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1 ASPA 13031801-ID Association pour la Surveillance et l’étude de la Pollution Atmosphérique en Alsace Référence interne : ASPA 13031801-ID, version du 11 octobre 2013 Surveillance des HAP dans l’air ambiant en Alsace Bilan de l’évaluation préliminaire sur la période de 2008 à 2012

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1 ASPA 13031801-ID

Association pour la Surveillance et l’étude de la Pollution Atmosphérique en Alsace

Référence interne :

ASPA 13031801-ID, version du 11 octobre 2013

Surveillance des HAP dans l’air

ambiant en Alsace Bilan de l’évaluation préliminaire sur la période de 2008 à 2012

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ASPA 13031801-ID 2

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Toute utilisation partielle ou totale de ce document doit faire référence à l’ASPA en terme de « Source

d’information ASPA 13031801-ID».

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Sur demande, l’ASPA met à disposition les caractéristiques des techniques de mesures et des méthodes

d’exploitation des données mises en œuvre ainsi que les normes d’environnement en vigueur.

Les données contenues dans ce document restent la propriété de l’ASPA.

L’ASPA peut rediffuser ce document à d’autres destinataires.

Intervenants :

- Coordination : Cyril PALLARES

- Intervenants techniques : Eric HERBER, Christopher BOUCARD,

Xavier PINGENOT et Dominique STEIGER

- Intervenants Etudes :

o Rédaction du rapport : Agnès BERTRAND

o Tiers examen du rapport : Cyril PALLARES

o Approbation finale : Emmanuel RIVIERE

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3 ASPA 13031801-ID

I. SURVEILLANCE DES HAP EN ALSACE .......................................................................................... 7

1. CONTEXTE 7 2. EVALUATION PRELIMINAIRE DES CONCENTRATIONS DES HAP EN ALSACE 8

II. LES EMISSIONS DES HAP EN ALSACE ......................................................................................... 9

1. LES EMISSIONS DES 7 HAP 9 2. LES EMISSIONS DE B(A)P EN ALSACE 9

III. MOYENS MIS EN OEUVRES ...................................................................................................... 10

1. MODALITES DE SURVEILLANCE 10 2. DESCRIPTION DES SITES DE MESURE 11 3. LES PRELEVEMENTS 15 4. LES ANALYSES 15

IV. RESULTAT DE L’EVALUATION PRELIMINAIRES ......................................................................... 16

1. LE PROFIL DES HAP 16 2. LES CONCENTRATIONS EN B(A)P 20

V. EVOLUTION DE LA SURVEILLANCE DES HAP EN ALSACE .......................................................... 22

1. SEUILS D’EVALUATION ET NOMBRE DE STATIONS DE MESURES 22 2. BILAN DES 5 ANNEES DE MESURES PAR RAPPORT AUX SEI ET SES 22 3. EVOLUTION DU RESEAU POUR 2013 : 24 A. LES HAP .................................................................................................................................... 25

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ASPA 13031801-ID 4

Définitions

Objectif de qualité

Niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère à atteindre à long terme, sauf lorsque cela n'est pas réalisable par des mesures proportionnées, afin d'assurer une protection efficace de la santé humaine et de l'environnement dans son ensemble.

Valeur cible

Niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère fixé dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine ou sur l'environnement dans son ensemble, à atteindre, dans la mesure du possible, dans un délai donné.

Valeur limite

Niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère fixé sur la base des connaissances scientifiques à ne pas dépasser dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances sur la santé humaine ou sur l'environnement dans son ensemble.

Seuil d'information et de recommandation

Niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé humaine des groupes particulièrement sensibles de la population rendant nécessaires des informations immédiates et adéquates.

Seuil d'alerte

Niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé de l'ensemble de la population ou de dégradation de l'environnement justifiant l'intervention de mesures d'urgence.

Objectif à long terme Niveau à atteindre à long terme, sauf lorsque cela n'est pas réalisable par des mesures proportionnées, afin d'assurer une protection efficace de la santé humaine et de l'environnement.

Niveau critique Niveau fixé sur la base des connaissances scientifiques, au-delà duquel des effets nocifs directs peuvent se produire sur certains récepteurs, tels que les arbres, autres plantes ou écosystèmes naturels, mais pas sur des êtres humains.

IEM - Indicateur d'exposition moyenne

Niveau moyen déterminé sur la base des mesures effectuées dans des lieux caractéristiques de la pollution de fond urbaine situés dans des zones et agglomérations sur l'ensemble d'un territoire d'un Etat membre et qui reflète l'exposition de la population. Il est utilisé afin de calculer l'objectif national de réduction de l'exposition et l'obligation en matière de concentration relatives à l'exposition pour les PM 2,5. L'IEM est construit à partir des données de capteurs situés dans les agglomérations de l'ensemble du territoire des états membres.

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5 ASPA 13031801-ID

Listes des acronymes et des sigles utilisés

ASPA Association pour la Surveillance et l’étude de la Pollution Atmosphérique en Alsace CIRC Centre International de Recherche sur le Cancer GIE – LIC Groupement d’intérêt Economique – Laboratoire Interrégional de Chimie LCSQA Laboratoire Central de la Surveillance de la Qualité de l’Air PM10 Particules ayant un diamètre inférieur à 10 µm SEI Seuil d’Evaluation Inférieur SES Seuil d’Evaluation Supérieur ZAS Zones Administratives de Surveillance

