2.2. Calcul des émissions polluantes d’origine routières

Pour mener à bien les calculs des émissions polluantes, un certain nombre de choix et d’arbitrage ont été nécessaires. Il convient tout d’abord d’établir le type de situation testé. Un seul scénario a été retenu, il s’agit de la situation dite « actuelle » relatant l’année 2002.

Le choix des polluants pris en compte est ensuite indispensable. Trois polluants ont ainsi été considérés :

• les oxydes d’azote (NOx) : le terme « oxydes d'azote » désigne le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2). Ces composés sont formés par oxydation de l'azote atmosphérique lors des combustions (essentiellement à haute température) de carburants et de combustibles fossiles. En Rhône-Alpes, les transports représentent 75% des émissions d'oxydes d'azote ¹³¹ . Les sources fixes (installations de combustion, industries, procédés industriels, …) sont responsables de 13% des émissions. Bien que l'équipement des automobiles par des pots catalytiques favorise une diminution unitaire des émissions d'oxydes d'azote, les concentrations dans l'air ne diminuent guère compte tenu de l'âge du parc automobile et de l'augmentation constante du trafic. Le monoxyde d'azote, gaz incolore et inodore est principalement émis par les véhicules à moteur thermique et se transforme rapidement par oxydation en dioxyde d'azote, gaz roux et odorant. La réaction est favorisée par le rayonnement UV. Les effets sur la santé et l’environnement ne sont pas négligeables. Seul le dioxyde d'azote est considéré comme toxique aux concentrations habituellement rencontrées dans l'air ambiant. Il pénètre dans les fines ramifications de l'appareil respiratoire et peut, dès 200 µg/m3, entraîner une altération de la fonction respiratoire et une hyper réactivité bronchique chez les asthmatiques. Chez les enfants, il augmente la sensibilité des bronches aux infections microbiennes. Les oxydes d'azote contribuent également au phénomène du dépérissement forestier dit « pluies acides » ;
• les particules en suspension (PS) : les poussières en suspension proviennent de certains procédés industriels (incinérations, carrières, cimenteries), des chauffages domestiques en hiver mais majoritairement du trafic automobile (particules diesel, usures de pièces mécaniques et des pneumatiques…) près des voiries. Les particules les plus fines (diamètre inférieur à 0,5 µm) sont essentiellement émises par les véhicules diesel alors que les plus grosses proviennent plutôt de frottements mécaniques sur les chaussées ou d'effluents industriels. Les particules sont mesurées de deux manières : par la méthode des fumées noires (la plus ancienne) et par la méthode plus récente des « PM10 » et « PM2,5 », respectivement particules de diamètre dynamique inférieur à 10 et 2,5 micromètres (µm).L'action des particules est irritante et dépend de leur diamètre. Les grosses particules (diamètre supérieur à 10 µm) sont retenues par les voies aériennes supérieures (muqueuses du naso-pharynx). Entre 5 et 10 µm, elles restent au niveau des grosses voies aériennes (trachée, bronches). Les plus fines (< 5 µm) pénètrent les alvéoles pulmonaires et peuvent, surtout chez l'enfant, irriter les voies respiratoires ou altérer la fonction respiratoire. Il semble exister une corrélation entre la teneur des particules et l'apparition de bronchites et de crises d'asthme ¹³² . Les bâtiments subissent également les effets de la pollution avec notamment le noircissement des façades du aux particules diesel ;
• le benzène (C₆H₆) : il fait partie des treize polluants atmosphériques prioritaires cités dans la directive européenne du 27 septembre 1996. Le benzène, réglementé par la communauté européenne, est considéré comme un des Composés Organiques Volatils (COV) les plus dangereux. Les recherches réalisées sur ce polluant montrent que la probabilité d'un effet cancérigène (leucémie et lymphome) n'est jamais nulle et augmente avec sa concentration. Le benzène est présent dans les produits pétroliers. Résultat des processus de combustion (carburants, fumées de cigarette, …), il est utilisé comme matière première en chimie de synthèse et comme solvant. Il est à la fois présent dans le carburant, produit par la combustion du moteur et émis par certains matériaux à l'intérieur des locaux.

Ces trois polluants ne constituent qu’un échantillon très réduit de la centaine de gaz polluants émis dans l’atmosphère par les activités humaines. Cette étude se limite à ces trois substances car ce sont des polluants issus majoritairement par la circulation routière. Les oxydes d’azote, les particules en suspension et le benzène sont ainsi suffisants pour constituer de « bons traceurs de la pollution d’origine routière »¹³³. Les oxydes d’azote sont émis en fortes quantités par tous les types de véhicules (essence ou diesel, véhicules légers ou poids lourds), les particules en suspension surtout par les véhicules diesel et le benzène par les véhicules essence. Nous avons de plus retenu ces polluants car leurs effets sur la santé ont été démontrés et que leurs concentrations dans l’air ambiant sont réglementées par la loi.

