Accord sur la qualité de l’air entre le Canada et les États-Unis : rapport d’étape de 2014 : chapitre 2


Inventaires et tendances des émissions

Les États-Unis et le Canada ont mis à jour et amélioré leurs inventaires et leurs prévisions relatifs aux émissions pour des polluants comme les grosses particules (MP10), les particules fines (MP2,5), les composés organiques volatils (COV), les oxydes d’azote (NOx), et le dioxyde de soufre (SO2) pour rendre compte des données les plus récentes. Au Canada, les données d’inventaire complètes les plus récentes concernent l’année 2012. Aux États-Unis, les plus récentes données d’inventaire complètes remontent à 2011 (inventaire national des émissions [National Emissions Inventory] de 2011). Les données sur les émissions de 2012 présentées dans cette section sont fondées sur les méthodes d’estimation employées pour calculer les tendances d’émissions nationales (http://www.epa.gov/ ttn/chief/trends/index.html).

Les émissions sont demeurées stables par rapport à l’inventaire de 2011 pour tous les polluants et toutes les catégories d’émissions, sous réserve des exceptions ci après : les émissions de NOx et de SO2 en 2012 pour les unités de production d’électricité sont extraites de la base de données de surveillance continue des émissions de l’EPA pour les sources réglementées; les émissions des sources mobiles routières et hors route sont interpolées entre l’inventaire de 2011 et les projections pour l’inventaire de 2020. Les projections pour l’inventaire des émissions de 2020 ont été utilisées pour appuyer l’élaboration de règlements par l’EPA sur des normes de qualité de l’air ambiant axées sur la santé pour les MP, et sont un produit de la plateforme de modélisation basée sur des données de 2008 décrite à l’adresse : http://www.epa.gov/ttn/chief/emch/index.html#2008. Au Canada, l’inventaire des émissions de 2012 a été élaboré à l’aide des méthodes d’estimation et des statistiques les plus récentes et comprend les données sur les émissions de polluants déclarées par environ 6 500 installations à l’Inventaire national des rejets de polluants pour 2012. Les inventaires canadiens sont accessibles à l’adresse : www.ec.gc.ca/inrp-npri/default. asp?lang=Fr&n=0EC58C98-1.

La figure 25 montre la répartition des émissions par catégorie de sources pour le SO2, les NOx et les COV. Les observations suivantes peuvent être faites à partir de cette figure :

  • Les émissions canadiennes de SO2 proviennent principalement de l’industrie de la fusion et de l’affinage des métaux non ferreux, de l’industrie pétrolière en amont et de la production d’électricité au charbon. La contribution relative des installations de production d’électricité est inférieure au Canada en raison de l’importante capacité hydroélectrique et nucléaire en place, et des différences démographiques et de la demande.
  • Les émissions de SO2 aux États-Unis proviennent principalement de la combustion au charbon dans le secteur de l’énergie électrique et les chaudières industrielles.
  • Au Canada, les véhicules routiers et hors route représentent la plus grande portion des émissions de NOx.
  • De même, aux États-Unis, les véhicules hors route et routiers constituent la plus grande part des émissions de NOx, suivis des sources industrielles, dont la moitié de la proportion indiquée provient des chaudières industrielles.

Les émissions de COV présentent les profils d’émissions les plus diversifiés dans chaque pays. La différence la plus importante est que, au Canada, la majeure partie des COV (37 %) proviennent du secteur industriel, en raison de la contribution proportionnellement plus élevée de la production de pétrole et de gaz au pays. Aux États-Unis, l’utilisation de solvants (19 %) et d’autres sources anthropiques (27 %) [p. ex., les stations d’essence et les terminaux de gaz en vrac, le stockage et le transport du pétrole, et les brûlages dirigés) contribuent le plus aux COV, représentant 19 % et 27 % des émissions, respectivement. Aux États-Unis, les sources mobiles routières et hors route réunies comptent pour 30 % des émissions de COV.

Figure 25. Émissions nationales américaines et canadiennes par secteur pour les polluants sélectionnés, 2012

Remarques :

  • Les émissions excluent les sources naturelles (biogéniques et incendies de forêt).
  • La somme des pourcentages peut ne pas totaliser 100 en raison de l’arrondissement des données.