Liste des tableaux Tableau 1 : Valeurs réglementaires pour le B(a)P selon la Directive 2004/107/CE. Modalité de surveillance de la qualité de l’air ambiant Alsace à mettre en œuvre : ....................................................... 7 Tableau 2 : Sites de mesures des HAP – Typologie ses sites (Urb. : urbaine / Tra. : trafic / Péri-U. : périurbaine / Indus. : Industrielle) et nombre de jours de prélèvements sur l’année. La période minimale de prélèvement à Colmar Centre en 2008 est inférieure au 14% mais reste à supérieure à 6% (période en dessous de laquelle il n’est pas possible de descendre – annexe IV de la directive 2004/107/CE). .......... 10 Tableau 3 : Répartition en % des concentrations des 7 HAP mesurés ces 5 dernières années. ............... 19 Tableau 4 : Répartition des valeurs en B(a)P. L’échantillon des valeurs journalières est partagé en 4 quartiles égaux en nombre de mesures ; Les 1er et 3ème quartiles rassemble 50% des données. La médiane est la valeur dépasée par 50% des données journalières. .......................................................... 21 Tableau 5 : Bilan des dépassements des normes de qualité de l’air pour le benzo(a)pyrène en Alsace entre 2008 et 2012. ................................................................................................................................... 21 Tableau 6 : Nombre de points de prélèvements pour les mesures fixes de B(a)P .................................... 22 Tableau 7 : Bilan des mesures pour le benzo(a)pyrène en Alsace entre 2008 et 2012 et évolution de la surveillance. En rouge, les dépassements du seuil d’évaluation supérieur. .............................................. 22

Liste des figures Figure 1 : Le benzo(a)pyrène ........................................................................................................................ 7 Figure 2 : Zonage européen avec 2 zones « agglomération » Mulhouse (FR16A01) et Strasbourg (FR16A02), 1 « zone urbanisée régionale » (FR16N10) et 1 « zone rurale régionale » (FR16N20) .............. 8 Figure 3 : Evolution des émissions pour 7 HAP de la directive en Alsace en 2010. (Source : base de données Invent’Air V2012) .......................................................................................................................... 9 Figure 4 : Répartition des émissions des 7 HAP de la directive en Alsace entre 1990 et 2000 à 2010. (Source : base de données Invent’Air V2012) ............................................................................................. 9 Figure 5 : Evolution des émissions pour le benzo(a)pyrène en Alsace entre 1990 et 2000 à 2010. (Source : base de données Invent’Air V2012) ............................................................................................. 9 Figure 6 : Répartition des émissions pour le benzo(a)pyrène en Alsace en 2010. (Source : base de données Invent’Air V2012) .......................................................................................................................... 9 Figure 7 : Site de Mulhouse Nord – source ASPA/Googlemaps ................................................................. 11 Figure 8 : Site de Strasbourg Clemenceau – source ASPA/Googlemaps .................................................... 11 Figure 9 : Site de Strasbourg Sud 2 – source ASPA/Googlemaps ............................................................... 12 Figure 10 : Site de Colmar Centre – source ASPA/Googlemaps ................................................................. 13 Figure 11 : Site de Haguenau 2 – source ASPA/Googlemaps ..................................................................... 13 Figure 12 : Site de Sainte Marie aux mines – source ASPA/Googlemaps ................................................... 14 Figure 13 : Site de Thann 2 – source ASPA/Googlemaps ........................................................................... 14

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ASPA 13031801-ID 6

Figure 14 : Evolution des concentrations des 7 HAP mesurés entre 2008 et 2012 sur la ZAS de Strasbourg. .......................................................................................................................................... 16 Figure 15 : Evolution des concentrations des 7 HAP mesurés entre 2008 et 2012 sur la ZAS de Mulhouse. ........................................................................................................................................... 17 Figure 16 : Evolution des concentrations des 7 HAP mesurés entre 2008 et 2012 sur la Zone Urbanisée Régionale. .......................................................................................................................... 17 Figure 17 : Evolution des concentrations des 7 HAP mesurés entre 2008 et 2012 sur la Zone Régionale. ........................................................................................................................................... 18 Figure 18 : Ratio des concentrations de benzo(a)pyrène et des 7 HAP mesurés – exemple d’une année sur chacune des zones administratives de surveillance (ZAS). ................................................ 19 Figure 19 : Concentrations moyennes annuelles en B(a)P en Alsace entre 2008 et 2012. ............... 20 Figure 20 : Situation des concentrations B(a)P relevées par zones entre 2008 et 2012 en fonction de la valeur cible et des seuils d’évaluation. ........................................................................................... 23

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7 ASPA 13031801-ID

Tableau 1 : Valeurs réglementaires pour le B(a)P selon la Directive 2004/107/CE. Modalité de surveillance de la qualité de l’air ambiant Alsace à mettre en œuvre : Mesures fixes - mesures effectuées à des endroits fixes soit en continu soit par échantillonnage aléatoires conformément aux objectifs de qualité de données applicables / Mesures indicatives - mesures qui respectent des objectifs de qualité moins stricts que ceux requis pour les mesures fixes / Modélisation - simulation numérique de la réalité physique / Estimation Objective - analyse d’expert éventuellement à l’aide d’outils statistiques.

I. SURVEILLANCE DES HAP EN ALSACE

1. Contexte

Les HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques) se forment au cours de la combustion de matière organique. Ils sont composés d’atomes de carbone et d’hydrogène organisés en noyaux aromatiques accolés et sont généralement associés à de fines matières particulaires (Annexe A). Le plus connu d’entre eux, le Benzo(a)pyrène ou B(a)P (figure 1), est constitué de 5 cycles benzéniques condensés. Les HAP appartiennent à la famille des POP (Polluants Organiques Persistants). Il s’agit de molécules dont la dispersion dans l’environnement est problématique compte tenu de leur faible biodégradabilité (persistance), de leur capacité à s’accumuler dans la chaîne alimentaire (bioaccumulation) et de leurs effets toxiques à très faible dose. Inhalés puis diffusés dans l’organisme, les HAP peuvent être nuisibles pour la santé. C’est notamment le cas pour le Benzo(a)pyrène qui est reconnu cancérogène de classe 1 pour l’homme par le CIRC (Centre International de Recherche sur le Cancer)1. La réglementation issue de la Directive 2004/107/CE fixe pour le Benzo(a)pyrène en phase particulaire :

Deux valeurs « seuils d’évaluation2 » permettant d’adapter les modalités de surveillance.

Une valeur cible3 en moyenne annuelle (à respecter d’ici 2013). Des spécifications relatives à la mesure des HAP et aux critères de qualité associés.

