Une thèse de doctorat en Sciences de l'univers et de l'environnement, étude sur l’aéroport Paris-Charles-De-Gaulle, par Céline Puente-Lelièvre a été Soutenue le 13 mai 2009.
Elle portait sur la qualité de l’air en milieu aéroportuaire, l'évaluation de l’impact de l’activité de l’aéroport Paris-Charles-de-Gaulle à l’échelle locale et régionale.
L’objectif de cette thèse était d’évaluer l’impact de l’activité de l’aéroport Paris-Charles-de-Gaulle à l’échelle locale et régionale.

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Les traînées d'avions, ou traînées de condensation, représentent dans le ciel le passage des avions à haute altitude. La formation de ces traînées se comporte de façon similaire à celle des nuages. .
Les masses d'air sont constituées de composés gazeux, de poussières et de vapeur d'eau. En fonction des conditions physiques (Température, Pression), cette vapeur d'eau peut se transformer en nuage. Il est nécessaire que la masse d'air atteigne son seuil de saturation en vapeur d'eau (pour une température et une pression définie, un volume d'air ne peut contenir qu'un pourcentage défini en vapeur d'eau : la vapeur d'eau excédentaire se transformera en nuage). Mais il est indispensable qu'il y ait présence de particules ultrafines en suspension dans l'air.
La vapeur d'eau présente dans la masse d'air se condense autour de ces aérosols appelés communément les noyaux de condensation. Si la température est positive, la vapeur se condense en une multitude de gouttelettes d'eau liquide. Si la température est négative, ce sont des cristaux de glace qui se forment. Les nuages sont constitués de gouttelettes d'eau liquide ou de cristaux de glace. Il arrive que les gouttelettes et les cristaux coexistent dans un même nuage.
Là où volent les avions, entre 10 et 13 km de haut, il est courant que l'atmosphère soit sursaturée en vapeur d'eau. Ces régions de l'atmosphère ne donnent pas forcément naissance à des nuages en raison de leur carence en noyaux de condensation.
La combustion du kérosène chauffe le mélange formé d'air et de carburant et produit de la vapeur d'eau, mais aussi du CO₂, des oxydes d'azote, du SO₂ et des aérosols de carbone-suie. L'air chaud et humide qui sort du moteur se dilue progressivement dans l'air froid et sec de l'atmosphère. La présence de particules engendre des noyaux de condensation. Si le ciel est clair ce phénomène donne lieu à l'apparition de traînées de condensation à une certaine distance derrière l'avion. Des mesures microphysiques et physico-chimiques in situ, au moyen d'avions de recherche atmosphérique, montrent qu'à quelques centaines de mètres dans le sillage d'un avion, les particules du nuage sont des cristaux de glace de petites dimensions, quelques microns de diamètre, en très forte concentration (quelques milliers par un centimètre cube). Selon l'humidité de l'air ambiant, ces particules vont s'évaporer ou au contraire croître et persister pour former des nuages de type cirrus.

Cette manœuvre n'a lieu que dans des situations extrêmes : le largage de kérosène est une mesure exceptionnelle déclenchée en cas de retour en urgence (moins d'une heure après le décollage) vers la plate-forme de départ.
Le commandant de bord ne peut exécuter cet atterrissage imprévu qu'à la condition expresse d'alléger son aéronef de quelques tonnes.
Le train d'atterrissage ne supporterait pas le poids de l'appareil trop lourd à l'arrivée au sol. Aussi, pour revenir au poids exigé, le pilote doit-il se débarrasser d'une partie du carburant. Il ne peut être question de lâcher du kérosène sans prendre de nombreuses précautions.
Les villes, les habitants, la végétation et la circulation aérienne ne doivent pas pâtir de cette manœuvre. Dès la demande de retour, l'avion est donc pris en main par le Centre de contrôle régional qui le dirige à 50 km de la plate-forme ou au-delà, généralement vers une région forestière ou militaire et à 9 km de tout trafic aérien. Ainsi éloigné, à une altitude minimale de 2000 mètres (mais le plus souvent autour de 4000), à environ 400 km/h, le commandant peut procéder au largage.
A cette grande vitesse, le kérosène échappé est pulvérisé. Il se transforme ensuite, selon les conditions météorologiques, en de minuscules gouttelettes dans l'atmosphère.
Par les mouvements de l'air, la vapeur de carburant se répartit aussitôt dans un volume gigantesque où les rayons solaires dissocient le carburant en carbone et en eau. Si une telle opération est soupçonnée d'être à l'origine de la formation de taches noires au sol, des analyses de laboratoire permettent de déterminer si c'est le cas ou s'il s'agit d'une autre cause, biologique par exemple, ce qui est généralement le cas.

