Vous êtes ici

Focus : Les particules ultrafines émises par les activités aéroportuaires : le cas de l’aéroport de Bruxelles-National

Actualisation : janvier 2018
Lors de la campagne de mesures réalisée en collaboration avec la Région flamande, il est apparu que les particules ultrafines ont un impact mesurable sur la qualité de l’air en Région bruxelloise.
Cet impact peut être caractérisé comme suit :
• effectif uniquement lorsque le vent souffle de l’aéroport vers la Région bruxelloise, soit en moyenne pendant 6% du temps (22 jours par an) ;
• significatif et dominant à moins d’1 km de l’aéroport ;
• en diminution marquée à mesure que l’on s’éloigne de l’aéroport pour devenir relativement faible (diminution d’un facteur 10) au-delà de 5 km de distance.
Cette étude confirme que, la principale source de particules ultrafines demeure – de loin – le trafic routier en Région bruxelloise.

Qu’entend-t-on par particules ultrafines ?

Les particules ultrafines (UFP), également dénommées PM0.1, sont, tout comme les PM10 et PM2.5, des matières en suspension dans l’atmosphère définies par rapport à leur taille. La taille des UFP peut varier de 10 à 100 nanomètres et leur masse est considérée comme étant négligeable en regard de la masse totale des particules émises dans l’atmosphère. Par conséquent, afin d’estimer leur impact environnemental de manière pertinente, la mesure des UFP s’effectue sur base d’un comptage du nombre de particules, typiquement au centimètre cube. Aussi, leur taille nanoscopique fait que leur durée de vie est relativement courte car elles s’évaporent plus facilement et coagulent plus vite avec d’autres particules ou entre elles.
Les UFP sont issues de processus à hautes températures. Leurs sources peuvent être naturelles (éruption volcanique, feux de forêt, etc.) ou anthropiques (combustion dans les transports, pour le chauffage, soudure, travaux de construction, cigarette, etc.).

Que connaissons-nous des impacts des UFP sur la santé ?

D’un point de vue sanitaire, les UFP sont théoriquement plus dangereuses que les PM2.5 et PM10 car leur taille leur permet de s’accumuler en plus grand nombre et plus profondément dans l’organisme, augmentant ainsi le risque de problèmes respiratoires et/ou cardio-vasculaires. En outre, plus ces particules seront nombreuses à l’émission, plus la surface de sorption (c’est-à-dire la surface disponible pour absorber ou adsorber d’autres substances potentiellement toxiques) deviendra importante. Malheureusement, il n’y a pas encore de réseau de mesure en continu de ce type de particules et malgré les études qui ont déjà été réalisées sur les relations doses-effets, un manque de données (et de recul) persiste afin de pouvoir établir des conclusions robustes quant aux effets sur la santé. Des effets à court terme d’exposition aigue aux UFP ont néanmoins pu être mis en évidence par des études sur le personnel et les populations aux alentours de certains aéroports par exemple, mais les évidences épidémiologiques restent insuffisantes pour déterminer si les UFP ont un impact différent de celui des PM10 et PM2.5 (desquels ils font partie par définition).
Le manque d’information sur les relations doses-effets implique une impossibilité pour les autorités compétentes (OMS, Union Européenne, etc.) de définir des seuils légaux et sanitaire. Ces instances recommandent néanmoins des études épidémiologiques à plus long terme et commencent à proposer des outils et des méthodologies standards afin de permettre une plus grande cohérence dans les études et une comparaison plus aisée des résultats.
Tout comme une étude récente (Bezemer et al., 2015) réalisée autour de l’aéroport de Schiphol qui a conclu que la connaissance scientifique est encore trop limitée pour évaluer les effets des UFP sur la santé, la présente étude sur l’impact des activités aéroportuaires de l’aéroport de Bruxelles-National ne permet pas de conclure à ce sujet.

Pourquoi mesurer les UFP à l’aéroport de Bruxelles-National ?

