Environ 30 millions de personnes en Europe vivent dans des vallées montagneuses. Une grande partie de cette population est plus touchée par la pollution de l’air qu’on ne le pensait auparavant. C’est la conclusion d’une équipe de recherche slovène-allemande à partir de mesures dans les Alpes dinariques du Nord. En raison des inversions de température en hiver, les polluants sont piégés dans les vallées à un point tel que la suie et les poussières fines pourraient atteindre des niveaux alarmants même dans les petits villages, car elles se produisent autrement principalement dans les centres des métropoles congestionnées, écrivent des chercheurs des universités de Ljubljana , Molise et Nova Gorica et l’Institut Leibniz pour la recherche troposphérique (TROPOS) en Chimie et physique de l’atmosphère (ACP). Grâce aux mesures mobiles à l’aide d’un sac à dos instrumenté par TROPOS, il était devenu possible d’examiner plus en détail la répartition des polluants.
La combustion du bois est responsable de plus de la moitié des particules fines (PM2,5) en Europe, dangereuses pour la santé. Selon l’Agence européenne pour l’environnement (AEE), la combustion du bois est aujourd’hui la principale source de ce polluant. La promotion du bois comme combustible « neutre en dioxyde de carbone », la hausse des coûts des combustibles fossiles et plusieurs crises financières ont conduit à une augmentation significative de l’utilisation du bois comme source alternative. Les gens sont plus susceptibles de brûler du bois pour le chauffage domestique dans de petits systèmes de chauffage.
Les études sur la qualité de l’air se sont jusqu’à présent principalement concentrées sur les villes. Cependant, dans l’UE, au Royaume-Uni et dans les quatre pays de l’AELE, l’Islande, le Liechtenstein, la Norvège et la Suisse, plus d’un quart de la population vit dans des zones rurales. Pour étudier l’impact de la combustion du bois sur la qualité de l’air dans ces villages, les chercheurs ont examiné de plus près un creux karstique en Slovénie. Le creux de la municipalité de Loški Potok autour du village de Retje est représentatif de nombreuses zones rurales montagneuses et vallonnées d’Europe centrale et du sud-est avec des systèmes de chauffage au bois. La zone d’étude est située dans une dépression karstique peu profonde avec une topographie qui favorise la formation d’inversions de température et de mares d’air froid typiques de nombreuses vallées et dépressions de relief en hiver. En plus de deux stations de mesure fixes au fond du creux du village et sur une colline, des mesures mobiles avec des instruments embarqués sur un sac à dos, notamment, ont fourni des précisions cruciales sur la répartition des polluants atmosphériques dans l’espace. Avec ce sac à dos, l’équipe a parcouru le parcours de six kilomètres à travers la vallée trois fois par jour en décembre 2017 et janvier 2018, le matin, le midi et le soir. En 107 circuits de mesure, 642 kilomètres ont été parcourus à pied.
En plus de la matière particulaire, l’équipe a également examiné l’un de ses composants : le carbone noir, également appelé « suie ». Le carbone noir est produit par la combustion incomplète de matériaux contenant du carbone tels que les combustibles fossiles ou le bois. Entre autres choses, des substances cancérigènes adhèrent aux minuscules particules de suie. Le carbone noir est donc considéré comme un composant très problématique des particules en termes de santé. Alors que les stations de mesure fixes fournissaient des concentrations horaires de noir de carbone (eBC) de 1 à 40 microgrammes par mètre cube et des concentrations de particules (PM10) de 10 à 205 microgrammes par mètre cube, les mesures mobiles fournissaient du noir de carbone et des PM2,5, mais avec des niveaux plus représentatifs des concentrations réelles auxquelles de nombreuses personnes dans le creux ont été exposées. Ces niveaux élevés de polluants peuvent être attribués à un effet qui se produit fréquemment en montagne en hiver et qui s’est avéré particulièrement problématique : le matin, le soleil réchauffe plus rapidement les parties hautes de la dépression de relief que les parties basses – du fait de la brouillard qui se forme dans la dépression du relief à l’abri du vent et empêche le réchauffement près du sol. L’inversion de température qui en résulte agit comme un couvercle sur une marmite : les gaz d’échappement et les particules ne peuvent pas s’échapper vers le haut et se concentrer au fond. Dans cette étude, plusieurs événements d’inversion de température se sont produits, au cours desquels les concentrations de polluants au niveau des piétons de suie (eBC) ont atteint une moyenne de 4,5 microgrammes par mètre cube et de particules fines (PM2,5) 48 microgrammes par mètre cube, ce qui est comparable vers les centres des grandes métropoles où le trafic est dense. Ces valeurs sont bien supérieures à la limite annuelle de l’Union européenne (20 microgrammes par mètre cube) et aux recommandations de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) pour la limite quotidienne (15 microgrammes par mètre cube). Tel que mesuré par l’indice de qualité de l’air de l’UE pour les particules fines (PM10 et PM2,5), la qualité de l’air était très mauvaise lors de ces inversions de température. Dans l’ensemble, la qualité de l’air n’a été que modérée pendant toute la période d’étude (décembre et janvier).
