La pollution atmosphérique avec des particules inférieures à 1 micromètre a chuté en moyenne de 5% par an en Saxe rurale. Cependant, les diminutions ont été particulièrement marquées dans les masses d'air provenant d'Europe de l'Est: les concentrations de PM1 ont chuté jusqu'à 28% par an.
Le contenu organique des particules, en revanche, a diminué beaucoup moins à 2% par an: alors que les particules organiques de la combustion de l'huile minérale et du charbon sont restées à peu près constantes, la proportion de la combustion de biomasse a légèrement augmenté d'une demi-pour cent par an, ce qui indique une utilisation accrue du bois pour le chauffage et / ou plus de tirs forestiers.
C'est la conclusion tirée par les chercheurs de l'Institut Leibniz pour la recherche troposphérique (Tropos), l'Université de Modène et Meteoswiss après avoir analysé une série de mesures de 10 ans prises à la station de fond rurale de Tropos Melpitz près de Leipzig.
Les données des années 2012 à 2022 permettent une analyse chimique beaucoup plus détaillée qu'auparavant, grâce aux méthodes de mesure en ligne. Les résultats montrent à quel point les mesures à long terme sont importantes pour analyser les mesures de contrôle de la pollution atmosphérique, les chercheurs écrivent dans la revue Environnement atmosphérique.
Les particules d'aérosol affectent le climat et la santé. Selon les estimations de l'Agence européenne de l'environnement (EEE), environ 293 000 personnes en Europe sont décédées en 2021 en raison de la pollution de l'air. Bien que la qualité de l'air soit surveillée depuis de nombreuses années, il y a toujours un manque de connaissances sur la façon dont les sources de particules changent au fil des ans et comment cela affecte la composition chimique des particules en Europe centrale.
Le développement d'approches en ligne basé sur des spectromètres de masse d'aérosols comme le moniteur de spéciation chimique aérosol (ACSM) utilisé dans cette étude fournit non seulement des résultats de haute résolution en temps sur la composition chimique des aérosols, mais offre également une opportunité unique pour accéder à l'identification de sources d'aérosols organiques.
Par rapport aux mesures quotidiennes standard 24h, une telle approche rend la cession des directions de vent beaucoup plus claire, car celles-ci sont rarement constantes sur 24 heures. En Allemagne, seuls deux de ces dispositifs ACSM sont utilisés en continu depuis plusieurs années: un à l'Observatoire DWD Hohenpeißenberg en Bavière et un à la station de recherche Tropos Melpitz en Saxonie.
Les mesures actuelles effectuées à Melpitz font partie du réseau de recherche ACTRIS EU ainsi que du réseau européen de surveillance de l'air EMEP. La station est située dans les plaines de Saxe et est représentative de grandes parties de l'Allemagne rurale de l'Est, et est située à la frontière entre le climat de l'Atlantique et du Continental, ce qui le rend particulièrement intéressant pour les analyses à grande échelle en Europe.
En 2008, la directive de la qualité de l'air de l'UE a fixé une valeur limite moyenne annuelle de 40 microgrammes par mètre cube pour la fraction de la matière particulaire PM10 pour protéger la santé humaine. À partir de 2030, cependant, la valeur limite de l'UE pour PM10 doit être abaissé à 20 microgrammes par mètre cube et la valeur limite annuelle pour PM2.5 doit être réduit de plus de la moitié, de 25 à 10 microgrammes par mètre cube.
L'Organisation mondiale de la santé (OMS) ne recommande même que la moitié de cela, c'est-à-dire 5 microgrammes par mètre cube. Il n'y a actuellement aucune valeur limite pour les petites particules, comme le PM1 mesuré ici. Cependant, les scientifiques les considèrent comme un indicateur important des effets négatifs sur la santé humaine car ces petites fractions de poussière fine, contrairement à la poussière grossière, pénètrent profondément dans les poumons et peuvent ensuite déclencher des réactions inflammatoires dans le corps via la circulation sanguine.