Les émissions polluantes sont calculées à partir des facteurs d’émission unitaires qui correspondent à la masse de polluants émise par un véhicule automobile en circulation. Ils s’expriment en g/km/véhicule. Ces facteurs d’émission sont donnés par le rapport COPERT III publié par l’Agence Européenne d’Environnement en juillet 1999. Ils varient en fonction du type de véhicule (véhicule particulier, véhicule utilitaire léger, poids lourds, …), de son mode de carburation (essence, diesel), de sa cylindrée et de sa date de mise en circulation. Ces facteurs d’émission ont été déterminés à travers des mesures réelles effectuées par plusieurs laboratoires européens sur un large panel de véhicule. Plusieurs types d’émissions doivent être distingués :

• Les émissions en circulation qui sont fonction de la vitesse des véhicules, de la pente de la route, du taux de chargement (pour les poids lourds) et de la température du moteur (surémissions en cas de démarrage à froid) ;
• Les émissions dues aux arrêts des moteurs qui dépendent des conditions météorologiques ;
• Les émissions en stationnement qui dépendent également des conditions météorologiques.

Pour pouvoir calculer les émissions polluantes à partir des facteurs d’émissions unitaires et du nombre de véhicules, il est nécessaire de connaître les caractéristiques des véhicules qui circulent (cylindrée, type de carburation, date de première mise en circulation, …). Il s’agit de la notion de « parc automobile roulant ». Nous avons, pour notre étude, utilisé le parc automobile roulant INRETS-ADEME donné pour l’année 2002. Il s’agit du parc français global, seule donnée rendue disponible. Nous avons donc considéré que le parc automobile roulant dans la ville de Lyon est semblable au parc moyen français. La part des véhicules utilitaires légers au sein de l’ensemble des véhicules légers a été fixée à 23% (chiffre moyen national donné par l’ADEME). L’ensemble des calculs a donc été mené conformément à la méthodologie de calcul développée par l’ADEME qui inclut le parc automobile INRETS-ADEME et utilise les facteurs d’émissions COPERT.

Les quantités d’émissions polluantes calculées à partir des trafics moyens journaliers annuels ont du être affectées au réseau des voies de plus de 5000 véhicules/jour. Ces quantités ont ainsi été réparties de façon constante le long de chaque tronçon de voie. Les seules exceptions ont été l’affectation pour les tunnels. Dans de tels cas, nous avons pris en compte le fait que les émissions ne sont plus linéaires mais quasi-ponctuelles au niveau des têtes ou des cheminées d’extraction. Dans notre zone d’étude, nous avons pris en compte la présence de cinq tunnels :

• le tunnel de Fourvière (A6 – A7),
• le tunnel de la Croix-Rousse,
• le tunnel de la Duchère (périphérique Nord),
• le tunnel de Rochecardon (périphérique Nord),
• le tunnel de Caluire (périphérique Nord).

Concernant le tunnel de la Croix-Rousse, seule son extrémité ouest se situe dans le périmètre de la ville de Lyon, son extrémité est étant localisée sur la commune de Caluire-et-Cuire.

Le principe général qui a été retenu pour modéliser les rejets des tunnels a été de répartir à chaque tête du tunnel la moitié des émissions produites à l’intérieur. Cette hypothèse conduit à surestimer les niveaux de pollution en tête des tunnels qui disposent de cheminées d’extraction spécifiques. Cette surestimation est toutefois acceptable, car « l’expérience montre que comme les niveaux de pollution à l’intérieur des tunnels restent modérés, les dispositifs d’extraction fonctionnent assez rarement, et à des régimes faibles »¹³⁴. C’est donc bien aux têtes des tunnels que la part prépondérante des émissions est rejetée. Pour le tunnel de Fourvière, aux trafics très élevés, nous n’avons cependant pas appliqué ce principe d’équirépartition entre les deux têtes. Dans ce cas, les émissions ont été partagées entre les deux têtes et les deux cheminées d’extraction du tunnel. D’une manière générale, pour simuler l’effet d’entraînement des gaz vers l’extérieur des tunnels, nous avons modélisé chaque tête de tunnel comme une source linéaire de 10 mètres de longueur.