Concentration en B(a)P en moyenne annuelle

Valeurs seuils et cibles Mode de surveillance

X < 0,4 ng/m3 Seuil d’Evaluation Inférieur (SEI)

Seuil en dessous duquel on utilise la modélisation ou une estimation objective

4

0,4 ng/m3 < X < 0,6 ng/m

3 Seuil d’Evaluation Supérieur (SES)

Seuil en dessous duquel on combine mesures et modélisation

X > 0,6 ng/m3 Seuil d’Evaluation Supérieur (SES)

Seuil au-dessus duquel on doit mettre en place des mesures fixes

1 ng/m3 valeur cible

1 IARC Monographs (Vol. 32, Suppl. 7, Vol. 92).

2 Un seuil est considéré comme dépassé s’il a été franchi pendant trois années sur cinq

3 Niveau fixé sur la base de connaissances scientifiques, dans le but d’éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur

la santé humaine et/ou l’environnement dans son ensemble. 4 En s’appuyant sur un indicateur régional spatialisé des émissions.

Figure 1 : Le benzo(a)pyrène

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ASPA 13031801-ID 8

Figure 2 : Zonage européen avec 2 zones « agglomération » Mulhouse (FR16A01) et Strasbourg (FR16A02), 1 « zone urbanisée régionale » (FR16N10) et 1 « zone rurale régionale » (FR16N20)

La directive indique également la liste des HAP à surveiller en plus du benzo(a)pyrène sans prévoir de valeurs cibles ou de seuils d’évaluation : Benzo(a)Anthracène, Benzo(b)Fluoranthène, Benzo(j)Fluoranthène, Benzo(k)Fluoranthène, Indéno(1,2,3–cd)Pyrène, Dibenzo(ah)Anthracène.

2. EVALUATION PRELIMINAIRE DES CONCENTRATIONS DES HAP EN ALSACE

Depuis 2008, l’ASPA a mis en œuvre une stratégie d’évaluation préliminaire basée sur la Directive 2004/107/CE à l’aide de campagnes de mesures sur chacune des zones administratives de surveillance (ZAS) définies dans le « zonage » européen (carte 1) dans des lieux potentiellement les plus émetteurs en proximité industrielle et trafic ainsi qu’en fond urbain et péri-urbain.

Chaque année, un bilan des concentrations de B(a)P est réalisé au regard de la valeur cible et des seuils d’évaluation. Les conclusions de ce bilan annuel font évoluer le réseau de surveillance pour l’année suivante conformément au guide de recommandation du GT national « Polluants de la 4ème directive fille et plomb ». Selon les niveaux observés, trois cas ont été considérés5 :

si les teneurs < seuil d’évaluation inférieur (SEI), il est recommandé de changer de site l’année suivante,

si les teneurs sont comprises entre les seuils d’évaluation inférieur (SEI) et supérieur (SES), il est recommandé de poursuivre les mesures sur ce site l’année suivante,

si les teneurs sont > au seuil d’évaluation supérieur (SES), il est recommandé de conserver des mesures sur le site mais de de commencer en parallèle des mesures sur un autre site de la ZAS.

Le présent rapport fait le bilan de l’évaluation préliminaire réalisée sur 5 ans de mesures entre 2008 et 2012 dans les 4 zones administratives de surveillance (ZAS). Il s’attache principalement à l’analyse des moyennes annuelles pour dimensionner le réseau de surveillance des HAP en Alsace pour les années à venir. Un précédent rapport (Bilan de la surveillance des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques – HAP – dans l’air ambiant en Alsace en 2010 Phase d’évaluation préliminaire 3ème année de mesures - ASPA 11060101-ID) faisait un état des lieux après seulement 3 années de mesures.

5 Le troisième cas n’a toutefois pas été considéré au regard de la population relativement réduite des Zones

d’Administrations de Surveillance alsaciennes.

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9 ASPA 13031801-ID

Industrie10%

Résidentiel-tertiaire

69%

Agriculture1% Transport

routier20%

-

500

1 000

1 500

2 000

2 500

19

90

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

En kg

Autres transports

Transport routier

Agriculture

Résidentiel/tertiaire

Industrie

Energie

Energie1%

Industrie9%

Résidentiel-tertiaire

74%

Agriculture1%

Transport routier

15%

-

100

200

300

400

500

19

90

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

En kg

Autres transports

Transport routier

Agriculture

Résidentiel/tertiaire

Industrie

Energie

II. LES EMISSIONS DES HAP EN ALSACE Chaque année, l’ASPA (Association pour la Surveillance et l’étude de la Pollution Atmosphérique en Alsace) met en place un inventaire des émissions pour une quarantaine de polluants atmosphériques dont les 7 polluants de la famille des HAP indiqués dans la directive 2004/107/CE (Benzo(a)pyrène, Benzo(k)fluoranthène, Benzo(b)fluoranthène, Benzo(j)fluoranthène Indéno(1,2,3-cd)pyrène, Benzo(a)anthracène, Dibenzo(a,h)anthracène).

1. Les émissions des 7 HAP

En 2010, le secteur résidentiel / tertiaire est le principal responsable des émissions pour ces 7 HAP en Alsace. Sa contribution est en diminution constante depuis 10 ans passant de 86% en 2000 à 69% en 2010.

Les émissions sont globalement orientées à la baisse au cours de ces 10 dernières années. Cela est lié au renouvellement progressif des anciens appareils domestiques de chauffage au bois et à l’augmentation de la part du gaz naturel et de l’électricité dans le résidentiel / tertiaire.

2. Les émissions de B(a)P en Alsace

Le secteur résidentiel/tertiaire est le plus fort émetteur de B(a)P en Alsace (74 % des émissions totales –

figure 5). Les émissions sont orientées à la baisse au cours de ces 10 dernières années pour les mêmes raisons que la somme des 7 HAP (figure 6).

