaume-Uni (30) qu'on peut faire des estima- tions raisonnables de !'ascension du panache. Ce- pendant, le meilleur conseil qu'on puisse donner est de recourir a l'aide d'un meteorologiste ayant !'expe- rience de la pollution de l'air; il choisira probable- ment deux ou trois des formules les mieux adaptees pour se faire une idee du degre d 'incertitude des estimations. Pollution provenant de cheminees de grande hauteur Apres !'elevation initiale du panache - en suppo- sant qu'elle ne soit pas freinee, annulee ou renversee par suite de la forme des bitiments ou des caracteris- tiques du terrain - la pollution s'etend dans la direction du vent et se dilue perpendiculairement a celui-ci (horizontalement et verticalement) sous !'in- fluence de tourbillons aleatoires. L'equation de diffusion classique permettant de prevoir les concentrations au niveau du sol a partir d'une source ponctuelle elevee continue est la sui- vante: ux/Q = _1_. e -y2/2s'v. e -h'/2s\ (1) 7TSySz ou u est la vitesse horizontale moyenne du vent (l'axe des x etant oriente dans la direction moyenne du vent, calculee sur une periode de 10 minutes a 1 heure, l'axe des y horizontal et perpendiculaire a l 'axe des x et l 'axe des z vertical, et l 'origine etant situee a la surface du sol); x est la concentration au niveau du sol, dans l'axe de deplacement, a une distance x sous le vent; Q est l'intensite de la source par unite de temps; sy et sz sont les ecarts-types (en unites de longueur) de la distribution des concentra- tions, respectivement suivant l'axe des y et l'axe des z, et dependent de x et de la turbulence de !'atmosphere, c'est-a-dire, indirectement, de la stabi- lite de celle-ci (les dimensions du panache visible sont environ 4sy et 4sz); h est la hauteur effective de la source, c'est-a-dire la hauteur de la cheminee plus la hauteur due a la force ascensionnelle du panache. Les non-specialistes obtiennent quelquefois !es valeurs de sy, sz et h a partir de nomogrammes et emploient un ordinateur pour resoudre !'equa- tion (1), sans se rendre compte des hypotheses et des limites inherentes a la fa<;on dont le mode]e a ete etabli. Selon Singer & Freudenthal (31): <, Le plus grand danger de l'etablissement de modeles com- plexes a exploiter sur ordinateur est qu'au bout d'un certain temps, on a tendance a y croire. En fait, un probleme qui se pose deja est la mauvaise utilisation de modeles de diffusion (( prets a l'emploi >) qui sont a la disposition d'ingenieurs bien intentionnes mais peu au fait de la meteorologie. >> [Trad.] L'equa- tion (1) repose, entre autres, sur !es hypotheses suivantes: 1) Le polluant est inerte et passif, c'est-a-dire qu'il n'y a pas de reaction chimique dans !'atmosphere, pas de chute de matieres <lenses sous !'action de la pesanteur et pas d'elimination par les precipitations. On peut tenir compte empiriquement de ces proces- sus en multipliant le second membre de !'equa- tion (1) par des expressions de la forme e-rj;I ou .A est une periode ou demi-vie, par analogie avec la desintegration radioactive (voir aussi I 'equation (3), p. 123). 2) La reflexion du panache sur la surface sous- jacente est totale; en d'autres termes, il n'y a pas d'absorption par le sol. Cette hypothese est d'ordi- naire raisonnable jusqu'a quelques centaines de me- tres d'une source, mais les pertes dans le sol peuvent avoir un effet cumulatif lorsqu'un panache se de- place de plusieurs kilometres. Tadmor (80) a montre que, a une distance suffisante d'une source, les concentrations de polluants au niveau du sol peuvent quelquefois etre plus elevees pour une cheminee de grande hauteur que pour une cheminee mains haute, parce que, dans le premier cas, les effluents ont moins la possibilite d'etre absorbes par le sol. 3) La vitesse du vent n'est pas nulle, alors que les situations de stagnation sont souvent d'une tres grande importance pour les episodes de pollution intense de l'air. La seule etude signalee sur la diffusion par vent tres faible est celle de Berlyand et al. (32) en U.R.S.S. 4) II existe un regime etabli, c'est-a-dire que la vitesse moyenne du vent et la turbulence ne varient pas avec le temps. II en resulte que !'equation (]) est rarement applicable pendant plus de quelques heures, a cause du cycle meteorologique de 24 heures. 5) L'ecoulement est homogene, c'est-a-dire que le vent ne varie ni dans le plan horizontal ni dans le plan vertical. En fait, la surface du terrain environ- nant presente souvent des irregularites appreciables; de plus, la vitesse du vent augmente avec la hauteur, ce qui peut provoquer le cisaillement du panache apres quelques kilometres, et ii peut y avoir des 118 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 10. Enfumage au printemps et en ete, dans le cas d'une brise de mer INVERSION variations verticales de la stabilite, meme au-dessus d'un terrain uniforme a. 6) La distribution de Sy et s2 est gaussienne, ce qui implique une duree d'echantillonnage d'au moins 10 minutes pour eliminer les irregularites aleatoires momentanees. L'equation (1) ne permet done pas de predire les valeurs de pointe d 'une duree d 'une seconde. Les nomogrammes couramment utilises pour Sy et Sz ont ete etablis par Gifford (82), d'apres des etudes de Pasquill (3) et d'apres sa classification des stabilites (voir tableau 1 ci-dessus). Cependant, comme l'ont souligne Pasquill (33) et Pasquill & Smith (34), la methode a ete prevue pour etre utilisee en rase campagne; il ne faut pas l 'appliquer telle quelle aux vallees, aux regions cotieres ou aux zones baties. L'un des avantages de la methode de Pasquill est qu'il est facile d'etablir une climatologie de la pollu- tion de !'air, s'il existe a proximite une station meteorologique de premier ordre representative. On peut repartir Jes observations horaires du temps faites sur 30 ans en 48 ou 96 groupes (6 categories de stabilite de Pasquill multiplie par 8 ou 16 directions du vent). La resolution de !'equation (l) pour cha- cun des groupes et la combinaison des resultats fournit alors Jes concentrations au niveau de sol et permet de predire la frequence avec laquelle Jes normes sur la qualite de l'air ne seront pas respec- M~. . Aux Etats-Unis, la hauteur moyenne des chemi- nees de centrales electriques construites en 1969 a ete de 183 m, contre 73 men 1960 (35). II est clair qu'il existe done un besoin pressant d'etudes sur la disper- sion a des hauteurs de 200 a 500 m et au-dessus de a. L'existence d'une inversion formant calotte, qui limite le melange, a souvent une importance particuliere. WHO 77406 surfaces non uniformes. Dans ces dernieres condi- tions1 il est dangereux d'extrapoler les formules des manuels actuels. On s'est aussi interes~e davantage aux reactions chimig'ues dans !'atmosphere et a !'elimination par Jes precipitations (voir, par exem- ple, la rtference 26, p. 21). Influence des processus meteorologiques a echelle moyenne sur la pollution La dispersion des polluants se fait non seulement par la turbulence aleatoire, mais aussi par des circu- lations atmospheriques organisees dues a des pentes, des vallees, des lignes cotieres et des villes. Ces circulations sont surtout importantes lorsque le ciel est clair et Jes vents regionaux legers. Elles tendent en general a accroitre pendant quelques heures les taux de dilution horizontale, mais, a cause de leur cycle de 24 heures, les dimensions horizontales de la masse d'air ou ce melange se produit restent assez faibles. De plus, certaines circulations locales en particulier les brises. de mer, peuvent etre associ6es a des zones de convergence; dans ce cas, Jes polluants se concentrent au lieu de se disperser. Un element important pour la gestion de la qualite de l'air est le fait que ces circulations locales ne provoquent d'ordinair,e qu'un faible melange verti- cal, la pollution etant bloquee par Jes inversions qui se trouvent au-dessus des domes urbains, des vents de vallee et des brises de mer. La figure 10 en donne un exemple: de jour, une inversion frontale (inver- sion d'advection de masses d'air) se depla9ant vers I 'interieur des terres a partir de la mer est erodee par en dessous au niveau de la couche limite cotiere. Cette figure montre aussi le panache d'une liaute cheminee se depla9ant vers l'interieur avec une tres faible dilution jusqu'au moment ou ii coupe la POLLUTION ET METEOROLOGIE 119 couche limite. Ence point, a 5 a 10 km de la cote, de grands tourbillons de convection provoquent un enfumage continu au niveau du sol (voir, par exem- ple, la reference 36). Les enfumages sont aussi lies aux vallees. Il est tres difficile en pareille situation de predire Jes concentrations au niveau du sol, car les phenomenes physiques dependent beaucoup de la configuration locale, de la hauteur du panache et de facteurs a plus grande echelle, tels que la direction et la force du vent en altitude. Il est presque impossible de trouver un endroit « ideal >> pour etudier les vents locaux et le mode de dispersion qui leur est associe. Bien souvent, une ville se trouve sur la cote et parfois aussi a !'embouchure d'un fleuve. Dans tous ces cas, il faut demander l'avis d'un meteorologiste specialiste de la diffusion et consulter aussi le bureau meteorologique local. Comme Scorer (37) l'a souligne, le meteorologiste local est une source precieuse d'informations sur la structure des flux d'air a petite et moyenne echelle et sur les autres effets locaux. Enfin, une situation meteorologique appelee << bouclage >> presente un interet pratique. Lorsque les vents sont faibles et que l'instabilite est tres marquee pendant le jour, d'importantes cellules de convection peuvent former des boucles allant jusqu'au niveau du sol, meme a la campagne en terrain plat. Ce processus est amplifie lorsqu 'une cheminee degage de fortes quantites de chaleur. Dans ce cas, comme l'ont montre Schmidt & Boer (38), il peut apparaitre un ilot de chaleur amenant d'importantes bouffees de polhition au niveau du sol a plusieurs kilometres de distance d'une haute cheminee. Pollution de l'air au niveau regional et au niveau mondial Au-dessus de surfaces uniformes (rase campagne ou grandes nappes d'eau) et lorsque la direction du vent ne varie pas avec le temps, on peut quelquefois appliquer I 'equation de diffusion des sources ponc- tuelles a des distances sous le vent atteignant 100 km. Si la hauteur de melange H est bien definie, on peut meme simplifier !'equation (1). Quand la distance sous le vent est assez grande, on peut supposer que le melange vertical est complet jusqu'a la hauteur H et !'equation prend alors la forme simplifiee: ux/Q= __ 1__ e-tf>...e-y"/2s\ (2) 27TSyH a laquelle on a ajoute un terme pour tenir compte de !'attenuation (.\ = demi-vie). Turner (39) a suggere que, si XH designe la distance sous le vent pour laquelle Sy = H/2,15, !'equation (2) est applicable aux distances x sous le vent depassant 2 XH, A cette echelle, on peut quelquefois considerer une ville comme une source ponctuelle. Clarke ( 40), par exemple, a pu deceler le panache thermique urbain sous le vent de Cincinnati (Ohio) pendant une situation nocturne d'inversion rurale. Munn (41) a constate que la contribution de Detroit-Windsor aux concentrations de particules en suspension a 70 km en aval etait d'environ 20 µ,g/m 3 Jes jours ou la direction du vent etait fixe, et il a pu appliquer !'equation (2) en considerant la ville comme une source ponctuelle. Il a trouve pour ,\ une valeur d'environ 2 heures, tant pour les particules en suspension que pour le dioxyde de soufre. Meme lorsqu'on prend les moyennes des donnees pendant des periodes de plusieurs mois ou de plu- sieurs annees, !'influence des grandes villes sur les concentrations moyennes a la campagne est evi- dente. La figure 11, par exemple, donne les isople- thes des concentrations en dioxyde de soufre (moyennes sur 2 ans) au-dessus de Long Island (Etat de New York) (42); on voit que !'influence de la ville de New York se fait encore sentir a 70 km de distance. Souvent, on ne doit pas appliquer !'equation (2), surtout lorsque le temps instable provoque des varia- tions de la direction du vent au voisinage des fronts et une elimination par les precipitations. Pour des durees de transport depassant 6 heures, la variation diurne de l'epaisseur de la couche de melange en surface (voir Fig. 1) rend les predictions difficiles et la contribution des sources naturelles de pollution, telles que la mer, commence a etre irnportante a. Bien qu'il soit impossible de prevoir exactement les concentrations a plusieurs centaines de kilome- tres d'une source, on peut proceder a une analyse des trajectoires, d'apres les cartes meteorologiques synoptiques en surface et en altitude, pour estimer la direction du deplacement des nuages urbains et regionaux de pollution. Le choix de la hauteur a utiliser pour un vent representatif est entache d'une certaine incertitude, bien que le niveau correspon- dant a 850 millibars (environ 1,5 km) semble donner des resultats raisonnables pour les etudes regionales (44). Pour le transport a travers les oceans, il faudrait vraisemblablement admettre une couche beaucoup plus epaisse. a Barringer (43) a mesure les em1ss10ns de dioxyde de soufre d'un petit volcan sur le mont Mihara, au Japon, et a trouve 360 tonnes par jour, soit l'ordre de grandeur des emissions totales d 'une petite ville. 120 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 11. lsoplethes des concentrations moyennes de S02 observees pendant 2 ans au-dessus de Long Island (New York), 1968-69 (42) a I I I I O 10 20 30 40 50 kilometres a Concentrations moyennes en parties par milliard (en v~lume): 1 ppb S02 = 3 µg/m 3 • On insiste de plus en plus sur Ia necessite de Ia gestion de la qualite de l'air a !'echelon regional, portant sur des zones tres etendues comme l'Europe occidentale ou le << corridor des Grands Lacs >> Chica- go-Montreal. Ce souci a donne naissance a diverses recherches telles que l'etude sur le transport a longue distance en Europe occidentale realisee par l'O:rgani- sation de Cooperation et de Developpement econo- miques (OCDE) et une etude (METROMEX) sur la dispersion jusqu'a plusieurs cenfaines de kilometres en aval de Saint Louis (Missouri) (45). Ces etudes, qui exigent des reseaux speciaux d'observation et l'echantillonnage par aeronef, sont encore en cours. L'un de leurs objectifs est d'etudier les reactions chimiques et les autres mecanismes de << puits >> (ra- battement au sol). Entre-temps, des chercheurs de l'universite de Stockholm sont arrives a ph.rsieurs conclusions importantes, tirees surtout de donnees existantes (6, 44, 46, 47). La figure 12 (44) montre Ies points d'aboutisse- ment de trajectoires de particules ( ou de petits nuages) fictifs emis tous les trois jours, pendant environ 1 an, a partir du point marque par le petit · cercle. La hauteur des particules correspondait a une pression de 850 millibars et etait done d'environ 1,5 km; la figure donne la dispersion des points d'arrivee apres 24 et 60 heures; la moitie des parti- cules etaient sorties d'un cercle d'environ 850 km de rayon apres 24 heures et 1 450 km apres 60 heures. Comme la duree du·cycle du soufre dans l'atmo- sphere est d'environ 2 a 4 jours, le probleme doit etre etudie a l'echelon regional, non a l'echelon national. Rodhe ( 44) a estime qu 'a peu pres la moitie du soufre contenu dans l'atmosphere en Suede provient en fait de sources liees a l'activite humaine a l'etran- ger, le reste venant d'emissions suedoises et de sources naturelles. Si !'on examine Jes estimations d'un autre point de vue, on constate qu'une grande partie du soufre emis.en Suede est depose a l'etran- ger. Dans une analyse ulterieure des concentrations de particules dans le sud de la Suede, Rodhe et al. (46) ont montre que, pour expliquer Jes concentra- tions moyennes de particules de sulfate, ii faut admettre une contribution importante des princi- pales sources de soufre associees a l'activite humaine jusqu'a une distance de 1 000 km. Pour Jes polluants dont le cycle atmospherique est de plusieurs semaines ou de plusieurs mois, par exemple le dioxyde et le monoxyde de carbone, on doit etudier le transport a l'echelle mondiale et !es sources naturelles, dont ii est difficile d'estimer !'im- portance, deviennent predominantes. POLLUTION ET METEOROLOGIE Fig. 12. Points d'aboutissement a, au bout de24 heures (a) et60 heures (b), de trajectoires d'une hauteur de 1,5 km partant d'un point (indique par le petit cercle) dans le nord de !'Europe centrale, determines taus les trois • • • • jours pendant 1 an environ (44) • a) b) • • • • a La moitie des points se trouvent dans Jes grands cercles dont le centre, indique par une croix, est la position moyenne de tous les points. 121 L'Organisation meteorologique mondiale s'inte- resse beaucoup a la pollution de !'ensemble du monde, a cause de ses effets possibles sur le climat. Les modeles actuels de modification des climats sont tres imparfaits, et il est fort difficile de distinguer !es fluctuations naturelles du systeme atmosphere- oceans de !'influence eventuelle des activites hu- maines. On trouvera un expose faisant autorite dans un rapport du MIT intitule Study of Man's Impact on Climate (SMIC) (48). L'une des difficultes ren- 122 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES contrees a ete le manque de donnees pour determiner Jes tendances et etablir des modeles de prevision; l'OMM organise done un reseau mondial d'une centaine de stations regionales de surveillance de la pollution et d'environ dix stations de base (49). ETABLISSEMENT DE MODELES Maquettes On emploie beaucoup les souffleries pour l'etude des effets aerodynamiques autour des biitiments. Quand le vent est fort, le melange provoque par la turbulence suffit pour assurer une stratification.atmo- spherique proche de l'etat neutre; dans ces condi- tions, l'emploi de maquettes a l'echelle a donne de tres hons resultats pour resoudre ou eviter les pro- blemes de rabattement au sol. De plus, dans cer- taines souffleries, on peut simuler la convection et I 'inversion au moyen de sources de froid et de chaleur; c'est le cas par exemple de celle de l'univer- site d'Etat du Colorado (50). Les dimensions hori- zontales des zones etudiees sont en general de l'ordre de quelques kilometres et on emploie souvent l'echelle de 1/12 000. II est possible d'examiner des zones plus etendues, mais alors la maquette ne peut reproduire que Jes principales caracteristiques du terrain. De nombreuses etudes de laboratoire ont porte sur la reaction des recepteurs aux contraintes dues a l'environnement. Le principal inconvenient est que, souvent, !'atmosphere de plein air n'est pas correcte- ment simulee. Par exemple, dans les etudes en serre sur les dommages a la vegetation, le flux d'air va en general du plafond vers le plancher. Les gradients verticaux des polluants a l'interieur et au-dessus de la couverture vegetale et Jes taux d'absorption qui en resultent ne sont done pas conformes a la realite. Modeles statistiques Les modeles statistiques empmques sont utiles pour la mise au point ulterieure de modeles physi- ques. Ce ne sont cependant que des solutions provi- soires pour les raisons suivantes: 1) Les donnees sur l'environnement varient avec le temps, a cause des cycles nycthemeral et annuel, et ii est intrinsequement difficile d'interpreter la corre- lation entre deux series chronologiques; le choix au hasard d'echantillons, condition fondatnentale de la statistique mathematique classique, est impossible. 2) Les relations entre Jes conditions meteorologi- ques et la pollution de l'air sont souvent non lineaires. Par exemple, les concentrations de parti- cules en suspension sont maximales pour des vents tres faibles (mauvaise ventilation) et tres forts (re- prise de particules en surface qui sont entrainees dans !'atmosphere). 3) On ne peut extrapoler un modele empirique pour l'utiliser dans d'autres regions sans determiner a nouveau Jes coefficients par !'experience, sauf si le terrain et le climat sont les memes. 4) On ne peut se servir d'un modele empmque pour predire les consequences d 'une variation des conditions au meme endroit, par exemple celles d 'une modification de la hauteur de la cheminee ou de la construction d'un biitiment a proximite. Modeles physiques Pour etablir un modele de pollution de !'air concernant une ville ou une region, ii faut d'abord faire l 'inventaire de toutes les emissions, provenant de l'industrie, du commerce, des habitations et des vehicules. Dans beaucoup de modeles urbains, la plus grande source d'erreur est le manque d'infor- mations sur la distribution de l'intensite des sources, en particulier leurs variations quotidiennes, hebdo- madaires et saisonnieres. Comme la plupart des modeles de diffusion sont fondes sur des valeurs horaires, un taux moyen annuel d'emission peut etre tres different de la realite pour un calcul particulier. Par exemple, on se.sert quelquefois des comptages de la circulation pour estimer Jes emissions dues aux voitures, mais, s'il y a au centre d'une ville un embouteillage total, les moteurs tournant au ralenti, les emissions seront tres importantes, bien que les comptages donnent des chiffres faibles. On rencontre de nombreuses difficultes de ce genre pour estimer !'importance des sources. Si la repartition des sources est connue, on peut adopter di verses methodes pour predire I' allure des concentrations au niveau du sol. L'une des plus simples consiste a diviser la ville ou la region en parallelepipedes dont la dimension verticale est la hauteur de melange et dont les dimensions horizon- tales sont choisies arbitrairement par le chercheur, d'ordinaire entre 1 et 50 km. On suppose un melange uniforme des polluants dans chaque parallelepipede et on calcule Jes diverses entrees et sorties a partir des donnees connues: le vent moyen traversant la POLLUTION ET METEOROLOGIE 123 couche de melange en surface, les echanges de polluants avec les parallelepipedes voisins, les taux d'emission a l'interieur du parallelepipede, les pertes dues a des reactions chimiques dans !'atmosphere et a !'absorption par le sol. Comme ces pertes sont difficiles a estimer (pour toutes !es categories de modeles), on <( ajuste >> quelquefois le systeme en reduisant !es concentrations predites par !'introduc- tion d'un facteur exponentiel jusqu'a ce qu'elles concordent avec les valeurs observees. Dans un milieu tres pollue, on a deduit ainsi pour le dioxyde de soufre une demi-vie de moins d'une heure. Grnns- kei (53) a suppose, dans le cas de la ville d'Oslo, que la reduction de la concentration du dioxyde de soufre A (en g/m3.s) est fonction de la concentra- tion x: A= ax+ b X2 ou a = 10-0/s et b = 0,25 m3/g.s (3) Les modeles de ce genre conviennent particuliere- ment bien pour !es vallees profondes ou !es polluants sont enfermes non seulement par la hauteur de melange, mais par !es versants eleves de la vallee. Reiquam (51, 52) a applique la methode a la vallee de la Willamette, dans l'ouest de !'Oregon, a une petite vallee norvegienne et a une region bien plus etendue, !'ensemble de !'Europe occidentale. Comme ii a neglige les pertes par absorption au sol, ses predictions ne sont peut-etre pas tres sures, en particulier pour !'Europe occidentale; ii a cependant expose une methode utile. La division en parallelepipedes a deux inconve- nients. D'une part, ii faut connaitre le vent moyen pour chaque parallelepipede, ce qui exige de nom- breuses observations. D'autre part, l'hypothese que la pollution est homogene dans chaque parallelepi- pede peut etre fausse, surtout au voisinage de sour- ces ponctuelles importantes. Le principe de la methode que nous venons d'ex- poser est une adaptation aux differences finies de ce qu'on appelle la methode K, consistant a diminuer de plus en plus !es dimensions des parallelepipedes; a la limite, un flux de pollution est represente par le gradient de pollution multiplie par un coefficient K, appele la dUJusivite, qui varie dans Pespace et dans le temps. On peut ecrire et resoudre numeriquement !es equations differentielles correspondantes, pourvu qu'on dispose de conditions aux limites adequates, d'une description du champ des vents et qu'on connaisse la forme des fonctions representant !es diffusivites. Cette methode a ete employee par Ran- derson (81) dans une etude de la dispersion de Fig. 13. Concentrations de S02 calculees (-) et observees (- - - - ) a 4 stations d'echantillonnage a Oslo (Norvege) entre le 17 decembre 1970 a 16 h et le 18 decembre 1970 a 14 h (53) ST OLAVS Pl, ST HANSHAUGEN -500 "' n l400 1 /\ N I \ g I "' /'' 300 ~ r, a I "E .~~cj 24 12 18 24 12 Heu re BYGD0Y (') { 500 KJELSI\S ='- § 400 "' 0 (FJ '" "O .g 300 w ~ 200 0 u t' _ , 1100 -------------/,-,"",,.,..- I~ --- - " : 1~1lrr11:1111111 18 24 6 12 18 24 12 Heure WHO 77j93 l'oxyde de soufre a Nashville (Tennessee, Etats- Unis) et par Grnnskei (53) pour un modele de dispersion du dioxyde de soufre a Oslo. La figure 13 donne les concentrations calculees et observees de ce dernier corps par quatre stations d'Oslo pendant 24 heures. Une troisieme methode consiste a resoudre !'equa- tion de diffusion gaussienne (1) pour chaque source ponctuelle, avec les modifications voulues pour !es sources etendues. En chaque point du carroyage, la concentration predite est alors la somme des contri- butions de chacune des sources situees au vent. Dans le cas le plus simple, on suppose qu'un vent regulier tra,erse la Yille ou la region pendant une heure. Pour predire les concentrations moyennes quotidiennes, mensuelles ou annuelles, ou pour determiner !es distributions de frequence des concentrations de 124 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES polluants en un point donne, on fait Jes calculs separement pour chaque heure et on additionne Jes resultats. Un hon exemple est fourni par le modele pour Breme (Republique federale d'Allemagne) (54, 83): on a employe Jes observations meteorologiques de l'aeroport de la ville, pour obtenir heure par heure la direction du vent, et les categories de stabilite de Pasquill. A ce sujet, Gifford & Hanna (55) ont propose une simplification des calculs nume- riques qui semble ne pas climinuer leur precision. L'hypothese d'un vent: regulier pour !'ensemble d'une ville ou d'une region n'est pas valable lorsque les vents sont faibles ou lorsqu 'il existe des vents a echelle moyenne telles que les brises de mer. Deux problemes se posent: 1) etablir un modele des vents locaux (ou Jes observer, ce qui exige un reseau meteorologique a trois dimensions tres dense); 2) etablir un modele des processus de diffusion. Pour le premier probleme, on realise de plus en plus des modeles numeriques des vents locaux; Delage & Taylor (56), par exemple, ont etabli un modele de la circulation dans le cas d'un ilot de chaleur urbain. On s'attaque au second probleme par le moyen de ce qu'on appelle le modele de bouffees (voir, par exemple, la reference 57): on considere chaque pana- che comme forme d'une serie de bouffees distinctes, dont chacune se dilate par etapes, en fonction des conditions locales de diffusion. Chaque bouffee peut done se deplacer a travers la ville compte tenu, a chaque etape, des caracteristiques du vent · et de la turbulence a l'endroit considere. Hilst (58) a entrepris une analyse de la sensibilite du modele regional pour le dioxyde de soufre dans le Connecticut; au cours d 'une certaine periode de deux heures, il a deliberement modifie la valeur des parametres d'entree afin de determiner leur impor- tance relative. II a constate que Jes previsions depen- daient beaucoup de la direction du vent; sous le vent d 'une cheminee, une erreur sur la direction moyenne a une influence considerable sur !es concentrations au niveau du sol en un point donne; mais pour des predictions climatologiques des distributions de fre- quence de la pollution, des erreurs aleatoires sur la .direction du vent ont beaucoup moins d'effet. Hilst a aussi constate que !es previsions etaient moderement sensibles a l'ampleur des phenomenes de rabatte- ment au sol, aux taux de diffusion verticale et aux erreurs systematiques sur I 'importance des sources; les taux de diffusion laterale n'avaient pas d'impor- tance. Des etudes de ce genre sont a encourager, car el!es peuvent guider la conception des reseaux. Les references 26, 59 et 60 sont egalement utiles. PREVISIONS Previsions de la ventilation Un potentiel de pollution eleve est defini comme une situation meteorologique qui, s'il existe des emissions, a pour effet une mauvaise qualite de !'air. Cette definition est encmcee uniquement en termes de facteurs meteorologiques: il peut y avoir de temps a autre un potentiel de pollution eleve dans I' Arctique, par exemple, meme si la qualite de !'air y est excellente. Aux Etats-Unis, le National Meteorological Center publie tous les jours des previsions, a echeance de 36 heures, sur les potentiels de pollution regionaux, fondees sur des indicateurs meteorologiques a gran- de echelle, en particulier le coefficient de ventilation, c'est-a-dire la moyenne, dans toute la couche de melange en surface du produit de la vitesse du vent par la. hauteur de melange. Une alerte est donnee quand certains criteres specifiques sont remplis: 1) la zone affectee doit couvrir au moins 4 degres en latitude et en longitude; 2) il ne doit pas y' avoir de passages de fronts ou de precipitations importantes pendant la periode de 36 heures; 3) la vitesse moyenne du vent a travers la couche de melange en surface ne doit pas depasser 4 m/s; 4) la hauteur de melange dans Jes villes, au lever du soleil, doit etre inferieure a 500 m; 5) le coefficient maximal de ventilation dans l'apres-midi ne doit pas depasser 6000 m2/s; 6) la vitesse moyenne <;lu vent a 1 500 m de hauteur doit etre inferieure a 10 m/s. Ces conditions sont deliberement restrictives, de sorte que lorsque l'alerte est donnee, ii ya presque toujours une pollution elevee; mais, inversement, certaines situations ou !'air est de mauvaise qualite ne sont pas prevues. Cette methode est surtout efficace pour !es anticy- clones chauds stagnants. Dans ce cas limite de vents faibles,. Jes equations de diffusion gaussiennes classi- ques ne sont pas valables. Bien entendu, les predic- tions doivent souvent etre modifiees par le prevision- niste local qui a !'experience des anomalies meteoro- logiques de la region; ii peut aussi avoir des donnees complementaires fournies par des reseaux speciaux de stations. Par exemple, si un certain nombre de hautes cheminees se trouvent au sud d'une ville, la pollution peut y etre maximale pour des vents POLLUTION ET METEOROLOGIE 125 moderes du sud, non pour des vents faibles et variables (61). De meme, la methode ci-dessus pour- rait echouer completement en Europe, dans Jes vallees de montagne, pour certaines configurations des sources et un regime de vents a echelle moyenne. Previsions de la pollution On peut etendre la notion de potentiel de pollu- tion de fa9on a y inclure, de fa9on tres generale, I 'influence des dimensions variables des villes. Holz- worth (voir reference 26, p. 48) a employe un modele simple de la diffusion urbaine, valable pour la limite d 'une ville placee sour le vent: x!Q = L/2Hu, ou L designe la longueur de la ville dans le sens du vent et ou Jes autres symboles ont le sens defini plus haut. Le rapport x/Q, appele indice de dilution relative peut se calculer a partir d'estimations meteo- rologiques de H et de u, si l'on connait Jes dimen- sions de la ville. Holzworth (62, 63) a ulterieurement perfectionne ce modele. Un objectif a long terme des meteorologistes est de predire les concentrations moyennes de pollution pour une surface comptant seulement quelques rues; les autorites chargees de la lutte contre la pollution aimeraient avoir des previsions encore plus locali- sees, pour chaque station de leurs reseaux; mais cela s'est revele tres difficile, surtout au voisinage des sources, car une petite difference dans la direction du vent peut cdnduire a des concentrations dix fois plus fortes ou dix fois plus faibles. Les modeles physiques decrits ci-dessus (p. 122) ne permettent pas encore une prevision exacte des concentrations en un point donne a un moment donne, bien qu'ils puissent four- nir des distributions correctes des frequences a long terme si.I'implantation des echantillonneurs est choi- sie avec soin. Au niveau de la rue, dans le centre des villes, Jes variations spatiales de la pollution peuvent etre tres grandes et Jes auteurs de modeles disent d'ordinaire que leurs predictions sont valables a Ia hauteur des toits. Le Meteorological Office du Royaume-Uni (Forsdyke, communication person- nelle) a donne des previsions de Ia qualite de !'air pour un h6pital urbain, sur la base d'equations de regression statistiques reliant Jes donnees sur Ia pollution provenant d'une station d'echantillonnage voisine et Jes indicateurs meteorologiques: mais, Iorsqu'il a fallu deplacer Ia station de quelques centaines de metres, Jes equations de regression sont devenues inutilisables. Dans une etude des concentrations en dioxyde de soufre au niveau de sept stations d'echantillonnage, a Rouen, Benarie et ses collaborateurs (64, 85) ont cherche a normaliser Jes concentrations en eliminant !'influence de !'emplacement par attribution de pon- derations pour tenir compte des differences portant sur la densite de Ia population et sur Ia distance des zones industrielles. En utilisant seulement Jes previ- sions des vents en surface a echeance de 24 heures, fournies par le Service national meteorologique, et en affectant des ponderations aux diverses vitesses et directions du vent, Benarie a obtenu pour Jes con- centrations elevees de dioxyde de soufre pendant Jes hivers 1968-69 et 1970-71 des previsions exactes 25 fois et inexactes 13 fois; dans 10 de ces derniers cas, cela etait du a une prevision inexacte du vent. Velds (65) a decrit un episode de pollution intense de !'air qui a eu lieu du 20 au 23 septembre 1971 dans la region industrialisee de !'embouchure du Rhin (Rijnmond) autour de Rotterdam. Le tableau 2 donne quelques-uns de ses resultats, ainsi que, a titre de comparaison, les donnees sur le 15 septembre de la meme annee. Pendant la periode etudiee, les valeurs maximales des hauteurs de melange et des coefficients de ventilation pendant l'apres-midi etaient faibles, ce qui a provoque un accroissement des concentrations quotidiennes de dioxyde de sou- fre et du nombre de reclamations. Il faut enfin citer une etude de Jost (66) faite a Francfort-sur-le-Main. Du 6 au 24 octobre 1969, Jes vents ont ete faibles et !'air tres stable, par suite d'un anticyclone chaud et stagnant; pourtant, les concen- trations en dioxyde de soufre sont restees minimes. Tableau 2. Quelques details sur un episode de pollution intense de l'air dans la region industrialisee de !'embouchure du Rhin, autour de Rotterdam a Dates Hauteur (septembre de melange 1971 ) maxir:iale (en m) 15 >2 000 20 1 700 21 1 400 22 1 000 23 600 a D'apres Veids (65). Coefficient de ventilation [en m2/s) >6 500 6 000 3 500 4000 3 000 Concentra- tion moyenne Nombre de de S02 reclama- [moyenne lions quotidienne concernant de 31 sta- l'odeur tions, en µg/m3) <100 70 387 111 592 94 573 88 880 126 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VJLLES Jost attribue cette anomalie a la douceur de la temperature (moyenne quotidienne pendant la pe- riode, 10 a 12°C) qui aurait entraine une reduction de I 'importance des emissions par les habitations et les bureaux. Au cours d 'un episode meteorologique assez semblable, du 2 au 10 decembre 1962, les concentrations en dioxyde de soufre, dans la meme ville, out au contraire ete elevees, mais la moyenne quotidienne de la temperature n'etait que de -3°C environ. Cette etude souligne le fait que les previ- sions de la pollution exigent des estimations quoti- diennes exactes de I 'importance des sources,·· et non pas seulement des moyennes annuelles. Previsions des pluies acides Dans toute I 'Europe, depuis les annees 50, on recueille des echantillons mensuels des precipita- tions, on les analyse et on rnesure leur degre d'acidi- te. Cependant, dans certains cas, il faut examiner separement chaque precipitation, parce qu'il est difficile de determiner a partir d'echantillons men- suels la region dont provient la pollution. De plus, certains effets assez subits sont lies a des orages precis. Par exemple, dans un etablissement piscicole de Torval, dans le sud de la Norvege, Jes poissons se sont mis a mourir pendant une periode de fortes precipitations tres acides; !'addition de calcaire a l'eau a.arrete l'hecatombe (67). Depuis novembre 1971, un service de prevision des pluies acides fonctionne a Oslo dans le cadre de l'etude de l'OCDE sur le transport a longue dis- tance'. On recueille tous les jours des echantillons de l'air et des precipitations dans des stations de surface reparties en Scandinavie; on procede de plus a une surveillance a partir d'aeronefs. Au cours de ses quatre premiers mois de fonctionnement, le service a reussi a prevoir toutes Jes pluies acides de Scandina- vie (68). La methode est fondee sur les trajectoires regio- nales a une hauteur correspondant a une pression de 850 millibars, soit environ 1,5 km. Lorsqu'un anticy- clone chaud, qui a provoque une accumulation de polluants sur !'Europe centrale, se deplace vers l'est, .le nuage de pollution commence a deriver vers le nord. L'air traversant les hautes terres de Scandi- navie s'eleve, ce qui provoque la formation de nuages et des precipitations sur le relief. Un critere particulierement important est qu 'il ne doit pas pleuvoir avant que la masse d'air atteigne les em- placements etudies, sinon les polluants auront deja ete elimines par les precipitations. Previsions climatologiques de la pollution de )'air pour la planification regionale L'une des applications les plus puissantes des modeles urbains et regionaux consiste a simuler les effets d'une variation de !'importance des sources par suite d'une industrialisation accrue, d'une regle- mentation plus stricte ou d'une modification des modes d'utilisation des sols. Une fois qu'un modele a ete (( valide )) d'apres les donnees sur la qualite presente de l'air, on peut faire varier a volonte les parametres d'entree pour effectuer une simulation sur ordinateur et fournir aux planificateurs un even- tail d'actions possibles. Shenfeld & Boyer (69) out employe la methode suivante. Apres avoir determine pour l 'hiver de reference (1969-70) les conditions atmospheriques correspondant aux concentrations maximales en dioxyde de soufre a Toronto (Canada) - l'echantil- lon portait sur 35 heures, soit une frequence annuelle de 0,4 % - ils ont examine trois methodes de lutte en appliquant aux conditions meteorologiques du sous-ensemble de 35 cas un modele a sources multi- ples deja valide (!'importance des sources etant modifiee). Les trois methodes envisagees consistaient a:. 