Caractérisation et quantification des éléments traces métalliques dans les dépôts et les particules atmosphériques de la vallée d'Aspe (Pyrénées) : Mise en place d'indicateurs de la qualité de l'air liés au trafic routier

Characterisation and quantification of trace metal elements in atmospheric deposition and particularities in the Aspe valley (Pyrénées). Implementation of road trafic air quality indicators.

• Auteur / Autrice : Sophie Veschambre
• Direction : Olivier Donard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux et environnement
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Montagnes -- France -- Pyrénées-Atlantiques (France)

Climatologie

Transports routiers

Isotopes

Polluants inorganiques

Résumé

L'étude des apports atmosphériques des éléments traces métalliques (ETM) dans la vallée d'Aspe (Pyrénées Atlantiques) a un double objectif : (1) établir un état de référence des contaminants métalliques pour le suivi des émissions du trafic routier liés à l'ouverture du tunnel du Somport et, (2) évaluer les sources et les conditions climatologiques qui contribuent aux apports des ETM dans la vallée d'Aspe. La détermination des ETM (Al, Na, Mg, K, V, Mn, Cr, Zn, Cu, Rb, Cd, Sn, Sb, Ba, Ce, Pb et U) et des rapports isotopiques du plomb (208Pb/206Pb, 206Pb/207Pb et 208Pb/207Pb) dans les récepteurs atmosphériques (neiges fraîches, dépôts humides, particules atmosphériques et lichens) a permis de mettre en place des indicateurs de la qualité de l'air. La quantification des ETM a nécessité la mise en oeuvre de protocoles de prélèvements et d'analyses ultra-traces. Les différents récepteurs atmosphériques étudiés permettent d'intégrer une échelle temporelle journalière à pluriannuelle et un gradient spatial dans l'axe Nord-sud de la vallée et en fonction de l'altitude. La vallée d'Aspe présente un niveau de contamination spécifique des zones éloignées des émissions anthropiques et les contaminants métalliques identifiés sont le Cd, Sb, Zn, Cu, Pb et Sn. Dans sa partie basse, les indicateurs de la qualité de l'air présentent une contribution des contaminants (i) liée aux émissions locales des combustions domestiques, à la pratique saisonnière de l'écobuage et au trafic routier, et (ii) aux sources anthropiques régionales de l'incinération des déchets ménagers, de l'industries métallurgique et des centres urbains. Dans sa partie haute, la vallée est soumise significativement, d'une part, à l'érosion éolienne et, d'autre part, à la contribution des sources du transport à grande échelle de l'hémisphère Nord. La caractérisation des ETM et des rapports isotopiques du plomb dans le tunnel du Somport indique (i) que le trafic routier émet significativement du Cu, Sb, Zn et Ba et (ii) bien que Pb présente de faibles émissions sa composition isotopique montre une source faiblement radiogénique du trafic routier. Toutefois, la faible circulation des véhicules dans la vallée d'Aspe ne permet pas de mettre évidence une contamination significative provenant des émissions du trafic routier.

This study of inputs of trace metal elements (TME) in the Aspe valley (Pyrénées Atlantiques) has two objectives: (1) to define a reference state of metallic contaminants for the monitoring of road traffic emissions since the opening of the Somport tunnel and, (2) to evaluate sources and climatic conditions which contribute to TME inputs in the Aspe valley. To establish air quality indicators, TME (Al, Na, Mg, K, V, Mn, Cr, Zn, Cu, Rb, Cd, Sn, Sb, Ba, Ce, Pb and U) and lead isotopic ratios (208Pb/206Pb, 206Pb/207Pb and 208Pb/207Pb) were determined in the atmospheric receptors (fresh snow, wet deposition, atmospheric particulates and lichen). Sampling and analyses with ultra clean procedures were employed for TME quantification. Variability of atmospheric receptors studied, allows integration on a daily and pluriannual temporal scale and a spatial scale in the North-South axis of the valley and as a function of the altitude from the road. The Aspe valley presents a level of contamination characteristic of remote European areas and the metallic contaminants identified are Cd, Sb, Zn, Cu, Pb and Sn. In the low valley, air quality indicators indicate contaminant contributions (i) from local emissions of domestic heat sources, from agricultural burning practices and road traffic, and (ii) from regional anthropogenic sources of waste incinerators, metallurgic industries and urban centres. In altitude, the valley is significantly influenced by wind erosion and long range transport of TME in the Northern Hemisphere. Characterisation of TME and the isotopic ratios of Pb in the Somport tunnel indicate (i) a significant emission of Cu, Sb, Zn and Ba and (ii) an isotopic composition from a slightly radiogenic source even though Pb concentrations indicate low emissions from road traffic emissions. Nevertheless, the low traffic volume in the Aspe valley prevents conclusive evidence of significant contamination from road traffic.