Sources

 Le dioxyde de soufre constitue un bon indicateur de sources de combustion du fioul, du charbon, lignite, coke de pétrole, fuel lourd, fuel domestique et gazole. Les émetteurs principaux sont les centrales thermiques et les grandes installations de combustion. Le chauffage individuel ou collectif (secteur résidentiel et tertiaire) constitue le deuxième type d'émetteur. Le secteur transport est un faible émetteur (trafic Diesel majoritairement). Le gaz naturel, le GPL et le bois sont des combustibles très peu soufrés.
Les SO2 et les SOx proviennent de l’oxydation du soufre contenu dans le kérosène lors de la combustion. L’émission de ce polluant ne dépend pas de la phase de vol, mais de la quantité de combustible utilisée.
(Source CITEPA - www.citepa.org).

Effets sur la santé

Le dioxyde de soufre est un gaz irritant, notamment pour l'appareil respiratoire. Les fortes pointes de pollution peuvent déclencher une gêne respiratoire chez les personnes sensibles (asthmatiques, jeunes enfants).Dans l'atmosphère, le dioxyde de soufre se transforme principalement en acide sulfurique, qui se dépose au sol et sur la végétation. Cet acide contribue, en association avec d'autres composés, à l'acidification et à l'appauvrissement des milieux naturels. Il participe à la détérioration des matériaux utilisés dans la construction des matériaux (pierre, métaux).
Réglementation
La réglementation relative à la qualité de l'air est spécifique au lieu où les mesures ont été réalisées et à la durée effective de ces mesures. La réglementation actuelle indique des valeurs réglementaires ou recommandées dans les domaines suivants :
Au niveau national, le décret 2002-213 du 15 février 2002, le décret 2003-1085 du 12 novembre 2003 et les arrêtés inter préfectoraux des 12 juillet 2002 et 12 juillet 2005 définissent des objectifs Qualité et des valeurs limites pour ce composé.

 
Objectif de qualité SO2

 L'objectif est de ne pas dépasser 50 µg/m3 en moyenne annuelle
Seuil de recommandation et d’information
Dépassement de 300 µg/m3 en moyenne horaire
Seuil d’alerte
Dépassement de 500 µg/m3 en moyenne horaire dépassé pendant trois heures consécutives
Valeurs limites pour la protection de la santé humaine
Centile 99,7 des concentrations horaires en SO2 à 350 µg/m3 en 2005
(moyenne à ne pas dépasser plus de 24 heures par an)
Centile 99,2 des concentrations journalières en SO2 à 125 µg/m3
(moyenne à ne pas dépasser plus de 3 jours par an)
Valeurs limites pour la protection des écosystèmes
La valeur limite à de ne pas dépasser est de 20 µg/m3 en moyenne annuelle
 
L'objectif de Qualité est un niveau de concentration de substances polluantes présentes dans l'atmosphère. Ce niveau est fixé sur la base des connaissances scientifiques, dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances pour la santé humaine ou pour l'environnement.

Les Sources

Les principales sources d'oxydes d’azote (communément définis comme NOx = NO + NO2) sont les moteurs thermiques, les chaudières et les turbines, dont le comburant est l'air.
Le NO, principal composé émis à la sortie d’une source de combustion, se transforme en présence d’oxygène en NO2. Les oxydes d’azote sont considérés comme un bon indicateur de pollution issue du trafic routier. Les oxydes d’azote interviennent également dans la formation des oxydants photochimiques (précurseurs d'ozone).
Les NOx sont émis en sortie de chambre de combustion du moteur par oxydation de l’azote dans l’air lors des phases de décollage, de montée et de croisière.
(Source CITEPA - www.citepa.org).