1) limiter a 1,5 % la teneur en soufre des combus- tibles; 2) convertir a I 'utilisation de gaz nature! 40 sour- ces importantes de pollution; 3) modifier considerablement la structure .et !'ex- ploitation de deux grandes centrales electriques. Des simulations de ce genre peuvent etre • utiles pour arriver a des decisions rationnelles sur la reduction de la pollution, puisqu'elles permettent au planificateur d'estimer le cout d'un air plus pur. Enfin, il faut citer !'interpretation et !'extrapola- tion des tendances a long terme de la pollution, qui peuvent etre dues a des variations des emissions et/ou a des fluctuations seculaires du climat. Quatre exemples montrent les difficultes que peut presenter !'interpretation. En premier lieu, Lamb (79) a mon- tre que la frequence des journees de type occidental a diminue dans les iles Britanniques depuis. 1950, ce qui doit avoir affecte la qualite locale de l'air chaque fois que la distribution radiale des sources de pollu- tion etait dissymetrique. En second lieu, Schmidt & Velds (70) ont montre que, si la concentration moyenne du dioxyde de soufre pendant l'hiver avait beaucoup diminue a Rotterdam de 1962-63 a 1967- 68, il en allait de meme de la frequence des types de POLLUTION ET METEOROLOGIE 127 temps lies a des concentrations elevees (Grosswetter- lagen): !'amelioration de la qualite de l'air peut done ne pas etre due uniquement aux programmes de lutte. Troisiemement, on peut expliquer la plus grande partie de l'accroissement de la teneur en soufre des precipitations dans le sud de Ia Suede dans les annees suivant 1960 par Ia frequence accrue des directions du vent amenant la pluie (6), l'accroisse- ment residue! (2 a 3 % par an) correspondant au developpement des sources d'origine humaine en Europe occidentale. Entin, Auliciems & Burton (71), examinant I'efficacite du Clean Air Act de 1956 au Royaume-Uni, ont constate que les teneurs moyennes en fumee diminuaient au moins depuis Jes annees 20 et qu'il n'y a pas eu de baisse nette apres l'entree en vigueur de la loi. En fait, les concentra- tions de la fumee ont diminue dans des villes qui n'avaient pas encore de programmes de Jutte. Auli- ciems & Burton suggerent une explication socio- economique: Jes emissions de fumee peuvent avoir ete reduites dans l'attente de la loi et, d'autre part, il y a des raisons d'ordre economique pour que l'in- dustrie, les particuliers et Jes chemins de fer aient passe peu a peu a I 'utilisation de combustibles plus propres. Ces exemples illustrent Jes difficultes qui peuvent se presenter lorsqu'on cherche a interpreter ou a extrapoler les tendances seculaires de la qualite de l'air. On s'interesse de plus en plus a etablir des indices annuels de la pollution pour determiner l'efficacite des programmes de Jutte ou mesurer la degradation de l'environnement liee a une industria- lisation et a une prosperite croissantes. Cependant, les tendances de ces indices peuvent etre fortement influencees par les variations secuiaires du climat. CONDITIONS NECESSAIRES POUR LA SURVEILLANCE Disposition de donnees meteorologiques bien adaptees Les processus meteorologiques a grande echelle sont observes de fa<;on synoptique, en surface et en altitude, par des reseaux de stations s'etendant sur toute la terre. Les donnees obtenues peuvent aussi servir a estimer les valeurs regionales des hauteurs de melange et des taux de ventilation ainsi que les frequences des classes de stabiiite de Pasquill. De nombreuses circulations meteorologiques a echelle moyenne ne sont pas observees de fa9on adequate par les reseaux synoptiques, mais Jes sta- tions de second ordre, dont Jes observateurs sont des benevoles, fournissent des observations utiles, tout au moins sur les temperatures maximales et mini- males journalieres et sur le niveau des precipitations. Ces stations sont souvent assez nombreuses pour definir les caracteristiques principales d 'un ilot de chaleur urbain (voir Fig. 5) ou la stratification de Ia temperature dans une vallee, ce qui permet d'arriver a des conclusions sur le regime des vents et la stabilite. Les observations sont conservees par !es services meteorologiques nationaux et sont disponibles soit sous forme inedite, soit sur des cartes ou des bandes magnetiques compatibles avec les ordinateurs. Les differentes observations ont subi de nombreux con- troles de qualite et sont aussi exemptes d'erreur qu 'ii est raisonnablement possible. Les services meteorologiques nationaux publient aussi regulierement des resumes climatologiques; ils ne sont pas toujours adaptes aux etudes concernant la pollution de l'air, mais Jes services acceptent d'ordinaire d'etablir des resumes ou des tableaux speciaux si l'utilisateur peut preciser ses besoins. Les stations meteorologiques sont choisies avec grand soin de fa9on a etre representatives de zones relativement etendues. Les instruments sont montes a des hauteurs determinees au-dessus d'un gazon ras (par exempie, un anemometre est d'ordinaire place a 10 m de haut), les capteurs ont les memes caracteris- tiques de reponse et, pour Jes thermometres, on empioie des ecrans Stevenson normalises. L'unifor- mite de I 'implantation aide a eliminer !'influence des anomalies a petite echelle; par exemple, un anemo- metre place au bord sous le vent d'un batiment (voir Fig. 6) pourrait indiquer une direction du vent diametralement opposee a la direction de l'ecoule- ment regional. Cependant, a cause de cette unifor- mite necessaire, ii y a peu de stations dans Jes zones baties ou au voisinage de grands accidents de terrain. On choisit d'ordinaire un emplacement dans une large vallee plut6t que sur le flanc d'une montagne. En U.R.S.S., ii existe un reseau national de sta- tions mesurant l'equilibre thermique a la surface (72). Leurs activites comprennent la mesure de la difference verticale de temperature entre 0,5 et 2 m, six fois par jour pendant la moitie Ia plus chaude de l'annee, deux fois par jour pendant Ia moitie Ia plus froide. Ces observations peuvent fournir des infor- mations sur la frequence regionale des inversions de temperature a partir de la surface. 128 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Observations meteorologiques speciales pour les etudes sur Ia pollution de l'air Bien que l'on puisse beaucoup apprendre par une analyse soigneuse des archives, des observations speciales sont necessaires dans certain cas. Parfois, il suffit d'enquetes de courte duree; si l'on peut etablir des correlations avec les informations provenant des stations meteorologiques existantes, on peut deduire une climatologie de la pollution de l'air a partir d'archives climatologiques s'etendant sur 20 a 30 ans. C'est la, par exemple, la base theorique de la classification de Pasquill. Pour determiner la distribution spatiale .de la temperature et de l 'humidite, on emploie souvent des appareils montes sur vehicules a moteur. Un systeme typique, decrit par Conrads & van der Hage (73) a ete essaye a Utrecht. Les traversees de la ville donnent des renseignements tres interessants si elles sont faites quand le ciel est serein et Jes vents regionaux faibles (de sorte que Jes circulations a l'echelle moyenne sont marquees) ou de direction stable.II faut cependant tenir compte de·l'influence des variations des conditions meteorologiques pen- dant chaque traversee. Chaque fois que c'est possi- ble, le vehicule doit etre equipe, outre les appareils meteorologiques, d'appareils de surveillance des pol- luants. L'etude a partir d'aeronefs des elements meteoro- logiques et de la variation spatiale de la hauteur de melange est plus cofiteuse, mais tres utile ... Comme dans le cas des traversees par vehicules a moteur, .il faut aussi surveiller les polluants de !'atmosphere, provenant soit de hautes .cheminees isolees, soit de sources urbaines multiples. On peut aussi recourir a des ballons captifs. Pour l'enregistrement continu, on peut avoir be- soin de stations speciales au sol. A cause des anoma- lies tres localisees du vent, il faut demander l'avis d'un meteorologiste pour le choix de !'implantation. Quelquefois, on construit une tour de grande hau- teur pour determiner les caracteristiques de la. struc- ture verticale de la couche superficielle; c'est le cas par exemple de la tour meteorologique de 80 m pres de Rotterdam (74) et de la tour de 300 ma Obninsk, en U.R.R.S. (26, pp. 83-84). On met actuellement au point l 'etude a. distance de la couche de melange en. surface au moyen du lidar a et d'autres techniques (voir par exemple la referen- · a Abreviation de « light detection and ranging», detection et telemetrie optiques. ce 75). D'ici tres peu d'annees, de nombreux appa- reils de ce genre seront en service. Surveillance de la pollution de l'air: considerations meteorologiques On ne peut surveiller qu'imparfaitement la qualite de l'air dans les villes. A la distribution irreguliere des sources s'ajoute la variabilite du temps selon l'heure et l'endroit. L'emplacement du maximum de concentration au niveau du sol dans la zone sous le vent d'une cheminee, meme unique, varie conti- nuellement suivant les fluctuations de la vitesse et de la · direction du vent. L'aide d'un meteorologiste specialiste de la pollution de l'air peut done etre utile pour prendre les decisions suivantes: 1) nombre minimal de stations d'echantillonnage necessaire pour chaque polluant, compte tenu des objectifs de l'etude; · 2) implantation des differentes stations d'echantil- lonnage afin d'obtenir des lectures << representa- tives»; 3) nombre minimal d'echantillons a prelever a chaque station pour obtenir des statistiques repre- sentatives de la pollution de l'air. Au debut d'une itude, l'avis du meteorologiste sera probablement qualitatif, mais, a mesure qu'il examine Jes donnees fournies par les stations exis- tantes sur la qualite de l'air et qu'il etablit des modeles de dispersion a !'echelon de la ville et de la region, il peut deceler dans les reseaux Jes lacunes et les ·elements non essentiels. A ce sujet, il serait utile que Jes observations sur la qualite de l'air soient fournies immediatement aux services de previsions meteorologiques. L'experience acquise au cours de previsions regulieres (validees par les mesures de concentration) ameliorera !'exactitude des previsions concernant la pollution et le potentiel de pollution. De plus, chose tout aussi importante, on recherchera rapidement les causes des erreurs d'etalonnage et de transmission et on reconnaitra les anomalies ou les lacunes des reseaux d'echantillonnage d'apres !'ana- lyse des champs spatiaux meteorologiques corres- pondants. On a naturellement tendance a disposer les sta- tions de surveillance selon un carroyage regulier, mais Landsberg (12) recommande d'implanter Jes stations suivant des perpendiculaires aux principales caracteristiques physiques, biologiques et culturales (lignes des cotes, cretes, zones ha.ties, etc.). II peut bien entendu etre necessaire de modifier cette sugges- POLLUTION ET METEOROLOGIE 129 tion pour tenir compte du manque d'homogeneite de la repartition des sources et des recepteurs. Gorchko (76) a souligne qu'il importe de distinguer les villes a industrie unique (caracteris€:e par une ou plusieurs hautes cheminees) et celles ou il existe un grand nombre de petites sources tres dispersees. Dans le premier cas, le principal probleme est du a des rabattements au sol ou a des bouclages par convec- tion. II faut alors employer des capteurs a reponse rapide et implanter !es stations sur des perpendicu- laires aux principales directions du vent. Pour les stations rurales destinees a l'etude de la pollution moyenne regionale, !es criteres de l'OMM sont recommandes (49). << Une station regionale d'etude de la pollution de l'air doit etre implantee assez loin des zones baties pour que les fluctuations de la pollution provenant des sources locales n'aient pas une influence predo- minante; la distance minimale par rapport a la source la plus proche depend de son intensite. Pour des sources importantes, comme les centrales electri- ques alimentees avec un combustible fossile, la dis- tance necessaire peut atteindre 60 krn; pour des sources moins intenses, elle peut etre moins impor- tante. II arrive que, dans certaines regions, il soit impossible de respecter ces distances minimales. Dans ce cas, on peut tolerer une source plus rappro- chee, pourvu que l'on recueille des donnees sur !es vents afin d'eliminer Jes donnees non representatives. Une station peut fonctionner de fai;;on excellente pour certains regimes du vent exclusivement. >> A ce sujet, il faut signaler que Jes echantillons de precipitations sont probablement Jes moins affectes par !es sources de pollution, puisqu'ils representent !es conditions dans une couche epaisse de !'atmo- sphere; il en est probablement de meme pour la turbidite, tandis que !'influence des sources voisines est beaucoup plus marquee pour !es depots secs et !es echantillons d'air preleves au niveau du sol. Bien entendu, Jes donnees obtenues constituent le meilleur guide pour savoir si la station fournit ou non des donnees representatives; des fluctuations considera- bles sont le signe d 'une influence exageree des sour- ces voisines. >> Meme si !es criteres regionaux sont remplis pour une station, la topographie et d'autres facteurs peu- vent obliger a fixer des criteres locaux. II faut eviter !es vallees car, au moins dans !es climats temperes et dans les climats froids, elles drainent, la nuit et pendant l'hiver, de l'air froid et stable qui n'est pas representatif de la region. Les sommets, ou les pentes superieures des zones elevees, sont bien preferables de ce point de vue. Cependant, les pies montagneux ne conviennent pas puisqu'ils ne sont pas representa- tifs des conditions moyennes regionales. >> Parmi Jes autres facteurs locaux, la poussiere est le plus important: les routes voisines doivent etre asphaltees et le sol recouvert d'herbe. Cela exclut les terres cultivees dans le voisinage, sauf si le climat est tel que le sol est en permanence humide. » II faut eviter la fumee provenant de sources locales, mais, dans ce cas, une distance de quelques kilometres suffit pour eviter une influence exageree. De plus, l'emplacement d'echantillonnage ne doit pas etre trop expose a des vents violents. Une clairiere semble etre le lieu ideal pour la mesure de la plupart des constituants atmospheriques. » Une station climatologique principale doit ac- compagner toute station regionale d'etude de la pollution atmospherique. >> [Trad.] On trouvera des informations complementaires sur !'organisation des reseaux dans un manuel recent (references 77, pp. 53-59, et 86). REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Lamb, H. H. Types and spells of weather around the year in the British Isles: annual trends, seasonal structure of the year, singularities. Quart. J. ray. Meteorol. Soc. Land., 76: 393-429 (1950) 2. Hess, P. & Brezowsky, H. Katalog der Grosswetter- lagen Europas [Catalogue des « Grosswetterlagen >> d 'Europe]. Ber. Deut. Wetterdienstes, 33: 1-39 (1952) 3. Pasquill, F. The estimation of the dispersion of windborne material. lvfeteorol. }Jag., 90: 33-49 (1961) 4. Wisse, J. A. & Velds, C. A. Preliminary discussion on some oxidant measurements at Vlaardingen, the Netherlands. 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Rolander b TABLE DES MATIERES Page Introduction . . . . . . . . . . 133 Methodes d'inventaire des sources 133 Enquete rapide . . . . . . . 133 Introduction . . . . . . . . 133 Collecte des informations primaires . 134 CalcuL des emissions de polluants 139 Presentation des donnees de l 'inventaires des emissions . . . . . . . 140 Inventaire detaille des sources 141 Introduction . . . . . . . 141 INTRODUCTION La connaissance des types de polluants et de Ieurs taux d'emission est essentielle pour etudier et reduire la pollution de l'air parce que ces taux, ajoutes aux taux des reactions chimiques entre les polluants et !'atmosphere, aux conditions meteorologiques et aux facteurs topographiques, determinent le degre de pollution dans un lieu donne. Etablir un « inventaire des emissions», c'est recueillir et collationner metho- diquement des informations detaillees sur Jes emis- sions de polluants dans une zone determinee. Cet inventaire doit contenir autant d'informations que possible sur Jes types de sources et leur contribution a Ia pollution, en tennes de taux d'emission des divers polluants et de composition des emissions, completees par des informations sur le nombre et Ia repartition geographique des sources et sur Jes proce- des de fabrication, Jes matieres premieres et Jes moyens d'epuration (]). a Directeur, Air Resources Program, University of Washington, Seattle, Wash. 98195, Etats-Unis d'Amerique. b Puget Sound Air Pollution Control Agency, Seattle, Wash., Etats-Unis d'Amerique. Page Preparation de l'inventaire . . . . . . . 141 Collecte des donnees et calcul des emissions 149 Applications de l'inventaire des emissions . 152 Annexe 1. Sources d'informations sur la pollution de !'air aux Etats-Unis . . . . . . . . . . . 157 Annexe 2. Quelques coefficients d'emission 158 Annexe 3. Coefficients de conversion et rendement des epurateurs . . . . . 159 References bibliographiques . . . . . . . . . . 159 Cet inventaire doit etre tenu a jour pour permettre d'evaluer periodiquement l'eflicacite des pro- grammes Iocaux de Jutte et de Jes modifier s'il y a lieu, mais aussi pour tenir compte de !'evolution des sources dans une societe technologique en expansion rapide. Bien que l'inventaire porte sur la region etudiee, ii faut aussi tenir compte des sources et des emissions exterieures a la region, mais pouvant y modifier sensiblement Ia qualite de l'air. On se preoccupera principalement des sources d'origine humaine, sans negliger cependant Jes sources natu- relles. METHODES D'INVENTAIRE DES SOURCES Enquete rapide Introduction II ya deux categories d'inventaires d'emissions: 1) des methodes rapides fournissant une estima- tion raisonnable (5); 2) des methodes tres elaborees fournissant des informations plus detaillees et plus precises (6). 133 - 134 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Une methode rapide convient si l'on est limite par le temps et par Jes ressources disponibles et si l'on n'a besoin que d'une estimation des emissions des principaux polluants. On en trouvera un exemple dans un rapport d'Ozolins & Smith (2); nous don- nons ci-dessous un bref expose de la technique, qui s'applique specifiquement a quatre categories de polluants - oxydes de soufre, oxydes d'azote, hy- drocarbures et particules - bien qu'il soit facile de l'etendre a d'autres cas. Les emissions signalees sont divisees en quatre categories generales : 1) installations fixes de combustion: chauffage des locaux, traitements thermiques, production d'electri- cite; 2) installations mobiles de combustion.: vehicules a moteur surtout, mais aussi trains, navires et aero- nefs; 3) incinerateurs d'ordures (rriunicipaux, commer- ciaux, industriels et domestique~) et incinerations en plein air; 4) processus industriels, ou !'emission est due davantage au processus qu'a !'utilisation de combus- tible. La zone etudiee est subdivisee geographiquement. Ces subdivisions ne sont pas necessairement de forme et de superficie uniformes, mais elles consis- tent en groupements d'un grand nombre de sources similaires ou en zones d'utilisation homogene des sols; par exemple, les zones residentielles ou la source principale est le chauffage des locaux. On tient compte aussi de caracteristiques · communes telles que la topographie et la densite de population. On peut citer comme exemples Jes quartiers des affaires, Jes zones tres industrialisees, Jes zones· d'ha- bitations unifamiliales et les zones de grands immeu- bles a appartements. Leur superficie est d'ordinaire comprise entre 5 et 10 km2• On commence par etablir une carte indiquant Jes caracteristiques topo- graphiques, les limites administratives et les princi- pales arteres. On reporte ensuite sur la carte les limites de recensement et l'on procede a un decou- page en zones qui sont elles-memes subdivisees en fonction de divers facteurs subsidiaires, tels que la densite de la population. Collecte des informations primaires Installations fixes de combustion. On recueille des donnees sur toutes les principales categories de combustibles, . tels que le charbon, le fuel et le gaz, utilises dans des installations fixes ainsi que sur leur composition; en particulier la teneur en soufre, et sur la quantite probable de cendres volantes. La liste des sources d'information figure a !'annexe 1. Les don- nees sur les types et les quantites de combustibles sont fournies par les services publics de gaz et d'electricite ainsi que par les marchands de combus- tibles. On peut determiner rapidement la contribu- tion. des grandes sources industrielles, telles que les centrales electriques, car elles sont assez peu nom- breuses et il est facile de calculer leur consommation de combustible. La figure 1 reproduit un imprime utile pour l'enregistrement de ces donnees (2). Ensuite, on classe Jes combustibles utilises d'apres les utilisateurs : Consommation totale de combustible pour l'i~dustrie pour la production d'electricite pour d'autres usages dome~tique institutionnela comm'ercial On ventile ensuite Jes chiffres de consommation suivant que les combustibles sont utilises par de grands etablissements ou par de nombreuses petites sources; on parle, suivant le cas, de sources ponc- tuelles ou de sources etendues. Les premieres doivent etre etudiees individuellement, tandis que, pour Jes secondes, un traitement collectif suffit. 11 faut aussi tenir compte des variations quotidiennes et saison- nieres de la consommation de combustible, du mate- riel d'alimentation des foyers, de l'equipement de Jutte contre la pollution, et de I 'implantation. La consommation de combustibles pour la produc- tion d'energie dans l'industrie, la production de vapeur, le chauffage de l'eau et la cuisine domestique et commerciale est relativement independante de la temperature ambiante; en revanche, les quantites consommees pour chauffer les locaux varient beau- coup avec la saison et sont tres directement liees a la temperature. On en tient compte pour · estimer la consommation quotidienne des deux categories d'utilisateurs a chaque epoque de l'annee. 11 est ainsi possible de ventiler la consommation dans la zone etudiee d'apres le type d'utilisateurs, le type de a Les collectivites comprennent Jes batiments des administrations centrales et municipales, Jes hopitaux, !es ecoles, etc. . INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION Fig. 1. lmprime pour l'enregistrement des donnees sur la consommation de combustible · · par les sources fixes ponctuelles (2) A. RENSEIGNEMENTS GENERAUX 1. Norn 2. Effectif du personnel 3. Classification industrielle 4. Adresse B. CONSOMMATION DE COMBUSTIBLES 1. Consommation totale annuelle et categories de combustibles utilisees (ensemble de !'installation) Consommation annuelle Composition a) Charbon (en tonnes) b) Fuel residue! (en litres) c) Fuel distille (en litres) d) Gaz (en ms) e) Divers Total Processus Chauffage industriels des locaux Teneuren soufre Teneuren cendres 135 2. Remplir la partie ci-dessous separement pour chaque chaudiere s'il ya des differences importantes dans Jes types de combustible utilises au dans le modele et les dimensions du materiel d'alimentation au d'epuration. a) Charbon N° de la Type d'ali- mentatiori a chaudiere I 2 3 4 5 b) Fuel N° de la Capacite chaudiere nominale c (en kcal/h) a Types d'alimentation 1) Charbon pulverise avec recyclage 2) Charbon pulverise sans recyclage 3) Foyer a projection avec recyclage 4) Foyer a projection sans recyclage 5) Cyclone 6) Autres dispositifs mecaniques 7) Alimentation a la main b Appareils d'epuration de l"air c Capacite nominale (fuel) 1) Plus de 1 000 ch 2) Mains de 1000 ch Capacite Consom- Nature de Rendement nominale mation la pollution de l'epuration b (en kcal/h) (en tonnes/an) de l'air (en%) Consommation Nature Rendement de (en m3 /an) de la pollution l"epuration b de l'air (en%) 136 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 2. lmprime pour la recapitulation des donnees sur la consommation annuelle de combustibles dans une zone (2) A. Categorie d'utilisateur Charbon , (en tonnes) Fuel residual (en m3) Fuel distills (en m3) Total Processus industrials Sources ponctuelles (total) Sources etendues Production de vapeur et d"electricite Sources ponctuelles Sources etendues Foyers domestiques, collec- tivites et etablissements de commerce Sources ponctuelles Sources etendues B. Sources ponctuelles (par etablissement) 1. 2. 3. 4. 5. ' Fig. 3. lmprime pour l'enregistrement de la consommation quotidienne d'essence, par zone (2) Zone (1) 2 3 Vehicules- kilometres par jour (2) Colonne 1 : numero de la zone. Vehicules- Consommation kilometres, d'essence en pourcentage (en litres par du total jour) (3) (4) Colonna 2: distance journaliere parcourue par les vehicules (multi- plier les nombres de vehicules, donnes par les comptages, par les distances parcourues dans chaque zone, fournies par la carte de circulation; ii sera utile de tracer les limites des zones sur cette carte). Colonne 3: deplacements de vehicules, en pourcentage (diviser le nombre quotidian de vehicules-kilometres, pour chaque zone, par le total de la colonne 2 et multiplier par 100). Colonna 4: consommation journaliere d'essence dans chaque zone (multiplier le pourcentage figurant dans la colonne 3 par la consommation moyenne d'essence dans la zone etudiee, qu'on suppose egale a 1 /365m• de la consom- mation annuelle). Gaz, (en m3) INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 137 Fig. 4. lmprime pour l'enregistrement des donnees sur !'evacuation des dechets (2) A. Dechets incineres 1. Total estimatif pour la zone -------------- tonnes 2. Evacuation collective 3. Evacuation sur place a) Domestique ------- tonnes b) lndustrielle ------- tonnes B. Sources collectives Norn 1. 2. c. Evacuation sur place I sources (ponctuelle ou etendue) et la categorie d'uti- lisation (chauffage des locaux ou processus). La repartition geographique de la consommation s'opere en assignant la consommation des sources ponctuelles a leur emplacement exact et en repartis- sant le reste d'apres la nature du combustible et les chiffres sur la densite de population, l'emploi dans les services et l'emploi dans l'industrie. La figure 2 reproduit un imprime utilisable pour resumer l'in- ventaire de la consommation de combustibles. Installations mobiles de combustion. On determine la consommation de produits petroliers a partir des ventes dans la region etudiee. Bien que les vehicules a moteur Diesel puissent ne constituer qu'une assez foible proportion des vehicules en circulation dans une agglomeration, ils peuvent produire une plus N° de la zone Tonnage quotidien I Epuration des emissions de particules Tonnage moyen bruit\ par jour N° de la I Domestique I lndustriel zone forte proportion de certains polluants que les voi- tures a essence; on doit done disposer de donnees distinctes sur les ventes de gasoil. La repartition des sources mobiles se fonde sur les donnees sur le volume de la circulation dont disposent parfois les autorites locales chargees de sa reglementation. Quand ces informations sont disponibles, on peut calculer, au moyen des comptages de circulation, le kilometrage total parcouru par tous les vehicules dans une zone donnee; a partir de ce chiffre, on peut repartir la consommation d'essence et de gasoil par zone. Dans cette methode rapide, on suppose que la consommation quotidienne de combustible est egale a 1/365me de la consommation annuelle. Aux Etats- Unis, les taux moyens journaliers d'emission par les vehicules sont d'environ 109% de la moyenne an- Fig. 5. Tableaux recapitulatifs des emissions: 1) taux d'emission pour !'ensemble de la region etudiee (en tonnes/jour); 2) densite d'emission par zone (en tonnes/km 2 /jour); 3) taux d'emission des sources ponctuelles (en tonnes/jour) (1) Jour de chauffage Jour de chauffage Jour de chauffage maximal des locaux moyen des locaux minimal des locaux Categorie de source I I Hydro-1 I I Hydro-1 I I Hydro-1 Parti- Parti-S02 NOx - car- cules S02 NOx car- cul es S02 NOx car-bu res bu res bu res Combustion fixe 1. Processus industriels 2. Production de vapeur et d' electricite 3. Sources domestiques et commerciales Sources mobiles Elimination des dechets Pertes au cours de processus industrials Totaux (2) Jour de chauffage Jour de chauffage Jour de chauffage maximal des locaux . moyen des locaux minimal des locaux Zone no I I Hydro-1 Parti- I NO :1 Hydro-1 Parti- I I Hydro-1 Parti-S02 NOx car- cules S02 x' car- cules S02 NOx car- cules bu res ! bu res bu res i ' i (3) N° de I dezone ' Source ponctuelle I I Hydro-1 Parti-S02 NOx car- cul es I , bu res ' Parti- cules INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 139 nuelle en ete et 92% en hiver. Si l'on possede des donnees suffisantes, le calcul de la consommation de produits petroliers est facilite par l'emploi d'un imprime tel que celui qui est reproduit figure 3. Combustion des dechets. On estime les emissions de ces sources d'apres les quantites de dechets brules dans les incinerateurs ou a I 'air libre. On peut se procurer aupres des services locaux d'ebouage - publics et prives - des informations sur !'emplace- ment des differents incinerateurs, leur capacite nomi- nale et utilisee, leur calendrier d'exploitation et le rendement de leurs epurateurs. Pour obtenir la quantite de dechets brules sur place par les particuliers, soit dans des incinerateurs, soit a l'air libre, et par Jes etablissements industriels et commerciaux, on soustrait du total estimatif des dechets pour la region la quantite evacuee dans les decharges, Jes exploitations agricoles et les jardins. On repartit approximativement Jes dechets brules par les particuliers proportionnellement a la popula- tion de chaque zone residentielle; ceux brules dans des incinerateurs industriels et commerciaux sont attribues aux zones commerciales et industrielles. On peut se servir pour cela d 'un imprime comme celui de la figure 4. Processus industriels. Les emissions d'origine in- dustrielle comprennent aussi bien celles provenant du chauffage des locaux que des processus indus- triels. On peut estimer ces dernieres a partir de donnees publiees sur diverses industries. II existe des rapports sur la pollution de l'air notamment pour les hauts fourneaux, les acieries, les fonderies de fer et de metaux non ferreux, les raffineries de petrole, les usines fabriquant l'asphalte, les usines de torrefac- tion et de traitement du cafe, les usines a pate a papier kraft, les fabriques d'acides, Jes cimenteries, les fabriques de beton et les entreprises de nettoyage a sec. On peut estimer les emissions a partir de donnees sur la nature. du processus, les matieres premieres, le volume de la production et les appareils d'epuration utilises. On attribue aux differentes zones Jes taux quotidiens moyens d'emission calcules. Ca/cul des emissions de polluants Une fois connues les informations sur Jes proces- sus primaires, notamment les quantites de combusti- Fig. 6. Carte des emissions dans une agglomeration, indiquant les taux d'emission dans les differentes zones (2) 1••••>••=<•1 1-2 t/km 2 /jour ~ 2-4 )) ~ 4-8 )) ~ 8-12 )) bles brulees et leur nature, les quantites de dechets et les methodes d'incineration employees, la consom- mation de carburant par les vehicules et les parame- tres concernant Jes processus industriels, il est possi- ble d'en deduire des donnees sur Jes polluants, au moyen de << coefficients d'emission » appropries, qui varient suivant la nature du combustible ou des dechets brfiles ou du processus industriel. On trouve des informations assez completes sur ces coefficients dans Jes publications d'ordre general et dans des publications speciales (voir par exemple la referen- ce 3 et !'annexe 2). Quand on applique ces coefficients, ii importe de tenir compte du degre d'epuration eventuel. On calcule normalement le taux d'emission par la for- mule suivante: aux ., coe crent - rendement de l'epuration T r consommation de matieres ] fli . r 100 ] d'. . . = premieres x d'. . . x em1ss10n ou de combustible em1ss10n 100 (1) 140 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 7. Variations saisonnieres de l'intensite relative des sources d'un polluant ETE Processus industriels Utilisation de combustibles 83,7% HIVER Transports Processus industriels Dechets so I ides Utilisation de combustibles 72,9%; AN NEE Les resultats sont d'ordinaire exprimes en quanti- tes de divers polluants, par jour et par, zone ou groupe de zones. ,Presentation des donnees de l'inventaire des emissions Les resultats finals peuvent etre exprimes de plu- sieurs fa~ons, par exemple: 1) contribution relative des diverses categories de source (par exemple industries manufacturieres, sources. mobiles); 2) comparaison des pourcentages de chaque pol- luant en fonction de la categorie de la source: utilisation de combustibles (par type), evacuation des dechets, circulation des vehicules, activites indus- trielles. WHO 77411 On peut aussi representer Jes resultats graphique- ment au moyen de diagrammes circulaires sectoriels et de cartes indiquant Jes emissions dans chaque zone. On trouvera dans la figure 5 des exemples de tableaux d'emissions, dans Jes figures 6 et 7 des exemples de cartes et de diagrammes. En resume, il n'est pas difficile de faire une estimation rapide, du point de vue geographique, des emissions de polluants. Les techniques employees ne sont pas precises, mais elles permettent d'obtenir des donnees valables sur Jes sources sans proceder a des enquetes et echantillonnages longs et dispendieux. Les details de ]'application de la technique dans une region donnee dependront bien entendu des circons- tances locales; cependant, il est fortement recom- mande, avant de commencer le travail, de consulter Jes sources d'information indiquees plus haut, en particulier la publication d'Ozolins & Smith (2). INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 141 Inventaire detaille des sources Introduction Pour etablir un inventaire detaille des sources de polluants, ii faut, autant que possible, determiner, plut6t qu'estimer, Jes emissions effectives provenant des sources ponctuelles specifiques et des sources etendues dans la region etudiee. Cette etude a pour but de calculer Jes emissions des diverses sources pendant Jes differentes saisons de l'annee, les emis- sions provenant de I 'utilisation de combustibles sur l'etendue de la zone, Ies emissions dues aux sources mobiles et a !'elimination des dechets. II est clair que cela exige plus d'argent, de personnel et de ressour- ces qu'une enquete rapide, mais Jes donnees obte- nues sont suffisamment detaillees et exactes pour qu'il soit possible d'etablir des modeles de diffusion ,et d'appliquer des strategies de Jutte contre Ia pollu- tion. Nous allons resumer Ies divers stades d'un inven- taire complet et detaille des sources. Pour appliquer cette methode, ii est indispensable de disposer de moyens de traitement des donnees, car etablir et tenir a jour un inventaire serait, sans ordinateur, une tache considerable. Un personnel ayant une qualifi- cation en informatique et connaissant Ies methodes d 'inventaire des emissions est precieux, sin on essen- tiel. Comme on peut utiliser diverses methodes de traitement, ii est en general preferable d'etablir un systeme specifique au lieu de se servir de systemes generaux tels que 1'<< Air Quality Implementation Planning Programme >> utilise par le Service de la sante publique des Etats-Unis (12). La suite de ce chapitre repose sur les methodes employees aux Etats-Unis pour etablir l'inventaire des emissions a Chicago (Illinois) (9) et sur Jes techniques employees par la Puget Sound Air Pollu- tion Control Agency de l'Etat de Washington (4). Cependant, nous ne parlerons pas seulement des procedes specifiques employes pour ces programmes, mais aussi des techniques generales d'inventaire. Preparation de l'inventaire Avant de recueillir des donnees specifiques sur Jes emissions, ii faut definir avec soin Jes objectifs de 1 'inventaire. Le travail preliminaire doit comprendre l'etablissement des criteres suivants: 1) Criteres concernant les sources ponctuelles: a) elements specifiques de !'evaluation des sour- ces; b) questionnaire a employer pour le premier con- tact avec Jes sources et pour l'etude detaillee ulterieure; c) determination des sources ponctuelles possi- bles; d) tables de codage des donnees sur Jes sources. 