Figure 6 : Répartition des émissions pour le benzo(a)pyrène en Alsace en 2010. (Source : base de données Invent’Air V2012)

Figure 5 : Evolution des émissions pour le benzo(a)pyrène en Alsace entre 1990 et 2000 à 2010. (Source : base de données Invent’Air V2012)

Figure 3 : Evolution des émissions pour 7 HAP de la directive en Alsace en 2010. (Source : base de données Invent’Air V2012)

Figure 4 : Répartition des émissions des 7 HAP de la directive en Alsace entre 1990 et 2000 à 2010. (Source : base de données Invent’Air V2012)

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ASPA 13031801-ID 10

III. MOYENS MIS EN OEUVRES

1. Modalités de surveillance

Comme le requiert la directive de 2004, l’évaluation préliminaire a été réalisée sur les 4 ZAS (Zones Administratives de Surveillance), là où les teneurs sont supposées être les plus élevées et là où des populations sont susceptibles d’être exposées aux polluants considérés. Pour une année donnée, le choix des sites de prélèvement tient compte des mesures réalisées l’année précédente.

Les mesurages sont déroulés durant au moins 14% du temps (recommandation pour l’évaluation préliminaire) soit par un prélèvement journalier 1 jour sur 6 durant toute l’année, soit par un prélèvement journalier 1 jour sur 3 pendant 6 semaines de chaque trimestre6.

6 Cette pratique permet de minimiser l’investissement en matériel, il est possible d’utiliser un même préleveur sur 2

sites en divisant chaque trimestre en 2 périodes de 1,5 mois.

Sites Zone de surveillance

Typologie Adresse 2008 2009 2010 2011 2012

Mulhouse Nord FR16A01 Urb. Rue Lefebvre – Mulhouse 99 78 60 60 60

STG Clemenceau

FR16A02

Tra. Faubourg de Pierre - Strasbourg

120 69 61

STG Sud 2 Péri-U. Rue de l’Ehn - Geispolsheim 63 60

Haguenau

FR16N10

Tra. Rue des Dominicains - Haguenau

60 57

Colmar centre Urb. Rue Bruat - Colmar 51 59

Ste Marie aux mines

FR16N20

Urb. Carrefour de Ribeauvillé – Ste Marie aux mines

63

Thann 2 Indus. Rue Marsilly – Thann 60 58 64

Tableau 2 : Sites de mesures des HAP – Typologie ses sites (Urb. : urbaine / Tra. : trafic / Péri-U. : périurbaine / Indus. : Industrielle) et nombre de jours de prélèvements sur l’année. La période minimale de prélèvement à Colmar Centre en 2008 est inférieure au 14% mais reste à supérieure à 6% (période en dessous de laquelle il n’est pas possible de descendre – annexe IV de la directive 2004/107/CE).

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11 ASPA 13031801-ID

2. Description des sites de mesure

Zone agglomération Mulhouse (FR16A01)

De 2008 à 2012, le suivi s’est déroulé sur une seule station de mesures à la station ‘Mulhouse Nord’ située en centre-ville (typologie de fond urbain). Les niveaux mesurés compris entre les deux seuils d’évaluation les trois premières années, l’environnement du point de mesure (exposition de population) et le fait ce site participait jusqu’en 2012 au projet CARA piloté par l’INERIS (caractérisation chimique des particules) ont concouru au maintien des mesures durant les 5 années de l’évaluation préliminaire.

Zone agglomération Strasbourg (FR16A02)

Dans cette zone, le suivi a été réalisé sur deux sites de mesures : les stations de ‘Strasbourg Clemenceau’ et ‘Strasbourg Sud 2’. En 2008, puis 2011 et 2012, la surveillance des HAP a été opérée en proximité trafic à la station de ‘Strasbourg Clemenceau’, située au centre-ville de Strasbourg sur le Boulevard Clemenceau. A noter que cette station a été retenue pour le la caractérisation chimique des particules à partir de l’année 2013 se substituant à la station ‘Mulhouse Nord’ (projet CARA).

Figure 7 : Site de Mulhouse Nord – source ASPA/Googlemaps

Figure 8 : Site de Strasbourg Clemenceau – source ASPA/Googlemaps

Mulhouse Nord

Strasbourg Clemenceau

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ASPA 13031801-ID 12

En 2009 et 2010, durant deux années, le suivi a été réalisé dans une commune du sud-ouest de l’agglomération strasbourgeoise à Geispolsheim sur la station de ‘Strasbourg Sud 2’ (typologie périurbaine). Le choix du site a été effectué en fonction du taux de logements ayant comme mode principal de chauffage du logement le bois. Ces données sont issues de l’inventaire des émissions régional (ASPA - année de référence 2004 version 2006) réalisé à l’échelle de l’îlot et basé sur la base de données « détail logement » de l’INSEE (année 1999). A noter que le site de mesure est majoritairement soumis au régime général des vents de la vallée du Rhin supérieur NNE et SSO. Par vent de secteur NNE, il est directement sous l’influence de l’agglomération strasbourgeoise.

Bien que le seuil d’évaluation supérieur (SES) pour le B(a)P ait été atteint en 2008 à la station trafic Strasbourg Clemenceau, le site de prélèvement a été déplacé en 2009 car des mesures préliminaires durant l’hiver 2006-2007 et le printemps 2007 avaient présenté des niveaux de B(a)P supérieurs dans ce quartier comparés à ceux relevés à la station Strasbourg Clemenceau.

