Des « sentinelles itinérantes » découvrent de nouvelles sources de pollution atmosphérique

En 2019, les scientifiques de l’atmosphère de l’Université de l’Utah, l’Environmental Defence Fund et d’autres partenaires ont ajouté un nouvel outil à leur arsenal de moniteurs de qualité de l’air : deux voitures Google Street View, des sentinelles itinérantes de Salt Lake Valley qui détecteraient les points chauds de pollution atmosphérique hyper-locale.

Dans les mois qui ont suivi, John Lin, professeur de sciences atmosphériques à l’Université, a développé une nouvelle approche de modélisation qui utilisait des modèles de vent et des analyses statistiques pour retracer la pollution jusqu’à son emplacement d’origine à une échelle auparavant manquée par les projets de surveillance à plus petite échelle qui ont traditionnellement qualité de l’air caractérisée en moyenne sur l’ensemble d’un bassin atmosphérique urbain.

Les résultats sont présentés dans une étude dirigée par l’U et le Fonds de défense environnementale (EFD). étude celui publié dans le numéro d’octobre 2023 de la revue Environnement atmosphérique.

« Avec les véhicules mobiles, vous pouvez littéralement les envoyer partout où ils peuvent conduire pour cartographier la pollution, y compris les sources situées hors de la route et qui n’ont pas été détectées par les surveillances précédentes », a déclaré Lin, qui est également directeur associé du Wilkes Center for Climate Science & Politique. « Je pense que l’idée d’une sentinelle itinérante serait tout à fait réalisable pour de nombreuses villes. »

Les chercheurs ont chargé les véhicules avec des instruments de qualité de l’air et ont demandé aux conducteurs de parcourir les quartiers rue par rue, en prélevant un échantillon d’air par seconde pour créer un ensemble de données massif sur les concentrations de polluants atmosphériques dans la vallée du Lac Salé de mai 2019 à mars 2020. Les observations ont donné Il s’agit de la carte la plus haute résolution jamais réalisée des points chauds de pollution à des échelles fines : les données capturent la variabilité dans un rayon de 200 mètres, soit environ deux terrains de football.

« Ce qu’il faut retenir, c’est qu’il existe une grande variabilité spatiale de la pollution atmosphérique d’un bout à l’autre d’un pâté de maisons. Il peut y avoir de grandes différences dans ce que les gens respirent, et cette échelle n’est pas prise en compte par les organismes de surveillance réglementaires et politiques classiques. que l’EPA américaine utilise pour contrôler la pollution de l’air », a déclaré Tammy Thompson, scientifique principale en qualité de l’air pour EDF et co-auteur de l’étude.

Les tendances en matière de qualité de l’air étaient conformes aux attentes, avec une pollution plus élevée autour des zones de circulation et des zones industrielles. Les polluants étaient plus élevés dans les quartiers avec des revenus moyens plus faibles et un pourcentage plus élevé de résidents noirs, confirmant un problème bien connu de justice environnementale. Ce modèle tire son héritage des politiques de redlining d’il y a un siècle, lorsque la Homeowner’s Loan Corp. a créé des cartes qui délimitaient les quartiers « dangereux » à l’encre rouge.

Les quartiers aux lignes rouges avaient souvent une mauvaise qualité de l’air en raison des activités industrielles qui coexistaient aux côtés des habitants, qui étaient souvent des personnes de couleur. Les urbanistes ont exacerbé les problèmes environnementaux en utilisant les cartes comme justification pour construire des autoroutes et autoriser les entreprises industrielles à pénétrer dans les zones dites dangereuses.

« La qualité de l’air n’est pas un problème nouveau. Elle existe depuis des décennies et elle était probablement bien pire à l’époque », a déclaré Lin. « Le corridor I-15 suit ces quartiers marqués par une ligne rouge. Et malheureusement, de nombreuses recherches soutiennent le fait que les quartiers marqués par une ligne rouge, datant d’il y a 80 ans, sont toujours importants. Ils se trouvent dans des quartiers toujours aux prises avec des problèmes de qualité de l’air. L’héritage de la discrimination raciale est toujours là parce que ce sont généralement des quartiers sous-investis. »

Une vue de la pollution atmosphérique à l’échelle de la rue

Les instruments de recherche installés dans les voitures Google Street View mesuraient l’air ambiant pompé depuis l’environnement et distinguaient les signatures chimiques des principaux polluants atmosphériques, notamment les oxydes d’azote (NOx) émis par les automobiles, les camions, les véhicules non routiers et les centrales électriques ; le carbone noir (BC) provenant de la combustion incomplète des véhicules diesel routiers et hors route et des fours industriels ; les particules fines (PM2,5) provenant de la poussière ou des cendres ; et du méthane, provenant principalement des décharges.