2) Criteres concernant Jes sources etendues: a) zone a etudier; b) choix du systeme de coordonnees et du quadril- lage; c) categories de sources etendues et divers sys- temes d'echelles de cotation. (Les termes figurant dans cette liste sont definis dans !'expose ci-dessous). Criteres concemant [es sources ponctuelles. Ces criteres doivent etre compatibles avec Jes buts de I'enquete. Lors d'un inventaire complet, on etudie en general Jes polluants suivants (13). i) composes du soufre, d'ordinaire calcules en dioxyde de soufre (dioxyde de soufre, trioxyde de soufre, brouillard d'acide sulfurique, mer- captans, hydrogene sulfure et autres sulfures); ii) particules (matieres solides et aerosols liqui- des); iii) monoxyde de carbone; iv) oxydes d'azote (monoxyde et dioxyde), d'ordi- naire calcules en monoxyde; v) hydrocarbures et leurs derives (olefines, paraf- fines, hydrocarbures aromatiques, derives oxyge- nes, acides organiques et hydrocarbures chlores). Les criteres employes pour evaluer les sources doivent fournir des informations permettant de cal- culer les emissions de ces polluants. L'inventaire des emissions de la ville de Chicago (9) et celui de la Puget Sound Air Pollution Control Agency (PSAP- CA) (4) ont commence l'un et l'autre par une ana- lyse des criteres a employer pour evaluer Jes sources ponctuelles. La PSAPCA emploie Jes criteres sui- vants (4): 1) Donnees sur l'equipement de base: numero du Basic Equipment Code, nombre d'appareiis identi- ques, capacite nominale, nombre de matieres pre- mieres utilisees, annee de fabrication. 2) Donnees sur les matieres premieres: numero du Raw Material Code, quantites horaires et annuelles, tant pour Jes combustibles que pour Jes matieres 142 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES premieres des processus de fabrication, pour chaque annee. 3) Donnees sur Jes epurateurs: numero du Con- trol Equipment Code, nombre d'unites identiques, debit volumetrique, perte de charge, rendement, annee de fabrication. 4) Donnees sur Jes cheminees: nombre d'unites identiques, debit volumetrique, diametre, tempera- ture a la sortie, hauteur, materiau employe pour la construction. 5) Donnees sur les coefficients d'emission: nume- ro de la table a employer pour le calcul des emis- sions. 6) Donnees d'identification: nom de la societe, nom du responsable, adresse de la source, adresse postale, ville et Etat, numero de code de la zone, numero de telephone, numero de code de la Classifi- cation internationale type par industrie (CITI) (Stan- dard Industrial Classification), comte, calendrier d'exploitation, calendrier de chauffage des locaux, coordonnees geographiques. Une fois etablis Jes criteres concernant Jes sources, ii f aut rediger un ensemble de questionnaires pour obtenir Jes informations desirees. La PSAPCA a adopte une methode en deux phases, le but de la demande initiale d'immatriculation (phase I) etant de determiner Jes sources assez importantes.pour etre immatriculees et d'etablir Jes imprimes a envoyer pendant la phase II. On trouvera dans le.s figures 8 et 9 des exemples de ces deux imprimes. Les for- mules utilisees pendant la phase II portaient sur les categories suivantes (7): 1) chauffage des locaux et production d'energie electrique 2) incinerateurs 3) fours de fusion 4) autres fours 5) equipement mecanique 6) peinture au pistolet 7) equipement de degraissage 8) reservoirs 9) equipement d'exploitation generale 10) equipement de traitement des denrees alimen- taires 11) equipement de sablage 12) fours de recuperation 13) divers. A Chicago, par contre, on n'a pas envoye tcius ces imprimes par type d'activite industrielle. On s'est servi d'un questionnaire general, convenant pour toutes les formes .d'industrie, et l'on a procede a un examen technique, ,avec etude sur place si neces- saire (9). II faut d'abord etablir une liste de. sources ponc- tuelles, devant servir de base a l'immatriculation; pour cela, on peut proceder de la fac;on sui; va11te (13): 1) consulter Jes annuaires industriels; 2) demander des informations aux administra- tions locales; 3) consulter Jes annuaires telephoniques; 4) explorer la zone en voiture ou en aeronef, identifier les sources de pollution et indiquer leur emplacement sur une .carte; 5) consulter des listes de grandes sources commer- ciales et residentielles, contenant des noms d'hotels, de colleges universitaires, d'hopitaux, de grands immeubles a appartements, etc.; 6) s'adresser a des compagnies industrielles, par exemple pour l'industrie siderurgique. Pour faciliter le traitement automatise des donnees recueillies, ii faut coder ]'information au moyen de tableaux de categori~s; la PSAPCA a.employe: 1) La classification internationale type par indus- trie (CITI), ou toutes Jes activites industrielles sont classees d'apres un code numerique a quatre chiffres; 2) le Basic Equipment Code (BBC), table de l'equipement; 3) le Raw Material Code (RMC), table des ma- tieres premieres, y compris Jes combustibles et Jes produits finis; · 4) le Control Equipment Code (CEC), .table des appareils d'epuration; 5) Jes Emission Factor Tables (EFT), tables des coefficients d'emission pour Jes divers processus'. II est necessaire de recourir a des tables, de fac;on a pouvoir remplacer de longues descriptions par un simple numero de code. Par exemple, au lieu d'enre- gistrer le libelle exact<< fonderie de fonte et d'acier )>, on met en memoire le numero CITI qui est 3323. Criteres concernant les sources etendues. Avant de proceder a un inventaire des emissions de polluants, ii fauf determiner sur quelle zone geographique ii portera. On peut souvent choisir simplement Jes limites administratives, mais, dans d'autres cas, a INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION Fig. 8. Modale d'imprime pour demande initiale d'immatriculation, phase I (4) PUGET_ SOUND_ AIR POLLUTION_ CONTROL_ AGENCY DEMANDE IN!T!ALE D 'IMMATRICULATION - - ---- -- - - --- --------- -- - --- - -- --- INVENTAIRE DES EMISSIONS BASE_ JURIDIQUE Cette immatriculation est effectuee conformE!ment a la Regle I, article 5, paragraphes 5.03 et 5.05 de la Puget Sourd Air Pollution Control Agency, en date du 13 avril 1968. L 'imprimE! doi t ~tre renvoye dans les 30 jours suivant sa reception. Point I NOM, _ ADRESSE _ET_ ACTIVITE _ PRIN:IPALE 2.) Priere de rectifier si le nom au l 'adresse a change; indiquer le nurnero de telephone et le code pas tal. b) Principale activite (dE!tailler) --------ll c) 0 Dans le cas d'un im:neu~le a apparteraen~s, indiquer le nombre Ce ceux-ci; s 1 ::__]._ n I est pas sup!2rieur a quatre (4) ne pas re_::-:?li-:: la partie A du point IL d) D Si vo,.2s 'etes responsable d'un !2quipemen-=. a. plus d 'un endroit des co;i1t2s de King, Pierce et Snohomish, priere d 1 indiquer le nombre d I emplacements supp1€:mentaires, 50-101 N° de dossier CITI Carre EEC Phase nee is ion 141 144 GESHON DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 8 (suite) Point II Dernande des formulaires pour 11 IMMATRICULATION SPECIALE" pour le materiel ci-dessous, confor- mement aux stipulations de la Regle I de la Puget So~nd Air Pollution Control Agency, Priere d I indiguer le !!~~~ de sources ~~~-!~~~!!9~~ A. Chauffage _des_ locaux _ ou _production_ d' elec trici te 1 D Chaudiere 2 D Autres (detailler) ----~---------------<I NOTE N'indiquer que les unites dont la puissance horaire nominale est superieure a : B. Evacuation des dechets 400 000 British thermal units ou 415 livres anglaises de vapeur ' 400 pieds cubes de gaz . 2,7 gallons de fuel 30 livres anglaises de charbon 12 horsepower. ,3 D Incinerateur pour dee he ts solides 4 D Incint?:ra teur pour deche ts liquides C. Fours de fusion so A pot 100 A arc electrique 60 A reverbere 110 De liquation 10 A induction OU 8. 120 Autres fours pour metaux resistance electrique (detailler) aO A creuse t 130 De verrerle 90 Cubilot 140 Au tres four:S, excep te les fours p~mr ffietaux (detailler) D. Au tres _fours,_ etuves _et_ sechoirs 15 D Fours pour noyaux de fonderie 16 D Fours pour cuisson d'enduits au li thopone 17 0 Fours et etuves pour cuisson de peintures 18 0 Fours pour traitements thenniques 19 D Fours pour maturation de p las tiques 20 D Autres fours (detailler) ----- 21 D sechoirs 22 D Torrefac teurs 23 0 Autres fours et etuves Colonne reservee a_ I 'Agency INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION Fig. 8 (suite) Pri€.re d I indiquer le NOMBRE de sources NON_ IDENTIQUES ~! Equipement _ mecanique (pour la manutention de solides finement di vises) 24 D Broyage 25 D Convoyeur de vrac 26 D Classificateurs 27 D Silos 28 0 Ensachage !'=. Autre _ equipement 33 0 Peinture au pistolet 34 D Enduit en continu 35_ 0 Galvanisation 39 D Recipients pour trempage (peinture, acide 1 etc.) 40 D Degraissage 41 D Reservoirs d 1hydrocarbures 42 0 Autres reservoirs de liquides 47 D Digesteur 48 D Reacteur 49 D Four a recuperation 50-D Formage et moulage 51 D Impregnation 29 D Stockage en vrac a 1 1 exterieur 30 D Chargement ou dechargement 31 D Stockage interIDediaire de solides en lots 32 D Melangeur de solides 360 Sablage 370 Melange de liquides 380 Electrolyse 430 Traitement de denrees alimen- taires au de boissons 440 Re frigerateurs au (> 400 000 BTU/h) gaz 450 Nettoyage a sec 460 Extraction de graisses 520 Raffinage de petrole 530 Pe trochimie 540 Autre t?quipement (detailler) _ 55 D Si vous pouvez disposer d'u'ne documentation sur !'analyse des emissions de chemin€e, indiquer le nombre de cheminees, et nous vous enverrons le meme nombre de formulaires speciaux. Signature du proprif!taire ou d 1 un .fonde de pouvoirs •....... , , , •..• Date ... , . , , qq,!q:1::F:11£ ;.t§.1H:Y~f£ ~ !~~g~[!t;.:;£ 145 146 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 9. Modele d'imprime de phase II (4) (chauffage des locaux et production d'electricite) I. II. PUGET_ SOUND AIR POLLUTION_ CONTROL_ AGENCY CHAUFFAGE _ DE_ LOCAUX_ ET_ PRODUCTION_ D'ENERGIE _ ELECTRIQUE Cette immB.triculation est effectu~e conf~rmernen't a la Regle I; article 5, para- ~raphes _ 5, 03 _ ei: _ 5, 05 _de_ la_ Puget_ Sound_ Air_ Pollution_ Control_ Agency._ Les_ imflriIDes dfiment remplis doivent etre renvoyes dans les trente (30) joursj ils ne seront acceptes _ que _ s I i ls_ sent_ comp le tement _ remplis _et_ signes. , Repondre a TOUTES les questions; le cas echeant·, indiquer 11 sans objet''. Si vous n 1 avez pa's assez de place, utilisez le verso, O Nomtire total d 1 unites IDENTIQUES figur:ant Sur cet imprime. DONNEES _ SUR L'EQUIPEMENT Co lonne reservee a 1 1 Agency 1, TYPE DE L' EQUIPEMENT CARRE A. D Chaudiere a tubes d I eau CITC B. 0 Chaudiere 8. tubes de fumee, type marine N° DE DOSSIER C. 0 Chaudiere sectionnelle et1; fonte BEC D. 0 Autre ch:audiere a tubes de fumCe 1. (detailler) 2. E. 0 Divers ( de tai'l ler) 3. If, 2. PRESSION RELATIVE NOMINALE ,EN LIVRES PAR POUCE 5. CARRE 6. 7. 3. CAPACITE NOMINALE EN LIVRES ANGLAISES DE VAPEUR 8. PAR HEURE, EN BTU, ETC, 9. 4. ETAT DE LA VAPEUR EN % DE SATURATION OU EN DEGRE 10. DE SURCHAUFFE 11. 12. 5. TYPE D' ALIMENT AT ION 13. A. 0 ,Atomiseur .. rot~tif 14. 15. B. 0 Atomiseur a air 16. C, 0 Atomiseur a vapeur 17. 18. D, 'O Autr~ (detB.iller') 19. 6. NOM DU FABRICANT, MODELE ET ANNEE DE FABRICATION _ 20. 7. ANNEE D'INSTALLATION DONNEES _ PHYSIQUES 1. HAUTEUR DE LA c'HEMINEE AU-DESSUS DU TOIT (en pieds) 2, HAUTEUR DE LA, CHEMINEE AU-DESSUS DU SOL 3. (en pied's) DIAMETRE INTERIEUR DE LA CHEMINEE OU DIMENSIONS AU SOMMET (en pouces) 4. y A-T-IL DES EVENTS D'ECHANTILLONNAGE ? OuiQ NonO 5. TEMPERATURE DU GAZ AU. BAS DE LA CHEMINEE 6. TEMPERATURE DU GAZ AU SOMMET DE LA CHEMINEE (si elle est connue) 7. DEBIT DE LA CHEMINEE EN PIEDS CUBE PAR MINUTE (s' il est connu) 8, MATERIAU DE LA CHEMINEE (BRIQUES, BETON, TOLE D'ACIER, etc,) 9. LISTE DE TOUTES LES AUTRES SOURCES RELIEES A CETTE CHEMINEE 50-102 (4/ 69) INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 147 Fig. 9 (suite) III. EPURATEUR 1. D CYCLONE pieds cubes/minute------- perte de charge------- 2. D DEPOUSSIEREUR ELECTROSTATIQUE pieds cubes/minute----------- 3, 0 AUTRE (DETAILLER) pied cubes/minute----- perte de charge ____ _ 4, NOM DU FABRICANT, MODELE ET ANNEE DE CHAQUE ELEMENT------------ 5. D NEANT IV. DISPOSITIFS _ DE_ REGLAGE _DE_ LA_ COMBUSTION 1. D REGLAGE AUTDMATIQUE (detailler) ------------------ 2. 0 APPAREILS DE CONTROLE OU ENREGISTREURS (detailler) ---------- 3. D AUTRES (detailler) ----------------------- 4. NOM DU FABRICANT, MODELE ET Al-rnEE DE CHAQUE ELEMENT ------------ 5. L_j NEANT V. COMBUSTIBLES UTILISES COMBUSTIBLE PRINCIPAL 1. 0 CHARBON, (indiquer le fou:::-nisseur au 1 1 emplacement de la mine) 2. 0 GAZ NATUREL 3, D FUEL (indiquer la qualitl2) __ 4. 0 DECHETS DE BOIS 5. D AUTRE (detailler) _____ _ CO}BIJSTI3l.E DE RZSER'.1E COHBUSTIBLE At:XILIAIRE O CHARBON (indiquer le fournisseur au l 1 emplacement de la mine) O GAZ }iATUREL D FUEL (indiquer la qualite) ___ _ D DECHETS DE BOIS D Al:TRE (dEtailler) ______ _ LJ CHAR.30~ (indiquer le fournis:se:.::: :;__' er::;>:.c.ce:.:er:t de la mine) D GAZ NATL"REL QFUEL L_j DECHETS DE BOIS O AUTRE (detailler) -------------------- cause du transport des polluants a travers ces limites, un examen plus detaille des parametres geographi- ques et meteorologiques peut etre necessaire. Une fois la zone determinee, on doit choisir un quadril- lage; trois systemes sont d 'usage courant (13): I) la projection de Mercator transverse universelle ou projection UTM; 2) le carroyage des latitudes et longitudes; 3) des coordonnees planes a l'echelle de l'Etat. Pour la plupart des modeles de diffusion atmo- spherique, on doit exprimer Jes donnees dans le systeme metrique; c'est pourquoi la projection UTM est recommandee. La zone a etudier doit etre divisee en carres, d'apres le systeme de coordonnees choisi. Comme la densite des emissions varie d'une zone a l'autre, il faudra subdiviser certaines de celles-ci en surfaces plus petites, en quarts de carres par exemple. L'adoption d'un quadrillage fournit un systeme uni- forme pour l'emegistrement et la transmission des donnees, ce qui est essentiel pour le calcul des emissions provenant de sources etendues et pour l'etablissement de modeles de diffusion. 148 GESTION DE J;.,A QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 9 (suite) VI. CONSOMMATION _DE_ COMBUSTIBLE_ (d' apres _la_ derniere _ ann€:e) 1. POURCENTAGE DE LA PRODUCTrnN DE BTU UTILISE, POUR LE CHAUFFAGE DES LOCAUX PENDANT L 'RIVER -------------------------------- 2. CONSO:MMATION DE COMBUSTIBLE PRINCIPAL ( indiquer les unites employe~s) Par heure d'hiver ________ Total annuel 3. CONSOMMATION DE COMBUSTrBLE"AUXILIAIRE (indiquer les unites employees) Par heure ----------- Total annuel -------------- 4. CONSOMMATION DE COMBUSTIBLE DE RESERVE (indiquer les unit€s employees) Par heure Total annuel ----------- -------------- 5. INDIQUER LES MOIS D'UTILISATION DU COMBUSTIBLE TYPE J F M A M J J A s 0 N D Primaire Auxiliaire De reserve 6. NOMBRE DE JOURS DE FONCTIONNEMENT POSSIBLE AVEC LE COMBUSTIBLE DE RESERVE NORMALEMENT EN STOSK " 7 •, DELAI NECESS,\IRE POUR, PAssiJ COMPLETEMENT AU COMBUSTIBLE DE RESERVE VII. FONCTIONNEMENT DE L'UNITE 1. D 1 apres les annees precedentes, pendant combien d 1 HEURES par.jour l 1unit€ ou les unites fonctionnent-elle:S. habituellement (exemple : 8 h. a 16 h. 30) 2. D' apres les annees precedentes, quels sent les JOURS de la semaine all l 'unite au les unites fonctionnent (exemple : du lundi au vendredi inclus) ---------~--------- 3. D'apres les annees precedentes, indiquer les variations saisonnieres eventuelles du fonctionnement, y compris les arrets pr€vus pour l 'entretien et les periodes de variation importantes de la production d'€:lectricit€ au de vapeur pour les processus industriels. (Exemple : "arret annuel du ler au 15 juillet, production a 65 % de la capacite en janvier et f6vrier 11 ) ---------------------- SIGNATURE du propri€taire ou d'un fond€: de pouvoirs --------Date-------- Norn de la personne avec qui cpmmuniquer sujet de: cette unite (imprimer o.u dactylographier) Titre----------~----~------,--,-,--------------~~- OBSERVATIONS - Outre les observations generales, ajouter des indications sur toutes les ------------ reparations. au modi~ica~i~ns import~ntes concernant I 'unite ou les unites pendant l'ann€:'e €coul€:e, ou pr€vues pour l'annee prochaine.: INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 149 Repartir Jes emissions entre Jes differents carres est une tiiche tres longue et fastidieuse. On doit envisa- ger Jes categories de sources suivantes ( 4): 1) utilisation des sols 2) sources industrielles 3) sources commerciales 4) sources residentielles 5) vehicules 6) transports routiers 7) chemins de fer. Pour chacune des sept categories, on doit etablir un systeme de cotation commode pour faciliter le calcul des emissions dans. chaque carre. On peut employer le systeme des cotations de carres subjectivement ou objectivement. Dans le premier cas, on examine taus Jes carres et on cote chacune des categories ci-dessus de 1 a 10; pour eviter !'influence de !'equation personnelle, taus Jes carres d'une meme categorie doivent etre cotes par une seule personne. A partir de ces cotations et du total regional des emissions d'une part et des cota- tions d'autre part, on calcule Jes emissions provenant de chaque carre. On obtient ainsi une approximation raisonnable des chiffres que donnerait la methode objective, sa,ns devoir faire de longs calculs. Dans la methode objective, la cotation est fondee, pour chaque carre, sur une mesure du nombre d 'unites d 'un parametre specifique. Par exemple, on determine la population de chaque carre a partir des donnees des recensements et l'on obtient la cote correspondante en supposant que la quantite de combustibles utilisee pour le chauffage des habita- tions est proportiom;elle a la population. La PSAP- CA a employe la methode subjective pour Jes sources industrielles et commerciales et pour Jes transports routiers, la methode objective pour Jes sources resi- dentielles, Jes chemins de fer et Jes vehicules a moteur; ces deux dernieres cotations ont ete calcu- lees respectivement d'apres la longueur des voies en kilometres et le nombre de voyages-kilometres (4). Nous exposons plus loin le calcul des emissions provenant d'un carre determine a partir de sa cota- tion. Collecte des donnees et ca/cul des emissions Une fois la preparation de l'inventaire achevee, on peut commencer a recueillir Jes donnees et a calculer Jes emissions. On trouvera des details sur la methode a suivre dans une communication de Bierbaum & Gedgaudas (13); Jes grandes lignes de la technique sont Jes suivantes: 1) Collecte des donnees sur Jes sources ponctuelles et calcul des emissions : a) envoyer des imprimes d'immatriculation ini- tiale (phase I) et verifier la suite donnee dans tous Jes cas; b) envoyer Jes questionnaires detailles de phase II et surveiller la suite donnee; c) coder Jes donnees fournies par Jes imprimes de phase II sur Jes bordereaux utilises pour la prepa- ration de cartes perforees, puis verifier; d) calculer Jes emissions de chaque source a partir des tables codees ; e) indiquer Jes processus correspondant aux diffe- rentes sources sur des organigrammes; /) calculer, pour !'ensemble de la region, la con- sommation totale de chaque combustible par Jes sources ponctuelles, qui servira a etablir le bilan en combustibles en vue de determiner Jes emis- sions des sources etendues. 2) Collecte des donnees sur Jes sources etendues et calcul des emissions: a) cater Jes carres pour chaque categorie d'emis- sion, par la methode de la cotation individuelle; b) coder Jes cotations de chaque carre sur des bordereaux de perforation, puis verifier; c) calculer Jes totaux regionaux par la methode du bilan en combustibles, ainsi que le total des cota- tions pour chaque categorie; d) calculer Jes emissions pour chaque carre, a partir de !'emission totale de la region et des totaux des cotations. Collecte des donnees sur !es sources ponctuelles et ca/cul des emissions. On commence par envoyer le questionnaire initial, qui permettra a l'organisme procedant a l'inventaire de savoir quelles sont Jes sources assez importarites pour etre immatriculees comme sources ponctuelles et d'obtenir des informa- tions de base sur la nature du materiel en fonc- tionnement. Pour que l'inventaire soit complet, ii faut faire une enquete au sujet de tous Jes question- naires non renvoyes. Apres l'achevement de la phase I, on envoie des imprimes de phase II; pour chaque source, leur type et leur nombre sont determines d'apres Jes resultats de la phase I. Ces questionnaires portent sur l'equipement, Jes parametres physiques, Jes epura- teurs, la regulation de la combustion, Jes matieres 150 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES premieres, la nature et la quantite des combustibles utilises et Jes jours et heures de fonctionnement. Bref, Jes imprimes de phase II doivent fournir toutes Jes informations necessaires pour le calcul des emis- sio.ns de la source. lei encore, une enquete detaillee est necessaire pour tous Jes questionnaires non ren- voyes. A la fin de la phase II, on doit classer toutes Jes sources qui ont rec;:u Jes questionnaires de phase I en trois categories: actives, incompletes et inactives. La premiere categorie comprend toutes les sources qui ont repondu aux questionnaires des phases I et II et sont considerees comme assez importantes poQr etre immatriculees. La deuxieme regroupe Jes sources qui n'ont pas renvoye le questio~naire de.la phase I ou l'ont renvoye mais n'ont pas rempli Jes imprimes de phase II; dans ce cas, ii faudra une enquete sur place pour achever l'immatriculation. Les sources inac- tives sont toutes celles considerees comme trop peu importantes pour etre imrnatriculees; leurs emissions seront done integrees dans ]'emission des sources etendues du carre ou elles se trnuvent. Lorsqu'on rec;:oit Jes questionnaires de phase II, I 'information est codee sur Jes bordereaux servant a l'etablissement de cartes perforees. Pour calculer le total des besoins de stockage concernant Jes informa- tions de la phase II, on se sert des tables. etablies pendant la preparation de I 'inventaire. Les. borde- reaux de perforation pour Jes sources ponctuelles doivent contenir toutes Jes informations fournies par Jes imprimes de phase II. Les bordereaux doivent etr!c) adaptes a la perfora- tion: il doit y avoir, pour chaque information a enregistrer, 80 colonnes clairement identifiees. A cause du grand nombre de donnees a enregistrer, ii faudra plusieurs cartes pour chaque source. Une fois la perforation achevee, on collationnera soigneusement avec Jes bordereaux de perforation, soit en. faisant un simple listage des cartes et en le comparant avec Jes bordereaux, soit au moyen d'une verificatrice, c'est-a-dire une perforatrice speciale ou Jes cartes sont perforees de nouveau. Si l'on dispose d'un personnel qualifie pour la perforation, cette derniere methode est recommandee. Le dernier stade de la verification consiste a etablir, a partir des informations stockees dans I 'ordinateur, un etat recapitulatif des sources; ii fournit une liste commode des donnees de l'inven, taire des sources et permet de comparer Jes donnees enregistrees avec Jes informations contenues dans Jes imprimes de phase IL Pour obtenir cet etat, on introduit en memoire Jes tables codees decrites ci- dessus, de sorte que Jes informations memonsees sous forme codee sont restituees sous leur forme initiale. On obtient ainsi une presentation analogue a celle des imprimes de phase II, ce qui fournit une verification simple, mais complete, des dohnees enre- gistrees. La figure 10, tiree de l 'inventaire des sources d'emissions de la PSAPCA (4), permet de mieux comprendre en quoi consistent Jes tables de catego- ries et Jes donnees mises en memoire. Les premieres indications identifient la source: nom, adresse, code postal, numero de telephone, coordonnees X et Y a I 'interieur d 'un carre de la projection UTM, en kilometres, identification du carre et quart de carre et code CITI. a Ce code est accompagne de la definition en clair, obtenue en mettant en memoire Ie code 3323, qui provient du dossier de la source etudiee, et en imprimant ensuite la definition correspondant a ce numero dans la CITI. Viennent ensuite.les jours et heures de fonctionne- ment. La source consideree fonctionne oe 1 h du matin a minuit (01 et 24 sous START et END), du lundi au vendredi (codes 2 et 6 respectivement). Les donnees sur l'activite saisonniere montrent un arret (0 % du fonctionnement normal) pendant deux se- maines, a partir de la 3Jme semaine deI'annee. Les donnees sur l'equipement sont codees d'apres le code BEC: en d'autres termes, le numero de code BBC est enregistre dans le dossier de la source et la definition en clair est ohtenue de la meme maniere que pour le code CITI. Le chiffre sous NO indique le nombre d'elements de materiel ayant le meme nume- ro de code BEC et la meme capacite nominale. RMTLS est le nombre de types de matieres pre- mieres consommees par ]'element d'equipement con- sidere. Enfin, RAT. CAP. designe la capacite nomi- nale, etant entendu que le chiffre qui precede la lettre E est a multiplier par la puissance de 10 dont l'exposant suit la lettre E: par exemple, 429 E 4 signifie 429 x 104 ~ 4 290 000. Les donnees sur Jes matieres premieres (RAW MATERIAL) n'appellent aucun commentaire, mais ii est a remarquer que Jes unites employees pour mesurer la consommation sont precisees. Celles sur Jes epurateurs (CONTROL EQUIPMENT) fournis- sent le nombre d'unites identiques, le debit volume- trique, la perte de charge et le rendement. Les deux derniers points, concernant la cheminee (STACK) et Jes emissions, sont lies parce qu'il ya un resume des a Pour l'explicitation des sigles, voir p. 142. INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION Fig. 10. lnventaire des emissions de sources ponctuelles (4) 10176 A FOU!'IORY ,021 so W TACOMA WASHINGTON 98411 PMONE X•UTM !541.l Y•UTM 5231.o GRID l012t00 ZIP 98'>11 SIC 3323 IRON/AND STEEL FOUNDRIES OPERATION SEASONAL OPERATION ·- 11 21 ,, 41 51 61 71 ... 1) 21 3) 41 51 6) 71 81 91 101 111 *** 11 21 31 41 ••• ... START END DAYS 01 24 26 EQUIPMENT SUMMARY BEC NO, ~MTLS 099 11 4) 099 l) 41 ue 81 2, 2'3 31 41 474 2) 11 !560 11 21 639 21 11 0/0 NO WK 0/0 NO WK 0/0 NO WK 0 2 '1 ••• RAT,CAP. DESCRIPTION ELECTRIC ARC• 0 !REC T 2EO ELECTRIC ARC• DIRECT 429E4 MEAT TREAT• MOLTEN SALT 1E6 CORE BAKlNG OVEN lEO MIXING AREA BLAST ROOM• PIT STYLE DIP TANK• STANDARD RAW MATERIAL SUMMARY ... RMC AMOUNT/HOUR AMOUNT/YEAR UNITS DESCRIPTION 000 lt 5819. TMRM NATURAL. GAS 114 2. 6000. TON IRON(FEI, SCRAP 190 1!872· 8124, TON STEEL 191 u,o. TON STAINLESS STEEL 329 O • 292000E 00 66000, GAL LINSEED OIL 512 Oa200000E•OZ 120000. GAL OTHER• PAINTS 878 0 • lOOOOOE 00 120. TON QUARTZ• FLINTS 891 22,. TON Ll~E· CALCIUM OXIDE 893 Oa275000E 00 166. TON OTMER• CLAYS, EARTHS 902 •• 16840. TON ABR•MAT'LS,PROD'S 946 •• TON FL.UORRSPAR CONTROL EQUIPMENT SUMMARY ••• CEC NO, CFM DEL. P 300 21 15E3 30 !500 21 15E3 30 !500 21 28E3 Jo !500 2) 35E3 18 STACK SUMMARY -· STK CFM DIAM TEMP 1 5E3 50 20E1 EMISSION SUf,IMARY ···- STK YR 502 PART 1 69 OEO lOEO EFF HT ,o DESCRIPTION SETTLING CHAMBERS SIMPLE FILTER SIMPLE FILTER SIMPLE· FILTER MAT'L " NOX HC SA'4P PORT NO co ox 151 152 GESTION DE : LA QUALITE DE L 'AIR DES VILLES emissions pour chaque point qui serait enregistre comme cheminee. On trouvera plus haut (equa- tion (1), p. 139) !'equation fondamentale pour le calcul d'une emission. En principe, l'ordinateur devrait pouvoir determi- ner le coefficient d'emission approprie d'apres l 'equipement et la matiere premiere utilises. Comme ii est difficile d'etablir ces tables a entrees multiples, la methode generale serait de choisir la table des coefficients d'emission appropriee pour le processus utilise dans le cas de chaque source et de faire figurer le codage correspondant sur le bordereaude perfora- tion de la source. L'avantage d'employer une table de coefficients d'emission enregistree sur ordinateur est que, si un coefficient d'emission change, ii suffit de modifier une seule entree et le programme est a nouveau utilisable. Un important element de !'analyse complete d'une source ponctuelle est l'organigramme du processus, necessaire pour determiner la relation entre l'equipe- ment utilise, la consommation de mati~res pre- mieres, les epurateurs et Jes cheminees. II existe des methodes pour coder les informations de l'organi- gramme de fa9on qu'elles puissent figurer sur les bordereaux de perforation, l'ordinateur Jes mettant ensuite sous forme graphique. · Pour etablir un bilan regional des combustibles, ii faut avant tout calculer la consommation des sources ponctuelles. Les emissions des sources etendues sont principalement liees a I 'utilisation de combustibles et leur calcul est facile si l'on connait la consommation totale de combustibles dans Ia region et !'utilisation qui en est faite par les sources ponctuelles. Sources etendues. Pour calculer les emissions des sources etendues, separement pour chaque carre, on commence par les cotations etablies au cours de la preparation de l'inventaire: chaque carre re9oit une cotation pour chacune des sept categories d'emis- sions, puis on inscrit en code Ia designation de chaque carre et les cotations correspondantes sur des bordereaux de perforation; ensuite, on doit proceder a une verification des cartes semblable a celle faite pour les sources ponctuelles. La verification finale des cotations se fait par analyse graphique; pour cela, on etablit un dia- gramme des densites pour chaque categorie. En examinant ce diagramme et une carte a l'echelle de la zone etudiee, ii est facile de voir ou se trouvent les plus grandes densites de population, les routes, les chemins de fer, les zones commerciales et indus- trielles et les differents types d 'utilisation des sols. L'analyse de ce diagramme montre si, dans l'une quelconque des sept categories, Jes cotations ont ete mal placees. On peut calculer, pour chaque categorie, le total regional des emissions, en se procurant les chiffres sur la consommatimi totale de combustibles; ii suffit d'ordinaire de s'adresser aux distributeurs locaux et a diverses sources officielles. On trouvera une des- cription detaillee de la fa9on de proceder dans la communication de Bierbaum & Gedgaudas (13). Pour calculer Jes emissions provenant de chaque carre, c'est-a-dire les cotations de ceux-ci, ii faut d'abord calculer, pour toute la region et pour cha- que categorie, le total des cotations des carres et les emissions totales. Pour assigner a un carre une emission· concernant une categorie de sources, on divise la cotation du carre par le total pour la region des cotations concernant cette source etendue, puis on multiplie par !'emission totale pour !'ensemble du comte: r Emission ] r co.talion du carre l lemission] de source = . x totale du (2) etendue total des cotations comte _ Ce calcul fournit !'emission du carre pour la categorie etudiee; on obtient le total des emissions d'un carre donne en additionnant celles des diffe- rentes categories. Si plus d'une region est en cause, ii faut determiner pour chaque carre la region corres- pondante; on applique ensuite la formule ci-dessus. Applications de l'inventaire des emissions Une fois acheve, l'inventaire des emissions a diver- ses applications allant des methodes a employer pour la lutte contre la pollution jusqu'a l'etablissement de modeles de diffusion concernant la qualite de !'air. Dans beaucoup de ces applications, on se sert de graphiques, comme ii a ete dit plus haut au sujet des techniques d'enquete rapide; la figure 11 en donne un exemple. Plus precisement (15), l 'inventaire peut etre utilise pour: 1) guider la lutte antipollution; 2) aider .a choisir !'emplacement des stations de surveillance et des reseaux d'alerte; 3) indiquer la repartition saisonniere et geogra- phique de la charge de pollution; 4) aider a mettre au point des methodes pratiques de Jutte; 5) souligner Ia priorite a accorder aux problemes de la qualite de l'air; 6) aider la planification regionale et le zonage; INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 153 Fig. 11. Resume de !'utilisation des combustibles au moyen de graphiques etablis par ordinateur PSlOO WH~LESALE FUEL SUMMARY 1970 (1000 GALl l"lt~E: CCUfllTY '1)(L 6l.ltl'WIY 1970 ncro CAJ T- l'C ,.,, ""' 'T't'f'E C:ESCIUl'TJON ,er ,.,,,,..., ·~ =~- ... M .. -~ ·-·~ - TYPE DESCRIPTION = - B KIT SAP COUNTY s KING COUNTY T PIERCE COUNTY E SNOHOMISH COUNTY 7) etablir des modeles de diffusion de la qualite de l'air; 8) predire les tendances futures de la qualite de ]'air; 9) determiner un rapport cout/avantages de la pollution de l'air; 10) etablir des programmes d'education et d'in- formation du public. Les modeles de diffusion de la qualite de l'air sont la de d'un grand nombre des applications ci-dessus. Leur principe est de simuler un environnement reel, en tenant compte des sources d'emissions, de la topographie et des conditions meteorologiques, au moyen de modeles mathematiques qui permettront d'estimer la qualite de ]'air aux points ou l'on n'a pas fait de mesures. Ce modele peut servir a indiquer }'emplacement des principales emissions et a evaluer Jes methodes de Jutte. II ne faut cependant y voir qu'un outil, qui ne doit pas remplacer des mesures effectives de la qualite de l'air. PCT 9,93 43,96 32,SO 13,21 -- s RMOUNT 4550 20l34 15067 6043 45794 TYl"C OfSCIUr'TlCN l"CT ~T WHO 75153 Nous etudions plus en detail ci-dessous l'emploi de I'inventaire des emissions pour etablir ces mo- deles de diffusion ainsi que Jes methodes de mise en ceuvre a appliquer ulterieurement. Etablissement de mode/es de diffusion de la qualite de !'air. L'emploi d'un modele de la dispersion atmospherique peut ameliorer beaucoup ]'applica- tion d'un programme rationnel de gestion de la qualite de l'air. Pour cela, ii faut disposer de donnees exactes sur les emissions, telles que celles obtenues par un inventaire detaille. Outre les donnees sur les sources ponctuelles et les sources etendues, on doit disposer d'une rose des vents associes aux temps stables et d'un reseau de recepteurs (11). 