Source : Environmental Protection Agency des États-Unis et Environnement Canada, 2014

Figure 25. Émissions nationales américaines et canadiennes par secteur pour les polluants sélectionnés, 2012

La figure 25 présente les émissions nationales américaines et canadiennes par secteur, pour les polluants sélectionnés, en 2012. Cette figure est constituée de six diagrammes à secteurs. On remarque que les émissions de dioxyde de soufre (SO2) aux États-Unis proviennent principalement de la combustion au charbon dans le secteur de l'énergie électrique et les chaudières industrielles, alors qu'au Canada elles proviennent principalement de l'industrie de la fusion et de l'affinage de métaux non ferreux, de l'industrie pétrolière en amont et de la production d'électricité au charbon. Au Canada, la contribution relative plus faible des services publics de production d'électricité est due à l'importante capacité hydroélectrique et nucléaire en place et aux différences dans la population et la demande. La répartition des émissions d'oxydes d'azote (NOx) dans ces deux pays est comparable, les véhicules routiers et non routiers étant responsables de la majeure partie de ces émissions. Les émissions de composés organiques volatils présentent les profils d'émissions les plus diversifiés dans chaque pays. La différence la plus importante est que la plupart des composés organiques volatils au Canada proviennent du secteur industriel en raison de la contribution proportionnellement plus élevée de la production de pétrole et de gaz au Canada. Aux États-Unis, l'utilisation de solvants et d'autres sources anthropiques (p. ex. stations-service et terminaux de carburant en vrac, stockage et transport du pétrole, et brûlages dirigés) contribue au plus grand pourcentage de composés organiques volatils.

Les figures 26, 27 et 28 présentent les émissions de 1990 à 2012 pour le SO2, les NOx et les COV, respectivement. Les deux pays ont connu des réductions importantes d’émissions de SO2.

Aux États-Unis, on note une tendance générale de réduction des émissions des trois polluants, les émissions de SO2 présentant le plus fort pourcentage de réduction (78 %), suivies des émissions de NOx (46 %) et de COV (37 %). Les principales réductions d’émissions de SO2 provenaient des sources de production d’électricité ainsi que des chaudières industrielles. Pour les NOx, les plus grandes réductions depuis 1990 étaient associées aux sources mobiles routières et hors route et aux sources de production d’électricité. Comme il a été mentionné précédemment, l’augmentation des émissions de NOx autour de 2002 était attribuable à de meilleures méthodes d’estimation.

Pour les émissions de COV, les plus grosses réductions étaient principalement associées aux sources mobiles routières et hors route et aux procédés utilisant des solvants. De manière semblable aux NOx, l’augmentation des émissions de COV en 2002 reflète l’utilisation du plus récent modèle d’estimation mobile de l’EPA, mais s’explique également par de meilleures méthodes de caractérisation pour la combustion résidentielle de combustibles ainsi que par la caractérisation plus complète et l’exclusion des incendies de forêt pour tenir compte des sources anthropiques uniquement. Vers 2005, il y a eu une augmentation des déclarations d’émissions et une caractérisation améliorée des émissions issues des activités de production de pétrole et de gaz ainsi que des brûlages dirigés. Les émissions de COV étaient aussi légèrement plus élevées en 2007 qu’en 2008, ce qui est attribuable à de plus fortes émissions des sources mobiles routières en 2007 qu’en 2006 ou en 2008 et à l’effet de l’exclusion des émissions des incendies de forêt (qui étaient beaucoup plus élevées en 2008 par rapport à l’estimation précédente de 2005).

Au Canada, les réductions des émissions de SO2 étaient associées à l’industrie de la fusion et de l’affinage des métaux non ferreux et aux unités de production d’électricité. Pour les NOx, les réductions provenaient des sources mobiles routières, des installations de production d’électricité, ainsi que de l’industrie de l’extraction minière et des carrière de pierre. Les réductions de COV étaient liées aux sources mobiles routières et à l’industrie pétrolière en aval, avec des réductions supplémentaires de divers secteurs industriels comme les industries chimiques, des pâtes et papiers, des produits du bois, et du fer et de l’acier.

