Au cours des dix dernières années, de nombreux travaux ont montré que la composition chimique
des particules est un paramètre important en termes d’impacts sur la santé. Il a été montré que la
fraction métallique des particules et notamment le Cuivre (Cu), le Fer (Fe) et le manganèse (Mn) est
associée à l’apparition de stress oxydant dans l’organisme humain, stress qui peut ensuite conduire
aux principales pathologies respiratoires et cardio-vasculaires corrélées à la pollution particulaire. Ces
métaux (Cu, Fe et Mn) ne sont pourtant pas représentés explicitement dans les modèles de chimie-
transport utilisés pour la prévision et la surveillance de la qualité de l’air.

L’objectif de cette thèse était de développer un inventaire d’émission européen pour ces métaux et
de réaliser et évaluer les premières simulations européennes pour ces trois métaux sur deux années.
Nous avons donc construit un nouvel inventaire de Cu européen à partir d’un inventaire partiel
existant qui a été complété et corrigé. À partir de cet inventaire, nous avons développé une
méthodologie permettant de construire les inventaires de Fe et de Mn en utilisant les rapports Fe/Cu
et Mn/Cu secteur d’activité par secteur d’activité en nous basant sur la littérature existante. Ces
inventaires ont pu être spatialisés pour la première fois à l’échelle de l’Europe à une échelle fine, et
nous avons ensuite réalisé une simulation biannuelle de leurs concentrations. Ces simulations ont pu
être confrontées à des observations in situ journalières ou hebdomadaires réalisés sur plusieurs
dizaines de sites en Europe de l’Ouest. Cette évaluation du modèle montre que les concentrations de
Cu sont bien simulées en termes d’amplitude en milieux rural et urbain, et sous-évaluées en
environnement trafic. Par contre, pour tous les types d’environnement, les concentrations de Fe et de
Mn simulées sont trop faibles, avec des biais relatifs pouvant aller d’un facteur 3 à 5. On observe
aussi pour les trois métaux que les variations temporelles sont correctement représentées (R~0.5) et
que les structures spatiales des champs de concentrations sont également satisfaisantes avec des
gradients forts dans les grandes zones urbaines et le long des principaux axes routiers.

Des axes d’améliorations ont été identifiés pour améliorer les inventaires et les simulations. Il faut
sans doute réviser les facteurs d’émissions et les rapports Fe/Cu et Mn/Cu utilisés pour les émissions
liées à l’abrasion des freins. La source ferroviaire doit être mieux qualifiée, car trop peu de pays
évaluent cette source pour le Cu. La représentation des émissions des poussières « urbaines » et
notamment celles dues à la resuspension des particules par les véhicules est sans doute à revoir dans
les modèles de chimie-transport.

En dépit de certaines limites, les travaux réalisés dans cette thèse ouvrent de nombreux axes de
travail sur les métaux atmosphériques et notamment la possibilité d’utiliser ces données pour des
études épidémiologiques et pour la prévision opérationnelle de la qualité de l’air.

Lieu
Salle des thèses (P2-019) – Faculté des sciences et Technologie – UPEC

Zoom
https://cnrs.zoom.us/j/91253806703?pwd=795EybO6IC9h6tJbMzhYAYTqyzKnjN.1

• Mme Cathy LÉAL-LIOUSSE (Rapportrice)
• Mme Nadège BLOND (Rapportrice)
• Mme Véronique RIFFAULT (Examinatrice)
• Mme Karine SARTELET (Examinatrice)
• Mme Gaëlle UZU (Invitée)
• M. Gilles FORET (Directeur de thèse)
• M. Matthias BEEKMANN (Co-encadrant)
• Mme. Natalia SIRINA-LEBOINE (Co-encadrante)