1) Donnees sur Jes sources ponctuelles: a) coordonnees UTM (X et Y), en km; b) emissions de dioxyde de soufre et de particules, en g/s; c) hauteur des cheminees, en metres; 154 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 12. Rose annuelle des vents de surface pour deux aeroports de la region de Seattle, Wash., 'Etats-Unis (10) a ' Rose annuelle des vents de surface pour l'annee civile 1969 WNW WSW s Frequence, en pourcentage Echelle 0 4 B 12 16 20 Pourcentage des observ.ations a 1 mille/h = 0,477 m/s. ENE E BOEING FIELD SEATTLE ESE AEROPORT INTERNA- E TIONAL DE SEATTLE - TACOMA lntervalles de vitesse (en milles/h) 1-3 4-7 8-12 13'-18 19-24 25+ WHO 77-100 INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 155 d) ascension des panaches en m2/s, qu'on doit diviser par la vitesse du vent en m/sec (fournie par la rose des vents) pour obtenir !'ascension en metres. 2) Donnees sur les sources etendues: a) coordonnees UTM (X et Y) de l'angle sud- ouest de la zone etudiee, en km; b) emissions de dioxyde de soufre et de particules, en g/s; c) hauteur des cheminees: 10 men ville 5 m a la campagne; d) largeur de la source etendue, en km (les sources etendues sont supposees carrees). 3) Rose des vents avec indication de la stabilite: graphique, a trois dimensions, des frequences de chaque combinaison direction du vent - vitesse du vent - stabilite de !'atmosphere. 4) Donnees sur les recepteurs: a) coordonnees UTM (X et Y), en km; b) identification des recepteurs. La rose des vents avec indication de la stabilite est obtenue a partir de releves meteorologiques effectues toutes les heures pendant un an; elle resume sous forme graphique la frequence des associations entre une classe donnee de stabilite et un vent de vitesse et de direction donnees. La figure 12 reproduit ces roses pour l'aeroport de Boeing Field et l'aeroport international .de Seattle-Tacoma (Etat de Washing- ton) (10). Le modele de diffusion calcule les concen- trations au niveau de chaque recepteur en prenant tour a tour chaque source ponctuelle et chaque source etendue et en calculant son effet sur chacun des recepteurs en fonction de la source consideree et des donnees de la rose des vents; il ajoute ensuite les contributions pour chaque recepteur jusqu'a epuise- ment de toutes !es sources. On suppose que !'emis- sion des sources est continue et que l'etalement du panache a une distribution de Gauss (14). Au debut, il faut choisir comme recepteurs les stations de surveillance, afin de valider le modele. On doit proceder a une analyse de regression pour calculer la pente et la concentration ambiante de fond d'apres les resultats predits par le modele et les mesures de la qualite reelle de l'air faites aux stations de surveillance. On peut alors appliquer au modele les resultats de !'analyse par regression, c'est-a-dire la pente et l'ordonnee a l'origine, et se servir ensuite du modele pour predire la qualite de l'air dans les autres points de la zone etudiee. La figure 13 donne un exemple de la droite de regression obtenue par la c'l E 'i,\ 2 " '" ;,:; E ~ ~ Fig. 13. Trace de la droite de regression (10) a 14l 12ol I 100~ I 80~ J i i I I 40~ I I I 20 1 0 0 20 40 Y0 = 19,21 Pente = 1, 16 Coeff. de carrel.= 0,99 80 100 60 Valeurs calculees (µg/m3) 11110 7739!} a Etalonnage du modele de diffusion pour Jes particules en suspension dans la region de Seattle, Wash., Etats-Unis, d'apres Jes donnees annuelles pour 1969. PSAPCA avec le modele pour la ville de Seattle. Une fois qu'on a valide le modele et ch.oisi un ensemble de recepteurs, on peut s'en servir pour obtenir des isoplethes des polluants dans la zone etudiee en predisant la qualite de !'air au niveau de ces recep- teurs. La figure 14 represente !es isoplethes obtenus par la PSAPCA avec le modele dans le cas des emissions annuelles de 1969 a Seattle (10). Methodes d'application. II s'agit de formuler un programme effi.cace de reduction des emissions, de fai;on a satisfaire a des normes specifiques sur la qualite de l'air. L'inventaire des emissions, s'ajou- tant au modele de diffusion, est tres utile pour cela; il permet a l'organisme responsable de connaitre la quantite et la nature des polluants emis par chaque source et de definir les zones a problemes, c'est- a-dire celles ou, d'apres la carte des isoplethes, les concentrations de polluants sont elevees (8). Si, par exemple, on envisage de modifier le niveau d 'emission autorise pour une certaine categorie 156 GESTION DE LA QUALITf DE L'AIR DES VILLES Fig. 14. lsoplethes de la moyenne arithmetique des concentrations de particules en suspension, pour l'annee 1969, dans la region de Seattle, Wash., Etats-Unis (10) • Conce.ntrations en µg/m 3 calculees a partir des modeles de diffusion. @ Concentrations en µg/m 3 me9urees en 1969 aux .stations de surveillance. d'installations d'une taille donnee, on calcule d'abord !'influence qu'aurait sur les emissions une modification du rendement de l'epuration de ces sources, puis on passe a nouveau en machine le mor;lele de diffusion et l'on etudie ce que devient le tableau de la qualite de l'air. Sans modele et sans inventaire exploitable sur ordinateur, les calculs se- raient tres longs. Pour examiner le programme de reduction des emissions de la PSAPCA, on a reduit les emissions de toutes les sources, conformement aux reglements de l 'Agence, puis on a passe en machine le modele de diffusion pour savoir si la qualite de l'air serait alors effectivement conforme aux normes indiquees. La figure 15 represente les courbes d'iso-concentration correspondant au respect des nouvelles normes, d'apres les indications du modele de diffusiori (10). En resume, I 'inventaire detaille des emissions a quelques tres grands avantages pour la gestion de la qualite de l'air. 11 donne un profil quantitatif des principales sources de polluants et fournit une base rationnelle pour etablir des programmes efficaces de reduction des emissions. De plus, si on s'en sert conjointement avec un modele de dispersion, on peut etudier I 'influence de chaque source sur la qualite de !'air. Comme le modele peut aussi servir a predire rapidement la qualite future de l'air, il permet de prendre des decisions rapides en cas d'urgence et d'etablir des methodes optimales de Jutte en vue d'atteindre, a long terme, la qualite desiree de !'air~ INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 157 Fig. 15. lsoplethes de la moyenne arithmetique des concentrations de particules en suspension, pour l'annee 1969, dans la region de Seattle, Wash., Etats-Unis: emissions des sources respectant les reglements sur la pollution (10) . Renton -fl Burien i'Y • Concentrations en µ,g/m3 calculees a partir des modeles de diffusion. Annexe I SOURCES D'INFORMATIONS SUR LA POLLUTION DE L'AIR AUX ETATS-UNIS Categories de donnees Cartes de I 'utilisation des sols Cartes de zonage Cartes de la densite de population Statistiques du recensement Taux de consommation du charbon, du fuel et du gaz Noms et emplacements des sources ponctuelles Consommation de combustibles par !es sources ponc- tuelles Consommation domestique de combustibles Sources d'informations Commissions d'urbanisme des villes et des agglomera- tions Bureaux de recensement Bureaux des ressources naturelles, distributeurs locaux de combustibles, associations professionnelles nationales Photographies aeriennes, associations de fabricants, chambres de commerce, services locaux du batiment et de l 'incendie, annuaires de fabricants Sources ponctuelles, conseils d'administration des cen- trales electriques Distributeurs locaux de combustibles 158 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Categories de donnees Consommation de combustibles par habitation Consommation de combustibles par Jes collectivites Repartition geographique de la circulation Production de dechets Sourres d'informations Conseils de l'enseignement, conseils d'administration des hopitaux Comptages de la circulation Services d'enlevement des ordures Annuaires des ressources minerales Composition chimique des combustibles Annexe 2 QUELQUES COEFFICIENTS D'EMISSION Tableau 1. Coefficients d'emission pour les moteurs a essence et les moteurs Diesel· utilises aux Etats-Unis Moteurs a Moteurs Diesel Polluant essence a (g/m3) (g/m3) Aldehydes 0,480 1,20 Benzo 3,4-pyrene 0,080 0,11 Monoxyde de carbone 350,0 7,2 Hydrocarbures 63,0b 22,0 Oxydes d'azote 14,0 27,0 Oxydes de soufre 1,10 4,8 Ammoniac 0,24 inconnu Acides organiques 0,48 3,7 Particules 1,31 13,2 a Y compris les emissions du dispositif antipollution, mais non les pertes par evaporation. b Dent 15,5 g/litre d"emissions du dispositif antipollution. Tableau 2. Coefficients d'emission po'ur les gaz provenant de ia combustion du charbon Foyers Centrales Industries domestiques et Polluant electriques (g/t) etablissements (g/t) commerciaux (g/t) Aldehydes 2,5 2,5, 2,5 Monoxyde de carbone 250 250 250 Hydrocarbures 100 500 5 000 Oxydes d' azote 10000 10000 4000 Oxydes de soufre 19 OOOS a 19 OOOS a 19 ooosa a S est la teneur en soufre du charbon, 'exprimee en %. Par exemple, si la teneur en soufre est de 2 %, !'emission d'oxydes de soufre sera 2 x 19 000 g, soi! 38 kg d'oxydes de soufre par ,tonne de charbon brOle. INVENTAIRE DES SOURCES DE POLLUTION 159 Annexe 3 COEFFICIENTS DE CONVERSION ET RENDEMENT DES EPURATEURS 1. Coefficients de conversion thermique pour des com- bustibles concurrentiels Combustibles so/ides Pouvoir calorifique en kcal Charbon gras et lignite Anthracite de Pennsylvanie Briquettes et combustibles conditionnes Bois, y compris les dechets de scierie Combustibles liquides Petrole brut des Etats-Unis Fuel distille (qualites 1-4) Fuel residue! (qualites 5-6) 6 000 000/t 5 800 000/t 5 300 000/t 1 500 OOO/m3 9 200/litre 9 200/litre 10 000/Iitre Combustibles gazeu.x Gaz nature! humide Gaz nature! sec Gaz manufacture 9 570/m3 9 340/m3 4 890/m3 2. Rendement prevu des epurateurs Nature de l'epuration Rendement estime Decantation Cyclone Depoussierage electrostatique Lavage Procede mixte mecanique-electrostatique Filtration sur tissu (en%) 30 80 80 85 95 99 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Rossano, A. T. Jr, red. Air pollution control. New York, McGraw-Hill 2. Ozolins, G. & Smith, R. Rapid survey technique for estimating community air pollution emzsszons. Raleigh, NC, Etats-Unis, ministere de Ia Sante, de !'Education et du Bien-etre social, 1966 (Public Health Service Publication No. AP-999-29) 3. Etats-Unis, ministere de la Sante, de !'Education et du Bien-etre social, National Air Pollution Control Administration. Compilation of the pollutant emis- sion. Washington, DC (Publication FS2.300 AP-42) 4. Rolander, T. A. The emission inventory and its role in modelling air quality and the subsequent implementa- tion strategy. 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CHAPITRE9 ORGANISATION ET FONCTIONNEMENT DES RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR A. T. Rossano a & J. F. Thielke b TABLE DES MATIERES Page Introduction . 161 Objectifs 161 Methodes . 162 Historique 163 Programmes de surveillance de la qualite de !'air - le systeme global . . . . . 163 Considerations generales 163 Identification des utilisateurs . 163 Besoins des utilisateurs . . . 164 Autres besoins . . . . . . 168 Application de !'analyse des systemes a !'organisa- tion d'un programme de surveillance . . . . . 169 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Considerations et besoins concernant Jes grandes lignes de !'organisation . . . . . . . . . . 170 INTRODUCTION Pour formuler des normes sur la qualite de l'air a !'echelon regional, national ou international, ii faut determiner continuellement cette qualite, de fa<;on fiable et reguliere, si l'on veut que les normes soient respectees. On emploie !'expression<< surveillance de la qualite de l'air >> pour designer Jes methodes permettant de determiner Jes caracteristiques de !'atmosphere, notamment la concentration des pol- luants, de fa9on a pouvoir satisfaire aux conditions fixees pour la gestion de la qualite de !'air. a Directeur, Air Resources Program, University of Washington, Seattle, Wash. 98195, Etats-Unis d'Amerique. b University of Washington, Seattle, Wash. 98195, Etats-Unis d'Amerique. Page Grandes lignes de l'organisationd'un programme de surveillance de la qualite de !'air fondee sur !'analyse des systemes . . . . . . . . . . . .171 Methode de selection des stations de surveillance 173 Methodes de surveillance de la qualite de !'air . . 175 Considerations fondamentales sur l'echantil- lonnage . . . . . . . . . . 175 Frequence des echantillonnages 176 Techniques de dosage . . . . • 177 Collecte, traitement et analyse des donnees 179 Structure du systeme . . • 181 Difficultes actuelles et resume 182 Difficultes . . . . . . 182 Resume. . . . . . . . 183 References bibliographiques 184 Objectifs Nous passons en revue dans ce chapitre les prin- cipes et les methodes de surveillance de la qualite de l'air et nous etudions: 1) la necessite d'un reseau de surveillance de la qualite globale de l'air; 2) les objectifs de divers programmes de surveil- lance; 3) les methodes d'echantillonnage et de determi- nation de la qualite de l'air; 4) Jes techniques d'obtention, d'analyse et de dif- fusion des informations concernant la surveillance de l'air; 5) le cout des reseaux; 6) les contraintes et !es besoins actuels. 161 - 162 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 1. Systemes de gestion de la qualite de l'air a Gestion de la gualite de !'air + Probleme de la P.Oilution de l'air Soucie de contrO!e • r-------------------+-- 1 • I Normes sur [es Surveillance des emissions I I emissions (lnventaire des emissions) Emissions I I I I Fonctionnement du programme Normes de qua lite de l'air Surveillance de la qualite de ['air I_ Activites tle lutte centre la pollution Surveillance meteorologique i-+-------- Relations publiques Critflres de qualite de l'air Planification Surveillance des effets de la Effets de la pollution pollution de l'air ~"t------, de l'air lndicateurs economiques, politiques ~t sociaux l~HO 77385 a Les fleches en trait plein correspondent il des echanges concrets, celles en tirete au cheminement de !'information. Meth odes Comme le montre la figure 1, un reseau de surveillance constltue un sous-systeme d 'un pro- gramme de gestion de la qualite de l'air et il est etroitement lie aux autres sous-systemes du pro- gramme d'ensemble. Par exemple, le reseau de sur- veillance doit etre etroitement lie avec les techniques de traitement des donnees pour les inventaires d'emissions, les immatriculations et les permis, les violations et Jes plaintes, I 'utilisation des combusti- bles, les plans de reduction des emissions, !'utilisa- tion des sols, les projections demographiques et l'urbanisme (]). Pour bien evaluer les principes et les methodes de surveillance de la qualite de l'air, il ne faut pas negliger !'ensemble du systeme; la fac;on logique d'examiner les besoins de la surveillance est done de commencer par examiner les objectifs de cette surveillance dans le cadre du systeme total : une fois les objectifs identifies, on peut definir les autres aspects du programme de surveillance. Nous .avons fait une recherche bibliographique, du point de vue des objectifs enonces ci-dessus, afin d'obtenir les informations historiques et techniques necessaires pour identifier le plus grand nombre possible de facteurs et de parametres intervenant dans la conception, le choix, la mise en place et le fonctionnement d 'un programme de surveillance de la qualite de l'air et pour definir le financement du systeme et les autres activites qui lui sont liees. Cette recherche a clairement montre la necessite d'envisa- ger le programme de surveillance dans le cadre d 'un systeme. Nous avons ainsi defini certaines categories dans lesquelles il est possible de grouper les principes et les methodes de la surveillance de la qualite de l'air, fournissant un cadre pour les analyses de systemes futures. Ces categories, qui correspondent en partie a celles adoptees dans l'etude de la concep- tion d'un systeme de surveillance de la qualite de l'eau (2), ont aussi ete suggerees par Hamberg(]) et par Keitz (3); nous Jes etudions plus loin (p. 174). Le mauvais fonctionnement de nombreux systemes an- terieurs etait du a une planification inadequate du point de vue de ces categories. Le choix des polluants et des effets a mesurer dans un programme de surveillance depend de la nature de la pollution a etudier, eliminer OU eviter. Chaque programme doit done etre adapte aux besoins et aux ressources de la collectivite ou du service en cause, mais doit aussi fournir les donnees essentielles qui serviront de base a la lutte antipollution. Les princi- paux obstacles que !'on rencontre tiennent a la RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 163 necessite de donnees sures et au cout eleve de leur collecte et de leur analyse. Historique Les programmes de surveillance de l'air se sont developpes, apres la seconde guerre mondiale, au- tour de la notion de reseau d'echantillonnage. L'evo- lution s'est jusqu'ici poursuivie clans le meme sens, avec des modifications clans la nature des capteurs et dans la transmission et le traitement des donnees, les systemes conservant la forme de reseaux. II existe actuellement pour la surveillance de la pollution des reseaux perfectionnes, avec appareils automatiques et affichage simultane par ordinateurs; un certain nombre de ces reseaux ont ete mis en place aux Etats-Unis (5-9). On a aussi decrit des systemes complexes de surveillance dans de nombreux en- droits d'Europe (10-17). L 'historique de la surveillance de la qualite de l 'air semble montrer que, bien qu'on ait fait beaucoup pour ameliorer la conception et la mise au point des reseaux, 011 n'a guere cherche a determiner les besoins effectifs, du point de vue de l 'utilisateur des donnees. Des travaux recents de Keitz (3) entre autres out montre que le volume des donnees recueillies excede souvent les besoins ou les possibili- tes de traitement des programmes de gestion. Un element capital de la planification d'un programme de surveillance est done de determiner les besoins de l'utilisateur des donnees et d'organiser le systeme de surveillance en vue d'y satisfaire. Se borner a suivre I'exemple des predecesseurs sans etudier de pres les besoins, comme cela semble avoir ete souvent le cas, peut conduire a utiliser une quantite de ressources hors de proportion avec la valeur du produit final du programme. Malgre les efforts anterieurs, nos connaissances sur les polluants atmospheriques sont loin d'etre satisfaisantes, en particulier pour l'exposition a long terme a de faibles concentrations de polluants et pour les concentrations au niveau mondial. C'est la une grave lacune clans la gestion de la qualite de I' air (18); pour y remedier, il faudrait sans doute accorder a la surveillance de la qualite une importance encore accrue clans les etudes futures. PROGRAMMES DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR LE SYSTEME GLOBAL Pour appliquer efficacement un programme de gestion de la qualite de l'air, il faut que des informa- tions fiables soient recueillies, analysees et evaluees de facon reguliere et efficace, et cela pour plusieurs raisons (19). D'une part, ii est vital de proteger l'homme, les principaux animaux domestiques et les recoltes importantes d'une exposition dangereuse a la pollution. D'autre part, il est souhaitable de connaitre les tendances de la qualite de l'air de facon a pouvoir organiser en consequence les efforts faits pour la maintenir. C'est la surveillance qui fournit les informations necessaires. Adopter des normes de qualite de l'air, puis des normes sur les emissions, ne suffit pas a assurer une amelioration; seule une surveillance a long terme de la qualite effective de l'air (20) permet de determiner l'efficacite des me- sures de lutte. Considerations generales Dans tout programme de surveillance, certaines considerations de base sont, en fait, des contraintes dont dependent la nature et !'importance du pro- gramme. Ce sont: 1) les besoins des utilisateurs de donnees ( quantite, qualite, emplacement, epoque); 2) les ressources disponibles (fonds, main-d'reuvre, moyens existants de surveillance); 3) les obligations juridiques (au niveau local, regional, national et international); 4) la technologie disponible (equipe- ment, techniques); 5) les criteres d'exploitation (sur les plans economique, social, juridique, financier); 6) la responsabilite des operations. Dans un programme specifique, l'une ou l'autre de ces considerations generales est la contrainte principale; il s'agit en general des ressources disponi- bles, en particulier financieres. Lorsqu'on etablit un programme, il faut classer les contraintes par impor- tance pour guider le choix de la meilleure facon de proceder. Identification des utilisateurs Un moyen commode d'identifier les utilisateurs possibles des donnees fournies par la surveillance est de disposer les problemes de pollution de l'air suivant une hierarchie logique (Fig. 2). Les conside- rations a l'echelle mondiale comprennent des fac- teurs tels que l'equilibre entre les sources et les puits (rabattements au sol) et !'evaluation des effets possi- bles d'un desequilibre eventuel. On doit savoir si la pollution moyenne de !'atmosphere terrestre ,mg- mente et, dans !'affirmative, a quel rythme (21). Pour arriver a une evaluation methodique de la pollution a l'echelle mondiale, une cooperation internationale est necessaire. Les considerations a l 'echelle d 'un 164 GESTION. DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig .. 2. Structure hierarchique logique du probleme de la pollution de l'air a Considerations-~ l'echelle mondia~___J Considerations a l'echelle des continents et des nations Considerations a l'echelle des grandes subdivisions des Etats (le cas echeant) Considerations a l'echelle regionale Considerations a J'echel/e locale IVJ-IO 77386 a Les fleches indiquent le cheminement de l'informaHon. continent et des pays sont importantes quand la pollution risque de franchir les frontieres et de creer des problemes d'ordre international, comme cela peut arriver en Europe. Les considerations a l'echelle des grandes subdivi- sions des Etats peuvent etre importantes pour la gestion de la qualite d'ensemble de l'air, bien que les limites de ces subdivisions soient administratives et ne correspondent pas, en general, a la structure de la pollution atmospherique. Aux Etats-Unis, par exem- ple, ce sont principalement les gouvernements des Etats qui sont charges de la Jutte contre la pollution. Des · situations analogues existent en Europe ou la lutte contre la pollution est souvent dirigee au niveau des Etats ou des provinces (12). Les considerations a l'echelle regionale impliquent d'ordinaire qu'on a decele un probleme concernant la pollution de l'air dans une region, independam- ment des limites administratives. La nature regionale de beaµcoup de ces problemes, des episodes de pollution exceptionnelle et des smogs photochimi- ques par exemple, montre en general qu'il faut attaquer le probleme a ce niveau; ce principe est reconnu aux Etats-Unis dans la determination offi- cielle des regions de contr61e de la qualite de l'air. A !'echelon inferieur de la hierarchie, !'echelon lpcal, Jes activites de Jutte se limitent d'ordinaire a des cas particuliers concernant une nuisance locale. D'apres ce schema, cinq niveaux de programme, correspondant aux niveaux du probleme de la pollu- tion de !'air, paraissent representer Jes utilisateurs possibles de la surveillance. La nature hierarchique du probleme, telle que la montre la figure 2, suggere la necessite de coordonner Jes efforts de surveillance entre ces cinq niveaux. Pour cela, ii est indispensable que Jes programmes locaux, regionaux, nationaux et internationaux soient compatibles, ce qui suppose essentiellement que Jes donnees et informations four- nies par la surveillance aient la qualite voulue et soient comparables. Besoins des utilisateurs Les informations obtenues grace a un reseau de surveillance sont utilisees dans diverses activites de Jutte contre la pollution. Hochheiser et al. (22) ont defini ces activites comme consistant a: 1) evaluer les effets de la pollution sur l'homme et sur son milieu; 2) etudier et evaluer les interactions entre pol- luants, et leur structure; 3) etablir des normes de qualite de l'air; 4) mettre au point des methodes et des reglements po~r la Jutte contre la pollution; 5) evaluer l'efficacite de la Jutte; 6) mettre en reuvre des methodes d'urgence pour eviter Jes episodes de pollution intense ou en reduire la gravite; 7) guider Jes efforts faits pour reduire Jes effets de la pollution de !'air grace a des methodes d'utilisa- tion des sois et a d'autres methodes de planification. Chacune de ces activites necessite des donnees specifiques. Par exemple, les donnees necessaires pour eviter les episodes de pollution intense sont tres differentes de celles dont on a besoin pour evaluer, a l'echelle mondiale, les effets de la pollution sur l'homme et son milieu. Dans le premier cas, l'essen- tiel est la rapidite de la collecte et de !'analyse des donnees; ii s'agit a ce moment d'empecher Jes concentrations de polluants d'atteindre des niveaux dangereux pour la sante, la securite et le bien-etre de la collectivite (23, 24), tandis que, dans Jes etudes a fechelle mondiale, la rapidite de la collecte des donnees est moins importante que leur qualite. RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 165 Pour evaluer exactement les effets de la pollution, les donnees doivent etre representatives des niveaux de pollution qui en sont la cause. Comme les effets sont difficiles a determiner, surtout pour les faibles concentrations, les methodes de mesure sont beau- coup plus elaborees que dans le cas des episodes de pollution intense. Dans chacun des exemples ci- dessus, le cout de la collecte des donnees depend principalement des caracteristiques du reseau em- ploye. Dans le cas des episodes, le cout est princi- palement lie a l'emploi de techniques rapides de collecte et d'analyse, tandis que pour un echantillon- nage perfectionne de faibles niveaux de pollution, il provient sans doute surtout des instruments. Pour des raisons concernant la qualite, la quantite, I 'implantation et le temps, il est tres important de definir les donnees necessaires pour le controle de la qualite de l'air; malheureusement, cela n'a pas ete fait de fac;on satisfaisante. Aux Etats-Unis, par exemple, on depend presque entierement de deux reseaux de surveillance, l'un pour les particules, l'autre pour les gaz, dont !'exactitude et la precision sont insuffisantes. L'enonce des besoins nationaux pour les procedures de lutte contre les episodes de pollution intense specifie que ces reseaux doivent fournir des donnees tres rapidement, de fac;on qu'on puisse mettre en reuvre les methodes prevues (25); c'est le cas en effet, mais on a constate que les reseaux utilises ne conviennent pas pour fournir les donnees necessaires a d'autres fins. Par exemple, les reseaux d'echantillonnage des particules ne fournis- sent pas I 'analyse granulometrique ni la fraction respirable, ni un grand nombre des polluants con- densables que !es filtres a grand debit ne retiennent pas. Ces informations sont cependant importantes lorsqu'on cherche a evaluer !es effets de la pollution de l'air et a apprecier certaines tendances et certains problemes. Dans le tableau 1, nous avons cherche a classer !es donnees necessaires pour la gestion de la qualite de l'air d'apres leur utilisation et a suggerer Jes niveaux de programme les plus etroitement lies a des utilisa- tions specifiques. Bien que ce tableau constitue une classification subjective, il fournit une indication sur les diverses donnees necessaires quand on applique a des fins specifiques la methode de gestion de la qualite de l'air exposee ci-dessous. Des donnees d'excellente qualite sont necessaires pour etudier Jes interactions entre polluants dans !'atmosphere et pour evaluer les effets de la pollu- tion, dont l'etude est l'un des principaux aspects de la lutte contre la pollution. Ils vont de legers troubles psychologiques et de genes telles que !'irritation des yeux et les mauvaises odeurs jusqu'a des dommages pouvant interesser toute la planete. Pour ces evalua- tions, on doit disposer d'informations exactes et representatives sur la qualite de l'air, qu'il est diffi- cile d'obtenir; ii faut done que les efforts de surveil- lance faits pour arriver a ce resultat soient coordon- nes au niveau de programme le plus eleve. Une approche multidisciplinaire est indispensable dans les programmes de surveillance dont le but est de fournir des donnees appropriees pour l'etude des effets de la pollution. Une autre difficulte, liee a la precedente, est que notre connaissance de l'etendue et du comportement de la pollution atmospherique laisse beaucoup a desirer. II est impossible de bien diriger les efforts visant a obtenir un environnement pur et sain sans avoir des connaissances de base sur les interactions dans !'atmosphere et sur les phenomenes fondamen- taux physiques et chimiques qui sous-tendent le probleme de la pollution de !'air. Dans certains cas, les tentatives faites peuvent aggraver la situation au lieu de l'ameliorer. Par exemple, en essayant de reduire la masse des particules emises, on a aug- mente I 'emission des particules !es plus fines, de sorte que, dans certaines regions, les indices de visibilite sont moins bons, bien que les programmes de lutte aient permis des progres impressionnants. Pour ob- tenir les meilleurs resultats, les efforts de recherche et de surveillance doivent etre multidisciplinaires et !es divers services et administrations doivent cooperer. Les caracteristiques des donnees necessaires pour etablir les normes concernant la qualite de l'air sont determinees par la nature de celles-ci. Le but de ces normes est de fournir aux programmes de lutte des objectifs dont la realisation permettra d'obtenir un environnement sain. Pour fixer ces normes, les don- nees sur la qualite de l'air doivent indiquer les conditions qui provoquent des effets nuisibles; pour suivre revolution des effets des polluants, la collecte des donnees fournies par les reseaux de surveillance est necessaire. L 'experience recente aux Etats-Unis montre qu'il est desirable que les normes sur la qualite de Ljr soient unifonnes dans tout le pays; des considerations geographiques donnent a penser que l'etablissement des normes en Europe devrait se faire a l 'echelle du continent. Pour cela, les donnees sur la qualite. de l'air doivent etre rendues compara- bles, de preference grace a une cooperation permet- tant de coordonner les efforts. Les donnees sur la qualite de l'air sont necessaires pour formuler des methodes de Jutte et des regle- Tableau 1. Classification des besoins possibles en matiere de donnees pour la gestion de la qualite de !'air, d'apres leur utilisation et le niveau du programme Caracteristiques necessaires pour les donnees a Categorie d'utilisation Nombrede Frequence Niveau d'utilisation des Qualite Quantile stations d'echantillonnage donnees Evaluation des effets de la pollution sur elevee plusieurs annees el eve elevee mondial-national l'homme et son milieu Etude et evaluation des interactions et du elevee plusieurs mois a el eve elevee- mondial,national comporternent des polluants, y compris le plusieurs annees transport atmospherique a longue distance Etablissement de normes de qualite de l'air moyenne a plusieurs annees peu eleve elevee national-regional elevee Formulation des methodes de lutfe et de la faible a plusieurs mois moyen a elevee national-regional reglementation moyenne a 1 an el eve Evaluation de l"efficacite de la lutte faible plusieurs mois peu eleve moyenne national'regional a 1 an Mise en ceuvre des methodes d'urgence pour faible plusieurs annees peu eleve a elevee regional eviter les pollutions exceptionnelles ou mo yen diminuer leur intensite Orientation des efforts pour reduire l'influence faible a 1 an el eve faible regional de la pollution de I' air grace a une utilisation moyenne planifiee des sols a La qualite des donnees concerne leur exactitude et leur precision; la quantile, le nombre de donnees disponibles pendant une periode determinee; le couverture geographique necessaire; la frequence d'echantillonnage, la duree de la collecte (par exernple, echantillons moyens sur une heure ou sur 24 heures). -O'I O'I Delai d'obtention de resultats Cl plusieurs annees t,j "' ..., 0 z plusieurs mois a 0 plusieurs annees t,j r > /0 plusieurs annees r: > I""' ~ t,1, 1 an 0 t,j r 1 an ~- 0 t,j "' plusieurs mois a s plusieurs annees r r t,j "' plusieurs annees -- nombre de stations, I a RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 167 ments; elles permettront d 'identifier les zones de hautes concentrations et, dans certains cas, de lier des sources specifiques a des problemes particuliers. Bien que les besoins en matiere de donnees ne soient pas critiques, ii semble preferable d'obtenir des don- nees avant d'etablir un plan pour mettre en ceuvre certaines methodes de lutte determinees; ces donnees peuvent done figurer parmi les premieres necessaires pour 1a mise en ceuvre d'un programme. Les donnees dont on a besoin pour evaluer l'effi- cacite de la Jutte contre la pollution, bien que mains critiques que pour certaines autres applications, soot extremement importantes. Des efforts constants soot necessaires pour obtenir des donnees qui permettent de mesurer les progres realises dans le sens de !'application des normes et de la realisation des objectifs fixes pour la qualite de l'air. Ces tendances et ces realisations doivent etre evaluees aux niveaux superieurs de programme pour assurer une evalua- tion globale et claire des progres realises. Pendant Jes episodes de pollution intense, la qua- lite primordiale des donnees sur la qualite de l'air est leur rapidite, afin de permettre d'appliquer le plan d'urgence; si l'on desire des previsions, ii faudra disposer, parallelement, de donnees meteorologi- ques. Aux Etats-Unis le Bureau meteorologique national (ESSA) fournit les donnees necessaires sur la meteorologie locale et publie des previsions sur les pointes possibles de pollution pour tout le pays. La derniere utilisation des donnees sur la qualite de l'air indiquee dans le tableau 1 concerne les efforts fajts pour guider la planification de !'utilisa- tion des sols afin d'eviter dans l'avenir des pro- blemes de pollution atmospherique. A ce sujet, les modeles de diffusion peuvent etre tres utiles pour la planification, car ii importe de caracteriser Jes ni- veaux de pollution de la region ou de la zone consideree. L'etude du tableau 1 suggere que les besoins nationaux et internationaux en matiere de donnees sont lies a !'evaluation des effets de 1a pollution, a l'etude et a !'evaluation des interactions entre pol- luants, a l'etablissement de normes pour la qualite de !'air et a !'evaluation de l'efficacite de la lutte contre la pollution sur le plan national et sur le plan international. Dans le cas de programmes au niveau regional et local, Jes donnees sur la surveillance de la qualite de !'air sont necessaires pour des activites telles que la mise au point de diverses methodes de Jutte, les alertes et la planification de I 'utilisation des sols. II est a remarquer particulierement que le tableau 1 indique Jes programmes pour lesquels I 'utilisation des donnees parait etre la plus critique. D'apres Jes considerations ci-dessus, on peut defi- nir en partie Jes objectifs generaux des niveaux de programme suggeres. Par exemple, Morgan & Ozo- lins (26) ont defini comme suit Jes objectifs des programmes regionaux de surveillance de la qualite: 1) mesurer et demontrer les progres realises dans la region dans le sens de !'application des normes de qualite de !'atmosphere; 2) determiner la qualite de l'atmosphere dans Jes zones non urbaines de la region; 3) ameliorer la fiabilite des modeles de diffusion et aider a formuler les methodes de Jutte et la planifica- tion a long terme; 4) fournir des donnees sur 1a qualite de l'air pendant Jes episodes de pollution intense. Pour Jes programmes au niveau national et inter- national, Jes objectifs principaux de la surveillance de 1a qualite de l'air se distinguent des opjectifs retenus au niveau regional et local, bien que Jes programmes aux niveaux superieurs doivent integrer les donnees recueillies a !'echelon regional et a !'echelon local. Pour les niveaux superieurs, les objectifs principaux suggeres quanta l'obtention de donnees par 1a surveillance sont les suivants : 1) fournir des donnees sur la qualite de l'air pouvant servir a evaluer les effets de la pollution sur l'homme et son milieu; 2) fournir des donnees sur la qualite de l'air en vue d'etudier et d'evaluer le comportement et Jes interactions des polluants, notamment grace a l'eta- blissement et a la verification de modeles mathemati- ques; 3) fournir des donnees sur la qualite de l'air pour l'etablissement de normes de qualite; 4) surveiller le progres des programmes aux ni- veaux inferieurs. Bien que Jes objectifs specifiques de la surveillance de la qualite varient suivant le niveau du pro- gramme, ii est quelquefois possible d'atteindre plu- sieurs de ces objectifs par un seul sous-systeme de surveillance; dans le cas contraire, ii faut etudier avec soin la possibilite de se procurer par d'autres moyens !es donnees necessaires. Dans Jes circonstances normales, Jes objectifs assi- gnes a la surveillance dans un programme donne peuvent changer a mesure que le programme evolue ou que des faits nouveaux imprevus se produisent. 