Figure 9 : Site de Strasbourg Sud 2 – source ASPA/Googlemaps

Strasbourg Sud 2

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13 ASPA 13031801-ID

Haguenau 2

Haguenau 1

Haguenau 2

Zone urbanisée régionale (FR16N10)

La zone urbanisée régionale (ZUR) est une zone discontinue qui inclue les agglomérations de Colmar et d’Haguenau). Elle n’a été mise en place qu’à partir de 2010. La surveillance des HAP alterne entre ces deux zones en continu depuis cette date. En 2008 et 2011, le suivi s’est déroulé à la station de ‘Colmar Centre’ située en centre-ville (typologie de fond urbain). Au nord du site de mesure (à environ 800 mètres) se trouve la chaufferie SCCU (Société Colmarienne de Chauffage Urbain) utilisant du fioul et du gaz. Depuis octobre 2011, une chaudière bois a été installée. Sa puissance est de 8MW et elle utilise des plaquettes forestières. La moyenne annuelle en B(a)P en 2008 et 2011 sur Colmar étant inférieure au seuil d’évaluation inférieur (SEI), les mesures des concentrations en HAP ont été déplacées en 2010 et 2012 sur la seconde agglomération à la station ‘Haguenau 1’ puis ‘Haguenau 2’. Le point de mesure a été installé en zone urbaine à proximité d’une chaudière à bois qui alimente une dizaine de bâtiments (un lycée, un centre nautique, un collège, une maison de sports, 2 gymnases, le commissariat, une école de musique, le nouveau lycée d’enseignement général et technique). Sa puissance est de 2,5MW et elle utilise des plaquettes de scierie et des plaquettes forestières.

Figure 10 : Site de Colmar Centre – source ASPA/Googlemaps

Figure 11 : Site de Haguenau 2 – source ASPA/Googlemaps

Colmar Centre

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ASPA 13031801-ID 14

Ste Marie aux mines

Zone région Alsace (FR16N20),

La démarche de suivi dans cette zone a consisté à repérer des zones bâties dans les vallées vosgiennes où les conditions de dispersion atmosphérique sont défavorables et où l’usage du bois-énergie comme mode de chauffage principal est important. Il a été également recherché des communes dans lesquelles des chaufferies collectives bois ont été installées. En 2009, le suivi s’est déroulé à Sainte-Marie-aux-Mines dans le val d’argent, devant l'école maternelle « Les Lucioles » (carrefour de Ribeauvillé) non loin d’une chaufferie énergie bois (150kW) qui alimente plusieurs bâtiments (Services techniques, bureaux, ateliers de la commune et l’école). A noter que plus haut vers le centre-ville, une seconde chaufferie (500kW) alimente 5 bâtiments dont la piscine et le lycée.

La moyenne annuelle en B(a)P en 2009 à Sainte-Marie-aux-Mines n’étant pas supérieure au seuil d’évaluation supérieur, le site de mesures a été déplacé en 2010 dans une autre vallée vosgienne (vallée de la Thur) à proximité d’une chaufferie bois (560 kW) qui chauffe les bâtiments d’un foyer pour adultes handicapés et d’une maison de retraite spécialisée. Les années suivantes, le site a été maintenu en raison des niveaux de concentrations observés proches voire supérieurs au seuil d’évaluation supérieur.

Figure 12 : Site de Sainte Marie aux mines – source ASPA/Googlemaps

Figure 13 : Site de Thann 2 – source ASPA/Googlemaps

Thann 2

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15 ASPA 13031801-ID

Chromatographe HPLC

3. Les prélèvements

Le collecteur utilisé est un préleveur Digitel DA-80 haut débit qui permet la capture automatique des particules. L’air est aspiré par tête de prélèvement. Les particules de diamètre supérieur à 10 µm, sont impactées sur de la graisse de silicone et sont éliminées. Les particules restantes (PM10) suivent le flux d’air et sont collectées sur un filtre en quartz. Le débit est programmé à 30 m3/h. Chaque prélèvement a une durée de 24 heures. Les modalités de prélèvements sont basées sur les recommandations du LCSQA (Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l’Air). Note : Les filtres qui constituent les blancs terrains ont subi le même protocole que les filtres exposés mais ne sont pas passés dans la chambre d’aspiration.

4. Les analyses

Après exposition, les filtres sont stockés à l’abri de la lumière au congélateur puis confiés pour analyse au GIE-LIC (Groupement d’Intérêt Economique - Laboratoire Interrégional de Chimie). La technique utilisée pour extraire les HAP des particules est l’Extraction Accélérée par un Solvant (ASE). L’ASE consiste à entraîner les HAP préalablement adsorbés sur les particules grâce à un solvant organique. Après extraction, les HAP sont concentrés puis analysés par Chromatographie en phase Liquide à Haute Performance (HPLC). Dix molécules7 appartenant à la famille des HAP sont ainsi séparées puis quantifiées par fluorescence. Les analyses sont réalisées selon les préconisations de la norme NF EN 15 549 pour le benzo(a)pyrène. La limite de quantification (LQ) est

de 0,02ng/m3 pour le benzo(a)pyrène pour un filtre et de 0,01ng/m3 pour 4 filtres cumulés.

7 Benz(a)-anthracène, Chrysène, Benz(e)-pyrène, Benz(b)-fluoranthène, Benz(k)-fluoranthène, Benz(a)-pyrène, Dibenz(a,h)-anthracène, Benzo(g,h,i)-pérylène, Indeno(1,2,3-c,d)pyrène, Benzo(j)fluoranthène.

Digitel DA-80

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ng/m3 STG Clemenceau - somme des 7 HAP - Année 2012

IV. RESULTAT DE L’EVALUATION PRELIMINAIRES

1. Le Profil des HAP

Les figures 14 à 17 présentent les profils des 7 HAP de la directive 2004/107/CE8 mesurés en discontinu sur les sites ces cinq dernières années. Mises à part quelques pointes, ceux-ci peuvent être considérés comme homogènes. Toutefois, un profil saisonnier est perceptible ; les niveaux relevés pour les 7 HAP sont plus importants lors des périodes hivernales froides (figure 14 à 17).

Trois facteurs peuvent l’expliquer :

Un facteur d’émission : les émissions liées au chauffage individuel ou collectif sont plus importantes en hiver.

Un facteur chimique : La dégradation des HAP est plus importante en été (photochimie, température plus importante…).

Un facteur météorologique : L’atmosphère est plus stable en hiver limitant la dispersion des polluants.

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Figure 14 : Evolution des concentrations des 7 HAP mesurés entre 2008 et 2012 sur la ZAS de Strasbourg.

