Soutenance

La période de mars – avril 2007 a été marquée par plusieurs vagues d’épisodes de pollution dues aux particules en Europe de l’Ouest. En France, plusieurs mesures in-situ ont relevé la forte proportion de nitrate d’ammonium dans la composition des particules identifiant ainsi leur forte origine agricole. Les prévisions du modèle de chimie transport CHIMERE (plateforme PREV’AIR) ont affiché une sous-estimation de la concentration en particules durant ces épisodes ainsi que de leur teneur en nitrate d’ammonium.

Une nouvelle approche a été adoptée pour l’estimation des émissions d’ammoniac provenant de la fertilisation minérale des sols agricoles. Ces émissions ont été calculées avec un modèle mécaniste unidimensionnel (1D)  “VOLT’AIR’’ (développé à l’INRA) couplé avec des données spatialisées concernant les pratiques agricoles, les propriétés du sol et la météorologie. Les données requises par ce modèle ont nécessité un important travail de recensement des pratiques agricoles au niveau national et de nombreux traitements pour être spatialisées. Les émissions d’ammoniac liées aux autres sources agricoles (bâtiments d’élevage, stockage et épandage d’engrais organiques) sont extraites à l’échelle du canton de l’inventaire national spatialisé (INS) récemment développé en France, et par la suite finement spatialisées.

Les émissions modélisées montrent des variations spatiotemporelles qui dépendent du pH du sol, des taux et dates de fertilisation et des variables météorologiques, notamment la température de surface du sol et la vitesse du vent. La comparaison des émissions agricoles d’ammoniac calculées avec la nouvelle approche VOLT’AIR_INS (VOLT’AIR pour la fertilisation minérale et l’INS pour les autres sources agricoles) ou issues de l’INS (pour l’ensemble des sources agricoles d’ammoniac) avec celles fournies par EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) utilisées habituellement dans le modèle CHIMERE montre des différences significatives dans les distributions spatiales et temporelles.

Afin d’étudier et de comparer l’impact de la variabilité des émissions d’ammoniac sur la formation des particules de nitrates d’ammonium, des simulations ont été réalisées avec le modèle CHIMERE sur la période allant de mi-février à mi-mai de l’année 2007 en utilisant les émissions obtenues avec les trois méthodes VOLT’AIR_INS, INS et EMEP. Les résultats montrent que les modifications d’émissions d’ammoniac se répercutent sur la teneur en particules, mais de façon différenciée selon la région, en fonction des teneurs en nitrates. Les concentrations modélisées ont été comparées avec les concentrations mesurées des PM10 (matière particulaire avec un diamètre aérodynamique inférieur à 10 µm) et des particules de nitrate d’ammonium dans le but d’évaluer l’apport de la nouvelle approche de calcul des émissions d’ammoniac sur la formation des particules. Une légère amélioration de la corrélation spatiotemporelle pour certaines régions et une réduction limitée du biais négatif (1 à 2 µg/m³) sont mises en évidence. La formation du nitrate d’ammonium ne dépend pas que des concentrations en ammoniac mais aussi de la disponibilité en acide nitrique souvent limitant en régions rurales et des conditions météorologiques.

Mots-clés : Modélisation, agriculture, émissions, ammoniac, qualité de l’air, PM10, nitrate d’ammonium.