Les chercheurs ont demandé aux conducteurs d’échantillonner l’air de 26 quartiers, depuis les zones industrialisées de North Salt Lake jusqu’aux zones résidentielles aussi au sud que Cottonwood Heights et West Jordan. Les chercheurs ont choisi des quartiers qui représentaient des données démographiques contrastées à travers la vallée, notamment en termes de proportion de résidents noirs, de revenus moyens allant de 34 000 à plus de 100 000 et de zones dominées par des bâtiments industriels ou résidentiels.

La plupart des polluants présentaient une tendance forte qui renforçait ce que nous savions déjà : les niveaux de NOx, PM2,5, BC et CO2 étaient élevés le long des autoroutes de la vallée. Les zones présentant des niveaux élevés d’un polluant étaient susceptibles d’être riches en autres polluants, soit provenant d’une source unique émettant plusieurs polluants, soit de sources superposées.

« C’est un peu ennuyeux de dire : « Eh bien, il y a de la pollution sur les routes ». Tout le monde le sait. N’est-ce pas ? Nous voulions donc utiliser les données pour trouver les sources en dehors de la route », a déclaré Lin.

Les auteurs ont testé la nouvelle méthode de modélisation atmosphérique de Lin avec deux études de cas de sources de pollution bien connues : une grande source de méthane dans une décharge et une source connue de PM2,5 dans une gravière.

Ils ont ensuite appliqué le modèle pour analyser une zone inconnue de niveaux élevés de PM2,5, située dans une zone industrielle juste au sud de l’aéroport de Salt Lake City.

Prochaines étapes

Les auteurs espèrent que d’autres endroits utiliseront la nouvelle méthode pour identifier les sources de pollution afin de rendre leurs villes plus sûres, notamment en identifiant les sources temporaires, telles que les fuites de gaz, et les sources permanentes, telles que les sources industrielles. Des sentinelles itinérantes pourraient aider les décideurs politiques à adopter des réglementations et à utiliser plus efficacement les ressources pour atténuer les dommages causés à leurs citoyens.

Les auteurs espèrent utiliser le modèle atmosphérique pour des projets tels que Air Tracker, un outil Web unique en son genre qui aide les utilisateurs à trouver la source probable de pollution atmosphérique dans leur quartier.

Fonctionnant sur des modèles scientifiques fiables en temps réel et couplé à des données sur la pollution atmosphérique et météorologiques et développé en partenariat avec l’U, EDF et le laboratoire CREATE de l’Université Carnegie Mellon, Air Tracker aide les utilisateurs à en savoir plus sur l’air qu’ils respirent, notamment les concentrations de pollution et ses sources potentielles. Air Tracker est disponible dans la vallée de Salt Lake City et sera déployé dans davantage d’endroits à travers le pays au cours des prochains mois.

« Ce travail comporte de nombreux aspects importants en matière de justice environnementale », a déclaré Thompson de l’EDF. « Nous devons être capables de comprendre à quoi ressemble la pollution atmosphérique moyenne dans différentes communautés, puis comprendre pourquoi il y a de la variabilité et pourquoi il y a des points chauds, et donc ce que nous pouvons faire pour y remédier. C’est vraiment très important à mesure que nous en apprenons davantage et davantage sur les inégalités en matière de pollution atmosphérique et sur ce que nous respirons à travers le pays.

La recherche publiée sous le titre « Vers une identification hyperlocale des sources de polluants dans les villes en combinant des mesures mobiles avec une modélisation atmosphérique », a utilisé les ressources du Centre de calcul haute performance de l’Université pour calculer la distribution spatiale de la pollution et développer la méthodologie de localisation des sources d’émission.