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Figure 15 : Evolution des concentrations des 7 HAP mesurés entre 2008 et 2012 sur la ZAS de Mulhouse.

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ng/m3 Haguenau - somme des 7 HAP - Année 2012

Figure 16 : Evolution des concentrations des 7 HAP mesurés entre 2008 et 2012 sur la Zone Urbanisée Régionale.

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Figure 17 : Evolution des concentrations des 7 HAP mesurés entre 2008 et 2012 sur la Zone Régionale.

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tés

B(a)P

Haguenau - Année 2012ng/m3

Concernant la répartition des 7 composés (tableau 3), leurs proportions sont quasi similaires entre les sites quelles que soient les années et la typologie. A noter que pour l’année 2008, le benzo(j)fluoranthène n’était pas mesuré.

Le benzo(b)fluoranthène est le HAP qui présente les concentrations les plus importantes (21 à 22%). A l’inverse, le dibenzo(a,h)anthracène ne représente que 1 à 8% des 7 HAP mesurés.

Le B(a)P varie entre 12% à 20% des HAP réglementés. Il peut être retenu comme un bon indicateur pour le suivi de la pollution aux HAP en raison de la proportionnalité de ses concentrations journalières avec la somme des 7 HAP (figure 18).

Année TypologieBenz(a)-

anthracène

Benz(b)-

fluoranthène

Benz(k)-

fluoranthène

Benz(a)-

pyrène

Dibenz(a,h)-

anthracène

Indeno(1,2,3-

c,d)pyrène

Benzo(j)fluor

anthène

2008 21% 22% 10% 20% 5% 22%

2011 14% 25% 11% 13% 1% 19% 17%

2012 14% 24% 11% 15% 2% 19% 15%

2009 15% 25% 10% 18% 2% 17% 12%

2010 14% 25% 11% 14% 2% 19% 15%2008 22% 21% 11% 20% 5% 22%

2009 14% 24% 11% 17% 2% 18% 13%

2010 15% 23% 10% 18% 2% 18% 14%

2011 11% 22% 10% 14% 8% 20% 15%

2012 14% 24% 11% 15% 2% 20% 14%2008 16% 22% 11% 20% 6% 25%

2011 12% 25% 11% 13% 1% 22% 16%

2010 15% 23% 10% 16% 2% 17% 16%

2012 15% 23% 11% 15% 1% 19% 16%Ste Marie aux mines 2009 Urbaine 16% 24% 11% 18% 2% 16% 13%

2010 13% 26% 10% 14% 2% 20% 15%

2011 11% 26% 11% 14% 1% 23% 15%

2012 11% 28% 10% 12% 1% 23% 15%

Urbaine

Trafic

Urbaine

Urbaine

Urbaine

Urbaine

Thann 2

ZAS

Stra

sbou

rg

16A

02

ZAS

Mul

hous

e

16A

01

ZUR

16N

10

ZR

16N

A20

Strasbourg Clemenceau

Strasbourg Sud 2

Mulhouse Nord

Colmar Centre

Haguenau

Tableau 3 : Répartition en % des concentrations des 7 HAP mesurés ces 5 dernières années.

Figure 18 : Ratio des concentrations de benzo(a)pyrène et des 7 HAP mesurés – exemple d’une année sur chacune des zones administratives de surveillance (ZAS).

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ASPA 13031801-ID 20

0,270,23

0,52 0,53

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

2008 2009 2010 2011 2012

ng/m3

Colmar centre Haguenau

valeur cible

SES

SEI

0,56

0,68

0,57 0,58

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

2008 2009 2010 2011 2012

ng/m3

Ste marie aux Mines Thann

valeur cible

SES

SEI

0,55 0,49

0,46

0,26

0,28

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

2008 2009 2010 2011 2012

ng/m3

MUL Nord

valeur cible

SES

SEI

2. Les concentrations en B(a)P

Concentrations annuelles de B(a)P sur les zones administratives de surveillance

Les concentrations de benzo(a)pyrène mesurées9 ces cinq dernières années sont présentées dans les figures 20 à 24. Elles sont comprises entre 0,23 ng/m3 à Colmar (en fond urbain) et 0,68 ng/m3 à Thann (en proximité d’une chaufferie collective au bois).

A Strasbourg (Zone Agglomération 16A02), les mesures se sont partagées sur deux sites. Les moyennes annuelles ont varié de 0,26 ng/m3 (STG Clemenceau en 2011) à 0.65 ng/m3 (STG Sud 2 en 2009).

A Mulhouse (Zone Agglomération 16A01), l’évaluation a été réalisée sur un seul site de mesure (MUL Nord). Les moyennes annuelles ont diminué passant de 0,55 ng/m3 en 2008 à 0,28 ng/m3 en 2012.

Dans les agglomérations de Colmar et Haguenau (Zone Urbanisée Régionale 16N10), l’évaluation a été réalisée alternativement dans les deux agglomérations. La ville d’Haguenau présente les niveaux de concentrations les plus importants avec 0,52 ng/m3 en 2010 et 0,53 ng/m3 en 2012. Les niveaux de concentrations à Colmar sont restés faibles avec 0,27 ng/m3 en 2008 à 0,23 ng/m3 en 2011.

Dans le reste de la région (Zone Régionale 16N20), l’évaluation a été réalisée à partir de 2009 dans deux vallées vosgiennes. Les niveaux de concentrations les plus élevés ont été mesurés à Thann de 2010 à 2012 avec un maximum en 2010 (0,68 ng/m3).

9 Les données inférieures à la limite de détection (LQ) sont comptabilisées comme égale à la LQ pour le calcul de la moyenne annuelle.

0,6

0,26

0,28

0,65

0,35

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

2008 2009 2010 2011 2012

ng/m3

STG Clemenceau STG Sud 2

SES

SEI

valeur cible

Figure 19 : Concentrations moyennes annuelles en B(a)P en Alsace entre 2008 et 2012.

