Combustion résidentielle du bois, projet d'échantillonnage des matières particulaires (MP2,5), Whitehorse : chapitre 2

• 2.1 Sites d'échantillonnage
• 2.2 Échantillonnage et analyse
  • 2.2.1 Échantillonnage basé sur des filtres de MP_2,5
  • 2.2.2 Mesures continues
  • 2.2.3 Contrôle de la qualité

2. Méthodologie

2.1 Sites d'échantillonnage

Pour cette étude, l'échantillonnage a été effectué à deux sites dans la ville de Whitehorse - un dans le centre-ville et un dans le quartier de Riverdale. La ville est située le long du fleuve Yukon, à environ 150 km au nord-est des eaux du golfe d'Alaska. Le fleuve Yukon coule du sud sud-est au nord nord-ouest jusqu'à l'est du centre-ville comme l'indique la figure 2, et se trouve à environ 620 mètres au-dessus du niveau de la mer. Vers l'ouest de la zone du centre-ville, un escarpement s'élève à une altitude d'environ 700 m au-dessus du niveau de la mer, altitude à laquelle l'aéroport de est situé. Le lotissement de Riverdale est situé sur la rive est du fleuve Yukon, au sud-est du centre-ville. Riverdale est situé dans une cuvette avec un escarpement qui entoure partiellement le lotissement vers le sud et l'est.

Les emplacements des sites d'échantillonnage sont indiqués dans la figure 2. Le site d'échantillonnage du centre-ville de Whitehorse était situé à l'école annexe Wood Street, à l'angle de la rue Wood et de la 4^e avenue (60° 43' 12.1", -135° 03' 31.4"). L'échantillonnage a lieu sur le toit, à environ 8 mètres du sol. La zone entourant le site d'échantillonnage du centre-ville de Whitehorse est un mélange de développement résidentiel et commercial. Le site de Riverdale était situé sur le toit de l'école secondaire de deuxième cycle Vanier, au 16, rue Duke (60° 42' 9.0", -135° 01' 46.0") à environ 2,5 km au sud-est du site d'échantillonnage du centre-ville, avec un échantillonnage se déroulant à environ 4 mètres du sol. La zone environnante est résidentielle et comprend principalement des maisons isolées et certains immeubles d'habitation. Les deux bâtiments sur lesquels les échantillonneurs étaient situés sont chauffés par des chaudières diesel, dont les conduits d'évacuation sont sur le toit. Toutefois, on s'attendait à ce que les répercussions sur les échantillonneurs soient minimes, étant donné que le conduit était situé à environ 50 mètres au-dessus des entrées d'échantillonnage et n'était pas situé dans le sens du vent prédominant.

2.2 Échantillonnage et analyse

2.2.1 Échantillonnage basé sur des filtres de MP_2,5

Des échantillons intégrés de MP_2,5 sur 24 heures ont été prélevés en utilisant des échantillonneurs Partisol 2000H (Thermo Scientific, Waltham, MA) en suivant un calendrier de 1 jour sur 3 (de minuit à minuit) pendant deux mois, du 24 janvier au 22 mars 2009 pour un total de 20 échantillonnages. Un échantillonneur Partisol (échantillonneur A) était situé au site du centre-ville et prélevait des échantillons dans un filtre unique en Téflon pour chaque échantillonnage, qui étaient ensuite analysés pour déterminer la masse des MP_2,5 et le lévoglucosane. Deux échantillonneurs Partisol étaient situés au site de Riverdale. Un échantillonneur (échantillonneur B) a été modifié pour accueillir une cartouche filtrante à deux étages. Un filtre avant en Téflon a été analysé pour déterminer la masse des MP_2,5 et le lévoglucosane, tandis que le filtre de rechange en quartz a été analysé pour déterminer le carbone organique et le carbone élémentaire. Un deuxième échantillonneur Partisol (échantillonneur C) situé au site de Riverdale utilisait un filtre unique en quartz qui a ensuite été analysé pour déterminer le carbone organique et le carbone élémentaire, ainsi que le ¹⁴C. Les résultats du carbone organique issus de cet échantillonneur ont été corrigés pour définir l'artefact positif en soustrayant la valeur du filtre de rechange en quartz de l'échantillonneur B.