Figure 26. Émissions nationales de dioxyde de soufre (SO2) aux États-Unis et au Canada, toutes sources confondues, 1990 à 2012

Source : Environmental Protection Agency des États-Unis et Environnement Canada, 2014

Figure 26. Émissions nationales de dioxyde de soufre (SO2) aux États-Unis et au Canada, toutes sources confondues, 1990 à 2012

La figure 26 illustre les tendances relatives aux émissions de SO2 aux États-Unis et au Canada, exprimées respectivement en million de tonnes américaines et de tonnes métriques, de 1990 à 2012. Aux États-Unis, les sources de production d'électricité et les chaudières industrielles ont généré les réductions les plus importantes des émissions de SO2. Au Canada, les réductions des émissions de SO2 sont liées au secteur de la fusion et de l'affinage de métaux non ferreux et aux services publics de production d'électricité.

Figure 27. Émissions nationales d'oxydes d'azote (NOx) aux États-Unis et au Canada, toutes sources confondues, 1990 à 2012

Source : Environmental Protection Agency des États-Unis et Environnement Canada, 2014

Figure 27. Émissions nationales d'oxydes d'azote (NOx) aux États-Unis et au Canada, toutes sources confondues, 1990 à 2012

La figure 27 illustre les tendances relatives aux émissions de NOx aux États-Unis et au Canada, exprimées respectivement en million de tonnes américaines et de tonnes métriques, de 1990 à 2012. Aux États-Unis, les réductions des émissions de NOx sont liées principalement aux sources mobiles routières et non routières et aux sources de production d'électricité, alors qu'au Canada elles sont liées aux sources mobiles routières, aux services publics de production d'électricité, à l'industrie minière et à l'exploitation de carrières.

Figure 28. Émissions nationales de composés organiques volatils (COV) aux États-Unis et au Canada, toutes sources confondues, 1990 à 2012

Source : Environmental Protection Agency des États-Unis et Environnement Canada, 2014

Figure 28. Émissions nationales de composés organiques volatils (COV) aux États-Unis et au Canada, toutes sources confondues, 1990 à 2012

La figure 28 illustre les tendances relatives aux émissions de COV aux États-Unis et au Canada, exprimées respectivement en million de tonnes américaines et de tonnes métriques, de 1990 à 2012. Aux États-Unis, les réductions des émissions de COV sont attribuables aux sources mobiles routières et non routières et aux processus d'utilisation de solvants, alors qu'au Canada elles sont liées aux sources mobiles routières et à l'industrie pétrolière en aval, avec des réductions supplémentaires provenant de divers secteurs industriels dont l'industrie chimique, les pâtes et papiers, les produits du bois et la sidérurgie.

Qualité de l’air - Rapport et cartographie

Canada

Le Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique (RNSPA) et le Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air (RCEPA) sont les deux principaux réseaux de surveillance de l’air ambiant au Canada. Le RNSPAest une initiative conjointe entre les gouvernements fédéral, provinciaux et territoriaux qui coordonne la collecte des données de qualité de l’air par les réseaux de surveillance provinciaux, territoriaux et régionaux existants, et qui fournit des données exactes sur la qualité de l’air à long terme obtenues selon des méthodes normalisées, et ce, dans une base de données sur la qualité de l’air uniformisée à l’échelle du Canada. Pour en savoir davantage sur le RNSPA et le RCEPA, veuillez consulter les sites suivants : www.ec.gc.ca/rnspa-naps/Default. asp?lang=Fr&n=5C0D33CF-1et www.ec.gc.ca/rs-mn/ default.asp?lang=Fr&n=752CE271-1.

Les réseaux de surveillance fédéraux et provinciaux, territoriaux et régionaux associés qui transmettent des données à la base de données à l’échelle du Canada comprennent 290 stations de surveillance atmosphérique situées dans 150 collectivités. Au total, plus de 800 instruments, dont des analyseurs en continu du SO2, du CO, du NO2, de l’ozone et des matières particulaires fines, sont utilisés pour fournir des mesures en continu sur la qualité de l’air. Des échantillons intégrés dans le temps sont aussi analysés afin de mesurer les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les COV et les composants chimiques des MP10 et des MP2,5, pendant des périodes de 24 heures à des intervalles prévus d’une journée sur trois ou d’une journée sur six.