Effets sur la santé

Du point de vue de la santé humaine, le NO2 a une toxicité qui est liée à ses propriétés oxydantes. Il pénètre dans les plus fines ramifications des voies respiratoires. Il peut entraîner une altération de la fonction respiratoire, une hyper-réactivité bronchique surtout chez les personnes sensibles (enfants, asthmatiques), et une diminution de la résistance aux infections respiratoires chez les enfants. Ces perturbations surviennent pour des expositions de courte durée (2 heures) à des concentrations de plus de 400 µg.m-3 (210 ppb) mais aussi pour des expositions plus longues (6 heures) mais d’intensité moindre 200 µg.m-3 (105 ppb).

Réglementation

La réglementation relative à la qualité de l'air est spécifique au lieu où les mesures ont été réalisées et à la durée effective de ces mesures. La réglementation actuelle indique des valeurs réglementaires ou recommandées dans les domaines suivants :
- Air ambiant (en site de fond, hors proximité de source de pollution dans l'air extérieur).
Au niveau national, le décret 2002-213 du 15 février 2002, le décret 2003-1085 du 12 novembre 2003 et les arrêtés inter préfectoraux des 12 juillet 2002 et 12 juillet 2005 définissent des objectifs qualité et des valeurs limites pour ce composé.

Objectif de qualité NO2

L'objectif est de ne pas dépasser 40 µg/m3 en moyenne annuelle

Seuil de recommandation et d’information

Dépassement de 200 µg/m3 en moyenne horaire
Seuil d’alerte
Dépassement de 400 µg/m3 en moyenne horaire, abaissé à 200 µg/m3 en cas de déclenchement de la procédure d'information et de recommandation la veille et le jour même et que les prévisions font craindre un nouveau risque de déclenchement pour le lendemain

Valeurs limites pour la protection de la santé humaine
Centile 98 des concentrations horaires en NO2 à 200 µg/m3
(moyenne à ne pas dépasser plus de 175 heures par an)
Centile 99,8 des concentrations horaires en NO2 à 250 µg/m3 pour 2005
Dégressif jusqu'à 200 µg/m3 en 2010
(moyenne à ne pas dépasser plus de 18 heures par an)
Moyenne annuelle en NO2 à 50 µg/m3 en 2005 - 40 µg/m3 en 2010

L'objectif de qualité est un niveau de concentration de substances polluantes présentes dans l'atmosphère. Ce niveau est fixé sur la base des connaissances scientifiques, dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances pour la santé humaine ou pour l'environnement.

Sources

Le monoxyde de carbone est produit par des combustions incomplètes de carburant. Il est aussi présent dans les rejets de certains procédés industriels. Il est émis essentiellement par les gaz d’échappement des véhicules automobiles.

Les avions émettent ce composé lorsque leurs moteurs tournent au ralenti (stationnement et roulage au sol). L’amélioration des caractéristiques des moteurs et la modernisation du parc, aussi bien pour les véhicules que les avions, ont contribué à une baisse de ces émissions ces dernières années.

Effets sur la santé

Le monoxyde de carbone pénètre dans les poumons, il se combine au sang et limite l'apport d'oxygène aux cellules. Cela entraîne une dégradation de la fonction respiratoire. A court terme, il apparaît des troubles neurosensoriels (maux de tête, difficulté de concentration, fatigue, vertige). A long terme, une action sur le système cardiovasculaire, combiné avec d'autres facteurs (polluants, mode de vie) peut être observé.

Réglementation

La réglementation relative à la qualité de l'air est spécifique au lieu où les mesures ont été réalisées et à la durée effective de ces mesures. La réglementation actuelle indique des valeurs réglementaires ou recommandées dans les domaines suivants :

Au niveau national, le décret 2002-213 du 15 février 2002 définit des objectifs Qualité et des valeurs limites pour ce composé.

Valeur limite pour la protection de la santé humaine.

Ne pas dépasser 10 mg/m3 pour le maximum journalier de la moyenne glissante sur huit heures.

Sources

Ce composé est un polluant secondaire. Il n’est pas émis directement par une source particulière, mais produit par une transformation photochimique via les oxydes d’azote et les COV (Composés Organiques Volatils). De fortes valeurs en ozone sont constatées en période estivale du fait de l'influence de la photochimie pour l'apparition de ce type de polluant.
Les avions n'émettent pas ce composé.

