Impacts atmosphériques des activités portuaires et industrielles sur les particules fines (PM2.5) à Marseille

Atmospheric impacts of harbor and industrial activities on fine particles (PM2.5) in Marseille

• Auteur / Autrice : Dalia Salameh
• Direction : Henri Wortham, Nicolas Marchand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie de l'environnement
• Date : Soutenance le 21/07/2015
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Richard Sempéré
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Sauvage
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Jaffrezo, Barbara D'Anna

Mots clés

Mots clés contrôlés

Zones industrielles

Pollution atmosphérique

Air -- Qualité

Mots clés libres

Particules fines (PM2.5)

Composition chimique

Quantification des contributions des sources d’émissions

Modèles-Récepteurs

Cmb

Pmf

Me-2

Marseille

Fine particles (PM2.5)

Chemical composition

Source apportionment

Receptor models

Cmb

Pmf

Me-2

Marseille

Résumé

Les particules fines (PM2.5) suscitent de plus en plus l’intérêt des pouvoirs publics en raison de leurs effets néfastes sur la qualité de l’air et la santé humaine. La mise en place des politiques de réductions efficaces des émissions requière une connaissance détaillée des contributions des principales sources aux concentrations ambiantes en PM. Ainsi, cette thèse a pour objectifs de caractériser la composition chimique des PM2.5, et de quantifier leurs sources d’émissions à Marseille. Pour se faire, une campagne de mesure d’un an (2011-2012) a été conduite sur le site de fond urbain de « Cinq avenues ». La spéciation chimique complète des filtres collectés a été réalisée, et 3 modèles-récepteurs ont été utilisés: CMB (Chemical Mass Balance), PMF (Positive Matrix Factorization), et ME-2 (Multilinear Engine). Bien que basés sur des concepts sensiblement différents, l’exercice d’intercomparaison des sorties de ces modèles a montré globalement un bon accord pour l’estimation des contributions de la combustion de biomasse (entre 23 et 33% en moyenne annuelle) et du trafic véhiculaire (14-26%). En revanche, des différences significatives sont observées pour la source industrielle (1-18%) et le sulfate d’ammonium (12-30%). Cette étude a mis en évidence une contribution importante de la matière organique (OM) qui représente en moyenne 42% des PM2.5. Quant à la quantification des sources, l’un des résultats marquants est la mise en évidence de deux types d’aérosols de combustion de biomasse, dont l’un provient très probablement du brûlage à l’air libre de déchets verts. Ce dernier peut même être considéré comme un contributeur majeur des PM2.5 à l’automne et en début d’hiver.

Fine particulate matter (PM2.5) has received considerable attention due to its impact on human health and air quality. Therefore, effective plans for human health protection require a detailed knowledge of the most relevant PM emission sources and their contributions to the ambient PM levels. Thus, this thesis aims to characterize the chemical composition of PM2.5 collected in Marseille area, and quantify the impacts of the main emission sources. To meet these objectives, a one-year monitoring campaign was conducted at the urban background site of “Cinq avenues” during the period of 2011-2012. A detailed chemical characterization of the collected PM2.5 filters was performed, and 3 receptor models were applied to this database: CMB (Chemical Mass Balance), PMF (Positive Matrix Factorization), and ME-2 (Multilinear Engine). Although based on significantly different concepts, the intercomparison exercise of the output data of the used models has generally showed a good agreement in estimating the source contributions of biomass burning (representing between 23 and 33% on annual average) and vehicular traffic (between 14 and 26%). In contrast, significant differences were observed for the industrial (1-18%) and ammonium sulfate (12-30%) sources. This study highlighted the significant contribution of organic matter (OM), which represents 42% of the PM2.5 mass, on average. Regarding the source apportionment results, one of the most striking findings is the identification of two types of biomass burning aerosol, one of which probably comes from open burning of green waste. The latter can even be considered a major contributor to the PM2.5 mass during fall and early winter