168 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR DES VILLES Un~ raison tres importante qui peut motiver cette modification est une variation du niveau des techni- ques de surveillance disponibles. L'organisation de base doit prevoir une certaine souplesse dans le choix des methodes. Par exemple, des appareils de surveillance mobiles peuvent etre plus interessants qu'un grand nombre d'appareils a poste fixe si l'on envisage une evolution rapide des techniques de surveillance, des previsions meteorologiques et des modeles mathematiques. Nous avons cherche a es- quisser plusieurs possibilites dans ce domaine (voir ci-dessous p. 181). Autres besoins Les ressources disponibles, surtout les ressources financieres, sont la principale contrainte dont de- pend la surveillance de la qualite de l'air a chaque ni.veau de programme (local, regional, national et international). Si Jes ressources etaient illimitees, on pourrait concevoir que chaque programme de Jutte permette de surveiller la qualite de l'air de fa9on a fournir toutes les informations necessaires, depuis l'echelle locale jusqu'a l'echelle mondiale. Mais comme tel n'est pas le cas et vu la nature des donnees necessaires pour Jes programmes des divers niveaux, il semble peu douteux que Ia surveillance doive s'exercer par Ia cooperation des elements des divers programmes. Dans le passe, cette surveillance a surtout ete axee sur !es efforts regionaux ( et Iocaux). Au niveau international, ii existe une certaine cooperation dans ce domaine. L'Organisation me- teorologique mondiale (OMM) organise des recher- ches en cooperation sur la pollution de base de !'atmosphere de la planete et !'Organisation de Cooperation et de Developpement economiques (OCDE) a cree un reseau international de surveil- lance pour etudier le probleme du transport de Ia pollution en Europe. Recemment, Ia Commission des Communautes europeennes (CCE) s\':st beau- coup preoccupee de la qualite de l'air et !'on peut vraiment esperer que ses efforts finiront par aboutir a un systeme europeen de surveillance. Les niveaux de programme correspondant a cha- que categorie d'utilisation des donnees (voir ta- bleau 1), montrent que l'effort total de surveillance de la qualite de l'air pourrait se repartir a plusieurs niveaux, peut-etre cinq, Jes activites de chaque ni- veau etant coordonnees de fa9on a .satisfaire aux besoins essentiels pour tous les niveaux, depuis l'echelle locale jusqu'a Fechelle mondiale. Une fois les elements de programme definis dans le systeme general de surveillance de la qualite, il devient possible d'envisager la repartition entre Jes niveaux des responsabilites et des criteres operationnels, compte tenu des ressources disponibles et des exi- gences de la legislation a chaque echelon, ainsi que du niveau des techniques existantes et disponibles pour Ia surveillance de Ia qualite de l'<,1ir. Pour chaque niveau de programme, on doit deter- miner Jes fonds, le personnel qualifie et le materiel et les. installations dont 011 dispose. Comme dans le passe, 011 a surtout insiste sur les programm~s Iocaux et regionaux, ii existe de nombreux reseaux de surveillance destines 'a satisfaire aux besoins essen- tiels a ces niveaux en decelant Jes zones cle forte polh1tion et en servant d'indicateurs en periode de pollution exceptionnelle. Bien que ces systemes puis- sent. repondre aux principaux besoins locaux et regionaux, ils ne conviennent pas, dans Ia plupart des cas, pour les programmes d'un niveau plus eleve. Les methodes employees, qu'il s'agisse de gaz ou de particules, ont en effet ete generalement mises au point a un moment ou toutes Jes donnees que l'on pouvait recueillir etaient tres utiles. L'exactitude et la precision comptaient moins qu'une coherence relative et une obtention rapide, au moindre cout de nombreuses donnees pour un grand nombre d'~m- placements representatifs. Ces donnees ont etc utiles pour mettre en evidence les grandes differences entre zones. et pour determiner Jes methodes initiales de lutte, mais, de par leur nature, ii est difficile d'en extrapoJer les result.its a l'echelle d'un pays OU a l'echelle internationale: Un inventaire soigneux de l'equipement disponi- ble aidera a repartir de fa9on adequate les responsa- bilites et les criteres operationnels a chaque niveau. En Europe, par exemple, les organismes internatio- naux qui s'occupent de pollution de !'air (OMS, OMM, OCDE, Commission economique des Na- tions Unies pour !'Europe, CCE a) ont deja fait un travail preparatoire important en vue de fournir sur Jes systemes existants des informations qui permet- tent de determiner ou mettre !'accent pour obtenir Jes donnees necessaires sous une forme compatible avec !'ensemble du systeme. L'examen du cadre juridique de la surveillance de la qualite de l'air sortirait des limites du present document, mais on peut signaler plusieurs facteurs importants. Les considerations juridiques doivent porter sur toute la serie des programmes de surveil- Ian,ce, depuis 1 'echelle locale jusqu 'a l 'echelle in terna- a Commission des Communautes europeennes. RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 169 tionale. Les questions concernant le partage et I 'in- terpretation des donnees sont d'une extreme impor- tance aux niveaux national et international. Les autorites competentes doivent recevoir Jes instruc- tions et le soutien necessaires sur le plan juridique pour l'etablissement de systemes de surveillance a chaque niveau de programme et au sujet de ques- tions telles que ]'acquisition d'emplacements pour les stations de surveillance dans Jes zones choisies et la valeur des donnees fournies par la surveillance comme moyens de preuve devant Jes tribunaux. En resume, la qualite de l' air vient d'etre examinee dans le cadre d'une hierarchie allant de problemes locaux a des considerations a l'echelle mondiale. Les activites de surveillance doivent, a chaque niveau, etre compatibles et comparables si l'on veut satis- faire aux besoins en donnees a chaque niveau, besoins qui, en general, sont aujourd'hui definis. Avant de repartir les responsabilites et les criteres operationnels de la surveillance entre les divers niveaux de programme, il faut tenir compte des ressources disponibles, des exigences de la legislation et de l'etat actuel de la technologie. Le reste du present chapitre est consacre a un expose sommaire de !'application de !'analyse des systemes a !'organisation de la surveillance, a une description des methodes de surveillance de la qua- lite de l'afr et a l'examen des systemes de donnees necessaires; en outre, nous parlons brievement des structures possibles des systemes pour les pro- grammes de surveillance de la qualite de l'air. APPLICATION DE L'ANALYSE DES SYSTEMES A L'ORGANISATION D'UN PROGRAMME DE SURVEILLANCE Introduction L'organisation et le mode de fonctionnement d'un systeme de surveillance de la qualite de l'air depen- dent de diverses considerations techniques, notam- ment de la nature des sources de pollution et de leur densite geographique ainsi que des personnes susceptibles de souffrir de la pollution et de la plus ou moins grande complexite des facteurs meteorolo- giques et topographiques. II faut aussi tenir compte du temps et des ressources disponibles, des con- traintes juridiques, etc. On peut diviser les efforts de surveillance en deux classes: la surveillance continue de la qualite de ]'air et Jes etudes speciales. Dans chaque classe, deux categories d'activites sont possibles: la surveillance mobile et la surveillance par des stations fixes. La surveillance continue est le plus souvent reali- see par des stations fixes; en general, un certain nombre de ces stations sont reparties pour former un reseau afin de determiner la qualite de l'air dans une region donnee. Les activites de surveillance de la plupart des programmes de Jutte contre la pollution, aux Etats-Unis et en Europe, se fondent sur le systeme des reseaux, dont un grand nombre ont ete decrits (voir Jes references 5-17). Les etudes speciales sur la qualite de ]'air peuvent etre aussi irnportantes que la surveillance reguliere. Rossano ( 4) a defini trois categories: etudes des problemes poses par Jes sources locales, enquetes pour !'implantation des usines et recherches. Problemes poses par !es sources locales Ces etudes portent d'ordinaire sur des sources specifiques et identifiables. II s'agit par exemple d'etudier !'air, l'eau, la vegetation, Jes materiaux de construction et la faune au voisinage d'une acierie ou d'une fabrique d'aluminium ou d'engrais phos- phates, afin de determiner a quel degre leurs emis- sions de particules et de polluants gazeux affectent l'ecologie locale. On peut avoir a etudier Jes concen- trations de particules et de dioxyde de soufre prove- nant d'une centrale alirnentee au charbon ou d'une usine metallurgique d'affinage implantee dans un endroit recule, en vue d'obtenir des donnees sur !'influence de leurs emissions ou sur l'efficacite des mesures d'epuration appliquees a la source. Enquetes avant le choix d'un emplacement II est malheureusement rare que !'on etudie la pollution de !'air dans une zone avant de choisir l'endroit ou sera implantee une nouvelle usine. Une bonne utilisation des sols dans une zone d'expansion technique et demographique exige de I 'imagination et de la reflexion pour planifier et zoner !'agglomera- tion. Cette fa<;on de faire ne peut garantir que la pollution de l'air ne posera pas de problemes ulte- rieurement, mais elle perrnet de ne pas creer sans necessite des situations evidemment indesirables et, eventuellement, d'eviter des proces. Si !'emplacement a deja ete choisi, ii est hautement souhaitable d'etudier le milieu a cet emplacement avant la mise en service de l 'usine, comme on le fait toujours au Royaume-Uni pour les centrales electri- ques. On obtient ainsi des donnees de base aux- quelles on peut comparer la pollution causee ensuite par l 'usine, ce qui est extremement utile pour plani- fier des constructions analogues ailleurs. 170 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Recherches Bien qu'on ait realise au cours de ces dernieres annees des progres impressionnants, nous compre- nons encore fort ma! les mecanismes fondamentaux et Jes processus en jeu dans Ia formation, !'intensifi- cation et !'attenuation de Ia pollution de !'air et de ses effets nuisibles. Dans le passe, Jes etudes sur la pollution de l'air dans les agglomerations nous ont permis de mieux comprendre Jes notions fondamen- tales de la pollution, bien que Ieur but principal ait ete Ia mise au point de mesures de lutte. L'etude sur la pollution de !'air dans !'agglomeration de Nash- ville a ete 1 'une des premieres a etre principalement orientee vers la recherche (27); d'autres enquetes de ce genre sont necessaires pour fournir Jes reponses et Jes explications que reclament les nombreuses ques- tions se rattachant au probleme de la pollution de !'air. Les etudes sur les desastres de Liege (Belgique), de Donora (Etats-Unis), de Poza Rica (Mexique) et de Londres (Angleterre) ont ete des recherches. speciales faites immediatement apres !'episode de pollution intense afin de decouvrir Jes faits fondamentaux concernant la nature, l'etendue et les causes de la pollution. D'autres exemples de recherches a !'echelon d'une region sont fournis par l'etude real.isee en 1959 dans Ia vallee centrale de Californie pour determiner la nature et la contribution des polluants provenant des dechets brules par Jes agriculteurs, et par l'enquete sanitaire etendue faite a New York pour ,;::onnaitre !'influence de la pollution urbaine sur la sante d'un large echantillon de familles. Des etudes analogues ont ete realisees a Saint-Louis, OU l'on a fait un grand effort pour obtenir des donnees en vue de verifier un modele exploite sur ordinateur (28). Une grande partie des activites de surveillance de la qualite de !'air ont pour but principal de repondre aux nombreuses questions que posent Jes divers phenomenes de la pollution atmospherique. L'un des exemples Jes plus recents est celui d'une equipe de chercheurs de l'universite et de !'administration, venus de differentes parties des Etats-Unis;' qui a procede pendant deux semaines a une etude intensive des aerosols contenus dans le smog de la cuvette de Los Angeles, en Californie (29); ils ont ainsi obtenu des informations que Jes programmes de surveillance courante n'auraient pu fournir et qui ont des conse- quences directes pour les activites de surveillance dans la region. Le second mode de surveillance est l'echantillon- nage mobile, qui peut completer tres utilement un programme applique au moyen de stations fixes; on equipe une voiture, un camion, un avion, un helicop- tere, etc., de divers instruments et l'on etudie ainsi des points choisis, deliberement ou au hasard, dans une ou plusieurs regions. Cette methode a ete peu utilisee jusqu'ici, mais il est probable que son role sera plus important dans l'avenir. Son principal avantage est de permettre une evaluation relative- ment detaillee de la qualite de l'air dans une region geographique etendue, a un coftt raisonnable si on le compare a celui des stations permanentes. Les unites mobiles peuvent servir de stations de surveillance semi-fixes pour verifier !'exactitude des stations fixes; elles sont aussi utiles pour les enquetes sur le choix d'une implantation, par exemple celle d'une station de surveillance, ou pour evaluer des pro- blemes particuliers de pollution. La reponse plus rapide des instruments recents rend la surveillance mobile plus interessante, car la lenteur de la reponse des anciens instruments reduisait beaucoup Ieurs possibilites d'application. Considerations et besoins concernant les grandes lignes de l'organisatfon L'organisation de base d'un systeme de surveil- lance de la qualite de !'air, a l'un quelconque des cinq niveaux de programme definis plus haut, se fait en plusieurs stades: choix des polluants a controler, fixation du nombre, de !'emplacement et de la nature (fixe ou mobile) des points de surveillance neces- saires, choix des instruments, des techniques d'ana- lyse et des frequences d'echantillonnage convenables pour une etude satisfaisante de la concentration et du comportement des polluants, et mise au point de methodes appropriees pour le traitement et !'analyse des donnees (26). De plus, il faut que les parametres choisis soient compatibles avec ceux des autres ni- veaux du systeme general. Outre certaines considera- tions et contraintes d'ordre pratique, les principaux facteurs qui fixent !'organisation du systeme de surveillance sont, du point de vue de !'ensemble du systeme, les donnees necessaires et les utilisations qui en sont faites. En realite, !'organisation sera un compromis entre les objectifs desirables et les res- sources disponibles (30). Le but principal d 'un systeme de surveillance est de fournir des informations. Si en informatique on a coutume de dire que les resultats valent ce que valent Jes donnees d'entree, il n'en va pas autrement pour un programme de gestion de Ia qualite de !'air. De bortnes donnees de surveillance sont indispensables RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 171 pour appliquer efficacement le programme. Bien que les objectifs de chaque programme soient de pre- miere importance dans !'organisation d'un systeme de surveillance, !'experience montre que, en fin de compte, l 'utilite et l 'interet de ces systemes peuvent etre tres affaiblis, voire reduits a neant, si au stade de la planification, on n'accorde pas !'attention voulue a un certain nombre de details tres importants, necessaires pour obtenir de !'ensemble du systeme les meilleurs resultats (3): 1) la fiabilite du systeme et la specification des taux de defaillance de ses composants; 2) le contr6le de la qualite, y compris les specifica- tions de qualite et Jes calendriers d'inspection; 3) des programmes reguliers d'entretien, permet- tant de reduire au minimum le temps pendant lequel le materiel est hors service, de signaler les pannes et d'effectuer Jes reparations; 4) Jes essais, tant a la reception du systeme qu'ulte- rieurement, a intervalles reguliers; 5) la situation de la main-d'ceuvre, notamment Jes ressources en specialistes ayant les qualifications necessaires a tous les niveaux de !'exploitation et de l'entretien et les moyens de formation; 6) la documentation: manuels de formation, me- thodes d'exploitation et d'entretien, programmes d' ordinateur; 7) la gestion du systeme, en particulier !'organisa- tion, la repartition des fonctions, les filieres de communication et !'attribution des pouvoirs. A cause de la complexite inherente aux besoins de la surveillance, notamment ceux enumeres ci-dessus, I 'analyse des systemes est suggeree comme moyen d'arriver a un compromis raisonnable entre les objectifs desirables et Jes ressources disponibles. Grandes lignes de l'organisation d'un programme de surveillance de la qualite de l'air fondee sur l'analyse des systemes Nous avons donne quelques indications sur la complexite d'un programme efficace de surveillance de la qualite de !'air et sur Jes problemes que pose son application. L'analyse des systemes peut etre utile en disposant ces problemes et ces difficultes dans un cadre pouvant servir de guide pour determi- ner les activites de surveillance que necessite !'ensem- ble de ce programme. Les besoins d'un systeme peuvent se diviser en neuf categories (2): 1) besoins operationnels; 2) organisation du systeme et resultats a obtenir; 3) mise au point et essais necessaires; 4) besoins en formation; 5) moyens existants; 6) besoins en cas d'urgence; 7) efficacite du systeme; 8) support logistique necessaire; 9) parametres a mesurer. Une etude appropriee, dans l'ordre ci-dessus, de chacun de ces besoins sera tres utile pour organiser un systeme de surveillance adequat. Besoins operatiomzels II s'agit ici de la fa~on dont sera exploite le systeme de surveillance, qui est determinee pour la plus grande partie par la repartition anterieure des besoins operationnels entre Jes divers niveaux de !'effort general de surveillance. Cette categorie com- prend done la description et !'application du sys- teme; sa structure d'organisation, le cas echeant; ses possibilites; les caracteristiques de la zone ou de la region oil il doit fonctionner; son utilisation prevue. Resultats a obtenir Cette categorie comprend les considerations et parametres necessaires pour choisir la structure du systeme qui convient et fixer les besoins operation- nels, en supposant que les diverses exigences aux- quelles le systeme doit satisfaire aient ete definies. II est indispensable de disposer d'une quantite suffi- sante de donnees pour cette categorie, de fa~on a pouvoir determiner la meilleure methode. Mise au point et essais necessaires Le but est de valider et de verifier le systeme du point de vue des besoins operationnels. Le cout de cette phase peut representer une proportion impor- tante du co-0.t total du systeme. Be so ins en formation On doit analyser le fonctionnement et l'entretien du systeme, ainsi que les facteurs humains qui s'y rapportent, pour definir Jes niveaux de qualification qu'exige un fonctionnement efficace. De plus, une formation peut aussi etre necessaire pour Jes utilisa- teurs des donnees actuelles si le systeme de surveil- lance doit transmettre Jes donnees sous une forme ou une presentation nouvelles; les besoins possibles a ce sujet doivent etre etudies avec soin. La determina- 172 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES tion des besoins en formation doit se faire en tenant compte des ressources qui seront necessaires. Les considerations de cette categorie concement done le personnel, ses qualifications et Jes equipements choisis. Moyens existants En general, un programme de surveillance exige des moyens importants, notamment des moyens de transmission, de traitement, d'analyse et de stockage des donnees, des laboratoires d'analyse, des stations de surveillance et un materiel mobile. Tous ces elements peuvent peser !ourd dans le bilan des couts d'investissement et d'exploitation. Besoins en cas d'urgence Cette categorie concerne le comportement des systemes de surveillance en presence d'une pollution intense. II ne suffit pas que !es moyens materiels utilises permettent de faire face a · de tell es circons- tances, ii faut aussi decrire en detail et essayer a fond !es methodes administratives et Jes procedures d 'ur- gence. Efficacite du systeme Une consideration importante dans !'organisation d'un systeme de surveillance est de savoir s'il est a meme d'effectuer Jes taches assignees et d'atteindre !es objectifs specifies. On doit se demander si le systeme pourra continuer a fonctionner pendant toute la duree voulue et au cours des periodes critiques. En general, on obtiendra ces informations a partir d'autres considerations telles que !es specifi- cations de l'equipement et des criteres bien choisis concernant !'organisation du systeme. Cette catego- rie de besoins permet, mieux qu'aucune autre, d'eva- !uer differents systemes, de determiner si un systeme donne convient et de comparer !es diverses possi- bilites. Support logistique necessaire Le support logistique est de premiere importance. II comprend l'entretien, !es laboratoires, les services meteoro!ogiques et autres, Jes installations d'entre- posage, !es moyens de transmission, de traitement, de stockage et de reduction des donnees,.etc. Ce sont la des elements importants pour determiner l'effica- cite du systeme global. II est clair que la meteorologie joue un role essentiel dans !'ensemble d'un systeme. On peut considerer le probleme de la pollution de !'air, dans ses grandes lignes, tel que le montre la partie droite de la. figure 1, comme forme de trois elements principaux: la source d'cmission, la dispersion atmo- spherique et la qualite de l'air qui en resulte, et Jes dommages causes. Comme la qualite de I 'air est tres etroitement liee aux conditions meteorologiques, !es activites du reseau de surveillance cornprennent en general la mesure des parametres atmospheriques qui affectent la nature et la distribution des pol- luants; ce sont d'ordinaire la direction et la vitesse du vent, la turbulence, la temperature, l'humidite et le rayonnement solaire. L'importance de la meteorologie exige que figu- rent dans le personnel d'un programme de pollution des meteoro!ogistes qualifies (31), charges entre au- tres des activites suivantes: 1) prevoir Jes periodes 011 la pollution risque d'etre particulierement elevee. Gross (32) et Kirsch- ner (33) ont decrit !es programmes de prevision aux Etats-Unis; 2) analyser Jes donnees fournies par la surveil- lance de la qualite' de !'air du point de vue des conditions meteorologiques; 3) collaborer a l'etablissement de modeles de dis- persion atmospherique; 4) participer aux enquetes sur la pollution de !'air; 5) participer au choix d'emplacements pour la surveillance et pour la planification de I 'utilisation des sols. Parametres a mesurer Le nombre de polluants possibles de l'air est pratiquement illimite. Jusqu'ici, cependant, on n'a considere comme importants que certains d'entre eux (voir tableau 2), a cause de leur fort pouvoir de diffusion dans !'atmosphere et des degats qu'ils produisent. En general, ii faudra contr61er le niveau des polluants pour lesquels des normes de qualite de !'air ont ete etablies. En outre, le systeme de surveil- lance doit pouvoir doser d'autres polluants qui pourraient devenir importants dans !'avenir; sa re- ponse doit permettre l'etablissement de normes de qualite a partir des resultats observes. Ainsi, bien que le nombre de polluants pour lesquels des normes ont ete etab!ies puisse etre faible, le nom bre de ceux dont ii faut tenir compte pour determiner les besoins du systeme de surveillance peut etre considerable. Pour choisir les polluants a controler par le sys- teme local ou regional de surveillance, il faut tenir compte des caracteristiques de la region, telles que !'utilisation des combustibles, !es activites indus- trielles et les problemes speciaux, ainsi que des RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR Tableau 2. Polluants habituellement doses et methodes de dosage employees Polluant Poussieres sedimentables Particules en suspension: - totales - fumee Dioxyde de soufre Meth ode a Seau, flacon, jauge de depot« British Standard» (taus les mois) Filtre a grand volume des Etats-Unis (gravimetrie; toutes les 8 heures) Filtre a fumee « British Standard» (indice de noircissement; taus les jours) Filtre en bande (indice de noircissement; toutes les heures) West-Gaeke (specifique de S02; tousles jours ou mesure continue) Barbotage dans H202, puis dosage du sulfate (specifique de S02 ;tous Jes jours) Barbotage dans H202, puis titrage ou conductimetrie (acidite gazeuse nette; taus les jours au mesure continue) Coulometrie (specifique de S02; mesure continue) Gel de silice de Stratmann (toutes Jes 8 heures) Brouillard d'acide sulfurique Double filtration (taus Jes jours) Monoxyde de carbone Ozone Oxydants Methane Hydrocarbures superieurs Monoxyde d'azote Dioxyde d'azote lnfrarouge non dispersif (mesure continue) Chimiluminescence Kl neutre (tous les jours) Ionisation de flamme (mesure continue) Ionisation de flamme (mesure continue) Chimiluminescence - reaction avec O, (mesure continue) Methode de Saltzman (tous Jes jours ou mesure continue) Chimiluminescence - reduction en NO, puis reaction avec O, (mesure continue) a Les methodes de mesure en continu sont celles qui fonctionnent automatiquement et fournissent un enregistrement continu sur un diagramme au une bande destinBe a alimenter un ordinateur. Les autres method es sont manuelles; on peut, dans certaines Ii mites, faire varier la frequence de l'echantillonnage en fonction des besoins: par exemple, une jauge de depot peut etre changee toutes Jes deux semaines et le dosage du S02 apres barbotage dans l'H202 peut, si la concentration du polluant est tres faible, etre pratique tous les quinze jours. 173 normes de qualite en vigueur. Les donnees fournies par l 'inventaire des emissions peuvent donner des indications utiles sur les polluants qui sont presents et doivent etre controles. Avant le choix definitif des polluants, des. etudes speciales sont necessaires pour determiner Jes conditions requises pour la surveil- lance. mesure la stabilite atmospherique, la temperature, la pression, l'humidite et le rayonnement solaire. Echelonner sur plusieurs annees la creation du systeme est interessant pour des raisons de budget et de personnel. Dans ce cas, le choix des polluants doit en general porter principalement sur ceux qui sont Jes plus importants dans la region etudiee plut6t que de chercher a satisfaire aux besoins generaux. Cepen- dant, ce choix ne doit pas reposer seulement sur la toxicite immediate des polluants; ii faut aussi tenir compte de leurs consequences sanitaires possibles dans le tableau general de la pollution, du point de vue des programmes nationaux et internatio- naux (34). On ne doit pas negliger non plus les parametres meteorologiques qui seront mesures en meme temps; les observations les plus courantes portent sur la vitesse et la direction du vent; ii arrive aussi qu'on Methode de selection des stations de surveillance L'Agence des Etats-Unis pour la Protection de I 'Environnement a preconise dans une publication recente (36) de determiner les besoins minimaux de la surveillance en fonction de la population et/ou des concentrations de polluants dans la region et de Ia structure regionale. On a mis au point des methodes graphiques et mathematiques pour estimer les be- soins minimaux concernant la surveillance du di- oxyde de soufre et des particules (ces methodes con- viendraient aussi pour d'autres polluants), qui repo- sent sur une evaluation qualitative, dans des villes des Etats-Unis d'importance demographique variee, des moyens existants, de Ia structure de Ia pollution et des structures geographiques. Cette methode, quoique en partie mathematique, est issue d'etudes empiriques restreintes faites aux Etats-Unis, de sorte qu'il est fort peu probable que Jes memes expressions conviennent dans d'autres pays. De plus, e!Ie sembie 174 GESTION DE LA QUALTIT DE L'AIR DES VILLES negliger tous les autres systemes d'echantillonnage (mobiles) ou les autres sources possibles de donnees. Cette methode ne peut done etre utilisee telle quelle pour definir !'ensemble des besoins de fa9on satisfai- sante; elle ne sert qu'a satisfaire aux exigences de la legislation des Etats-Unis (25). La complexite du processus necessaire pour arri- ver a un compromis satisfaisant entre les objectifs desirables et les ressources disponibles (qui sont limitees) semble justifier le recours a !'analyse des systemes exposee plus haut. On examine alors suc- cessivement une serie d'activites qui, si l'on procede avec soin, contribueront a la realisation des objectifs fixes. Charlson et al. (19) ont suggere Jes rudiments d'une telle methode en definissant trois considera- tions principales pour !'implantation des stations de surveillance: 1) les objectifs du systeme; 2) le milieu physique (meteorologie, geographie, topographie, etc.); 3) les decisions specifiques a prendre pour chaque station, telles que les dimensions et la hau- teur de la sonde et le debit de l'air. K,eitz (3) a employe une analyse · des sy~temes modifiee pour etablir les donnees necessaires et les principaux resultats a fournir par les rese~ux de surveillance de la qualite de l'air; Hamberg (1) s'est servi d'une analyse des systemes pour donner les grandes lignes de !'organisation d'un systeme de surveillance. De fa9on plus generale, la liste d'activites de la figure 3 fournit un cadre possible pour !'analyse des systemes de surveillance, depuis la definition des objectifs jusqu'a la determination de !'implantation optimale des stations (2). Ce cadre comprend une serie sequentielle d'activites qui, une fois realisees, fourniront !'organisation cherchee. La cle de cette analyse est que !es besoins appro- ximatifs sont d'abord determines par des facteurs tels que !es caracteristiques de la region, les conditions et les normes en matiere de qualite de l'air, Jes utilisa- tions prevues pour les donnees et Jes objectifs de la surveillance. On compare ensuite !es possibilites plus specifiques qui satisfont a ces besoins par une ana- lyse efficacite/coilt des autres facteurs tels que les ressources disponibles, les resultats qu'il est possible d'obtenir et les moyens existants. La figure 3 montre la necessite d'etudier !es pro- bJemes specifiques de chaque region avant de choisir des emplacements adequats. Certaines activites de la sequence exigent une coordination poussee entre Fig. 3. Cadre pour !"implantation des stations (2) Act1v1te 3 Estfriiei"les mod1f1cat1ons des valeursquantitativesdelaqua- litede l'a1rporsu1tedes mod1f1- cat1ons pr0Jetecsdesfacteurs descr1pt1fsdeldrtlgion Ac<""'" l Est11ner le~ ciiuts des d1ve1 ses solutions possibles desdct1v1l,csde<;t1r- I cou1t\Errnedelaquali°te 1 111/0 RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 175 divers programmes si l'on veut obtenir une gamme etendue de donnees comparables. La cooperation et la coordination avec Jes autres organismes sont essentielles pour Jes activites suivantes (Fig. 3): activite 4 - informations sur diverses normes, notam- ment celles sur la qualite de !'air; activite 7 - determination des modifications projetees; activite 10 - determination des utilisateurs de donnees et de leurs besoins; activite 12 - determination des objectifs du systeme; activite 13 - determination des criteres de mesure et d 'echantillonnage; activite 15 - determination des divers organismes de surveillance et des projets d'avenir; activite 16 - determination des sources complementaires de donnees. La responsabilite de la coordination doit etre confiee aux programmes de niveau superieur, c'est- a-dire aux niveaux national et international (37). Parmi Jes premiers efforts dans ce sens, on peut citer l'etablissement par !'OMS (18) de normes de qualite de l'air sur une base internationale. Les organisa- tions qui s'occupent de planification economique, telles que l'OCDE en Europe, peuvent fournir des previsions de !'evolution economique et autre, et elles semblent tout a fait desireuses d'apporter leur collaboration. L'identification des utilisateurs de donnees et de leurs besoins a ete etudiee plus haut (p. 163). A cet egard, ii est indiscutablement neces- saire de specifier plus completement les utilisateurs effectifs de donnees (par organisme) et leurs besoins, aux divers niveaux de programme. Pour chaque niveau, ii faut definir Jes objectifs avec plus de precision et harmoniser les objectifs de chaque pro- gramme avec ceux de !'effort global de surveillance. METHODES DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR Outre !'implantation des stations, la nature des methodes d'echantillonnage et d'analyse influe sur le caractere representatif des donnees fournies par la surveillance. Trois considerations importantes con- cernent les methodes d'echantillonnage, leur fre- quence et les techniques d'analyse. Considerations fondamentales sur l'echantillonnage Quatre considerations sont essentielles pour re- duire les sources d'erreur et obtenir une efficience maximale de l'echantillonnage: 1) L'echantillon doit etre representatif du point de vue du temps, de !'emplacement et des conditions a etudier OU a prouver. 