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21 ASPA 13031801-ID

Dispersion des mesures de B(a)P En analysant les résultats, il apparaît que la moyenne annuelle est largement tributaire des "pics" de concentration. Ne pas en mesurer un et la moyenne sera sous-estimée, mais l’inverse est également possible. Il est donc intéressant de visualiser la dispersion des concentrations journalières sur chaque site de mesures (tableau 4).

Ce tableau permet de visualiser la symétrie de distribution des concentrations en B(a)P. L’existence de points extrêmes supérieurs a un grand impact sur le calcul de la moyenne.

Situation vis-à-vis de la réglementation

Le bilan des dépassements des normes sur l’ensemble de la période d’évaluation est présenté dans le tableau 5. La valeur cible10 (1 ng/m3 en moyenne annuelle) n’est dépassée sur aucune des stations de mesure entre 2008 et 2012.

10

Valeurs réglementaires (Directive 2005/107/CE du 15/12/2004). Moyenne calculée sur une année du contenu total de la fraction PM10.

Année Typologie Min. 1erquartile Médiane Moyenne 3ème quartile Max.

2008 0,05 0,09 0,24 0,60 0,70 4,98

2011 0,02 0,03 0,07 0,26 0,25 2,23

2012 0,02 0,05 0,11 0,28 0,24 3,49

2009 0,01 0,04 0,09 0,65 0,54 4,76

2010 0,01 0,04 0,15 0,35 0,48 2,14

2008 0,05 0,05 0,15 0,55 0,37 17,65

2009 0,02 0,05 0,13 0,49 0,65 3,09

2010 0,02 0,04 0,15 0,46 0,50 4,67

2011 0,02 0,02 0,09 0,26 0,40 2,20

2012 0,02 0,04 0,10 0,28 0,46 1,38

2008 0,05 0,05 0,10 0,27 0,31 2,43

2011 0,02 0,02 0,06 0,23 0,34 1,50

2010 0,01 0,03 0,18 0,52 0,75 3,96

2012 0,02 0,08 0,24 0,53 0,44 4,35

Ste Marie aux mines 2009 Urbaine 0,02 0,02 0,19 0,56 0,88 3,26

2010 0,01 0,04 0,18 0,68 0,53 18,09

2011 0,02 0,02 0,14 0,57 0,87 3,78

2012 0,02 0,02 0,13 0,58 0,46 12,30

ZR

16N

A20

Thann 2 Urbaine

ZAS

Stra

sbou

rg

16A

02

Strasbourg Clemenceau Trafic

Strasbourg Sud 2 Urbaine

ZAS

Mul

hous

e

16A

01

Mulhouse Nord Urbaine

ZUR

16N

10

Colmar Centre Urbaine

Haguenau Urbaine

Zonage Benzo(a)Pyrène Typologie 2008 2009 2010 2011 2012

Zone Agglomération Strasbourg

Strasbourg Clemenceau T < < <

Strasbourg Sud 2 PU < <

Zone Agglomération Mulhouse

Mulhouse Nord U < < < < <

Zone Urbanisée Régionale (Agglomération de Colmar et d’Haguenau)

Colmar Centre U < <

Haguenau U < <

Zone territoriale Régionale

Ste Marie aux Mines U <

Thann I < < <

Tableau 5 : Bilan des dépassements des normes de qualité de l’air pour le benzo(a)pyrène en Alsace entre 2008 et 2012.

Tableau 4 : Répartition des valeurs en B(a)P. L’échantillon des valeurs journalières est partagé en 4 quartiles égaux en nombre de mesures ; Les 1

er et 3

ème quartiles rassemblent 50% des données. La médiane est la valeur dépassée

par 50% des données journalières.

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ASPA 13031801-ID 22

V. EVOLUTION DE LA SURVEILLANCE DES HAP EN ALSACE

1. Seuils d’évaluation et nombre de stations de mesures

La directive 2004/107/CE définit les modalités de surveillance au regard des seuils d’évaluation supérieur (SES) et inférieur (SEI)11. Les dépassements de ses seuils sont déterminés sur la base des données mesurées sur les 5 années précédentes. Un seuil est considéré comme dépassé s’il a été franchi au moins trois années. La directive prévoit un nombre minimal de points de prélèvement pour les mesures fixes (fonction de la population) en vue d’évaluer le respect des valeurs cibles pour la protection de la santé humaine dans les zones administratives de surveillance (tableau 6).

2. Bilan des 5 années de mesures par rapport aux SEI et SES

Les dépassements des seuils d’évaluation (SEI et SES) sont déterminés sur la bases des concentrations mesurées en moyenne annuelle pour les cinq années (2008 à 2012) pour les 4 zones administratives de surveillance (ZAS).

11 Voir tableau 1

Population de la ZAS Lorsque les concentrations maximales dépassent le SES

Lorsque les concentrations maximales se situe entre le SEI et le SES

P < 750 000 1 1

750 000 < P < 2 000 000 2 1

2 000 000 < P < 3 750 000 3 1

3 750 000 < P < 4 750 000 4 2

4 750 000 < P < 6 000 000 5 2

P > 6 000 000 5 2

Zonage Benzo(a)Pyrène 2008 2009 2010 2011 2012

ZAG Strasbourg

Strasbourg Clemenceau

0.60 0,26 0,28 SEI<X<SES

Mesures indicatives

Strasbourg Sud 2 0.65 0.35

ZAG Mulhouse Mulhouse Nord

0.55 0.49 0,46 0,26 0,27 SEI<X<SES Mesures

indicatives

ZUR Colmar Centre 0.27 0,23

SEI<X<SES Mesures

indicatives Haguenau 0.52 0,53

Zone Régionale Ste Marie aux Mines

0.56 SEI<X<SES

Mesures indicatives

Thann 0.68 0,57 0,58

Tableau 7 : Bilan des mesures pour le benzo(a)pyrène en Alsace entre 2008 et 2012 et évolution de la surveillance. En rouge, les dépassements du seuil d’évaluation supérieur.