Les UFP sont des particules particulièrement présentes dans les aéroports, ce qui place ces lieux au cœur d’une problématique de pollution de l’air, s’additionnant aux problèmes sonores. En effet, le carburant utilisé par les avions (le kérosène) a l’avantage de réaliser une combustion plus complète que le diesel ou l’essence, mais ceci implique un rejet de particules plus fines, plus nombreuses et donc potentiellement plus nocives que celles émises par le trafic routier.  Bien que dominant, le kérosène n’est pas la seule source de pollution des activités aéroportuaires. Les ravitaillements en carburant par camion-citerne et en nourriture, la maintenance des appareils, les transferts de bagages, les installations électriques, etc. qui fonctionnent aux énergies fossiles émettent également des polluants atmosphériques dont les UFP.
Des études récentes menées à proximité de l’aéroport de Schiphol et de Los Angeles ont montré que les particules ultrafines émises par les avions avaient un impact significatif sur la qualité de l’air à plusieurs kilomètres de distance. 
Bruxelles Environnement a voulu vérifier si un impact similaire sur la qualité de l'air était observé à proximité de l'aéroport de Zaventem. C'est dans ce cadre qu'une campagne de mesure des UFP (diamètres entre 10 à 100 nm) a été menée en collaboration avec la Région flamande.
Cette étude avait pour objectif d'évaluer l'impact des UFP émises par les activités aéroportuaires de Zaventem sur la qualité de l’air en Région bruxelloise. Il s'agissait notamment de déterminer si la zone nord-est de Bruxelles était soumise à une influence significative des particules émises par les avions, et de comparer la contribution de l'aviation avec celle du trafic routier.

Comment la campagne de mesure s’est-elle déroulée?

La campagne de mesures a été réalisée à Evere en Région de Bruxelles-Capitale à 5 km de l'aéroport, au cours des mois d’octobre et de novembre 2015. Elle a permis de mesurer en continu les UFP. Le dioxyde d'azote (NO2) et le black carbon (BC), représentatifs de la pollution par le trafic routier, ont également été mesurés afin de déterminer la contribution relative des activités aéroportuaires par rapport à celle du trafic routier.
Des campagnes de mesure similaires ont été réalisées pendant la même période, par la Région flamande, à 500 m de l'aéroport (Diegem), à 700 m de l'aéroport (Steenokkerzeel) ainsi qu’à une distance de 7 km (Kampenhout) de l’aéroport. Un rapport détaillé de cette étude est disponible via le lien suivant : http://document.environnement.brussels/opac_css/elecfile/RAP_Etude_UFP_Z...
Ces stations ont été choisies de sorte à ce qu’elles soient influencées ou pas par différentes sources de pollution, ce qui permet de déterminer l’impact des activités aéroportuaires sur la qualité de l’air de la RBC et de comparer la contribution du trafic aérien à la pollution ambiante par rapport au trafic routier. La station d’Evere est une station résidentielle de fond urbain, non influencée par des sources locales de pollution. La station de Diegem est influencée par l’aéroport et le trafic (ring), celle de Steenorkkerzeel par l’aéroport uniquement et la station de Kampenhout est une station de type rural. Les emplacements des stations ont également été choisis de sorte à ce qu’elles se situent dans l’axe des vents dominants, ainsi que dans l’axe de la piste la plus fréquentée.

Localisation des stations de mesure dans l’axe des vents dominants autour de la piste principale de l’aéroport de Bruxelles-National

Source : Adapté de VITO, 2016


Les UFP émises par les activités aéroportuaires de Bruxelles-National se différencient-elles de celles du trafic routier ?

La contribution de la fraction de taille comprise entre 10 et 30 nm est clairement majoritaire aux deux stations les plus proches de l’aéroport, à Steenokkerzeel et à Diegem, en comparaison des autres stations.
Les activités aéroportuaires émettent donc des particules ultrafines :

  • majoritairement dans la fraction de 10 à 30 nm ;
  • de façon plus marginale dans la fraction de 30 à 50 nm.