Le Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air (RCEPA) est composé de 30 stations situées dans des régions rurales ou éloignées, dont une station aux États-Unis. Les objectifs du RCEPA diffèrent de ceux du RNSPA notamment du fait que les mesures du RCEPA fournissent des données pour la recherche dans les domaines suivants : (1) les variations spatiales et temporelles des polluants et des dépôts atmosphériques à l’échelle régionale, (2) le transport à grande distance des polluants atmosphériques (y compris le transport transfrontalier), (3) les processus atmosphériques et (4) l’évaluation des modèles de transport chimique.

La figure 29 montre l’emplacement des sites de surveillance des MP2,5 et de l’ozone ayant transmis des données à la base de données sur la qualité de l’air à l’échelle du Canada en 2012. Ces sites sont situés dans plus de 100 collectivités, y compris toutes celles dont la population est supérieure à 100 000 personnes. Au total, ces collectivités représentent environ 75 % de la population canadienne. Les mises à jour de ces réseaux de surveillance de l’air comprennent les aspects suivants :

Tableau 2. Paramètres atmosphériques déclarés dans la base de données du RNSPA sur la qualité de l’air à l’échelle du Canada
Paramètre mesuré Nombre de stations (2012) Fréquence Année de début
Source : Environnement Canada, 2012
Ozone (O3) 207 Horaire 1980
PM2.5 en continu 195 Horaire 1997
Oxydes d’azote (NOx) 161 Horaire 1980
Dioxyde de soufre (SO2) 128 Horaire 1970
Monoxyde de carbone (CO) 63 Horaire 1970
MP10 (manuelle) 23 24 heures; 1 journée sur 3 ou 6 1984
MP2,5 (méthode manuelle de référence) 37 24 heures; 1 journée sur 3 ou 6 1984
Spéciation des MP2,5 12 24 heures; 1 journée sur 3 ou 6 2003
Composés organiques volatils (COV) 49 Milieu urbain : 24 heures; 1 journée sur 6 1990
Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) 5 Milieu rural : 24 heures; 1 journée sur 6 1990
  • Depuis le début de 2013, tous les appareils de surveillance en continu des MP2,5, transmettant des données au programme du RNSPA sont des instruments de classe III, conformes à la Federal Equivalent Method des États-Unis.
  • Le lancement d’un nouveau site Web public de données du RNSPA, qui comprend désormais des données d’échantillonnage intégré pour les composants chimiques des MP10 et des MP2,5, les VOC et les HAP.
  • La reprise du programme de mesure du carbonyl à plusieurs sites de mesure des COV.
  • Élaboration d’une méthode analytique pour les mesures de routine du chrome (VI).
  • Expansion des laboratoires et de l’équipement analytiques utilisés pour exécuter des analyses chimiques détaillées comme la spéciation des COV et des MP2,5.
  • Le RCEPA a commencé à installer des instruments de mesure en continu des MP2,5 à ses stations de surveillance de l’ozone.
  • Le RCEPA est également à étendre son réseau de jeux de filtres, la surveillance en continu des MP2,5 et de l’O3 et les mesures de la composition chimique des précipitations dans l’ouest du Canada avec l’installation de nouvelles stations.

Figure 29. Appareils de mesure continue de l'ozone (O3) et des MP2,5 transmettant des données à la base de données sur la qualité de l'air à l'échelle du Canada du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique, 2012

Source : Environnement Canada, 2014

Figure 29. Appareils de mesure continue de l'ozone (O3) et des MP2,5 transmettant des données à la base de données sur la qualité de l'air à l'échelle du Canada du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique, 2012

La figure 29 montre le nombre de sites de surveillance des MP2,5 et de l'ozone (O3) qui ont transmis des données à la base de données canadienne sur la qualité de l'air en 2012. Ces sites sont répartis dans plus de 100 collectivités. Ensemble, ces collectivités représentent environ 75 % de la population canadienne.

Environnement Canada fournit des prévisions quotidiennes de la qualité de l’air pour les villes canadiennes en utilisant la Cote air santé (http://www.ec.gc.ca/cas-aqhi/default. asp?lang=Fr&n=CB0ADB16-1). Cette cote présente le risque combiné à court terme pour la santé associé au mélange de polluants atmosphériques (comme l’indiquent les concentrations de MP2,5, d’O3 et de NO2) sur une échelle ouverte de 1 à 10. Elle offre des conseils en matière de protection de la santé pour la population à risque et le public général de tous âges.