De 2012 à 2022, la concentration de masse particulaire de PM1 (c'est-à-dire, les particules ayant un diamètre inférieur à 1 micromètre) à Melpitz ont été en moyenne d'un peu moins de 10 microgrammes par mètre cube avec un changement saisonnier important d'une année à l'autre allant de 5,6 µg m-3 à l'automne 2019 à près de 16 µg m-3 en hiver 2016-2017.
Les composants organiques représentaient près de la moitié de la concentration de particules, suivi du nitrate, du sulfate, de l'ammonium et du carbone noir équivalent (EBC). La diminution de la concentration de masse totale des composants organiques à Melpitz d'un peu moins de 5% par an est principalement due à la réduction du nitrate et de l'EBC (environ 1% par an chacune).
« Ces diminutions illustrent l'impact positif des mesures de l'air propre en Europe, en particulier celles ciblant les émissions liées au transport telles que nonx et EBC. Les masses aériennes d'Europe de l'Est avaient régulièrement des niveaux de pollution plus élevés que les niveaux d'Europe occidentale, mais cette différence a diminué au fil du temps, indiquant des améliorations potentielles de la qualité de l'air à l'est « , explique Samira Atabakhsh à partir de Tropos.
L'identification de la source sur la fraction d'aérosol biologique fournit une bonne indication des tendances des combustibles fossiles et de la biomasse à partir de la combustion du bois et des incendies de forêt.
À partir des cinq sources identifiées, trois ont été associés à des sources anthropiques comme la combustion de l'huile minérale (par exemple, l'échappement de la voiture et le chauffage de maison nommé HOA pour les aérosols organiques de type hydrocarbon Mo-ooa).
Les cinq groupes (HOA, BBOA, CCOA, LO-OOA et MO-OOA) ont contribué en moyenne 7%, 10%, 12%, 31% et 40% de l'aérosol organique, respectivement:
L'OA de type hydrocarbure (HOA) est un indicateur clair de la combustion de l'huile minérale dans les moteurs automobiles et les systèmes de chauffage. Ces concentrations de HOA sont restées stables dans l'ensemble, indiquant des émissions locales constantes, mais une légère diminution a été observée pour les vents d'est (0,25% par an).
L'OA de la biomasse (BBOA) et l'OA de combustion du charbon (CCOA) ont montré des concentrations plus élevées dans les masses d'air orientales, soulignant l'influence des émissions via le transport à longue distance. Les contributions de BBOA ont légèrement augmenté en hiver (0,32% au cours de la décennie), indiquant une combustion accrue de biomasse à des fins de chauffage dans les ménages privés. Étonnamment, le CCOA a montré une tendance croissante dans les vents d'ouest (0,27% par an), peut-être en raison d'une utilisation plus élevée du charbon dans les centrales électriques d'Europe occidentale.
Des enquêtes supplémentaires sont nécessaires ici pour étudier comment la tendance continuera de changer dans les années à venir, mais comparer également les résultats à différents endroits. Une telle comparaison sera bientôt possible en profitant des différents observatoires européens équipés d'instruments appropriés au sein de l'infrastructure de recherche de l'UE actris. Il sera alors possible à l'avenir de suivre beaucoup mieux les changements d'air européen et d'identifier plus facilement les causes.
« Nos mesures à long terme dans un site de fond illustrent clairement que les politiques et l'énergie européennes et nationales de la qualité de l'air affectent non seulement la qualité de l'air urbain, mais affectent également l'environnement rural et de fond via des processus de transport à longue portée », souligne le Dr Laurent Poulain de Tropos.
« Les résultats montrent à quel point il est important d'étudier les changements dans la concentration en masse et la distribution des sources et des espèces chimiques qui contribuent à la concentration globale de masse des particules. »
Une telle approche est importante non seulement pour suivre la distribution des sources ou des espèces chimiques dans les particules, mais aussi pour prédire les changements dans les propriétés physiques de l'aérosol, comme l'hygroscopicité, l'absorption de la lumière ou la diffusion. L'inclusion de ces tendances dans les modèles de prédiction pourrait améliorer la compréhension des changements à long terme dans les propriétés des particules d'aérosol et, finalement, contribuer à des améliorations de la modélisation du climat.