Dans cette étude, les particules ultrafines de diamètre supérieur à 50 nm sont majoritairement associées aux émissions du trafic. Il est donc possible de différencier l’origine des particules grâce à leur taille.

Distribution des concentrations en UFP en fonction du diamètre aux différentes stations.

Source : Adapté de VITO, 2016


Les UFP émises par les activités aéroportuaires ont-elles un impact en Région bruxelloise ?
Dans la fraction de 10 à 100 nm (UFP totales), la présente étude a mis en évidence des niveaux moyens de :

  • 6.600 particules/cm³ à Kampenhout (7 km de l’aéroport) ;
  • 8.700 particules/cm³ à Evere (5 km de l’aéroport) ;
  • 15.900 particules/cm³ à Steenokkerzeel (700 m de l’aéroport) ;
  • 16.500 particules/cm³ à Diegem (500 m de l’aéroport).

Dans la fraction de 10 à 30 nm, les niveaux typiques sont de l’ordre de 4200 particules/cm³ en zone urbaine. Pour la présente campagne de mesures, les niveaux étaient de :

  • 3.900 particules/cm³ à Kampenhout ;
  • 4.600 particules/cm³ à Evere ;
  • 11.900 particules/cm³ à Steenokkerzeel ;
  • 11.400 particules/cm³ à Diegem.

On peut en conclure qu’en moyenne au cours d’une longue période (deux mois), les activités aéroportuaires :

  • ont une influence significative et très marquée sur les niveaux d’UFP relevés à moins d’un kilomètre de distance de l’aéroport, où l’on observe plus d’un doublement du nombre de particules ultrafines par rapport aux niveaux d’un site urbain de fond ;
  • n’ont pas d’influence significative sur les niveaux d’UFP pour un lieu situé en Région bruxelloise à 5 km de distance de l’aéroport.

Quels facteurs peuvent influencer l’apport en UFP ?

L’analyse des résultats de cette étude ainsi que de nombreuses autres dans d’autres pays ont permis de mettre en évidence une série de facteurs d’influence sur les concentrations d’UFP mesurées. Ainsi, l’apport en UFP en un lieu donné dépend principalement de :

  • la direction du vent : En Belgique, les vents dominants sont de secteur sud-ouest. Par conséquent, les polluants émis par les activités aéroportuaires se retrouvent la plupart du temps transportés hors de la RBC. En moyenne au cours des 5 dernières années, un site comme celui d’Evere a été potentiellement exposé aux émissions de l’aéroport pendant 6 % du temps (soit 22 jours par an). On peut estimer qu’il en est de même pour les autres endroits en Région bruxelloise.
  • la fréquence des décollages et atterrissages (dans les situations où le vent souffle de l’aéroport).
  • la distance à l’aéroport (dans les situations où le vent souffle de l’aéroport) :
    • À courte distance (moins de 1 km), l’apport en particules ultrafines est très significatif. Pour les emplacements de Diegem et Steenokkerzeel, le supplément est de l’ordre de 15.000 à 20.000 particules/cm³ dans la fraction de 10 à 20 nm lorsque le vent souffle de l’aéroport vers le lieu considéré.
    • À moyenne distance (5 à 7 km), cet apport est bien moins significatif. À Evere, il peut être estimé à 2.000 particules/cm³ en moyenne dans la fraction 10 à 20 nm, soit environ 10 fois moins qu’à Diegem et Steenokkerzeel.

Quel est donc l’apport réel en UFP de l’aéroport vers la Région bruxelloise ?

En ne retenant que les situations où le vent soufflait de l’aéroport vers le site considéré, on note un apport moyen d’environ 5.800 particules/cm³ à Evere dans la classe des UFP entre 10 et 100 nm (UFP totales).
D’après l’analyse par classe de diamètre des particules, cet apport provient à :

  • 58 % des émissions des activités aéroportuaires à Zaventem ;
  • 42 % d’autres sources, la plus probable étant les émissions du trafic, sans pouvoir en préciser davantage l’origine spatiale (Ring, axes entrant dans Bruxelles, …).

