A quoi sert la station de mesure de la pollution atmosphérique du Casset ?

Une station de mesure de la pollution atmosphérique est installée au Casset depuis 1989. Sur ce site du Briançonnais, on enregistre l’évolution de la pollution atmosphérique dite de « longue-distance ».

L'acidité des pluies, les concentrations d'ozone et de certains composants (azotés ou soufrés) dans les retombées atmosphériques sont mesurées de façon continue par les équipements de la "station MERA" installée sur les hauteurs du Casset, dans le Briançonnais, et ce, depuis 1989.
« C’est une station dite « de fond », c’est-à-dire éloignée de toute source d’émission anthropique » souligne Stéphane Sauvage, responsable scientifique du programme MERA et enseignant-chercheur au département des Sciences de l'Atmosphère et Génie de l'Environnement de l’École Nationale Supérieure Mines Télécom Douai (IMT Lille Douai).

Mise en place dans le cadre du programme européen EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) et de l’observatoire français MERA (Mesure et Evaluation en zone Rurale de la pollution Atmosphérique à longue distance), cette station permet aux scientifiques d‘en apprendre davantage sur les éléments transportés dans l’atmosphère, dans le cadre de la pollution longue-distance.

« Une partie des mesures (dont les données météorologiques) réalisées au Casset est transmise automatiquement à l'Association Agrée de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQA) et au département SAGE de l’IMT Lille-Douai, chargés de leur traitement.

« Le protocole régulier de suivi et de récupération des échantillons de pluie, organisé avec le Parc national des Écrins, est l'un des garants de la validité des données collectées » précise le chercheur. Ainsi, chaque semaine, à pied ou à ski, des agents du Parc national, formés aux manipulations nécessaires, accèdent à la "station" pour récupérer des prélèvements d'eau qui alimentent ce réseau de surveillance réglementaire de la pollution de l'air. Une mission encadrée par une convention et financée par le programme d'étude et notamment par le ministère en charge de l'Environnement.

Le programme EMEP et l’observatoire MERA 

Le programme EMEP est un programme de suivi de la pollution à longue distance au niveau européen, établi en 1979 dans le cadre de la Convention sur la pollution atmosphérique à longue distance. Pour en savoir plus : http://www.emep.int/

L’observatoire MERA est la composante française du programme EMEP, c’est un outil d’évaluation de la pollution de fond, en zone rurale, loin des sources d’émission. L’observatoire est composé d’un réseau de 12 stations en 2018, gérées sur le terrain par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (ASSAQA), et par le Parc national des Écrins en ce qui concerne la station du Casset. La coordination de l’Observatoire est assurée par le laboratoire SAGE de l’IMT Lille-Douai (Département Sciences de l’Atmosphère et Génie de l’Environnement, Institut Mines-Telecom Lille-Douai) qui veille à la qualité des mesures, au traitement et à la diffusion des données avec, notamment, la visite semestrielle des stations.
Pour en savoir plus : MERA, l’observatoire national de Mesure et d'Evaluation en zone Rurale de la pollution Atmosphérique à longue distance

Atmosphère, atmosphère…

C'est justement les éléments transportés dans l'atmosphère qui intéressent les chercheurs… et l'OMS. Car l'air peut transporter des substances qui ont des conséquences négatives sur la santé humaine, sur les ressources biologiques, les écosystèmes, le confort olfactif ou même le climat. Selon l’Organisation Mondiale de la Santé, la pollution atmosphérique correspond à « la contamination de l’air par un élément chimique, physique ou biologique, qui modifie les caractéristiques naturelles de l’atmosphère ».

C’est dans cette perspective que l’on suit de près l’évolution de la composition de l’atmosphère parce qu’elle a des effets potentiellement très dangereux sur notre santé ou sur la biodiversité. Selon l’OMS, la pollution de l’air est aujourd’hui responsable de 7 millions de décès prématurés et 92% de la population mondiale respire un air trop pollué.

Les effets de la pollution sur l’homme et l’environnement sont nombreux. Ils varient selon les polluants. Plusieurs d'entre eux ou leurs dérivés sont mesurés au Casset.

Ces effets de la pollution représentent un enjeu majeur. De fait, les émissions des polluants sont soumises à des réglementations à l’échelle française, européenne et mondiale.

Pour en savoir plus :

• Sur les réglementations françaises 
• Sur les réglementations européennes 
• Sur les réglementations mondiales 

Les polluants et leurs retombées

Les polluants, après avoir été émis, peuvent être transportés sur des distances plus ou moins longues, selon leur durée de vie et les conditions météorologiques : c’est pour cela que l’on peut trouver au Casset des polluants d’origine maritime ou industrielle. Au cours de ce transport, les polluants peuvent subir des transformations. On parle alors de polluants dits secondaires. C’est d'ailleurs le cas de la majorité des polluants mesurés au Casset : ils sont issus de la dégradation et de l’évolution physico-chimique d’autres polluants, dits primaires.