Effets sur la santé

Ce composé est capable de pénétrer profondément dans les poumons et à forte concentration provoquer une inflammation et une hyperréactivité des bronches. Des irritations du nez et de la gorge surviennent généralement, accompagnés de gênes respiratoires. Des irritations oculaires sont, également, observées. Les enfants dont l'appareil respiratoire est en plein développement, les asthmatiques, les insuffisants respiratoires chroniques et les personnes âgées sont souvent plus sensibles à la pollution de l'ozone. Les effets de l'ozone sont accrus avec les efforts physiques intenses, qui augmentent le volume d'air, et donc l'ozone inhalé.

Réglementation

La réglementation relative à la qualité de l'air est spécifique au lieu où les mesures ont été réalisées et à la durée effective de ces mesures. La réglementation actuelle indique des valeurs réglementaires ou recommandées dans les domaines suivants :
Au niveau national, le décret 2002-213 du 15 février 2002, le décret 2003-1085 du 12 novembre 2003 et les arrêtés inter préfectoraux des 12 juillet 2002 et 12 juillet 2005 définissent des objectifs Qualité et des valeurs limites pour ce composé.

Objectif de qualité de protection de la santé humaine

L'objectif est de ne pas dépasser 110 µg/m3 en moyenne sur 8 heures
Objectif de qualité pour la protection de la végétation
L'objectif qualité est de ne pas dépasser 200 µg/m3 en moyenne horaire
L'objectif qualité est de ne pas dépasser 65 µg/m3 en moyenne sur 24 heures
Seuil de recommandation et d’information
Dépassement de 180 µg/m3 en moyenne horaire
Seuil d’alerte
Dépassement de 360 µg/m3 en moyenne horaire
ou
Dépassement pendant 3 heures consécutives de 300 µg/m3 en moyenne horaire **
ou
Dépassement pendant 3 heures consécutives de 240 µg/m3 en moyenne horaire **
L'objectif de qualité est un niveau de concentration de substances polluantes présentes dans l'atmosphère. Ce niveau est fixé sur la base des connaissances scientifiques, dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances pour la santé humaine ou pour l'environnement.

Sources

Les particules sont des composés très hétérogènes. Elles sont produites par les activités humaines (combustions industrielles, phénomène d'usure et de frottement des chaussées et des pneus, particules issues directement des véhicules, poussières de chantiers, acides condensés résultants de réactions chimiques entre polluants gazeux et l'humidité de l'air) et par les activités naturelles (vent de poussières, pollens, bactéries, aérosol marins, cendres volcaniques, …).Elles peuvent être distinguées selon leur taille, leur couleur, leur composition chimique et leur densité. C’est sur ce dernier paramètre que ces composés sont généralement mesurés. Les poussières sont sélectionnées selon leur taille avant d’effectuer les mesures. Les particules dont la taille est inférieure à 10 µm sont les composés susceptibles de pénétrer dans l’arbre respiratoire. De ce fait, les analyseurs possèdent des têtes de prélèvements sélectionnant la taille des particules à cette valeur.
Les suies sont les résidus solides des gaz d’échappement. Leur production croît avec le régime du moteur, c’est-à-dire lors des phases de décollage et de montée. De plus, les carburants riches en composés aromatiques augmentent la formation de suies.
(Source CITEPA - www.citepa.org).

Effets sur la santé

Le rôle des particules en suspension a été montré dans certaines atteintes fonctionnelles respiratoires, le déclenchement de crises d'asthme et la hausse du nombre de décès cardio-vasculaire ou respiratoire, notamment chez les sujets sensibles (enfant, bronchitiques chroniques, asthmatiques, ...).
Réglementation
La réglementation relative à la qualité de l'air est spécifique au lieu où les mesures ont été réalisées et à la durée effective de ces mesures. La réglementation actuelle indique des valeurs réglementaires ou recommandées dans les domaines suivants :
Au niveau national, le décret 2002-213 du 15 février 2002 définit des objectifs Qualité et des valeurs limites pour ce composé.

Objectif de qualité PM10

L'objectif est de ne pas dépasser 30 µg/m3 en moyenne annuelle
Valeurs limites pour la protection de la santé humaine
Centile 90,4 des concentrations journalières en PM10 à 50 µg/m3 en 2005
(moyenne à ne pas dépasser plus de 35 jours par an)
Moyenne annuelle à 40 µg/m3 en 2005