« Lors des inversions de température, les niveaux de polluants dans le creux étaient les plus élevés en début de soirée, atteignant jusqu’à 22 microgrammes par mètre cube pour le noir de carbone et 560 microgrammes par mètre cube pour les particules. C’est le résultat de la combustion domestique du bois, qui augmente lorsque les gens rentrent à la maison après le travail, et la couche d’air stable au fond du creux.Cependant, avec un peu de vent, les niveaux de carbone noir et de particules dans le bassin sont tombés à moins de 1 et 12 microgrammes par mètre cube, respectivement, ce qui est environ quatre fois plus faible que lors d’une inversion de température et conforme aux niveaux de fond régionaux européens », rapporte le Dr Kristina Glojek qui a étudié pour son doctorat. à l’Université de Ljubljana. Pendant les inversions de température du matin et de l’après-midi, dans le village de Retje, les personnes vivant sur la partie inférieure des pentes exposées au sud ont été les plus exposées aux fortes concentrations de particules fines, tandis qu’en début de soirée, lorsque l’inversion est limitée au au fond du creux, les gens y respirent les niveaux les plus élevés de polluants.
Ces conditions météorologiques sont typiques des régions vallonnées et montagneuses. Au cours de l’étude, des inversions de température se sont produites sur plus de 70% de toutes les nuits et matins d’hiver. « Ces conditions très stables empêchent un mélange efficace de l’air dans la dépression de secours, ce qui entraîne une augmentation des niveaux de polluants. Par conséquent, lors des inversions de température, les concentrations de particules dans le puits atteignent des niveaux comparables à ceux des grands centres urbains européens et au-dessus de l’UE. valeur limite quotidienne (PM10 = 50 microgrammes par mètre cube) ainsi qu’au-dessus de la valeur limite annuelle et des valeurs guides quotidiennes de l’OMS (PM2,5 = 20 et 15 microgrammes par mètre cube, respectivement) », souligne le professeur Mira Pöhlker de TROPOS .
Du point de vue des chercheurs, l’exemple de la dépression de petit relief en Slovénie pointe un problème qui ne se limite pas à cette seule région : « Les concentrations de polluants mesurées lors des inversions de température dans la petite dépression de relief assez peu peuplée sont inquiétantes, car des conditions similaires peuvent être attendues dans de nombreuses régions vallonnées et montagneuses à travers l’Europe, où vivent environ 20% de la population totale, dont 30% vivent dans des creux de relief ruraux comparables au site de Retje », souligne le professeur Griša Močnik de l’Université de Nova Gorica.
De l’avis de l’équipe de recherche slovène-allemande, les résultats de cette étude soulignent l’importance des mesures à haute résolution de la qualité de l’air également dans les zones rurales pour surveiller et viser à réduire la pollution résidentielle par le chauffage au bois et ses effets sur la santé, en particulier dans les zones montagneuses avec une capacité d’auto-épuration atmosphérique limitée. Ainsi, ils proposent notamment :
Il est également important d’impliquer fortement la population locale dans les mesures de réduction des émissions polluantes. De plus, chacun doit être conscient qu’il n’existe pas de solution universelle à ce problème complexe. Des mesures sont plutôt nécessaires à plusieurs niveaux, en tenant compte des spécificités géographiques et culturelles.
Kristina Glojek et al, L’impact des inversions de température sur le noir de carbone et les concentrations de masse de particules dans une zone montagneuse, Chimie et physique de l’atmosphère (2022). DOI : 10.5194/acp-22-5577-2022
Fourni par l’Institut Leibniz pour la recherche troposphérique (TROPOS)