2) L'echantillon doit etre assez volumineux pour permettre une analyse exacte; son volume dependra de la concentration prevue des polluants et de la sensibilite de la methode d'analyse. 3) Le debit doit etre choisi de fa9on a fournir un rendement de retention maximal. Dans le cas des membranes filtrantes employees pour Jes particules, le choix du debit peut etre limite par le fait que la perte de charge a travers le filtre augmente de fa9on exponentielle avec la composante normale de la vitesse, ce qui pose des problemes difficiles pour le dessin de la pompe. 4) La duree et la frequence des periodes d"echan- tillonnage doivent refleter exactement les fluctua- tions du niveau de pollution, dans la mesure ou il est necessaire de connaitre celles-ci. Les methodes d'echantillonnage doivent satisfaire a certains criteres pour que les donnees soient com- parables et representatives de la qualite de !'air. Cependant, il n'existe pas encore pour la conception des stations de surveillance de specifications detail- lees definies avec rigueur et admises de fa9on gene- rale, et la normalisation entre reseaux de surveil- lance, et souvent meme a l'interieur d'un seul reseau, laisse beaucoup a desirer. Charlson (38) a souligne que dans Jes stations du Continous Air Monitoring Programme (CAMP), que le Gouvernement des Etats-Unis a mis en service dans un petit nombre de villes, Jes echantillons sont preleves a hauteur d'homme, tandis qu'en Califor- nie, ils le sont a 15 a 30 metres au-dessus du sol. Il est clair que de telles differences dans Jes techniques rendent difficilement justifiables Jes comparaisons de donnees provenant de diverses zones geographiques, a moins que l'on puisse prouver que la pollution depend peu de la hauteur au-dessus du sol. Yamada (39, 40) a examine Jes methodes de surveillance aux Etats-Unis et a constate des diffe- rences significatives entre les specifications concer- nant l'emplacement des stations. Il a aussi note que la plupart des differences, ainsi que les pratiques susceptibles d'etre causes d'erreur, portent sur des details tels que la nature, le diametre, la longueur et l'etat des tubes d'echantillonnage. Ses conclusions donnent a penser que de nombreuses erreurs pour- raient etre dues a la deviation ou a la canalisation du vent par les batiments eleves et les collines du 176 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR DES VILLES voisinage, ainsi qu'a !'existence de sources locales a proximite des tubes d 'echantillonnage. Ce dernier point a ete repris dans un autre article par Yamada & Charlson (41). L'importance des methodes d'echantillonnage vient d'etre souligne par Butcher & Ruff ( 42) qui ont signale des erreurs possibles dans le dosage des oxydes d'azote et de !'ozone par suite de reactions chimiques dans la sonde d'echantillon- nage si la duree de sejour y depasse environ 5 secon- des. La necessite d'une normalisation aussi poussee que possible des specifications concernant !'organi- sation des reseaux et les details des stations est evidemment urgente, car de nombreuses conclusions et decisions importantes sur la gestion de la qualite de l'air seront ulterieurement fondees sur Jes donnees fournies par les reseaux de surveillance. De plus, des comparaisons valables entre donnees sur la qualite de !'air ainsi que des echanges d'informations entre villes ou pays sur Jes relations exposition/effets se- ront impossibles tant que les donnees sur la qualite de !'air ne seront pas plus representatives (43). D'apres Jes etudes ci-dessus, !'attention accordee a la conception des stations de surveillance a ete jusqu'ici insuffisante; il conviendrait d'etablir un ensemble de criteres portant entre autres sur les points suivants: 1) hauteur de la sonde d'echantillonnage; 2) diametre de la sonde d'echantillonnage; 3) debit de la sonde d'echantillonnage; .4) obstacles meteorologiques possibles; 5) delai entre l'echantillonnage et !'analyse'; 6) reactions chimiques et absorption dans le cir- cuit d'echantillonnage; 7) autres variations possibles risquant d'influencer l'echantillon: temperature, humidite, pression, etc. Un accord pour normaliser ces criteres parait indispensable si l'on veut obtenir des donnees com- parables permettant une interpretation coherente. Aux Etats-Unis, l'etude sur les criteres de surveil- lance menee dans les Etats d'Oregon et de Washing- ton fournit un exemple d'accord entre Etats sur l'etablissement de programmes de .surveillance de la qualite de l'air (44). La formulation de criteres d:echantillonnage communs avait pour but d~assurer que les operations effectuees par les deux Etats, surtout dans les regions frontieres, conduiraient a des resultats et a des politiques comparables et compatibles. En resume, Jes propositions faites for- mulaient des criteres d'echantillonnage et definis- saient trois types de stations de surveillance: 1) stations primaires pour l'etude de !'ensemble de !'atmosphere; 2) stations primaires de surveillance au 11iveau du sol: a) stations proprement dites (fixes) ; b) postes mobiles; 3) stations speciales: a) stations speciales pour l'etude des sources; b) stations speciales pour l'etude de !'ensemble de !'atmosphere. Les criteres portent notamment sur la hauteur des sondes, les caracteristiques du voisinage, les condi- tions du milieu et les materiaux de construction presentant une importance capitale. On a pu ainsi limiter les comparaisons a des donnees provenant de stations de surveillance du meme type, ce qui aide a assurer la comparabilite et la compatibilite. Frequence des echantillonhages Une importante decision concernant l'etablisse- ment de methodes de surveillance porte sur la fre- quence de l'echantillonnage. La duree de celui-ci et l 'intervalle entre deux mesures successives doivent etre choisis de fai;on a fournir les informations desirees pour un ensemble donne d'objectifs. La concentration des polluants est variable et, pour proteger les recepteurs eventuels, il est en general necessaire de mesurer ces variations, en particulier pendant les periodes de concentration elevee. Si la duree d'echantillonnage n'a pas d'in- fluence sur la valeur moyenne pendant une longue periode, elle en a une sur la dispersion des concen- trations enregistrees. Larsen (45) a etudie ce pheno- mene experimentalement en etablissant la relation entre duree d'echantillonnage et valeur de l'ecart- type. Saltzman (30) a employe, pour atteindre le mfane but, une methode analytique. Les resultats. de ces etudes montrent que, si !'on adopte des techni- ques d'echantillonnage aleatoire, le nombre d'echan- tillons necessaires augmente avec l'ecart-type geome- trique. En d'autres termes, plus les fluctuations des concentrations sont prononcees, plus les echantillons doivent etre nombreux pour assurer !'exactitude statistique. Saltzman ( 47) a montre que, pour pleine- ment apprecier la variance d'une concentration de polluant, l'intervalle d'echantillonnage doit etre au plus le dbcieme de la duree du cycle de la fluctuation. RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 177 Par exemple, si la variation des concentrations d'un polluant a une periode de 24 heures, il faudra environ 12 echantillons, fournissant chacun la con- centration moyenne pendant 2 heures. Pour choisir la frequence optimale de l'echantil- lonnage, il faut connaitre les periodes de fluctuation des polluants qui ont une importance sur le plan biologique, psychologique ou physique (47, 48). Si !'on dispose de cette information, on fixera la pe- riode d'echantillonnage de fac;on a pouvoir deceler les variations importantes. Comme les informations fournies par Ia surveil- lance sont souvent utilisees pour caracteriser un probleme de pollution atmospherique, il faut choisir la frequence d'echantillonnage de fac;on a pouvoir definir separement les fluctuations de la qualite de l'air qui sont Iiees a des phenomenes cycliques, tels que le comportement humain habituel et les saisons, et celles soumises a des influences aleatoires, le plus souvent des evenements meteorologiques ou des processus de fabrication. Les activites cycliques ont en general une duree de deux a trois heures ou plus; c'est le cas par exemple pour les pointes de pollution le matin et le soir, dues aux deplacements pour aller au travail et en revenir, ainsi que pour les cycles quotidiens habituels de l'activite humaine. Ces cycles d'activite peuvent aussi influencer les variations diurnes de Ia concentration de polluants secondaires qui se forment dans un smog photochimique, tels que Jes oxydants et le dioxyde d'azote. Les fluctua- tions alfatoires ( dont les enfumages fournissent un exemple) peuvent avoir une duree a peu pres quel- conque, mais, a cause des caracteristiques du me- lange dans !'atmosphere, leur duree est rarement inferieure a une a cinq minutes. Done, bien qu'un enregistrement instantane de la qualite de l'air puisse etre desirable pour certains objectifs particuliers, ce n'est pas indispensable pour caracteriser les fluctuations. Si l'on choisit une courte duree d'echantillonnage, ii faudra enregistrer et conserver un tres grand nombre de donnees qui, le plus souvent, seront converties en moyennes sur une periode plus longue avant toute prise de decision. Le nombre d'echantillons necessaire pour definir completement la qualite de l'air d'une region donnee depend de la variabilite. des parametres en cause. II est done necessaire d'avoir une connaissance appro- fondie de cette variabilite en fonction de la precision requise pour les resultats finals. Pour obtenir cette information, on peut etre oblige de proceder a des etudes poussees sur le terrain. Les donnees existantes provenant d'etudes meteorologiques et d'observa- tions regulieres, ainsi que d'autres releves, peuvent etre extremement utiles pour estimer la variabilite d'un grand nombre des parametres. Techniques de dosage Une decision importante dans !'organisation des systemes de surveillance porte sur le choix des instruments de mesure. L 'exactitude de la determi- nation de la qualite de l'air et le temps necessaire pour obtenir les resultats dependront des methodes de dosage choisies. Pour certains polluants, Jes tech- niques sont eprouvees et suffisamment precises et exactes pour fournir des donnees de haute qualite susceptibles d 'une application etendue, mais, pour d'autres, on ne dispose pas encore de procedes de dosage satisfaisants et Jes methodes actuelles ne donnent que des approximations grossieres des con- centrations reelles (22). Divers auteurs ont passe en revue les techniques analytiques existantes, notamment Katz (49), Alt- schuller (50), Stevens (51) et d'autres (52, 53, 54, 56). Mueller et al. (55) ont procede ace depouillement et discute les diverses methodes de chimie analytique concernant Ia pollution de l'air dont on disposait en 1969/70, notamment l'echantillonnage, les proprietes physiques et la composition chimique des particules. Ces travaux montrent le developpement rapide des instruments de surveillance de la qualite de l'air. La determination des proprietes physiques et chi- miques de !'atmosphere est cependant encore tres difficile pour plusieurs raisons. D'une part, commc nous l'avons deja dit, le nombre de composes et de substances diverses pouvant etre presents dans l'air est tres grand et !'analyse qualitative et quantitative de ce melange peut exiger des instruments tres elabores. D'autre part, Jes concentrations des pol- luants sont en general tres faibles, souvent infe- rieures a 1 mg/m3 ; il faut done choisir, evaluer et normaliser avec soin les methodes et Jes instruments destines a <loser Jes polluants dans ces melanges a de tres faibles concentrations. Pour ce choix, on peut tenir compte des facteurs suivants: specificite; sensibilite et intervalle de me- sure; stabilite; precision et exactitude; duree sur laquelle est etablie la concentration moyenne; fiabi- lite et possibilites pratiques d 'emploi; caracteristiques concernant la derive et l'etalonnage; retard a la reponse; temps de montee et de descente; effets de caracteristiques ambiantes, telles que la temperature, la pression et l'humidite; entretien necessaire; com- patibilite des donnees fournies. Pour determiner 178 GESTION DE LA QGALITE DE L'AIR DES VILLES Tableau 3. Methodes de reference utilisees aux Etats-Unis pour les normes de qualite de l'air (11) Polluant Periode sur laquelle Methode de reference Principe la moyenne est etablie S02 1 h, 3 h, 24 h, annee Pararosaniline Colorimetrie Particules 24 h, annee Echantillonneur a grand volume Gravimetrie co 1 h, 8 h Spectrometrie infrarouge non dispersive lnfrarouge Oxydants photo· chimiques (ozone) 0,5 h, 1 h Reaction 03-ethylene en phase Chimiluminescence gazeuse (etalonnee par comparaison avec Kl neutre tamponne) Hydrocarbures autres que le methane 3h Chromatographie en phase gazeuse Ionisation de flamme N02 An nee Phase gazeuse Chimiluminescence !'importance relative de ces divers facteurs, ii faut etudier avec soin les utilisations futures des donnees. Lorsqu'on fixe des normes de qualite de l'air, la methode de dosage doit etre specifiee. Cett.e me- thode, de preference la plus exacte et la plus precise de celles dont on dispose, sert de methode de reference a laquelle on peut comparer les autres techniques pour determiner leur equivalence. Aux Etats-Unis, on a etabli des methodes de reference pour cinq polluants (tableau 3); aujourd'hui, cepen- dant, ces techniques et d'autres sont examinees a fond par le Gouvernement et par une commission formee de specialistes de la sante publique, de la pollution de l'air et de representants des societes d'essais. Le cout de l'equipement et des instruments represente la plus grande partie du cout en capital d'une enquete sur Ia pollution de l'air. Alors qu'une jauge de depot du type le plus simple ne coute pratiquement den, les instruments pour le dosage manuel quotidien de la fumee et des autres polluants gazeux courants, comme le dioxyde de soufre, cou- tent environ 120 dollars EU. Ce chiffre passe a environ 2 500 dollars pour un enregistreur du mo- noxyde de carbone par spectroscopie infrarouge non dispersive et a 3 500 dollars pour le modele enregis- treur le plus utilise pour le dioxyde de soufre. Les instruments de la derniere generation, tels qu,e ceux fondes sur la chimiluminescense, coutent de 7 000 a 10 000 dollars piece. On emploie de plus en plus, pour la mesure de la pollution, les instruments a absorption atomique et les spectrometres de masse, dont le prix peut attein- dre et depasser 100 000 dollars. Le cout des techni- ques perfectionnees souligne fortement la necessite de la cooperation ou du partage des moyens avec d'autres organismes ou d'autres programmes, meme au niveau international, en particulier dans le cas de programmes de recherche (57). De plus, si l'ordre de grandeur des prix cites etait correct a la fin de 1974, ii ne faut pas negliger !'influence de !'inflation; ces prix fournissent cependant une echelle permettant d'estimer le cout d'une etude et montrent aussi les couts relatifs des divers types d'instruments. Pans le choix des techniques d'echantillonnage et d'analyse pour la surveillance de la qualite de l'air, ii faut tenir compte de plusieurs facteurs importants. Support logistique. En general, le fonctionnement d'un systeme de surveillance exige des laboratoires, des services d'entretien, des zones d'entreposage, etc. La complexite de ces installations depend des objec- tifs du programme et de !'importance de !'effort de surveillance. Besoins en personnel. La formation et les qualifica- tions du personnel necessaire dependent des caracte- ristiques du systeme de surveillance. Les echantillon- neurs quotidiens de fumee et de divers polluants gazeux, les echantillonneurs d'aerosols a grand vo- lume, etc., n'exigent pas un personnel hautement qualifie pour la collecte et le fonctionnement regu- liers, mais pour !'analyse ulterieure des echantillons en laboratoire, ii faut des chimistes, ou des laboran- tins tres qualifies. En revanche, les appareils automa- tiques exigent d'ordinaire des specialistes. Methodes d'etalonnage. Pour produire de fa9on continue des donnees valables et utiles, Jes appareils d'analyse et les instruments doivent etre entretenus avec soin; en particulier, ils doivent etre etalonnes avant leur mise en service, puis de fac,:on reguliere RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 179 par la suite. Pour les analyseurs automatiques, ii faut recourir aux techniques dynamiques d'etalonnage. Les methodes d'etalonnage doivent etre choisies en tenant compte des besoins en personnel et des methodes de reference reconnues, qui doivent faire l'objet d'une normalisation etendue. Souplesse. A cause du cout eleve des instruments de surveillance, ii est necessaire d'etudier avec soin les besoins du systeme en fonction des objectifs et d'assurer une certaine souplesse pendant la phase d'etablissement du programme. Par exemple, des appareils mobiles peuvent supprimer la necessite de stations fixes, permettant ainsi d'importantes econo- mies sur Jes investissements et fournissant un sys- teme facile a modifier a mesure que de nouvelles me- thodes d'echantillonnage et d'analyse apparaissent. Collecte, traitement et analyse des donnees L'acheminement des donnees depuis les stations de surveillance jusqu'a l'utilisateur final est un ele- ment important de !'organisation d'un systeme. La figure 4 montre !es divers facteurs qui entrent en jeu: stations de collecte, systeme d'analyse, systeme de transmission des donnees, systeme de traitement et de diffusion des donnees, utilisateurs. On voit que le systeme d'acheminement des donnees relie entre eux les divers elements du programme. Dans le passe, une mauvaise planification a eu pour effet une serieuse diminution de la possibilite pour les pro- grammes de surveillance de fournir des donnees valables sous une forme utilisable. Les activites des stations de collecte peuvent se diviser en deux categories. D'ordinaire, on recueille a la station des echantillons d'air pouvant etre utilises pour les analyses chimiques, les mesures meteorologiques, etc. On peut aussi se procurer des donnees complementaires provenant d'autres sour- ces, publiques ou privees. Le systeme d'analyse est l'un des elements essen- tiels. Un manque d'exactitude et de precision a ce stade propagera des erreurs dans tout le programme. L'analyse peut se faire sur place, au moyen d'instru- ments de contr61e installes a la station; on peut aussi envoyer !es echantillons a des laboratoires centraux. Aujourd'hui, on emploie en general Ia premiere methode pour !es polluants gazeux, la seconde pour les particules. Au stade de !'analyse, ii est indispen- sable d'employer des methodes normalisees pour !es dosages, le contr61e de qualite et Ia transmission des donnees, non seulement pour que Ies donnees obte- nues soient comparables, mais aussi du point de vue de leur utilisation u]terieure a l'interieur meme du systeme. Pour etre sur que !es donnees de !'analyse Fig. 4. Circulation des donnees dans le systeme de surveillance (2) r;-s-:;;,.;-o-;-J ITR~~S"iSSiOt\ I I DES DDC.NfeS I 1-,--11 : TetemEs:m, i Ext,§d:tio:1' 1~1 L ____ J =i:in-::Ces I :-~,~~=·.;~-~~;'I 180 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR DES VILLES Fig. 5. Trace sur .ordinateur des. courbes de concentration de S02 en fonction de la duree de calcul de la moyenne et de la frequence - station 256, Washington (DC), Etats-Unis, 1 • r decembre 1961- 1 • r decembre 1968 ( 45) DURtE DE CALCUL DE LA CONCENTRATION MOYENNE SECONDE 1 MINUTE . HEURE JOUR MO IS 1 5 10 15 30 1 2 4 6 12 1 2 4 7 14 1 2 3 E, 12 iDD 100 ODO M { Cl, c iD ODO -"' 1 DOD z 0 f- .,: a: 100 f- z w u z 0 u 10 c "' 1 w ~ 10 w ::, 30 8 50 :'::: 70 90 :i.5077 5,755 UG!'CU M PPM 2544 1,l25 + + + + 1447 8()'j 553 233 138 D,553 0,307 0,227 D,088 D,053 CONC.MAX.ANNUELLEPRtVUE + 10 1 E 0. 0. z 0 D,1 f- .,: a: f- z w u z O,Dlo u O,DDl 1 MOYENNE GtOM. POUR lH= 110 µg/m3=0,042 ppm ECART-TYPE GtOMtTRIQUE= 1, 96 ON DISPOSE OE DONNtES POUR 70 % DES HEU RES 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1 000 O,DOD1 10 000 DURtE DE CALCUL DE LA CONCENTRATION MOYENNE, EN HEURES Note: UG/CU M = µg/m 3 sont exactes et s'appliquent bien a l'echantillon considere, on doit incorporer certaines verifications dans le processus de surveillance a chaque niveau du traitement des donnees; ces verifications se font le plus facilement au moment de l'analyse et devien- nent plus difficiles a des niveaux superieurs et plus etendus du programme total. Dans !'organisation du systeme de surveillance, il faut fixer des priorites pour la. transmission des dohnees, compte tenu de la necessite d'obtenir celles- ci dans un certain delai, de !'aptitude des divers systemes de transmission a accomplir leur tache dans ce delai et du cout des differents modes de transmis- sion. La transmission a grande vitesse que permet la telemesure peut etre utile pour la lutte contre les episodes de pollution intense. Le choix entre la telemesure et !'expedition des donnees doit se faire WHO 77410 en considerant les couts, !es conditions que doivent satisfaire les donnees et Ia possibilite de disposer du personnel qualifie pour !'exploitation et l'entretien des moyens de transmission (1). Diverses techniques sont employees pour le traite- ment des donnees et pour Ieur presentation, question tres voisine. En general, le but du traitement est de condenser de multiples donnees sous forme d'infor- mations utilisables par !es responsables des deci- sions. Les parametres Jes plus couramment fournis sur Ia qualite de l'air sont les valeurs instantanees, !es moyennes et un indice de dispersion: (y compris des moyennes mobiles) et !'indication de la duree pendant laquelle une rnesure donnee depasse un certain niveau. On se sert de representations graphi- ques sous forme de diagrarnrnes a fleches (Fig. 5) pour montrer avec quelle frequence la concentration RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QPALITE DE L'.AIR 181 d 'un echantillon qui represente une moyenne sur une certaine periode depasse une valeur donnee. Brasser ( 46) a utilise des representations lognormales des donnees fournies par la surveillance pour tracer, sur une carte de la region en cause, des isoplethes du temps pendant lequel certaines concentrations sont depassees. Ces cartes revelent l'etendue du probleme de la pollution de !'air et la variation avec le temps des concentrations des polluants dans toute Ia re- gion. Les rapports ordinaires et Jes rapports speciaux etablis dans le cadre du systeme de traitement et de diffusion des donnees doivent repondre aux besoins des utilisateurs a tous Jes niveaux de programme. II est done necessaire de normaliser Jes imprimes em- ployes et de fixer certains criteres pour Ia qualite des donnees (57). Le SAROAD (Storage and Retrieval of Aerometric Data - Stockage et restitution des donnees aerometriques) fournit un exemple de sys- teme centralise (35). Les besoins concernant le stockage constituent le dernier element du systeme des donnees. A mesure que les utilisateurs deviendront plus nombreux et plus varies, ii apparaitra des demandes de donnees anterieures, a extraire pour differentes utilisations generales ou speciales. L'utilisation de techniques automatiques de stockage et de restitution peut beaucoup accelerer ces activites et souvent en reduire le cout. Structure du systeme II est clair que la gamme des structures possibles pour un systeme de surveillance est limitee par Jes ressources disponibles. Nous avons deja decrit Jes variables qui determinent cette configuration; elles comprennent: 1) le nombre de stations (y compris Jes postes mobiles); 2) !'implantation des stations; 3) le type des capteurs installes aux stations (de- termine par Jes polluants a surveiller); 4) Jes techniques d'analyse; 5) Jes moyens de traitement des donnees; 6) les mesures meteorologiques a faire aux sta- tions. Le cout total du systeme de surveillance (depenses d'investissement et depenses d'exploitation) et la qualite et l'utilite des donnees obtenues dependent avant tout du choix de ces variables; pour determi- ner !'optimum, ii faut comparer le cout des diverses solutions fournissant Jes donnees souhaitees, en qua- lite et en quantite. Malheureusement, Jes methodes d'organisation des systemes de surveillance n'ont pas encore atteint le stade ou ii serait facile d'etablir un compromis entre objectifs et contraintes en vue d'arriver a une organisation adequate. Force est de reconnaitre que le choix final de la valeur des variables est largement affaire d'experience et d'appreciation technique. Le recours 'a !'analyse des systemes peut d'ordinaire aider a prendre une decision en fournissant une methode rationnelle d'etude du probleme. Bien que Jes systemes possibles soient tres varies, on a choisi le plus souvent, dans le passe, des stations fixes, en general toutes dotees des memes instruments. Dans les systemes Jes plus perfection- nes, Jes stations du reseau sont reliees a un ordina- teur central pour la collecte et !'analyse preliminaire automatiques des donnees. Skinner et al. (58) ont etudie une gamme de configurations possibles. Ils ont montre que le produit du nombre d'emplace- ments d'echantillonnage, L, par le nombre de cap- teurs a chaque emplacement, S, determine a peu pres le cout total. A mesure que le nombre de stations et de capteurs augmente, le recours a l'automatisation devient plus interessant que l'emploi des systemes manuels (dans Jes conditions et avec Jes donnees des Etats-Unis). Inversement, si le produit LS est faible, ii faut comparer avec soin Jes couts des deux pro- cedes. Aux Etats-Unis, Jes systemes automatiques ont donne des resu!tats variables. Les couts et Jes delais ont souvent ete tres superieurs aux previsions, a cause des longues periodes de << rodage >> necessaires, du manque de formation du personnel a la tache complexe de 1 'etalonnage et de l 'entretien con tin us, et de !'absence prolongee de resultats par suite du mauvais fonctionnement du materiel. Toutes ces raisons se font lourdement sentir sur Jes couts d'ex- ploitation et done sur le cout total. Hamberg (]) recommande aux services de Jutte contre la pollution qui envisagent Ia mise en place d'un equipement automatique de surveillance avec telemesure d'en discuter avec d'autres services qui ont deja une certaine experience des systemes automatiques. II apparait que, Jes fonds disponibles etant limites, on a le choix, pour Jes stations a poste fixe, entre une ou deux stations de haute qualite et un grand nombre de stations de qualite moyenne ou infe- rieure. Pour la plupart des reseaux de surveillance existants, la politique initiale semble s'etre orientee dans une voie moyenne, avec le recours aux appa- 182 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES reils automatiques et la creation d'autant de stations de surveillance que possible. Avec ces system,es, la difficulte reside dans les capteurs installes a chaque station. Lorsqu'une nouvelle technique est mise au point, !es sommes necessaires pour reequiper un grand nombre de stations deviennent prohibitives, d'autant que, le plus souvent, les nouveaux appareils coutent plus cher que les anciens. Bref, alors que l'equipement de surveillance peut devenir perime en peu de temps (eventuellement moins de cinq ans), le cout du remplacement des appareils peut etre egaJ, OU meme superieur, au cout initial du systeme. On se trouve done en face d 'un dilemme: un petit nombre de stations de surveillance de haute qualite, fiables et exactes, mais qui n'assu- rent pas une couverture geographique suffisante, ou un systeme etendu qui ne fournit pas des donnees fia bles et exactes, a cause des compromis necessaires quant aux instruments. Il semble possible d'eviter ce dilemme en em- ployant des appareils mobiles en conjonction avec une ou deux stations fixes de haute qualite. Malheu- reusement, ce systeme n'a pas fait l'objet d'etudes satisfaisantes du point de vue des couts et de l'effica- cite; ii faudrait done sans doute ,proceder a une analyse poussee de cette methode pour la surveil- lance regionale. Aux niveaux de programme plus eleves (national et international), les solutions envisageables i;:onsis- tent dans des etudes speciales (a court et a long terme) ou dans la surveillance a long terme. de la pollution a l'echelle de la planete ou de vastes surfaces. Ces programmes doivent etre mis au point par !'analyse des systemes pour choisir les activites possibles de surveillance. L'etendue des regions a etudier et !'extreme diversite des climats laissent penser que, dans ce cas aussi, des appareils mobiles pourraient etre plus efficaces qu'un grand nombre de reseaux de surveillance sommaire disperses. DIFFICULTES ACTUELLES. ET RESUME La gestion de la qualite de l'air, utilisee comme methode de lutte contre la pollution, est une tache complexe. En effet, ii est necessaire de. connaitre a la fois les causes de la pollution due aux emissions des sources et les dommages causes par cette pollution a l'homme et a son milieu. Pour comprendre le. meca- nisme de la pollution, ii est indispensable d'evaluer regulierement et avec precision la qualite de !'air. La surveillance de cette qualite est la procedure qui consiste a suivre l'etat de !'atmosphere en vue de fournir Jes informations de base necessaires a la gestion de la qualite de !'air. Le present chapitre souligne qu'une evaluation methodique des besoins de la surveillance est necessaire pour Jes programmes de gestion a tous les niveaux: local, regional, natio- nal et international. Difficultes Aujourd'hui, une surveillance effective de la qua- lite de l'air se heurte a de serieuses difficultes, ce qui freine !'application d'un programme general de ges- tion de la qualite de !'air. Ces difficultes se rangent dans trois categories selon qu'elles portent sur: 1) !'organisation; 2) !'exploitation; 3) !'analyse. Dans chacune de ces categories, les difficultes sont dues au manque de ressources et d'informations et aux contraintes liees au temps, qui influencent direc- tement Jes considerations fondamentales sur !'orga- nisation des systemes de surveillance. Les relations etroites entre Jes divers systemes qui constituent la gestion de la qualite de l'air exigent que !'organisation du programme soit tres detaillee. Par exemple, pour un bon fonctionnement de !'en- semble du systeme, tous les elements du programme devraient etre a peu pres au meme niveau de progres technique. Un systeme perfectionne de surveillance serait inefficace s'il etait lie a des programmes plus simples de gestion de la qualite de I 'air. On n 'a pas encore bien etabli les besoins d'un bon programme de gestion de la qualite de l'air du point de vue de !'organisation et il est deraisonnable d'investir des ressources considerables dans !'organisation et la mise au point d'un systeme de surveillance si ce dernier ne peut utiliser efficacement les donnees et les resultats obtenus. Il est done indispensable de com- mencer par planifier !'ensemble du programme. Une autre difficulte importante sur le plan de !'organisation est de definir les donnees necessaires (et leurs caracteristiques) pour !'ensemble du sys- teme. Bien que certaines considerations de base aient ete publiees, notre c~nnaissance de ces besoins laisse beaucoup a desirer; comme ils sont etroitement lies aux niveaux de programme des divers utilisateurs, il faudra faire de grands efforts pour examiner la structure globale de la gestion de la qualite de !'air, du niveau local au niveau international, de fa9on a pouvoir definir Jes besoins avec la precision neces- RESEAUX DE SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR 183 saire pour permettre }'organisation d'un systeme de surveillance. Sur ce plan de l'organisation, les difficultes ci- dessus donnent a penser que, tant qu'on ne dispo- sera pas d 'informations specifiques, il peut etre desi- rable d'adopter une attitude modeste a l'egard de la surveillance et que la qualite des donnees est plus importante que leur quantite. De toute fa<;on, avant d 'organiser le systeme, il faut examiner de pres les besoins du systeme de surveillance, sans negliger le programme d'ensemble de gestion de la qualite de l'air. Au niveau de l'exploitation, une surveillance effi- cace se heurte · a de tres nombreuses difficultes. Pendant la phase d'organisation, ii parait evident que, souvent, les methodes complexes esquissees ici seront inapplicables a de nombreux programmes, faute de ressources et de temps. On pourrait deve- lopper beaucoup les considerations sur chacun des elements d 'un projet de systeme, mais, le plus sou- vent, les informations de base necessaires font de- faut. Par exemple, dans certains cas, les objectifs du systeme ne sont pas clairement definis ou les caracte- ristiques de la region etudiee ne sont pas assez bien connues pour permettre une planification d'ensem- ble. II faut chercher a definir les criteres reels de l'organisation et, si l'on manque d'informations essentielles, faire des efforts particuliers pour Jes obtenir avant de commencer a etablir le projet. A ce niveau egalement, il faut equilibrer les divers elements du systeme. Un systeme d'obtention des donnees hautement automatise ne fournira pas les meilleures donnees, du point de vue de }'exactitude et de l'utilite, si les capteurs sont inefficaces. Inverse- ment, des instruments complexes ne seront pas utili- ses efficacement si l'on neglige de recruter unperson- nel qualifie et d'utiliser des techniques d'interpreta- tion des donnees. La necessite d'harmoniser les divers elements du systeme au sein d 'un programme efficace de surveillance est l 'un des principaux obsta- cles rencontres dans l'etablissement d'un projet de gestion de la qualite de l'air. Compte tenu des difficultes operationnelles evo- quees ci-dessus, il faut maintenir dans le projet du systeme general de surveillance une grande sou- plesse, si l'on ne dispose pas d'informations et de donnees specifiques. En outre, les criteres d'exploita- tion doivent assurer pour les donnees une qualite uniforme plut6t qu'une grande quantite. Au niveau operationnel, ii faut accorder une atten- tion particuliere a I 'utilisation et au role des modeles mathematiques (ou d'autres techniques de simula- tion) dans la surveillance. Bien que les modeles puissent permettre d'extrapoler certaines donnees fournies par la surveillance, leur emploi ne dispense pas d'activites regulieres de surveillance; neanmoins, ils peuvent etre utiles dans de nombreuses activites des programmes. On doit rechercher les avantages et les inconvenients de ces techniques parallelement a l'etablissement du projet de programme de surveil- lance. Les insuffisances actuelles des techniques d'ana- lyse semblent etre l'une des principales difficultes dans l'etablissement de projets de systemes de sur- veillance. Pour de nombreux polluants, il n'existe pas de technique de surveillance; pour un grand nombre d'autres, les methodes de reference et les techniques normalisees manquent ou sont encore a l'etude. Cette incertitude quant aux techniques d'analyse et le cout eleve des capteurs les plus recents conferent une importance capitale au choix des methodes d'analyse. II faut etudier les methodes eprouvees et recommandees pour faire en sorte qu'elles fournissent des donnees conformes aux spe- cifications d'exactitude, de precision et de stabilite et assurer la comparabilite des donnees des differents programmes. Les systemes et Jes techniques d'echantillonnage doivent etre consideres comme partie integrante du systeme d'analyses. L'absence de normalisation des techniques d'echantillonnage constitue un obstacle serieux a la comparaison de donnees de sources differentes et diminue beaucoup la valeur de ces donnees pour les niveaux superieurs de programme. II faudrait normaliser les methodes d'echantillon- nage a l'echelon international ou specifier des techni- ques de reference de fa<;on a pouvoir comparer analytiquement les resultats fournis par des me- thodes differentes. Une question liee aux difficultes d'ordre analyti- que est la necessite d'etablir des imprimes normalises pour la transmission et la presentation des donnees sur la qualite de l'air. De plus, il faut mettre au point des techniques permettant d'estimer le degre d'exac- titude des donnees fournies. L'application de me- thodes normalisees facilitera beaucoup la comparai- son des donnees et la compatibilite a l'interieur d'un systeme. Resume Bien que les difficultes exposees ci-dessus consti- tuent un obstacle considerable pour le succes de l'organisation et de l'application d'un programme 184 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES de surveillance de la qualite de l'air, la necessite absolue de connaitre en temps voulu et de fac;:on precise les effets de 1 'activite de l'homme sur son milieu rend indispensable une forme ou une autre de surveillance. Nous avons preconise le recours a la methode de I 'analyse des systemes pour faire face aux nombreux problemes que posent l'etablissement et !'application d'un programme de surveillance; pour que cette methode soit efficace, une coopera- tion est necessaire a tous les stades, depuis la nor- malisation des methodes et des techniques de sur- veillance jusqu'a la fixation de la totalite des objec- tifs, a chaque niveau du programme d'ensemple. L'experience acquise, en particulier dans le c:as des programmes de surveillance aux Etats-Unis, suggere qu'il faut s'attacher davantage a la qualite qµ'a la quantite des donnees. Diverses exigences du pro- gramme de surveillance, notamment le coilt eleve des appareils d'analyse qui fournissent des donnees de qualite, font que le recours aux appareils mobiles peut etre plus efficace que la creation d'un reseau de stations fixes. Une etude soigneuse montrera quelle est la methode qui a le plus de chances d'etre efficace pour atteindre les objectifs de tel ou tel programme de surveillance. La complexite des principes et des methodes de surveillance, s'ajoutant aux difficultes enumerees plus haut, invite a la plus grande prudence dans la planification et la mise au· point des systernes. De nombreuses questions et de nombreux problemes essentiels so.nt a resoudre avant !'organisation effec- tiv:e d'un systeme de surveillance. Des etudes reali- sees avec soin et des efforts menes en cooperation sont necessaires pour resoudre ces problemes et parvenir a un programme efficace de surveillance de la ,qualite de l'air. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Hamberg, F. C. Some basic considerations in the design of an air pollution monitoring system. J. Air Pollut. Control Ass, 21: 609-613 (1971) 2. Etats-Unis, ministere de l'Interieur, Federal.Water Quality Administration. Design of water. quality sur- veillance systems, Washington, DC, 1970 (document No. 16090 DBJ 08/70) 3. Keitz, E. L. Determining data requirements and primary performance characteristics for air quality monitoring networks. In : Digest of 1970 Proceedings of the 63rd Annual Meeting of the Air Pollution Control Association, Pittsburgh, Pa., 1970 (note n° 70-56) 4. Rossano, A. T. Air pollution control: guidebook for management. New York, McGraw-Hill, 1969 · 5. Copley, C. M. & Peco!, D. A. St Louis air monitor- ing network. 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But et utilisation des systemes de surveillance Structure des systemes automatiques 187 Analyse et presentation des donnees . . . . . . 191 187 Systemes actuels de surveillance et evolution future 195 188 References bibliographiques . . . . . . . . . . 199 INTRODUCTION La surveillance b de la qualite de l'air a pris de plus en plus d'importance dans les activites de tous les organismes de lutte contre la pollution. Les premiers systemes de surveillance ne comptaient qu'un petit nombre de stations souvent exploitees par des laboratoires differents, ou meme une seule. Pour faire face a Ia demande rapidement croissante de donnees comparables provenant de nombreux emplacements, quelques systemes automatiques fonctionnent deja et beaucoup d'autres sont en projet ou en cours demise en ceuvre. Un programme efficace de surveillance exige des mesures fiables de la pollution pendant de longues periodes, de fac;on a indiquer les variations et les tendances de la qualite a Chef du laboratoire de Surveillance de I 'Environnement, Institut national de Sante publique, Antonie van Leeuwen- hoeklaan 9, Bilthoven, Pays-Bas. O Le mot << surveillance >> est employe ici pour designer le fait de proceder regulierement, a des fins definies, a des observations quantitatives de la concentration d'un ou de plusieurs polluants atmospheriques ou d'autres indicateurs de l'etat du milieu, conformement a un calendrier et a une repartition spatiale fixes d'avance. Si, comme c'est d'ordinaire le cas, la surveillance implique des mesures a plusieurs endroits, !es methodes de mesure et de traitement des don- nees doivent etre partout semblables, au au mains compara- bles. Cette definition est tres voisine de celle donnee par le Groupe de travail interorganisations de la surveillance institue par ]'Organisation des Nations Unies (1). de l'air; son application necessite un personnel dument forme. Avant d'etablir un systeme d'echan- tillonnage ou d'appliquer un programme d'echantil- lonnage, il faut enoncer les objectifs de fac;on claire et assez detaillee pour qu'on puisse choisir un sys- teme adapte aux besoins specifiques. On ne peut arriver a des resultats comparables a l'echelle natio- nale et internationale en !'absence d'instructions precises sur les informations a obtenir. Le choix des emplacements de surveillance, la frequence et la duree des echantillonnages et les methodes de traite- ment des donnees sont etroitement lies aux objectifs du programme. L'importance des informations pre- liminaires necessaires avant de pouvoir commencer a echantillonner depend de la complexite du systeme a employer. BUT ET UTILISATION DES SYSTEMES DE SURVEILLANCE Une fois precise le probleme a etudier, on peut choisir un systeme de surveillance fournissant toutes les informations necessaires. Les systemes les plus courants peuvent, en gros, se diviser en trois catego- ries: recherche, surveillance et buts particuliers. Ce- pendant, pour notre propos, il est plus simple de les classer d'apres leur capacite a repondre aux ques- tions suivantes. 187 - 188 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES 1) Distribution geographique de la pollution. Les donnees necessaires concernent l'intensite et la com- position de la pollution dans la zone etudiee. Pour etablir une planification, on peut avoir a examiner aussi bien des zones rurales que des zones urbaines et a etudier les << niveaux de base de la pollution •>. 2) Determination des tendances de la pollution de !'air. Les donnees serviront a etablir !'evolution dans le temps, par exemple d'une annee a l'autre, de l'intensite de la pollution et !'influence sur cette evolution des variations des emissions dues a la planification, au developpement de I 'industrie, a la densite de la circulation et aux modifications demo- graphiques. 3) Origine de la pollution en un point donne. II s'agit de determiner la source et la dispersion de la pollution a 1 'echelle locale, regionale, nationale et internationale. L'etude du transport des polluants de Ia source au recepteur fait partie integrante de toutes les methodes adequates de Jutte. Dans ces systemes, on recourt souvent aux modeles de dispersion des polluants pour estimer leur transport local (jusqu'a une vingtaine de kilometres), regional (20 a 200 km) ou a grande distance (quelques centaines a quelques milliers de kilometres). . 4) Determination des effets de la pollution. On etudie ici I 'influence de la pollution sur la sante des hommes et des animaux et sur la vegetation et les materiaux. Quand on a'besoin d'informations.sur les effets aigus, le systeme doit fournir la concentrat.ion moyenne des polluants pendant de courtes periodes, alors que pour les etudes epidemiologiques les pointes de concentration ont peu d'interet; dans ce cas, on peut choisir une duree d 'echantillonnage mieux adaptee, par exemple 24 heures. Dans ces systemes, le choix des emplacements joue un role important; Jes stations doivent etre implantees, par exemple, dans les habitations ou sur les , lieux de travail, tant a l'interieur qu'a l'exterieur des bati- ments, ou aux endroits ou l'on a constate des dommages aux plantes ou aux materiaux. Les sta- tions doivent etre choisies de fa<;:on a bien couvrir la zone contenant la population etudiee. 5) Conformite aux normes de qualite de !'air. Les niveaux de pollution sont lies a des normes de qualite de l'air, en vigueur ou en projet, le plus souvent etablies a partir de donnees recueillies par les systemes de surveillance eux-memes. Urie fois ces objectifs fixes, des progres reguliers. dans le sens du respect des normes doivent etre realises et confirmes. 6) Evaluation des mesures de lutte. Une question directement liee a la precedente est la possibilite pour un systeme de surveillance d'apprecier l'effica- cite des mesures prises pour reduire Jes niveaux de pollution. II est extremement important de determi- ner les effets de ces mesures sur la tendance de la pollution. On doit s'efforcer sans relache d'obtenir des donnees qui permettent d'evaluer Jes progres realises vers le respect des normes de qualite. 7) Systemes d'alerte. Le but de ces systemes est de donner l'alarme avec un certain preavis en cas de risque de pollution. Dans l'attente de la pollution excessive ainsi prevue, dans des circonstances meteo- rologiques defavorables, et de la possibilite qu'elle s 'etende sur une grande superficie, ii sera possible de prendre des mesures de lutte avant que le niveau atteint ne devienne dangereux. On peut parfois se servir d'un seul polluant comme << traceur )>, pour caracteriser !'ensemble des pollua.nts emis par Jes sources d'une meme categorie lorsque les concentra- tions elevees ne se produisent que dans certaines conditions meteorologiques qui infl.uencent unifor- mement tous ces polluants. Pour pouvoir donner l'alerte, le centre de controle doit recevoir imme- diatement les donnees fournies par Jes stations de surveillance ou d'echantillonnage; le recours a la teletransmission est done ici necessaire. En general, un reseau de mesure n'est pas adapte au cas des accidents de pollution, a moins que la densite des stations de surveillance ou d'echantillonnage ne soit extremement elevee; on peut attendre de meilleurs resultats d'unites mobiles bien equipees, maintenues en alerte. STRUCTURE DES SYSTEMES AUTOMATIQUES Niveau d'automatiou Une fois defini le probleme a etudier et choisi le type de systeme, ii faut decider du niveau d'automa- tisation a employer. Cette decision depend souvent des ressources disponibles; chaque fois que c'est possible, on choisira le niveau qui assure un fonc- tionnement optimal du systeme, mais ii peut y avoir des exceptions a cette regle. Dans les pays 011 la main-d'reuvre est chere et les instruments relative- ment bon marche, il arrive qu'un systeme automati- que, fournissant plus d'informations ,qu'il en. faut, soit meilleur marche que des systemes manueis ou semi-automatiques ne donnant que le minimum SURVEILLANCE ET AUTOMATISATIOc'I I 189 d'informations indispensable. On peut distinguer Jes categories suivantes: 1) Mesures manuelles. La mise en route et l'arret se font a la main, l'echantillonnage au moyen d'un instrument; !'analyse en laboratoire de l'echantillon peut etre plus ou moins automatisee. 2) Echantillonnage automatique. Le demarrage et l'arret sont automatiques (commande par minuterie) et l'echantillon est enleve a la main. (Si cela se fait apres chaque. echantillonnage, on doit considerer qu'il s'agit d'un echantillonnage semi-automatique; ii n'y a echantillonnage automatique que si la minu- terie est associee a un echantillonneur sequentiel.) lei encore, I' analyse en laboratoire de I' echantillon peut etre plus ou moins automatisee. 3) Surveillance automatique. Des appareils auto- matiques procedent a l'echantillonnage et a !'ana- lyse, sans intervention humaine, sauf des visites regulieres d'entretien afin de changer les reactifs et de renouveler les bandes, le papier millimetre, etc. Ils enregistrent Jes concentrations de polluants et les autres informations pertinentes (facteurs meteorolo- giques, etc.) sur des imprimes, des diagrammes, des bandes de papier ou des bandes magnetiques. 4) Surveillance entierement automatisee avec trans- mission des donnees. Le signal electrique fourni par un instrument n'est pas seulement enregistre a la station de mesure, mais egalement transmis, eventuel- Jement par ligne telephonique, au bureau central de contr6le, ou les donnees sont enregistrees et memorisees dans un ordinateur pour evaluation ulterieure. Les principales caracteristiques d'un systeme de surveillance doivent etre: 1) une structure modulaire, le systeme etant forme de parties ou d'elements distincts, facilement inter- changeables, 2) la possibilite d'accroitre la capacite de mesure, 3) la souplesse de fonctionnement, de fa;on qu'on puisse facilement modifier le systeme si necessaire, 4) de faibles couts d'entretien. Le systeme peut se composer de plusieurs unites. Station de surveillance Une station de surveillance contient Jes appareils necessaires pour: 1) echantillonner, 2) mesurer, 3) recueillir les donnees, · 4) tran~mettre et contr61er Jes donnees. Les elements Jes plus importants du systeme sont les echantillonneurs et les capteurs. La validite des donnees finales depend de !'implantation correcte des sondes d'echantillonnage et du choix du capteur. II faut eviter les particularites locales qui pour- raient rendre l'echantillonnage sans valeur, par exemple les champs de vents localises et la sorption (absorption ou adsorption) des polluants sur des surfaces voisines telles que les murs ou le sol. 11 faut aussi se premunir contre Jes actes de vandalisme. D'apres ces criteres, la prise d'air doit, si possible, etre distante de plusieurs metres des biitiments et de la vegetation (arbres) et a une hauteur de 3 a 4 metres au-dessus du sol. Independamment de !'im- plantation correcte de la prise d'air, il importe que !'ensemble du systeme d'echantillonnage soit realise de fai;:on que les. donnees provenant de stations mesurant les memes parametres soient comparables. 11 faut employer un collecteur d'echantillonnage a grande capacite. Le but doit etre d'obtenir l'unifor- mite pour le volume de l'echantillon, la vitesse de l'air a l'entree, le nombre de connexions possibles pour differents appareils de mesure, le materiau employe pour le collecteur, la protection contre les effets de variations de la temperature et de la pression exterieures, en particulier pour eviter toute condensation dans le systeme d'echantillonnage. Des sondes d'echantillonnage distinctes doivent etre em- ployees pour les polluants gazeux et pour les parti- cules en suspension (aerosols), car Jes conditions a satisfaire sont differentes. Si possible, ii faut integrer dans le systeme d'echantillonnage des controles au- tomatiques signalant et corrigeant Jes deviations par rapport au fonctionnement desire. 11 est necessaire d'entretenir regulierement tout le systeme, a inter- valles de 3 a 6 mois, et de nettoyer avec soin le collecteur, afin d'eviter Jes erreurs dues a la contami- nation des parois. Capteurs Bien que de nombreux instruments de mesure aient ete mis recemment sur le marche, peu d'entre eux conviennent pour la surveillance automatique, l'une des raisons etant qu'on ignore si les specifica- tions necessaires peuvent etre realisees. Avant de choisir un capteur, ii faut se poser les questions suivantes: 1) Quelle est la gamme de capteurs necessaires pour Jes concentrations de polluant etudiees? 190 GESTION DE LA QUALJTE DE L'AIR .DES VILLES 2) Sur quelle duree les moyennes doivent-elles etre calculees (minutes, heures, jours)? 3) De quelles categories de personnel dispose-t-on pour I' exploitation et I' entretien du systeme? 4) Quels autres polluants pouvant gener le fonc- tionnement de l'appareil sont ou peuvent etre pre- sents? 5) Dispose-t-on des laboratoires et des ateliers necessaires? Si l'on ne peut repondre aces questions; le choix des instruments est extremement difficile. En dehors du choix d'un capteur, ii convient d'apprecier Jes merites d'un type donne d'instru- ment. Pour cela, ii faut disposer de deux series de donnees: la premiere sur les resultats detailles obte- nus en laboratoire dans des conditions d'essai regu- lees avec soin, la seconde sur Jes observations faites sur le terrain pendant une longue periode, en parti- culier au sujet de l'entretien, des etalonnages et des reparations necessaires. II faut tenir compte de tous les points suivants: 1) caracteristiques de fonctionnement: intervalle de mesure, finesse de la graduation, exactitude, reproductibilite, selectivite; 2) caracteristiques operationnelles: · comportement en presence de conditions exterieures telles que la temperature et l 'humidite, besoins en energie, entre- tien necessaire; 3) dimensions des instruments et de l'equipement auxiliaire; 4) verification du fonctionnement correct de !'ins- trument (signaux d'information d'etat); 5) mesures, de reference et determination de la derive du zero (verification du zero); 6) signaux indiquant la necessite d'un entretien ou d1une reparation. Collecte des donnees II est d'usage de connecter Jes instruments de surveillance continue a un enregistreur a bande, qui presente des avantages par rapport aux autres sys- temes d'obtention des donnees, meme Jes plus per- fectionnes. En bref, ces avantages sont Jes suivants. L'enregistreur permet un controle visuel du fonc- tionnement anterieur. Les corrections journalieres de la derive du zero, qui est en general plus importante que la derive de l'echelle, sont faciles. On dispose d'un enregistrement permanent qui permet de con- tr61er l'operateur et d'effectuer une validation quoti- dienne a partir des donnees originales. Le. principal inconvenient reside dans le personnel necessaire; on peut eliminer une partie des operateurs charges de lire Jes diagrammes et de calculer Jes moyennes en ayant recours, pour la collecte des donnees, a des bandes de papier perforees ou a des bandes magneti- ques. Cependant, dans tous Jes systemes automati- ques de surveillance, meme !es plus complexes, il existe toujours un mecanisme integre permettant un controle visuel, de sorte qu'on peut proceder a la validation definitive des donnees fournies par l'ordi- nateur en Jes comparant a l'enregistrement d'origine. Les donnees recueillies se divisent en deux series : l'une concerne les mesures effectuees, l'autre les mesures de reference et Jes verifications du zero. Elles peuvent toutes deux etre transmises a un centre de contr6le qui procede a la validation ulterieure des donnees; on peut aussi corriger Jes valeurs relevees a la. station meme, en, tenant compte des verifications du zero et des mesures de reference qui y sont faites. On. doit choisir un intervalle d'integration pour Jes valeurs representatives des niveaux de polluants me- sures et des facteurs meteorologiques. Pour une bonne reproductibilite (necessaire pour Jes alertes), chaque instrument de surveillance doit etre interroge toutes Jes minutes. En general, !es moyennes concer- nant les polluants peuvent etre calculees sur une heure. Lorsque ces moyennes sont obtenues a partir des valeurs mesurees toutes Jes minutes, ii faut effectuer des corrections pour tenir compte de la constante de temps de l'appareil et du taux de variation de la concentration du polluant etudie. D'ordinaire, des dispositifs speciaux permettent de visualiser Jes valeurs relevees toutes les minutes ou d'effectuer toute autre utilisation qui serait neces- saire. en mode connecte. Transmission et controle des donnees Dans Jes systemes completement automatises, Jes mesures (et Jes signaux d'information d'etat) sont transmises soit directement au bureau central de controle, soit, si le nombre de stations depasse 30, a un centre regional; on emploie pour cela des lignes telephoniques ou des lignes de telex servant unique- ment a cet usage. Le centre de controle envoie, sur la meme ligne, des signaux aux stations de surveillance pour controler la collecte et la transmission des donnees ainsi que pour fournir des mesures de reference. Centres regionaux Un centre regional recueille, par l'intermediaire de liaisons telephoniques, toutes Jes donnees brutes SURVEILLANCE ET AUTOMATISATION 191 fournies par les stations de surveillance automatique. Apres pretraitement (calcul des moyennes horaires, par exemple) et mise en forme, les donnees sont transmises au centre national. Si le centre regional est dote d'un ordinateur, il peut controler toutes les stations de surveillance. Au centre regional, les donnees sont affichees afin que les autorites regio- nales puissent les utiliser pour les previsions. Cepen- dant, c'est souvent le centre national qui est charge des previsions et des alertes, car les regions de controle de la qualite de l'air sont, dans la plupart des cas, plus etendues que les reseaux regionaux. Le traitement des donnees regionales est controle par le centre national lorsqu'une coordination est neces- saire au niveau d'une zone plus etendue (nationale). Parmi les fonctions automatisees qu'il est possible de confier aux systemes de traitement regionaux, on peut citer: 1) la collecte des donnees fournies par les stations de surveillance; 2) la validation des messages transmis entre le centre et la station - essais tant pour !'acceptation des signaux electriques que pour les differentes me- sures; 3) la reduction des donnees a des moyennes ho- raires; 4) le stockage intermediaire des donnees, avant leur collecte par le centre national; 5) la presentation des donnees - sur bandes de teletype, par affichage ou par d'autres moyens; 6) la verification du fonctionnement de tous Jes instruments de surveillance, au moyen de signaux de controle; 7) le redemarrage automatique apres une panne de courant. Centre national de contriJ!e Selon qu'il existe ou non des centres regionaux et, le cas echeant, selon leur implantation, le centre national a Jes fonctions principales suivantes: 1) controle de !'ensemble du reseau et determina- tion des horaires; 2) organisation et verification des communica- tions avec les centres regionaux, s'il en existe; 3) traitement et stockage des informations rec;ues du reseau; 4) contr6le de la presentation des donnees. Ces diverses fonctions peuvent necessiter une salle pour l'ordinateur et une salle de commande du reseau, a partir desquelles on peut controler toutes les operations. Pour tirer le benefice optimal d'un grand systeme automatise, le centre de controle doit s'occuper des activites suivantes: 1) Fonctions automatisees: a) determination des horaires du reseau, b) controle du reseau, c) transmission et traitement des donnees, d) informations continues sur la qualite effective de l'air dans Jes differentes regions du reseau, e) examen des messages d'erreur, .f) examen de la frequence des depassements des valeurs limites, g) examen de !'apparition de niveaux eleves de pollution et situations d'alerte, h) examen des pannes techniques, i) stockage des donnees et peripheriques (bandes magnetiques, disques, etc.), j) presentation et affichage des donnees: machine a ecrire d'enregistrement, enregistreur analogique ou bande de papier perforee. 2) Fonctions non auto.matisees: a) dialogue avec les ,stations de surveillance et les centres regionaux, b) modifications des parametres (constantes d'eta- lonnage, temps, etc.), c) demarrage pour une region ou pour tout le reseau, d) affichage de certaines donnees, e) traitement autonome des donnees. ANALYSE ET PRESENTATION DES DONNEES Les nouveaux systemes · de surveillance automa- tique permettent d'obtenir en peu de temps bien plus d'informations que les systemes manuels, mais leur emploi ne se justifie que si les donnees obtenues sont aussi analysees automatiquement, c'.est-a-dire a l'in- terieur du systeme lui-meme. Apres la fin du che- minement des donnees a l'interieur du systeme, leur analyse et leur presentation peuvent se faire en mode connecte ou differe. Le traitement porte d'abord sur les donnees effectivement mesurees, dont la presentation a pour but de montrer le degre de pollution dans les zones etudiees; une carte 192 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Tableau 1. Concentration moyenne mensuelle du dioxyde de soufre dans l'air en fonction de la .direction du vent, en janvier 1973 a la station de surveillance situee dans le centre d'Enschede (Pays-Bas) Direction moyenne du vent Concentration moyenne de 502 (µg/m3) E 139 ESE 131 SSE 135 s 108 sso 70 050 55 0 57 ONO 46 NNO 48 N 52 NNE 68 ENE 100 murale avec voyants lumineux est utile pour montrer les stations de surveillance ou les concentrations mesurees depassent uncertain niveau. S'il existe des normes de qualite, elles peuvent fournir une valeur de comparaison pour declencher automatiquement l'alerte. Les variations dans le temps des concentrations sont plus importantes encore que les valeurs instan- tanees. Pour les obtenir, il faut calculer en mode connecte les variations a court terme au cours d'une duree de quelques heures ou de quelques jours. On peut ainsi etudier I 'apparition de situations critiques, telles que le smog, dues a certaines conditions meteo- rologiques (foible dispersion) ou a des emissions elevees de polluants reactionnels. Dans la plupart des systemes d'avertissement, !'analyse des donnees en mode connecte permet de prevoir !'apparition de ces situations critiques dans diverses regions; c'est le cas par exemple pour le systeme de !'embouchure du Rhin (Rijnmond) a Rotterdam (Pays-Bas). L'analyse des donnees permet d'evaluer rapidement les fluc- tuations des tendances a court terme et d'etudier les correlations entre stations voisines pour differentes conditions d'environnement. Cette etude des correla- tions dans l'espace et dans le temps fournit aussi de nombreuses informations sur la structure que doi- vent avoir les reseaux de surveillance. L'affichage des donnees mesurees pendant de courtes periodes (1 a 10 minutes) dans un grand nombre de stations Tableau 2. Distribution des frequences cumulees des concentrations moyennes (sur 24 heures) de dioxyde de soufre a la station de surveillance situee dans le centre d'Enschede (Pays-Bas), du 1 "' octobre 1972 au 1 • r avril 1973 lntervalle de classe (µg/m3) Pourcentage <30 3,79 <60 40,15. <90 61,36 <120 73,48 <150 83,33 <180 93,94 <210 97,73 <240 98,48 <280 99,24 permet aussi d'etudier le transport des polluants a grande distance, jusqu'a plusieurs centaines de kilo- metres. Au centre national, l'operateur du systeme peut utiliser les informations meteorologiques re- cueillies par les stations de surveillance pour suivre la derive avec le vent des nuages de polluants provenant des regions a emissions intenses et l'etale- ment des panaches de pollution dans des regions plus etendues, lorsque la vitesse du vent est elevee. Lors de la conception d 'un systeme de surveillance, ii faut envisager la possibilite d'etablir, sur des tours de grande hauteur, des stations situees a des altitudes differentes, ce qui ameliore et facilite I 'interpretation des donnees mesurees. . En dehors de l'arialyse des donnees en mode connecte, on doit disposer des moyens necessaires pour leur reduction et leur presentation en vue d'etudes statistiques et d'etudes de tendances, aux fins· de la planification, etc. II faut choisir une presentation convenable pour la communication des donnees. Les indices les plus courants sont les concentrations moyennes dans le temps (jour, mois, saison, annee) et dans l'espace (moyennes pour un certain nombre de stations). On se sert d'une classifi- cation des concentrations moyennes de polluants en fonction de la direction et de la vitesse du vent pour etudier !'emplacement des principales sources. Le tableau 1 et la figure 1, fondes sur les mesures d'une station de surveillance d'un reseau pilote a Enschede (Pays-Bas), donnent des exemples de cette applica- tion. SURVEILLANCE ET AUTOMATISATION 193 Fig. 1. Concentration moyenne mensuelle du dioxyde de soufre en fonction de la direction du vent, dans le centre d'Enschede (Pays-Bas) en janvier 1973 8 a Les valeurs indiquees son! en µg/m3 • Une methode utile de reduction des donnees con- siste a etablir la distribution de frequence des con- centrations de polluants. On commence par repartir en classes les concentrations mesurees pendant une certaine periode. On se sert souvent d 'une echelle logarithmique pour les concentrations du dioxyde de soufre, exprimees sous forme d'une distribution des frequences cumulees (voir tableau 2). On en deduit la concentration au-dessous de laquelle on trouve le pourcentage choisi (percentile) de !'ensemble des mesures (Fig. 2). Le plus souvent, l'ajustement loga- rithmique n'est pas tres bon pour les concentrations les plus elevees. Les distributions de frequence sont egalement utilisees a propos de certaines normes de qualite. En pratique, ii n'est pas possible de fixer une concentration maximale a ne jamais depasser; toute concentration inferieure a celle des emissions sera depassee tot OU tard. Une norme de qualite de !'atmosphere doit etre exprimee sous la forme d'une concentration maximale a ne pas depasser pendant un certain pourcentage du temps. Ce maximum correspond done souvent au percentile 95 ou 98 de la distribution des frequences cumulees. Cependant, les distributions de frequences mises sous forme de tableau ou de graphique ne conviennent pas pour la presentation generale. Une methode frequente con- siste a superposer a une carte un reseau de courbes d'isoconcentration determinees par interpolation a partir des concentrations mesurees, compte tenu des gradients de concentration entre stations de surveil- lance (Fig. 3). Lorsqu'on se sert uniquement des moyennes temporelles pour etablir ces cartes, on 194 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 2. Distribution des frequences cumulees des concentrations moyennes (sur 24 heures) du dioxyde de soufre dans le centre d'Enschede (Pays-Bas), du 1e, octobre 1972 au 1•• avril 1973 1000 - 800 - - 600 - 500 ~ 400 t- - /0 t- ,,,,.,0.,,.,,,,,,.0 t- /0 /0 /0 300 M- E -- 200 "' ::i... c:: ~ N 0 (/'J (1) 100 "O t- t-c:: 80 0 ·.;::; t- ~ / ~ t- / t-t-60 +-' c:: (1) 50 <.) c:: 0 40 u 30 20 ~ t- 10 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0,05 0,2 0,5 1 2 5 10 20 30 40 50 60 70 80 Pourcentage 90 95 98 99 99,8 perd de nombreuses informations concernant la du- ree des periodes de concentrations elevees ou faibles. Brasser (2) a done etabli une methode comparable fondee sur les distributions de frequence. Apres avoir determine les distributions de frequence pour toutes les stations de la zone, a partir de mesures faites pendant un an, i1 calcule pour chaque distribu- tion le pourcentage des mesures depassant une cer - taine concentration. En indiquant ces pourcentages sur une carte, il peut alors tracer les courbes d'egale frequence des depassements de la concentration choisie. On peut aussi etablir la carte des concentra- tions qui correspondent a un percentile determine des distributions de frequence (Fig. 4). Si la ~oncentration choisie e~t egale a la norme, on voit directement sur la carte la partie de la zone etudiee ou cette norme est depassee. Brasser (3) vient de mettre au point une autre methode, egalement fondee sur la distribution des frequences, pour com- parer les concentrations mesurees et la norme. II trace une courbe sur du papier a echelle fonction- nelle lognormale, a partir de la distribution des frequences cumulees. Par exemple, la norme propo- see aux Pays-Bas pour le dioxyde de soufre est presentee sous forme de deux points, les percenti- les 50 et 98. On peut calculer comme indice le quotient des concentrations correspondant, dans la distribution de frequence, aux percentiles 50 .et 98, chacune d'elle etant prealablement divisee par la concentration prevue par la norme pour les memes percentiles. Quand cet indice est egal a !'unite, la situation est parfaitement conforme a la norme. Cet indice fournit une tres bonne vue d'ensemble de la pollution dans la. zone etudiee. Brasser (3) en donne un exemple. Bien que les differentes fa<;ons de presenter les donnees que nous venons de decrire n'epuisent pas toutes les possibilites, on constate en pratique SURVEILLANCE ET AUTOMATISATION 195 Fig. 3. Courbes d'iso-concentration (moyenne mensuelle) du dioxyde de soufre dans le centre d'Enschede (Pays-Bas), janvier 1973 • 100 / a Les valeurs indiquees sont en µg/m3 • qu'elles fournissent Jes informations necessaires pour Jes planificateurs et pour Jes fonctionnaires charges du contr61e de la qualite de !'air, de !'elaboration des methodes de gestion et des poursuites contre Jes contrevenants. Dans cette section, qui traite de !'analyse et de la presentation des donnees, nous n'avons pas parle des difficultes que !'on rencontre pour utiliser Jes banques de donnees; en effet, le stockage et la restitution corrects des donnees qui conviennent pour diverses eYaluations exigeraient une etude etendue qui sortirait du cadre du present chapitre. Cependant, on peut affirmer qu'une col- lecte methodique et harmonisee des donnees prove- nant des divers systemes de surveillance est une condition necessaire pour qu'une banque de donnees fonctionne convenablement et utilement. Une ana- lyse des systemes, analogue a celle adoptee pour Jes systemes de surveillance bien corn;us et bien exploi- tes, est extremement importante, en particulier pour Jes banques de donnees internationales sur I 'envi- ronnement. SYSTEMES ACTUELS DE SURVEILLANCE ET EVOLUTION FUTURE Dans le passe, Jes systemes de surveillance ne comprenaient que quelques stations ou ]'on dosait un seul polluant, quelquefois deux, par des methodes manuelles ou semi-automatiques. L'implantation du reseau etait en grande partie realisee au coup par coup et dependait du personnel qualifie disponible 196 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Fig. 4. Distribution des concentrations moyennes de dioxyde de soufre, calculees sur 24 heures, dans le centre d'Enschede (Pays-Bas), du 1 • r octobre 1972 au 1 • r avril 1973 a a Les courbes delimitent les zones ou 98 % des concentrations moyennes sont inferieures a la valeur indiquee (elles correspondent done au percentile 98). dans la zone etudiee. En general, presque toutes les stations etaient implantees dans des zones urbaines et au voisinage immediat de zones industrielles. La comparaison des resultats d'une station a l'autre etait souvent difficile a cause de differences portant sur I 'implantation et la nature des echantillonneurs et sur Jes methodes d'analyse employees. Au cours de ces dernieres annees, on a realise, d'apres Jes methodes exposees plus haut, des reseaux plus eten- dus qui sont aujourd'hui en service. 