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Utilisation de données acoustiques pour l’estimation des polluants liés au trafic routier
Ainsi, des informations potentiellement utiles comme le
contenu spectral ou les variations temporelles des niveaux
de bruit, n’ont pas été prises en considération. De plus, les
liens entre niveaux de bruit et UFP de différentes tailles (de
[20-30nm] à [200-500nm]), restent inexplorés.
L’objectif de ce papier est de déterminer quelle combinai-
son de paramètres météorologiques et de paramètres liés
au trafic, comme les débits de trafic, les niveaux de bruit,
les concentrations en polluants atmosphériques, est adap-
tée pour estimer les concentrations d’UFP de différentes
tailles. La modélisation détaillée de la production et de la
propagation des polluants n’est pas abordée. Une campa-
gne de mesure a eu lieu dans une rue en U (la rue Wolfstraat
à Anvers en Belgique) à trafic modéré. Une analyse de
corrélation est réalisée, ainsi qu’une analyse en compo-
santes principales. Différents indicateurs de bruit sont
testés. Des informations sur la génération et la propaga-
tion des polluants considérés, et une brève description de
la campagne de mesure, sont données dans la deuxième
partie. La troisième partie est consacrée à l’analyse des
corrélations observées et aux combinaisons de paramè-
tres mesurés pertinents pour évaluer les concentrations
d’UFP. Enfin, la quatrième partie sert de conclusion.
Background
Influence des caractéristiques du trafic sur les
émissions
Le bruit émis par un véhicule augmente avec sa vitesse et
son accélération [13]. La cinématique affecte également
le contenu spectral du son émis : le bruit de moteur et les
basses fréquences correspondantes (autour de 100 Hz)
prédominent à basse vitesse et lors des phases d’accé-
lération, tandis que le bruit de roulement et les fréquen-
ces autour de 1 kHz correspondantes, prédominent pour
des vitesses supérieures à 50 km/h. De plus, le niveau
de congestion, la vitesse moyenne, ou encore le style de
conduite, ont une influence significative sur la quantité
de bruit émis. La composition du trafic influe fortement
sur les niveaux de bruit, le bruit émis variant considéra-
blement d’un type de véhicule à l’autre. Enfin, la qualité
du revêtement influence également les émissions. Le LAeq
est l’indicateur le plus couramment utilisé. La pondéra-
tion A attenue en particulier les basses fréquences, très
présentes en milieu urbain mais auquel l’oreille humaine
est peu sensible.
Les NO x sont émis pendant la combustion. Les NO sont
émis majoritairement, mais sont rapidement oxydés en
NO2 dans l’atmosphère. Les émissions de NOx sont plus
importantes à vitesse élevée. Elles sont aussi importantes
lors des phases de décélération en raison d’une combus-
tion incomplète du carburant [14]. Par conséquent, les
conditions de circulation influencent les émissions de NOx.
L’impact du style de conduite et les effets des démarra-
ges à froid sont modérés par rapport à d’autres polluants
atmosphériques [15]. À l’inverse, l’impact de la composi-
tion du trafic est plutôt important. Pour un nombre fixe
de véhicules, la proportion de véhicules Diesel ou de
véhicules équipés d’un système catalytique influe sensi-
blement sur les émissions [16]. Enfin, la proportion des
bus a un fort impact sur les émissions, puisqu’ils produi-
sent 30 fois plus de NOx que les voitures particulières.
Les UFP sont produites pendant la combustion [17].
Leur production est augmentée pendant l’accélération, à haut
régime, et lors des démarrages à froid. Les moteurs Diesel
génèrent beaucoup plus de particules que les moteurs à
essence. La majorité des particules émises ont un diamètre
compris entre 20 et 130 nm pour un moteur Diesel et entre
20 et 60 nm pour un moteur à essence. Enfin, un camion
lourd ou un autobus à moteur Diesel émet de l’ordre de 10
fois plus de particules qu’un véhicule léger [18].
Influence des conditions météorologiques sur les
émissions et la propagation
La propagation du bruit n’est que peu sensible aux condi-
tions météorologiques en milieu urbain, où les récepteurs
sont toujours proches de la route. Au contraire, les condi-
tions météorologiques influent sur les émissions de bruit.
Une augmentation de la température ambiante de 10°C
peut entraîner une réduction du bruit émis de 1 dB(A)
[13]. Les précipitations peuvent également modifier le
contenu spectral du son, puisqu’une route mouillée induit
de nombreuses hautes fréquences. L’impact des condi-
tions météorologiques sur les concentrations de NOx est
plus fort. En particulier, le vent influence fortement le fait
que les NOx s’accumulent ou se dispersent. La vitesse
du vent mais aussi sa direction est importante en milieu
urbain, en raison de la complexité de la canopée urbaine.
Des tourbillons peuvent par exemple se produire dans
les rues en U [19]. Le vent peut également apporter des
polluants provenant des autres rues. L‘influence des condi-
tions météorologiques sur les concentrations en UFP est
complexe, puisque le processus de formation des UFP inter-
vient. La majorité des particules émises sont très petites,
mais elles s’agglomèrent sur des particules plus grosses
avec une vitesse qui dépend de la concentration de ces
particules dans l’atmosphère, qui dépend elle-même des
conditions météorologiques. Par conséquent, la réponse
des particules aux conditions météorologiques dépend de
leur taille [20]. Par exemple, la pluie peut entraîner une
diminution du nombre de particules présentes dans l’at-
mosphère, ayant pour effet des concentrations élevées en
très petites particules [21]. Le vent affecte aussi la répar-
tition des particules, les plus petites particules coagulant
sur les plus grosses au cours de leur transport. En consé-
quence, les temps de séjour dans l’atmosphère varient
aussi avec la taille des particules: elles sont maximales
pour des particules entre 100nm et 1µ m (jusqu’à 10 jours),
et plus faibles (de 15 minutes à 1 heure) pour des particu-
les autour de 10nm [21]. Par ailleurs, les concentrations
en UFP diminuent plus rapidement avec la distance et la
vitesse du vent que les NOx [22].
Méthodologie
Des mesures simultanées des niveaux de bruit, des concen-
trations en polluants atmosphériques, des débits de trafic
et des principaux paramètres météorologiques, ont été
réalisées entre le 25 juillet et le 16 août 2009. Les données
ont été enregistrées dans la rue Wolfstraat, à Anvers
(Belgique). C’est une 2*1voies, d’une largeur W=10 m, et
d’une hauteur H=10 m. La rue mesure 150 m de long et
est orientée de 10° NW. Elle est assez peu passante durant
l’expérimentation, avec des débits moyens de 520 veh/h.
Le nombre de bus est relativement important (40 bus/h
pendant les heures de pointe). La rue est délimitée au
Sud par un rond-point connecté à des rues calmes, et au
Nord par des feux de signalisation liés à Plantin Moretuslei