Pour en savoir plus sur l’origine des polluants, et leurs sources d’émission au niveau français

Quelles mesures sont faites au Casset ?

La station du Casset est équipée d’instruments qui mesurent différents paramètres météorologiques (pression atmosphérique, température, vitesse et direction du vent, humidité relative, rayonnement UV).

D'autres équipements plus spécifiques permettent de mesurer des éléments contenus dans l'atmosphère et dans les retombées humides (pluie et neige). On peut citer notamment l’ozone, un gaz naturellement présent dans l’atmosphère. Il faut distinguer l’ozone stratosphérique, qui protège la terre des rayonnements solaires, et l’ozone troposphérique, présent dans l’air que nous respirons. L’ozone troposphérique est un polluant secondaire. Il se forme sous l’action des rayons solaires, par réaction entre le dioxyde d’azote (NO₂) et l’oxygène de l’air (O₂).

La variation des concentrations en ozone aux niveaux journalier et saisonnier est soumise à l’influence des rayons UV.

A la station du Casset, les concentrations d’ozone sont mesurées par un appareil situé à l’intérieur de la cabane de la station, relié à une canne de prélèvement située sur le toit. Installée à 4 mètres du sol, la canne pompe l’air qui est ensuite analysé par le dispositif situé dans la cabane, qui analyse en continu les concentrations d’ozone dans l’air (méthode d’absorption UV).

Ce polluant est surveillé car il a des effets sur la santé humaine (voir tableau plus haut).

Une étude est actuellement en cours, aux abords de la station du Casset, portant sur les effets de l’ozone sur les mélèzes. Cette étude est dirigée par Pierre Sicard dans le cadre du programme LIFE MOTTLES (Monitoring ozone injury for seTTing new critical LevelS).

Les retombées humides 

Les retombées humides correspondent au transfert des polluants de l’air vers les sols et les eaux de surface par le biais des précipitations. Au Casset, on mesure les concentrations de huit ions inorganiques dans les pluies précipitées sur la station (voir tableau ci-dessous). On surveille également le pH des eaux de pluies, c’est-à-dire leur acidité, qui est un indicateur majeur de leur qualité.

Les retombées sont surveillées essentiellement parce qu'en se déposant sur les sols et les eaux de surface, elles ont un effet néfaste sur les écosystèmes. Le problème majeur, et le plus connu, est le phénomène de pluies acides. Très préoccupant dans les années 1980, il entraîne des dépérissements des milieux forestiers. Ces problèmes d’acidification ont des répercussions sur les milieux (fragilisation des feuillages, lessivage des minéraux du sol, etc), et sont liés principalement à la présence de soufre sous forme de sulfate, et d'azote sous forme de nitrate et d’ammonium dans les pluies.

Les retombées atmosphériques peuvent également être liées à des phénomènes d’eutrophisation, c’est-à-dire à un apport accru de nutriments dans un milieu, qui perturbent son équilibre naturel. Ces effets sont généralement liés à la présence de l’azote dans les pluies.

A la station du Casset, les concentrations des polluants dans les pluies sont mesurées par un collecteur de précipitations qui est paramétré pour pouvoir recueillir la pluie comme la neige, grâce à un système de chauffe.
Il est également conçu pour n’être ouvert qu’en cas d’épisode de pluie ou de neige et se fermer lorsqu’il fait sec, afin de ne pas être contaminé par les poussières et gaz sédimentables.

Ce collecteur est équipé de différents flacons à usage unique qui se remplissent lorsqu’il pleut. On obtient ainsi un échantillon par jour de pluie. Ces flacons sont récupérés chaque semaine par les techniciens du Parc national, et envoyés au laboratoire qui se charge des analyses de pH, de conductivité et de concentrations en ions inorganiques. Le collecteur de précipitations est également accompagné d’un pluviomètre, qui mesure la quantité de pluie précipitée sur la station, afin de s’assurer que les mesures du collecteur peuvent être validées.

^{Un dossier réalisé par Aubeline Bellom, étudiante à l'IGA de Grenoble dans le cadre d'un stage de master 1 au sein de l'IMT Lille-Douai, avec l'appui de Aude Bourin, ingénieure de recherche du département Sciences de l'Atmosphère et Génie de l'Environnement et du Parc national des Écrins.}

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