Tous les filtres ont été préparés au Chester Labnet (Tigard, Oregon) et envoyés à Whitehorse dans des glacières sur de la glace. Les filtres ont été entreposés dans un congélateur au bureau d'Environnement Canada jusqu'au jour précédant l'échantillonnage. Après l'échantillonnage, tous les filtres ont été emballés dans du papier aluminium et entreposés dans un congélateur, avant de les expédier au laboratoire sur de la glace.

Tous les filtres en Téflon ont été analysés pour déterminer la masse des MP_2,5 par gravimétrie au Chester Labnet et ont été ensuite envoyés à l'École de santé environnementale de l'Université de la Colombie-Britannique (Vancouver, Colombie-Britannique) afin d'analyser le lévoglucosane par chromatographe en phase gazeuse/spectromètre de masse (CG/SM) à la suite d'une version modifiée d'une méthode élaborée par Simpson et al. (2004).

Un échantillon de 1,5 cm² de tous les filtres de quartz a été analysé pour déterminer le carbone organique et le carbone élémentaire à Chester Labnet par transmission optique et thermique en utilisant le programme des températures : Méthode NIOSH 5040. Le reste des filtres de quartz de l'échantillonneur C a été envoyé à la University of Arizona Accelerator Mass Spectrometry Laboratory Facility afin d'analyser le ¹⁴C en adoptant la méthode décrite par Ward et al. (2006).

2.2.2 Mesures continues

En plus de l'échantillonnage sur filtre au site de Riverdale, un aethalomètre à longueur d'onde double AE21 de Magee Scientific (Magee Scientific Company, Berkeley, CA) avec une séparation par cyclone des MP_2,5 a été installé pour mesurer en continu le carbone noir à 880 nm et 370 nm (canal à rayons ultraviolets). L'aethalomètre a été installé dans une salle au rez-de-chaussée avec une conduite d'aspiration extérieure allant jusqu'à une hauteur d'environ 4 mètres dans un conduit de ventilation. L'échantillonnage a lieu du 27 janvier au 31 mars 2009.

Des capteurs météorologiques ont été installés à côté des échantillonneurs Partisol aux deux sites afin de mesurer la température horaire et le sens/la vitesse du vent du 26 janvier au 31 mars 2009. Les capteurs ont été fixés sur des poteaux de 2 mètres; par conséquent, les vents ont été mesurés à environ 10 mètres et 6 mètres au-dessus du sol aux sites du centre-ville et de Riverdale, respectivement. En outre, la température, les vents de 10 mètres et les données de sondage recueillies deux fois par jour et provenant de la station climatologique d'Environnement Canada à l'aéroport de Whitehorse ont été utilisés dans le cadre de cette étude.

2.2.3 Contrôle de la qualité

Deux échantillons blancs de terrain ont été prélevés pour chaque échantillonneur. La masse des MP_2,5, le lévoglucosane et les résultats du carbone organique et du carbone élémentaire ont été corrigés pour ces valeurs vierges, tandis que les résultats du ¹⁴C ont été corrigés en fonction des filtres blancs de laboratoire. Un échantillon doublon a été prélevé afin d'évaluer les différences lors de la comparaison des résultats d'une installation d'un échantillonneur Partisol 2000 standard et d'une installation avec cartouche filtrante. Les résultats pour l'échantillon doublon étaient de 7,1/8,1 µg/m³ et 552/590 ng/m³ pour les MP_2,5 et le lévoglucosane, respectivement. Les récupérations moyennes de substituts en laboratoire pour le lévoglucosane étaient de 105 %; les résultats n'ont pas été corrigés pour la récupération.