En considérant le site d’Evere et uniquement les situations météorologiques où le vent provient de l’aéroport, c’est-à-dire pendant les 6% du temps, le supplément d’UFP (diamètres compris entre 10 et 30 nm) provenant des activités aéroportuaires est caractérisé comme suit :

  • moins de 5.500 particules/cm³ pendant 16,5 jours/an ;
  • 5.500 à 10.000 particules/cm³ pendant 3,5 jours/an ;
  • 10.000 à 14.000 particules/cm³ pendant 1 jour/an ;
  • plus de 14.000 particules/cm³ pendant 1 jour/an.

Ce qui correspond à un supplément moyen de 3.400 particules/cm³. Les situations où les concentrations sont les plus élevées correspondent aux heures de pointe des activités aéroportuaires (6-10h et 16-20h).
Pendant les 94% du temps restant (343 jours par an), la qualité de l'air en Région bruxelloise n'est pas affectée par les UFP émises par l'aéroport de Bruxelles-National.

Les activités aéroportuaires influencent-elles les concentrations de PM10, de black carbon et de NOx ?

La contribution des activités aéroportuaires aux concentrations de black carbon et NOx dans les environs de l’aéroport ne se sont pas révélées plus importantes que celle des autres sources comme le trafic routier. Les concentrations de black carbon relevées pendant la campagne de mesures étaient en moyenne identiques à Evere et à Diegem, en dépit de la proximité du Ring et de l’aéroport pour ce dernier site. Elles étaient 4% plus élevées qu’à Steenokkerzeel et 44% plus importantes qu’à Kampenhout (station rurale). Ceci confirme que les émissions du trafic demeurent une des principales sources de black carbon en zone urbaine.
En ce qui concerne l’analyse des autres polluants mesurés, les PM10 ont des valeurs similaires dans toutes les stations, ce qui met bien en avant l’influence majoritairement transrégionale de ces polluants.

L’impact de Bruxelles-National est-il différent de celui d’autres aéroports ?

Les résultats obtenus à Bruxelles-National montrent que l’influence de l’aéroport sur la qualité de l’air est spatialement restreinte et ne domine qu’en dessous du kilomètre de distance. Cependant, dans d’autres études, comme à Schiphol et Los Angeles, les mesures ont montré une influence sur une zone plus importante. Un point non négligeable qui peut expliquer en partie ces écarts est l’importance des aéroports. En effet, l’aéroport de Bruxelles-National compte un trafic de 22 millions de passagers par an contre 64 et 81 millions pour Schiphol et Los Angeles, respectivement (chiffres de 2016). Plus le nombre de passagers est important, plus le nombre de vols annuel augmente, ce qui implique une pollution plus élevée.
A Copenhague, la pollution n’est significative que sur le terminal et aux environs direct car l’aéroport est situé sur une vaste zone plane avec de bonnes conditions de dispersion. Des chercheurs danois ont également publié un article traitant de l’exposition du personnel de l’aéroport qui montre que ce sont eux les plus touchés par cette pollution aux UFP lors de leur présence sur les pistes, avec des concentrations d’UFP émises variant de 30 à 95.000 particules/cm³. Les mêmes conclusions sont retrouvées à Zurich et à Londres.
En règle générale, les autres polluants restent sous les seuils légaux. Les UFP n’étant pas réglementés, les valeurs présentées ici ont valeur indicative et permettent de connaitre la situation de l’aéroport de Bruxelles-National vis-à-vis des UFP. Néanmoins, dans l’attente de la définition de seuils, certains aéroports prennent déjà des mesures visant à diminuer leurs émissions d’UFP.

Date de mise à jour: 04/12/2019