11 peut etre interessant de decrire brievement les reseaux de l'Agence des Etats-Unis pour la Protection de !'En- vironnement. Le premier element, le Programme de surveillance continue de l'air (Continuous Air Moni- toring Programme, CAMP), existe depuis 1962 dans six grandes villes du pays. Plusieurs polluant sont doses de fa<;on continue et Jes donnees obtenues servent a determiner les tendances de la pollution. Dans le cadre du Systeme de surveillance de l'envi- ronnement et de sante des collectivites (Community Health and Environmental Surveillance System, CHESS), un Programme de surveillance sanitaire continue de !'air (Continuous Health Air Monito- 1ring Programme, CHAMP) sera mis en reuvre dans le proche avenir. Ce reseau consistera en une cin- quantaine de stations de mesure continue, comple- tees par quelques dispositifs de telemesure pour permettre le traitement des donnees a une station centrale de controle. Un systeme ou l'automatisation sera encore plus poussee est prevu a Saint-Louis (Missouri) pour l'Etude regionale de la pollution de l'air (Regional Air Pollution Study, RAPS): 25 a 40 SURVEILLANCE ET AUTOMATISATION 197 stations etudieront les processus de la pollution atmospherique et leurs effets dans une seule region urbaine, afin de verifier et de perfectionner !es modeles actuels de simulation de la pollution de ]'air. Aux Etats-Unis, la plupart des stations des systemes existants ou prevus sont implantees en zone urbaine. C'est egalement le cas au Japon, ou ii existe de bons systemes de surveillance a Osaka et a Tokyo. Pour etudier le transport des polluants et leur destinee pendant une certaine duree, c'est-a-dire !es sources et !es puits (rabattements au sol)· pour chaque polluant separement, ii est indispensable d'avoir aussi des stations en dehors des zones a concentrations elevees, c'est-a-dire des zones ur- baines et industrielles, done en zone rurale. Le premier reseau qui comprenne un grand nombre de stations rurales est celui des Pays-Bas, ou une cen- taine de stations de controle sont implantees selon un quadrillage regulier et une centaine d'autres dans !es villes et !es zones industrielles, comme le montre la figure 5. La plupart des stations du premier groupe sont a l'exterieur des villes et leur implanta- tion a ete choisie de fac;on a eviter l'effet direct des sources locales. On peut ainsi etudier la destinee des polluants a une distance de 20 a 100 km des sources, !es puits jouant alors un role important. On a montre aussi que, pour pouvoir donner l'alerte dans une region, ii importe de doser !es polluants de fac;on continue dans une zone plus etendue. Des systemes analogues a celui des Pays-Bas sont en projet pour plusieurs regions en Belgique, au Mexique, en Repu- blique federale d'Allemagne et dans certains autres pays. Des systeme de surveillance plus petits, mais completement automatises, sont deja en service en Italie et en Suede. Bien qu'un systeme completement automatise ait beaucoup d'avantages et soit quelquefois indispensa- ble si !'on veut pouvoir donner l'alerte ou si le nombre des stations est eleve, !es systemes semi- automatiques, et meme !es systemes manuels, peu- vent aussi servir a diverses fins. Dans le domaine de la cooperation internationale, on est souvent oblige d'employer des stations de surveillance mains elabo- rees, surtout lorsque !es regions en cause sont eten- dues et lorsque la comparabilite des resultats et !es contraintes pratiques comptent beaucoup. Dans toute !'Europe occidentale, un grand nombre de stations au sol sont en service pour !'application du projet sur le transport des polluants a longue dis- tance de !'Organisation de Cooperation et de Deve- loppement economiques (OCDE). L'echantillonnage est semi-automatique et !es analyses de laboratoire ulterieures se font d'apres des methodes choisies d'un commun accord. Ce projet a pour but des recherches limitees et il ne sera applique que pendant un certain temps; ii ne correspond done pas rigou- reusement a la definition de la surveillance donnee au debut de ce chapitre (p. 187). Le programme conjoint de surveillance de !'air organise par !'OMS est un autre exemple de systeme pour lequel des methodes perfectionnees ne sont pas necessaires. lei, le but est d'ameliorer la comparabilite des donnees sur le plan international et d'etudier !es tendances de la pollution de !'air dans !es zones urbaines et industrielles. II est a prevoir que, dans l'avenir, le progres de la cooperation internationale en matiere de systemes de surveillance se fondera sur !es systemes nationaux et internationaux existants; c'est le cas, par exemple, du Systeme mondial de surveillance continue de l'environnement (Global Environmental Monitoring System, GEMS) dans le cadre du Plan vigie du Programme des Nations Unies pour !'Environne- ment. Les principes qui regissent la cooperation intergouvernementale en matiere de surveillance sont !es suivants: 1) la surveillance a l'echelle internationale neces- site que la priorite soit accordee aux problemes mondiaux et multinationaux; 2) l'echange d'informations sur !es problemes lo- caux qui se retrouvent frequemment et sur !es me- thodes employees pour !es surveiller est d'une grande importance; 3) !es systemes de surveillance doivent etre conc,:us en vue d'objectifs bien definis et !'evaluation des donnees doit faire partie integrante de !'organisation du systeme. II est clair, par consequent, que des accords internationaux sont necessaires pour !'emplacement des stations d'echantillonnage, les methodes de me- sure, l'emploi des instruments, etc., et que des dispositions doivent etre prises pour recueillir des donnees convenablement traitees et condensees, con- formement a une presentation normalisee etablie d'un commun accord, de fac,:on qu'elles aient une valeur internationale. En dehors de la mise sur pied de nouveaux systemes de surveillance, ii est done a prevoir que la collaboration internationale sera ren- forcee dans ces deux domaines et cela, non seule- ment pour !es stations fixes au sol, mais aussi pour !es appareils mobiles de mesure a bord de vehicules a moteur et, plus tard, d'aeronefs et de satellites. 198 GESTION DE LA QUALrri DE L'AIR DES VILLES Fig. 5. Reseau national neerlandais de surveillance de la pollution de l'air 0 10 20 30 Km I Centre national de mesures, Bilthoven 530 52° s1• 50 7• WHO 75136 SURVEILLANCE ET AUTOMATISATION 199 Les methodes traditionnelles d'etude des polluants dans des milieux consideres separement (air, eau, aliments, etc.) seront aussi etendues aux transferts des polluants d'un milieu a un autre et a leurs transformations chimiques. On perfectionnera les modeles mathematiques et ecologiques concernant le transport des polluants et leur evolution dans l'envi- ronnement. La conception et la realisation d'un systeme de surveillance qui assure toutes les fonc- tions ci-dessus exigera des ressources considerables et un echange permanent des connaissances et de !'experience acquises au sujet des systemes existants. Toutefois, le principal element de decision devra toujours resider dans une description claire et bien adaptee des objectifs au stade de la planification et des resultats effectivement obtenus une fois les sys- temes en service. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. Munn, R. E. GEMS action plan for phase I. Scope report 3. Toronto, Canada, 1973, p. 13 2. Brasser, L. J. A new method for the presentation of a large number of data obtained from air pollution survey networks. In : Proceedings of the Second Inter- national Clean Air Congress, Washington, DC, 1970. New York, Academic Press, 1971, pp. 62-65 3. Brasser, L. J. Relating air quality data to standards. In : Schneider, T. red. Proceedings of a Conference on Automatic Air Quality Monitoring Systems. Bilthoven, Pays-Bas, juin 1973, Amsterdam, Elsevier, 1974, pp. 225-234

REMERCIEMENTS L'Organisation mondiale de la Sante remercie tout particulierement Jes specialistes nommes ci-dessous, qui ont collabore a la preparation de ce manuel. Les observa- tions qu'ils ont presentees au sujet des divers chapitres ont ete mises a profit !ors de la revision du texte et de la mise en forme definitive du manuel. Participants au groupe de travail reuni par le Bureau regional de !'OMS pour !'Europe a Diisseldorf, Republique federate d'Allemagne, du 27 au 29 mars 1972 Dr H. Antweiler, Chef du Departement de Pharmacolo- gie, Institut medical d'Hygiene de !'Air et de Recherche sur la Silicose, Diisseldorf, Republique federale d'Alle- magne (President) Dr M. Benarie, Chef du Service de la Pollution de l'Air, Institut national de Recherche chimique appliquee, Centre de Recherches de Vert-le-Petit, France Dr L. J. Brasser, Chef de la Division de la Pollution atmospherique, Institut de Recherche en Genie sani- taire (TNO), Delft, Pays-Bas Dr K. A. Bustueva, Chef du Departement d 'Hygiene des Collectivites, Institut central des Hautes Etudes medi- cales, Moscou, URSS Dr R. Guderian, Institut d'Etat pour la Lutte contre la Pollution atmospherique et la Protection des Sols, Essen, Republique federale d'Allemagne M. W. J. Koerner, Bureau de Mesures et d'Essais, Ministere du Commerce de Hesse, Kassel, Republique federale d' Allemagne Dr G. A. Persson, Chef de la Division de la Gestion de la Qualite de l'Air, Agence suedoise de Protection de la Nature, Solna, Suede Dr B. Prinz, Institut d'Etat pour la Lutte contre la Pollution atmospherique et la Protection des Sols, Essen, Republique federale d'Allemagne Dr L. E. Reed, Central Unit on Environmental Pollution, Ministere de !'Environnement, Londres, Angleterre ( Vice-President) Dr A. T. Rossano, Director, Air Resources Program, University of Washington, Seattle, Wash., Etats-Unis d'Amerique ANNEXE 1 Dr J. Schedling, President de l'Institut de Physique medicale, Universite de Vienne, Autriche D' R. Turck, Ministere federal de l'Interieur, Bonn, Republique federale d'Allemagne M. E. H. Weber, Ministere federal de I'Interieur, Bonn, Republique federale d'Allemagne REPRESENTANTS D'AUTRES ORGANISATIONS Commission des Communautes europeennes (CCE) D' A. Berlin, Direction de la Protection sanitaire, Direc- tion generale des Affaires sociales, CCE, Luxembourg M. P. de! Castilho, Direction de la Protection sanitaire, Direction generale des Affaires sociales, CCE, Luxem~ bourg M. P. H. Stief-Tauch, Direction generale des Affaires industrielles et technologiques, CCE, Bruxelles, Bel- gique Commission economique pour !'Europe (CEE) D' A. Pichler-Stainern, Division de !'Environnement et de !'Habitation, Organisation des Nations Unies, Geneve, Suisse Organisation meteorologique mondiale (OMM) M. G. W. Kronebach, Chef de la Section des Services techniques auxiliaires, OMM, Geneve, Suisse SECRETARIAT Dr S. R. Craxford, Consultant en reduction de Ia pollution de !'air, 24, Field Lane, Letchworth, Angle- terre (Rapporteur) M. J. Kumpf, Chef du Service de !'Hygiene du Milieu, OMS, Copenhague, Danemark Dr M. J. Suess, Fonctionnaire regional pour I 'Hygiene du Milieu, OMS, Copenhague, Danemark (Secretaire) Participants au groupe de travail reuni par le Bureau regional de l'OMS pour !'Europe a Francfort-sur-le-Main, Republique federate d'Allemagne, du 13 au 15 septembre 1972 Dr K. Biersteker, Departement municipal de Ia Sante, Rotterdam, Pays-Bas (Vice-President) - 201- 202 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Dr F. J. Dreyhaupt, Ministere d'Etat du Travail, de la Sante et des Affaires sociales du Land de Rhenanie-du- Nord-Westphalie, Di.isseldorf, Republique federale d'Allemagne M. L. Facy, Ingenieur en chef, Direction de la Meteorolo- gie nationale, Secretariat general de l'Aviation civile, Ministere des Transports, Paris, France Dr H. W. Georgii, Professeur et Directeur, Institut de Meteorologie et de Geophysique, Francfort-sur-le- Main, Republique federale d'Allemagne (President) M. W. H. Goerke, Ministere federal de l'Interieur, Bonn, Republique federale d 'Allemagne Dr E. Heinl, Institut d 'Hygiene de la Faculte de Medecine, Universite Charles, Prague, Tchecoslovaquie Dr A. von Heseler, Service de planification communau- taire regionale, Francfort-sur-le-Main, Republique federale d'Allemagne Dr D. Jost, Institut de Meteorologie et de Geophysique, Francfort-sur-le-Main, Republique federale d'Alle- magne M R. Kiff, Planificateur principal, Ministere de !'Envi- ronnement, Londres, Angleterre Professeur A. Lafontaine, Directeur de l'Institut d'Hy- giene et d 'Epidemiologie, Ministere de la Sante pu- blique .et de la Famille, Bruxelles, Belgique M. L. Lindau, Chef de la Section Industrie, Division de la Gestion de la Qualite de !'Air, Agence suedoise de Protection de la Nature, Solna, Suede Professeur F. M. Maas, Chef du Departement d'Archi- tt;cture et d'Urbanisme, Universite technologique de Delft, Pays-Bas Dr J. R. Mahoney, Professeur associe de Meteorologie appliquee, Ecole de Sante publique, Universite Havard, Boston, Mass., Etats-Unis d'Amerique Dr T. Schneider, Chef du Laboratoire•de Surveillance de ]'Environnement, Institut national de Sante publique, Bilthoven, Pays-Bas REPRESENTANTS D'AUTRES ORGANISATIONS Commission des Communautes europeennes ( CCE) Dr A. Berlin, Direction de la Protection sanitaire, Direc- tion generale des Affaires sociales, CCE, Luxembourg Commission economique pour /'Europe ·(CEE) or A. Pichler-Stainern, Division de I 'Environnement et de !'Habitation, Organisation des Nations Unies, Geneve, Suisse Organisation meterologique mondiale (OMM) Dr C. C. A. Wallen, Chef de la Division des Applications speciales a !'Environnement, OMM, Geneve, Suisse SECRETARIAT Dr G. J. Cleary, Specialiste scientifique, Service de la Pollution du Milieu, OMS, Geneve, Suisse Dr S. R. Craxford, Consultant en reduction de la pollution de !'air, 24 Field Lane, Letchworth, Angle- terre (Rapporteur) M. J. Kumpf, Chef du Service de l'Hygiene du Milieu, OMS, Copenhague, Danemark Dr M. J. Suess, Fonctionnaire regional pour I 'Hygiene du Milieu, OMS, Copenhague, Danemark (Secretaire) Autres personnes consultees M. B. Bower, Associate Director, Quality of the Environ- ment Program, Ressources for the Future, Inc., Wash- ington, D.C., Etats-Unis d'Amerique M. C. A. Cochrane, Chef de la Division des Ressources naturelles et de la Lutte contre la Pollution, Organisa- tion de Cooperation et de Developpement economiques (OCDE), Paris, France M. C. Garnier-Expert, fogenieur-conseil, Paris, France Dr B. Paccagnella, Directeur de l'Institut d'Hygiene, Universite de Ferrare, Halie Participants a la reunfon du Comite OMS d'experts sur /es criteres de qualite de I' air et /es indices re lat ifs aux polluants de /'atmosphere urbaine, Geneve, 5-11 avril 1972 Professeur K. A. Bustueva, Chef du Departement d'Hygiene des Collectivites, Institut central des Hautes Etudes medicales, Moscou, URSS M. J. M. Dave, Public Health and Environmental Engineering Adviser to the Government of India, Ministry of Health and Family Planning, New Delhi, Inde Professeur L. T. Friberg, President du Departement d'Hygiene du Milieu a l'Institut Karolinska et de l'Agence suedoise de Protection de la Nature, Solna, Suede (President) Professeur D. Hogger, President de la Commission fede- rale de !'Hygiene de !'Air, Zurich, Suisse Professeur A. Lafontaine, Directeur de l'Institut d'Hy- . giene et d'Epidemiologie, Ministere de la Sante et de Ia Famille, Bruxelles, Belgique (Vice-President) Dr J. T. Middleton, Deputy Assistant Administrator, Office of Air Programs, Environmental Protection Agency, Washington, D.C., Etats-Unis d'Amerique Dr T. Suzuki, Chef du Departement de l'Hygiene indus- trielle, Institut de la Sante publique, Tokyo, Japon Dr A. J. de Villiers, Division des Effets sur la Sante, Centre d'Hygiene du Milieu, Ministere de la Sante et du Bien-Etre social, Ottawa, Ont., Canada (Rap- porteur) · Dr M. H. Wahdan, Professeur adjoint d'Epidemiologie, Institut superieur de la Sante publique, Universite d'Alexandrie, Egypte ANNEXE 1 203 REPRESENTANTS D'AUTRES ORGANISATIONS Nations Unies M. P. S. Thacher, Directeur de Programme, Commission Trois, Conference des Nations Unies sur !'Environne- ment, Geneve, Suisse M. A. Pichler-Stainern, Division de !'Environnement et de !'Habitation, Commission economique pour !'Europe Organisation meteorologique mondiale (OMM) Dr C. C. A. Wallen, Chef de la Division des Applications speciales a !'Environnement, OMM, Geneve, Suisse Organisation de Cooperation et de Developpement econo- miques Dr M. Hashimoto, Administrateur principal, Direction de I 'Environnement, Organisation de Cooperation et de Developpement economiques, Paris, France Federation internationale de l'lndustrie des Medicaments Dr F. Maritz, Chimiste, Departement ecologique, CIBA- GEIGY S.A., Bale, Suisse SECRETARIAT Dr K. Biersteker, Faculte de Medecine, Division de la Medecine sociale et de I 'Hygiene du Milieu, Rotter- dam, Pays-Bas ( Conseiller temporaire) Dr G. J. Cleary, Specialiste scientifique, Service de la Pollution du Milieu, OMS, Geneve, Suisse Dr B. G. Ferris Jr, Professor of Environmental Health and Safety, Harvard School of Public Health, Boston, Mass., Etats-Unis d'Amerique (Conseiller temporaire) Dr P. J. Lawther, Director, Medical Research Council Air Pollution Unit, et Professor of Environmental Medicine, St Bartholomew's Hospital Medical College, Landres, Angleterre (Conseiller temporaire) Dr V. A. Newill, Assistant for Health Effects, Office of Research and Monitoring, Environmental Protection Agency, Washington, D.C., Etats-Unis d'Amerique ( Conseiller temporaire) Dr H. Oyanguren, Conseiller et ex-directeur, Institut de !'Hygiene du Travail et de la Pollution de !'Air, Santiago, Chili (Conseiller temporaire) M. R. Pavanello, Chef du Service de la Pollution du Milieu, OMS, Geneve, Suisse (Secretaire) Dr M. J. Suess, Fonctionnaire regional pour !'Hygiene du Milieu, OMS, Copenhague, Danemark Dr V. B. Vouk, Specialiste scientifique, Service de la Pollution du Milieu, OMS, Geneve, Suisse ANNEXE2 AUTRES PUBLICATIONS ET DOCUMENTS DE L'OMS CONSACRES A LA POLLUTION DE L'AIR Publications BARKER, K. ET AL. La pollution de !'air, Geneve, Organi- sation mondiale de la Sante, 1963 (Seri~ de Monogra- phies, N° 46) Risques pour la sante du f ait de I' environnement, Gen eve, Organisation mondiale de la Sante, 1972, chapitre 1, pp.21-50 IZMEROV, N. F., Lutte contre la pollution de /'air en URSS, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1974 (Cahiers de Sante publique, N° 54) KATZ, M. La mesure des polluants de. !'air: guide pour le choix des methodes, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1970 LAWTHER, P. J. ET AL. L'epidemiologie de la pollution de !'air: rapport sur un symposium, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1963 (Cahiers de Sante publique, N° 15) Chaix de methodes pour la mesure des polluants de /'air, Geneve, Organisation mondiale de la Sante, 1976 (Publication offset N° 24) OMS Serie de Rapports techniques, N° 157, 1958 (Cin- quieme rapport du Comite OMS d'experts de l'Assai- nissement) OMS, Serie de Rapports techniques, N° 271, 1964 (Rapport du Comite OMS d'experts des Polluants atmospheriques) OMS, Serie de Rapports techniques, N° 410, 1969 (Rapport d'un Comite OMS d'experts sur la pollution de !'atmosphere des villes, notamment par Jes vehicules a moteur) OMS, Serie de Rapports techniques, N° 506, 1972 (Rapport d'un Comite OMS d'experts sur Jes criteres de qualite de !'air et Jes indices relatifs aux polluants de !'atmosphere urbaine) (voir Chapitre 3) OMS, Serie de Rapports techniques, N° 554, 1974 (Rapport du Comite OMS d'Experts de la Planification et de !'Administration des Programmes nationaux de Lutte contre Jes Effets adverses des Polluants) ORGANISATION MONDIALE DE LA SANTE, La pollution de /'air: aperfu de la legislation actuelle, Geneve, 1963 (tirage a part du Recueil international de Legislation sanitaire, 1963, Vol. 14, N° 2) Documents a Les effets de la pollution de l' air sur la sante. Rapport sur un symposium tenu a Prague, Tchecoslovaquie, du 6 au 10 novembre 1967 (document EURO 1143) Evolution de la lutte contre la pollution de /'air en Europe. Rapport d'un groupe de travail reuni a Copenhague, Danemark, du 19 au 22 janvier 1971 (document EURO 3103A) The long-term effects on health of air pollution. Rapport d'un groupe de travail reuni a Copenhague, Danemark, du 14 au 18 fevrier 1972 (document EURO 3114A) (en anglais seulement) Manual on air quality management in Europe. Rapport d'un groupe de travail reuni a Diisseldorf, Republique federale d'Allemagne, du 27 au 29 mars 1972 (docu- ment EURO 3106 (1)) (en anglais seulement) Manuel de gestion de la qualite de I' air en Europe. Rapport d'un groupe de travail reuni a Francfort-sur-le-Main, Republique federale d'Allemagne, du 13 au 15 sep- tembre 1972 (document EURO 3106 (2)) L 'etude des maladies chroniques des voies respiratoires chez !es en/ants dans leurs rapports avec la pollution de /'air. Rapport d'un groupe de travail reuni a Rotter- dam, Pays-Bas, du 26 au 28 fevrier 1973 (document EURO 3114 (2)) Working protocol and recording forms. Copenhague, mars 1973 (document EURO 3114) (en anglais seulement) La pollution de /'air et /es affections chroniques des voies respiratoires chez /es en/ants. Rapport d'un groupe de travail reuni a Diisseldorf, Republique federale d'Alle- magne, du 17 au 19 avril 1974 (document EURO 3114 (3)) La pollution causee par !es industries du plomb et des autres metaux non ferreux. Rapport d'un groupe de travail reuni a Bruxelles, Belgique, du 2 au 4 juillet 1974 (document EURO 3106 (3)) Air pollutants from industrial sources. Rapport sur une reunion provisoire tenue a Diisseldorf, Republique federale d'Allemagne, du 28 au 29 avril 1975 (docu- ment ICP/CEP 303) (en anglais seulement) a Les personnes qui sont interessees, a titre professionnel, par certains de ces documents peuvent s'en procurer gratuite- ment un exemplaire en s'adressant au Bureau regional de !'Europe de !'Organisation mondiale de la Sante, Scherfigsvej 8, 2100 Copenhague, Danemark. 204 - Absorption des polluants par le sol, 113-114 Acide fluorhydrique, 13 Acide sulfurique, vair Brume d' Acides organiques, 158 Aeroports, pollution due aux, 74 Aerosols salins, 39 Aldehydes, 22, 46, 158 Alertes a la pollution, 18, 67, 188, 192, 197 Allergenes, 41 Aluminium, vair Industrie Amenagement rural, vair Urba- nisme Amiante, 12 Analyse des systemes, 57 emploi pour !es enquetes, 171- 173 Anhydride sulfureux, vair Dioxyde de soufre Animaux (effets de la pollution sur Jes), 39, 48-49, 52, 62 Arteriosclerose, 46 Asthme, 4 7-48 Autocorrelation, 60 Autocovariance, 60 Automatiques (systemes - de me- sure), 181-182, 187-199 Autorisation distincte pour chaque installation, 18-20, 55, 58, 67 Vair aussi Urbanisme Bacteries, 41 Base (pollution de), 163, 168-169 Base (stations de), 129 Batiments, influence sur la disper- sion des polluants, 115-116, 175-176 Benzopyrene, 64 Beryllium, 12 Bilan thermique au sol, 127 Boucles, 119 Bouffees de pollution, 59 Vair aussi Episodes Bronchites, 40, 43, 62 Bronchoconstriction, 39 Brouillard, 39 Vair aussi Brume Bruit, 58 Brume, 19, 39, 105 Brume d'acide sulfurique, 19, 39- 40, 173 Vair aussi Brouillard INDEX Cadmium, 12 Calcul de la concentration des pol- luants, vair Modeles mathe- matiques CAMP (E.-U.), Continuous Air Monitoring Programme, 175, 196 Cancerogenes, 21 Carboxyhemoglobine, 44-46 Cendres volantes, 99 Centrales electriques, 95, 101-104, 161 Cephalalgie et monoxyde de car- bone, 45 Chaleur,- vair llot de chaleur CHAMP (E.-U.), Continuous Health Air Monitoring Pro- gramme, 196 Charbon, raffinage par Jes solvants, 102 Chauffage, des habitations, 16, 58 urbain, 16 Cheminees, cout, 93 ascension des panaches, 116-117 dessin anti-pollution, 15, 20, 58, 74, 103, 106 estimation de la pollution pro- duite, 19, 117-118 CHESS (E.-U.), Continuous Health and Environmental Surveil- lance System, 196 Chimiques (emanations de pro- duits), 15 Cigarettes, 22, 44-46 Cimenteries, 19 Circulation automobile (pollution due a la), 21-22, 46, 56, 74, 81-82, 97 Classes de stabilite de Pasqui11, 108, 118, 128 Climat, influence exercee par la ve- getation, 79 rapports avec la pollution, 52, 106 Climatologique (gaine), 112 Collectivites agricoles, 41 Combustibles, pauvres en soufre, 14-15, 16, 94, 101-103 pouvoir calorifique, 159 Vair aussi Desulfuration, Emis- sions (facteurs) Combustion, emissions des sources fixes, 134-13 7 emissions des sources mobiles, 137-139 - 205 Combustion du charbon (emissions provenant de la), 158 Combustion en lit fluidise, 15, 95 Concentration moyenne de la pol- lution, 59-60, 65, 67 Concentrations maximales admis- sibles des polluants, 13 Vair aussi Episodes, Pointes Cotes, vair Regions c6tieres Couche de melange en surface, 107, 111 Couche limite, 111-113 Couche superadiabatique, 118 Couts, de la protection de la sante, 50 des enquetes, 181-182 des instruments, 178 des methodes de mesure, 177-179 Criteres de qualite de !'air, 37-53, 60-61 Cuivre (industrie du), 95 Cycle du soufre dans !'atmosphere (duree du), 120 Cyclones (depoussierage), 14, 159 Decantation (chambres de), 14, 159 Dechets (recyclage des), 83 Definition, de la pollution de l'air, 10, 38 de la sante, 1 O Demi-vie, biologique, 61 des polluants dans !'atmosphere, 117 Desulfuration, 14-15, 94, 102 Diesel, vair Moteurs Diffusion (formules de), 56, 117- 118, 123-124, 153-157 Diffusivite, 123 Dilution relative (indice de), 125 Dioxyde d'azote, concentration dans l'air, 49 dosage, 173, 178 effets sur la sante, 48-49 Dioxyde de soufre, 14-15 absorption par le sol, 114 donnees sur Jes concentrations a Enschede (Pays-Bas), 192-195 dosage, 24, 173, 178 elimination des gaz de carneau, 15, 94, 101-104 emissions, vair Oxydes de soufre influence sur la sante, vair Oxydes de soufre 206 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Dispersion des polluants, 20, 29, 67, 80, 107, 115-119 experience de Saint-Louis, Etats- Unis, 120 Voir aussi Modeles mathema- tiques de diffusion Distribution, des frequences, 60, 192-195 lognormale de la pollution, 60, 181, 194 Dommages non apparents dus a la pollution, 61, 65 Donnees meteorologiques pour la Jutte contre la pollution, 127, 192-193 Voir aussi Stockage, Restitution, Traitement Dosage, voir sous chaque compose Dose-reponse (relation), 39-40, 47, 49, 61-64 Echantillonnage, frequence, 176-177 methodes, 175-182, 189 mobile, 170, 182 Echantillonneur a grand debit, 44 Echappement, voir Gaz Ecologie et urbanisme, 72-73 Economiques (problemes), 13, 28, 52, 59, 89-104 Education en matiere de lutte contre la pollution, 35 Effets de la pollution de !'air, voir Animaux, Etablissements in- dustriels, Homme, Sociaux, Vegetation Effets physiologiques, 38 Electrostatiques ( depoussiereurs ), 14, 99, 159 Elimination naturelle de la pollu- tion, 58, 103, 105-106 Elimination par Jes precipitations, 110 Emissions, cartes, 140 emploi pour le calcul des con- centrations de polluants, 57 enquetes, 23, 57, 79-80, 96, 122, 133-159 facteurs, 139-140, 158 gaz d'echappement, 21-22, 137, 157-158 malodorantes, 11, 15-16 normes, 29, 58 surveillance, 31-32, 57 variations saisonnieres, 140 ! Voir aussi Combustion, Modeles mathematiques, Odeur Emplacements de mesure, 23-24, 127, 173-174, 189 Enfumage, 107-108, 118 Enquetes, personnel necessaire, 178 rapides sur Jes emissions, 133-140 sur la pollution, 22-24, 57, 167- 199 Voir aussi Analyse des systemes EPA, Agence des Etats-Unis pour la Protection de I 'Environne- ment, 59, 173, 196 Epiceas (influence de S02 sur Jes), 63 Epidemiologiques (etudes), 38-40, 61-65 Episodes de pollution intense, 40, 67, 170, 171 Voir aussi Pointes de pollution Etablissements industriels, emis- sions, 138, 139 influence sur l'environnement, 74 reduction de la pollution due aux, 74 Etalonnage des instruments, 178- 179 Etudes transversales, 65 Europe, analyse des trajectoires en, 121, 126 region de pollution, 120, 123, 197 Expectoration, 41 Exposition (duree d'), 50-51, 60-61 Filtres, 14, 159 Fluorures, 61, 65, 95 Flux de pollution au sol, 114 Fonction des couts, 66, 99-101 des dommages, 99-101 des risques, 66 Fonction pulmonaire, 39, 40-41, 43, 47-48 Formulation statistique de la qua- lite de !'air, 59-61 Fumee, 14, 39 influence sur la sante, 40-42 mesure, 23-24, 173 Voir aussi Particules en suspen- sion Fumerons acides, 14 Gaz, d'echappement, 22, 137, 158 de carneau, lavage, 101-104 nature!, 72 GEMS, Systeme mondial de sur- veillance continue de l'envi- ronnement, 197 Genants (etablissements), 15-16 Gene causee, voir Qualite de la vie Gestion de la qualite de l'air, 55- 56, 95-99, 101-104, 106 Gorge (irritation de la), 47 Gradient de !'air de surface, 107 Habilete manuelle (influence du monoxyde de carbone sur !'), 45 Habitations (pollution a l'interieur des), 39, 114-115 Voir aussi Chauffage Hauteur de melange, 106-107 Hemoglobine, 44 Homme(effetsdela pollution sur l'), 39-42, 45-46, 47-49, 60-61 Hydrocarbures, 21-22, 46, 158 dosage, 173, 178 Ilot de chaleur, 111-113, 124, 127 Incinerateurs, 139 Indices de pollution, 40, 61, 194 Industrie, classification des formes, 74-77 de !'aluminium, 95 Voir aussi Etablissements indus- triels, Zones industrielles Infections des voies respiratoires inferieures, 41 Information du public, 35 Instabilite atmospherique provo- quee, 74 Instruments a absorption atomique, 178 International (lutle au niveau - contre les emissions de pol- luants), 68 Inventaire des sources, 23, 57-58, 79, 122, 133-159 Inversions, 106-107 a partir du sol, 111 anticycloniques, 109-110 de subsidence, 109 frontale, 106-107, 118 penetration des, 116 Lacrymogenes (composes), 22 Laveurs, 102-104, 159 Legislation, 16-18, 27-35 application, 32-33 Legislation sur la purete de l'air (application), 32-34 Etats-Unis, 29, 55 Royaume-Uni, 24, 40, 127 Loi sur la qualite de !'air (E.-U.), 55, 59 Lutte contre la pollution atmo- spherique, 13-16, 66-68, 89-104 Maladies cardio-vasculaires, 21, 45, 62 Maladies des voies respiratoires, 43, 49, 62 Vair aussi Fonction pulmonaire Maladies respiratoires chroniques, 40-41, 47 Manches filtrantes, 14 Maquettes, 122-124 Melange vertical de !'air, 107 Memorisation, vair Stockage des donnees Mercator, vair Projection Mesure de la pollution, 44, 52, 61, 128-129, 177-179, 183, 189-190 choix des emplacements, 23-24, 127-128, 173-174, 189 Meteorologie, 106-114 Meteorologique (controle), 18 Meteorologiques (influence des con- ditions - sur la pollution), 79, 105-132, 172-173 Vair aussi Donnees, Micrometeo- rologie Methane, 173 Methodes dereference, 178-179, 183 Methodes normalisees britanniques oxydes de soufre, 43, 51 particules (fumee), 44, 51 Micrometeorologie, 23 Modeles mathematiques, analyse de la sensibilite, 124 de diffusion, 153-157 de regression, 67 empiriques, 122 K, 123 par bouffees, 124 parallelepipediques, 123-124 physiques, 122-124 statistiques, 122 utilisation, 57, 80, 96, 173, 183 Monoxyde d'azote, 48, 173 Monoxyde de carbone, dosage, 24, 51, 173, 178 effets sur la sante, 21-22, 45-46 facteurs d'emission, 158 objectifs a long terme, 51 reaction avec l'hemoglobine, 44- 45 sources, 21, 44 Morbidite liee a la pollution, 37, 38, 43, 62 Mortalite liee a la pollution, 37, 38, 43, 47, 62 INDEX Moteurs a essence (emissions des), 137, 158 Moteurs de voitures (dessin des), 95 Moteurs Diesel (pollution due aux), 22, 39, 137, 158 Vair aussi Circulation automobile Moyens (meilleurs - utilisables en pratique), 16-17, 29, 55-57 Moyennes (durees sur lesquelles sont calculees Jes), 50, 59-61 MTU vair Projection de Mercator Mucus, hyposecretion, 39 Nez, irritation, 47 Normes de qualite de !'air, 28-29, 49-50, 52, 55-70, 175 Objectifs, 56 a court terme, 13, 51 a long terme, 12-13, 51-52 Odeur, 59, 64, 74, 80, 85 Vair aussi Emissions malodo- rantes OMM, vair Organisation meteoro- logique mondiale OMS, vair Organisation mondiale de la Sante Organisation meteorologique mon- diale, 121, 129, 168 Organisation mondiale de la Sante, 10, 37-53, 168, 197 Oxydants, dosage, 173, 178 precurseurs, 46 Oxydants photochimiques, 22, 46- 48, 51, 105, 114 Vair aussi Smog photochimique Oxydes d'azote, 21-22, 48, 158 dosage, 24, 176 Vair aussi Monoxyde d'azote, Dioxyde d'azote Oxyde de carbone, voir Monoxyde de carbone Oxydes de soufre, dosage, 43-44 emissions, 158 influence sur la qualite de vie, 42-44 influence sur la sante, 38-44 objectifs a long terme, 51-52 Vair aussi Dioxyde de soufre, Brume d'acide sulfurique Oxyhemoglobine, 44 Ozone, 22, 46 dosage, 24, 173, 176 effets, 48 Panaches (ascension des), 116-117 Pares, 80-82 Particules en suspension dosage, 44, 173, 177-178 effets sur la qualite de vie, 42 effets sur la sante, 38-44 emissions, 158 objectifs a long terme, 51-52 Vair aussi Fumee 207 Pasquill, vair Classes de stabilite Pays-Bas, vair Territoire Penalites pour Jes pollueurs, 17-18, 28 Peracyle (nitrates de), 46 Perception (visuelle et auditive), influence du monoxyde de car- bone, 45 Periode, vair Demi-vie Personnel necessaire pour la Jutte contre la pollution, 34-35 Photosynthese, 65 Physiologie, vair Effets physiolo- giques, Reserve physiologique Plan vigie, 197 Planification, autorisation, 19 Plomb, 11-12, 21 Pluie acide, 126 PNUE, vair Programme des Na- tions Unies pour !'Environne- ment Pointes de pollution, 23-24, 38, 59- 60, 108, 192-193 effets sur la sante, 40-41 mesure, 176-177 Vair aussi Episodes Polluants, absorption . par le sol, 113-114 potentialisation, 39, 42 profils de concentration au-des- sus d 'une couverture vege- tale, 113-114 spectre de grosseur, 39 surveillance des emissions, 31-32 topographie et dispersion, 115, 118-119, 124-125, 175 transformations chimiques, 120 Portee visuelle, vair Visibilite Potentialisation des polluants, 39, 42 Potentiel de pollution, 124 Poussieres, depot par stabilisation artificielle de !'atmosphere, 74 dosage, 24, 173 epuration des gaz de carneau, 74 reduction de la pollution due aux, 14 toxiques, 10-11 Prevision de la pollution, 125-127, 172 208 GESTION DE LA QUALITE DE L'AIR DES VILLES Probits (analyse par), 64 Projection de Mercator transverse universelle, 14 7 Programme des Nations Unies pour !'Environnement, 197 Psychomotrices (fonctions), in- fluence du monoxyde de car- bone, 45 Public (mobilisation du), 24-25 Puits, 120, 123 Voir aussi Elimination naturelle, Rabattements au sol Qualite de !'air, voir Formulation statistique, Loi, Normes Qualite de la vie, 10-11, 42, 47, 52 Rabattements au sol, 114 Voir aussi Puits Raffineries de petrole, 95 Rat (tumeurs experimentales du poumon chez le), 64 Rayonnement solaire, reduction du:e a la pollution, 11, 112 Recyclage des dechets, 83 Reference (methodes de), 178-179, 183 Regional (estimation de la pollution au niveau), 119-121, 126-127 Regions ci'itieres, influence sur la dispersion des polluants, 117- 119 Regions de Jutte contre la pollu- tion de !'air, 30-31, 59 Reseau synoptique pour l'etude de la haute atmosphere (Europe), 108-109 Reserve physiologique, 64, 66 Restitution des donnees, 181 Voir aussi Traitement Rural (amenagement), voir Urba- nisme Sante, cout de la protection, 50 definition, 10 et pollution de !'air, 10, 11-13, 37-53 protection par fixation de limites pour Jes polluants de !'air, 12-13 SMIC, Study of Man's Impact on Climate, 121 Smog, a Londres (1952), 11, 64, 65 alertes, 192 photochimique, 22, 47, 109-110, 170 Sociaux (effets - de la pollution), 52 Soleil, voir Rayonnement Solvants, voir Charbon , Souffierie, essais en, 20 etudes en, 122 Soufre (Jutte contre le), 101-104 Voir aussi Combustibles, Cycle du soufre, Desulfuration Sources, voir Emissions, lnventaire Sources etendues, 57-58, 142-149, 152, 153-155 Voir aussi Modeles mathema- tiques Sources naturelles de pollution, 106 Spectre de grosseur des polluants, 39 Spectrographe de masse, 178 Stabilite atmospherique, 108, 118, 128 Voir aussi Classes de stabilite, lnstabilite Stockage des donnees, 181 Voir aussi Traitement Strategie de Iutte contre la pollu- tion, 28 Stratosphere, 106 Subventions, 17-18, 58 Surveillance continue de l'air, 169 Surveillance de la pollution, 22, 127-129, 161-199 Tabac, voir Cigarettes Taxes sur Jes emissions, 98-99 Telemesures, 181, 188-191 Temps, 106-120 Tendances de la pollution, 127, 188, 192 Territoire (Office national neerlan- dais pour l'amenagement du), 81 Tolerance (limites de), 67 Topographie et dispersion des pol- luants, 115, 118-119, 124-125, 175 Toux, 41 Traitement des donnees, 24, 175- 181, 190-199 Voir aussi Restitution, Stockage Trajectoires, analyse, 119-120 Transport des polluants, a l'echelle mondiale, 120-121, 163-164, 168-169 a longue distance, 15, 20, 106, 119-121 Tropopause, 106 Urbanisation et pollution, 71, 73 Urbanisme et amenagement rural, 20-21, 29-30, 56, 71-87 Utilisation des sols (programmesd'), 58 UTM, voir Projection de Mercator Vallees (stratification de la tempe- rature dans Jes), 127 Vegetation, effets de la pollution sur la, 13-14, 42, 46, 48, 52, 61, 65, 72-73, 79, 114, 122 influence sur le climat, 79 Vent, 112-114, 192-193 Ventilation (coefficient de), 124 Villes, en tant que sources de pol- lution des campagnes, 119 leur influence sur la dispersion des polluants,. 119 Visibilite, 43 Voies respiratoires, voir Fonction pulmonaire, Infections, Mala- dies Yeux (irritation des), 47-48 Zones, industrielles, 58 tampons, 20, 58-59, 68, 74-81, 85