États-Unis

Aux États-Unis, la surveillance de la qualité de l’air est principalement réalisée par des organismes d’État, locaux et autochtones, réunis au sein de quatre grands réseaux de stations de surveillance : les SLAMS (State and Local Air Monitoring Stations - stations locales et d’État de surveillance de l’air), les PAMS (Photochemical Assessment Monitoring Stations - stations de surveillance photochimique), le CSN (MP2,5 Chemical Speciation Network- réseau de spéciation chimique des MP2,5) et les stations de surveillance des polluants atmosphériques toxiques, dont les NATTS (National Air Toxics Trends Stations - Réseau national de mesure des tendances pour les produits toxiques dans l’air). De plus, le gouvernement fédéral (EPA, National Park Service, National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S. Geological Survey, Department of Agriculture), ainsi que l’industrie et les organismes autochtones exercent aussi une surveillance de la qualité de l’air ambiant. Aux États- Unis, cette surveillance de la qualité de l’air appuie plusieurs objectifs de gestion de la qualité de l’air :

  • détermination de la conformité ou de la non-conformité aux normes nationales américaines de qualité de l’air ambiant (NAAQS);
  • évaluation de l’exposition humaine à des fins de recherches sur la santé;
  • rapports et prévisions sur la qualité de l’air pour le public (indice de la qualité de l’air/AIRNow);
  • comptes rendus aux termes des programmes de contrôle (Acid Rain Program, appel du plan de mise en oeuvre des États (SIP) pour les NOx, programme d’échange de droits d’émissions des oxydes d’azote et Clean Air Interstate Rule);
  • évaluation de modèles;
  • détermination des relations source-récepteur;
  • caractérisation des masses d’air régionales et du transport des polluants;
  • évaluation de l’exposition environnementale (acidité; éléments nutritifs; ozone; mercure; et autres substances chimiques toxiques persistantes et bioaccumulables);
  • évaluations concernant les polluants atmosphériques toxiques : tendances, points chauds, risques pour la santé humaine, recherche.

Un sommaire des réseaux de surveillance est fourni au tableau 3.

L’EPA des États-Unis a mis en oeuvre un nouveau réseau de surveillance de polluants multiples connu sous le nom de NCore, qui est devenu opérationnel en 2011. Les dispositifs de surveillance installés aux stations du NCore mesurent les particules (p. ex., MP2,5, MP2,5 différenciées par espèce, MP10-2,5), l’ozone, le SO2, le CO, le monoxyde d’azote (NO), l’azote réactif total (NOy), le plomb (Pb) et les paramètres météorologiques de base. Les stations sont implantées à des sites urbains (environ 60 sites) et ruraux (environ 20 sites) généralement représentatifs, partout aux États-Unis. Durant l’année 2014, d’autres stations du NCore ont été ajoutées à St. Marks en Floride (région rurale) et à San Juan à Porto Rico (région urbaine). L’EPA participe à la sélection des sites avec des agences étatiques et locales et des organisations multiétatiques. Lorsque c’est possible, les États ont implanté les stations urbaines du réseau NCore à proximité des stations de surveillance existantes, dont les PAMS et les NATTS, de manière à tirer parti des ressources existantes. De même, l’Agence assure la coordination avec les États et les autres programmes de réseaux de surveillance (p. ex. IMPROVE et CASTNET) afin d’établir des stations du NCore en milieu rural. Le réseau NCore servira à recueillir les données supplémentaires requises pour la mise au point de modèles des émissions et de la qualité de l’air, pour la reddition de comptes des programmes sur la qualité de l’air et pour de futures études sur la santé. Pour de l’information générale sur le réseau NCore, on peut se rendre à l’adresse suivante : www.epa.gov/ttn/amtic/ncore/index.html. Des renseignements précis sur chaque site du réseau peuvent être visualisés ou téléchargés à l’adresse suivante : http://ncore.sonomatechdata.com/.