Tableau 6 : Nombre de points de prélèvements pour les mesures fixes de B(a)P

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23 ASPA 13031801-ID

Sur les cinq dernières années d’évaluation des concentrations de B(a)P dans l’air ambiant, aucune moyenne annuelle n’a dépassé la valeur cible fixée à 1ng/m3 en moyenne annuelle. Les zones de l’agglomération de Strasbourg, la zone urbaine régionale et la zone territoriale régionale présentent au moins une année où la concentration de B(a)P est supérieure au seuil d’évaluation supérieur (SES). Les niveaux mesurés dans l’agglomération de Mulhouse sont compris entre les SES et SEI ou inférieur à ce dernier (tableau 7).

Au bilan sur cinq ans, les moyennes annuelles mesurées sur les sites de la zone (tableau 7) sont comprises :

entre le SEI et SES pour la zone FR16A01 (Mulhouse),

entre le SEI et SES pour la zone FR16A02 (Strasbourg),

entre le SEI et SES pour la zone FR16N10 (Zone urbaine Régionale : Colmar, Haguenau).

entre le SEI et SES pour la zone FR16N20 (zone régionale). La carte 3 constitue une synthèse des concentrations B(a)P relevées par zone entre 2008 et 2012 en fonction des valeurs cibles et seuils d’évaluation.

Figure 20 : Situation des concentrations B(a)P relevées par zones entre 2008 et 2012 en fonction de la valeur cible et des seuils d’évaluation.

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3. Evolution du réseau pour 2013 :

Au regard des résultats (dans chaque zone d’évaluation : tableau 7 et figure 20), il est possible d’ores et déjà de conclure sur la surveillance du benzo(a)pyrène dans l’air ambiant pour les zones d’agglomération de Mulhouse et de Strasbourg. En revanche, la zone urbanisée régionale et la zone régionale ne totalisent que 4 années de mesures ; le dimensionnement de la surveillance sur ces zones nécessitera un complément d’analyse fin 2013.

Pour la Zone "Agglomération de Mulhouse" (FR16A01) : Il est proposé un maintien des mesures indicatives avec le transfert des mesure sur la station ‘Mulhouse Sud 2’ dans un quartier résidentiel. Dans un second temps, une évaluation pourra être réalisée sur la future station de proximité trafic en cours.

Mesures indicatives.

Pour la Zone "Agglomération de Strasbourg" (16A020) : Il est proposé le maintien de la mesures indicatives à la station ‘Strasbourg Clemenceau’ en lien avec la demande pour le projet CARA12.

Mesures indicatives.

Pour la Zone "Urbaine Régionale"(ZUR – 16N10) : Il est proposé le maintien des mesures indicatives à la station de ‘Haguenau 2’ pour l’année 2013 avec un retour en 2014 à Colmar dans un quartier proche de la Société Colmarienne de Chauffage Urbain utilisant de la biomasse.

Mesures indicatives (dans l’attente de la fin de l’évaluation préliminaire fin 2013).

Pour la Zone "Régionale"(ZR – 16N20) : Il est proposé le maintien des mesures indicatives à la station ‘Thann 2’ au regard des niveaux observés à Thann en 2010 et 2012 (mesures supérieures au SES en 2010). A noter que dans le cas où le SES serait dépassé 3 années sur 5 années, 2 points de mesures seront alors nécessaires pour la surveillance des HAP dans l’air ambiant.

Mesures indicatives (dans l’attente de la fin de l’évaluation préliminaire fin 2013).

A noter que dans le cadre d’une maîtrise des coûts d’analyse des filtres HAP, les filtres de prélèvement journaliers seront groupés par 4. Conséquence sur la stratégie d’échantillonnage, la période minimale prise en compte devra être de 33% (conformément à la norme NF EN 15 549) élargissant cette période pour les mesures indicatives (16% actuellement). Cette période reste inchangée pour les mesures fixes (33%).

12

Projet du LCSQA de caractérisation chimique des particules

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25 ASPA 13031801-ID

VI. ANNEXES

A. Les HAP

La famille des HAP regroupe plusieurs centaines de molécules qui diffèrent par le nombre et la position des noyaux aromatiques (figure 2). Il se forme un mélange de HAP lors de la combustion de la matière organique. La composition du mélange de HAP dépend des conditions de combustion. Lors de la décomposition de la matière organique, la rencontre de radicaux en phase gazeuse conduit à la formation de HAP légers qui peuvent ensuite subir de nouvelles transformations pour donner naissance aux HAP plus stables et plus lourds. Les HAP les plus légers (qui ont des pressions de vapeur saturantes élevées) sont majoritairement présents dans la phase gazeuse, alors que les HAP plus lourds (avec des pressions de vapeur saturante plus faibles) sont liés à la phase particulaire (tableau 3)13. Les molécules impliquées dans la surveillance ont une masse intermédiaire (entre 3 et 6 cycles) et ont un potentiel d’adsorption important sur les particules. Figure 2 : Exemples d’Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques

Composés Formule

Masse molaire Point de Point Pression de Solubilité

(g/mol) fusion

(°C)

d'ébullition

(°C) vapeur (Pa) (g/m3)

Naphtalène C8H10 128,19 80,5 218 1,04E+01 31,000

Anthracène C14H10 178,20 216,2 340 1,00E-03 0,045

Pyrène C16H10 202,30 156 360 6,00E-04 0,132

Benzo[a]anthracène C18H12 228,30 160 435 2,80E-05 0,011

Benzo[j]fluoranthène C20H12 252,32 166 480 25,000

Benzo[b]fluoranthène C20H12 252,32 168 481 0,0015

Benzo[k]fluoranthène C20H12 252,32 217 481 5,20E-08 0,0008

Benzo[a]pyrène C20H12 252,32 175 495 7,00E-07 0,0038

Indeno[1,2,3-cd]pyrène C22H12 276,30 162-164 0,0006

13 Source : thèses de Stéphane MORVILLE et de Brice TEMIME-ROUSSEL

Tableau 5 : Propriétés physico-chimiques de quelques HAP

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ASPA 13021801-ID, version 18 février 2013

Evaluation préliminaire des HAP en Alsace

26

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