L’EPA a achevé la transition afin que les mesures du carbone prises aux stations du réseau CSN de spéciation des MP2,5 soient faites en appliquant le protocole du programme IMPROVE, ce qui facilitera la comparaison des données obtenues par les deux réseaux. Cette initiative avait été entreprise en 2007. En 2008, l’Agence a terminé la révision des exigences relatives à la surveillance du plomb, pour appuyer le resserrement de la norme NAAQS pour le plomb, laquelle passe de 1,5 microgrammes par mètre cube [µg/ m3] (moyenne trimestrielle) à 0,15 µg/m3 (moyenne mobile sur trois mois). Les nouvelles exigences comprennent l’établissement des sites de surveillance du plomb à des endroits où existent des sources qui rejetaient 1 tonne américaine de plomb par année ou plus en date du 1er janvier 2010. D’autres exigences en matière de surveillance du plomb ont été finalisées à la fin de l’année 2010, dont 1) l’établissement de stations de surveillance du plomb visant les sources émettant entre 0,5 et 1,0 tonne (0,5 et 1,0 tonne métrique) de Pb par année, 2) l’ajout de la surveillance des tendances liées au plomb aux stations urbaines du réseau NCore, et 3) l’établissement d’une étude de surveillance à court terme à 15 aéroports d’aviation générale partout aux États-Unis. L’information sur les modifications à la norme NAAQS sur le plomb et aux exigences de surveillance connexes peut être obtenue à l’adresse http://www.epa.gov/air/lead/actions.html.

Tableau 3. Réseaux de surveillance de la qualité de l’air aux États-Unis

Grands réseaux de surveillance de l’air Réseaux d’État/locaux/autochtones/fédéraux

Surveillance de la santé urbaine et humaine
Nom du réseauNotes de bas de pagea Nombre de stations Année de début Paramètres mesurés Source de l’information ou des données
NCore ~80 2011 O3, NO/NOy, SO2, CO, MP2,5/MP10-2,5, spéciation des MP2,5, données météorologiques au sol www.epa.gov/ttn/amtic/ncore/index.html
SLAMS ~4500 1978 O3, NOx/NO2, SO2, MP2,5/PM10, CO, plomb (Pb) www.epa.gov/airdata
CSN 189 en exploitation 1999 Masse des MP2,5, spéciation des MP2,5, ions majeurs, métaux www.epa.gov/airdata
PAMS 75 1994 O3, NOx/NOy, CO, spéciation des COV, carbonyles, données météorologiques au sol, air en altitude www.epa.gov/ttn/amtic/ pamsmain.html
Near-Road Network (réseau de surveillance à proximité des routes) 74 2014 NO2, CO, MP2,5

Les mesures facultatives comprennent le carbone noir, les particules ultrafines, les polluants atmosphériques toxiques, la météorologie, les données de circulation

http://www.epa.gov/ttn/ amtic/nearroad.html

Surveillance régionale ou en milieu rural
Nom du réseauNotes de bas de pagea Nombre de stations Année de début Paramètres mesurés Source de l’information ou des données
IMPROVE 110 plus 67 stations de protocole 1988 MP2.5/MP10, ions majeurs, métaux, extinction de la lumière, coefficient de diffusion http://vista.cira.colostate. edu/IMPROVE/
CASTNET 80+ 1987 O3, concentrations hebdomadaires de SO2, HNO3, SO42-, NO3-, Cl-, NH4+, Ca2+, Mg2+, Na+ et K+ dans les dépôts secs et les dépôts totaux www.epa.gov/castnet
Programme de surveillance des polluants gazeux (GPMP) 33 1987 O3, NOx/NO/NO2, SO2, CO, données météorologiques au sol, surveillance accrue de : CO, NO, NOx, NOy et SO2, échantillons prélevés en boîte pour la mesure des COV à trois stations www.nature.nps.gov/air/Monitoring/network.cfm
NADP/NTN 250+ 1978 Chimie des précipitations et dépôts humides d’ions majeurs (SO42-, NO3-, NH4+, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ [pH]) http://nadp.sws.uiuc.edu/
NADP/réseau sur le mercure atmosphérique (AMNet) 20 2009 Concentrations atmosphériques de mercure : mercure gazeux oxydé; mercure particulaire; mercure élémentaire gazeux http://nadp.sws.uiuc.edu/
NADP/MDN 100+ 1996 Mercure mesuré dans les précipitations et les dépôts humides http://nadp.sws.uiuc.edu/ mdn/
NADP/AMoN 66 2007 Concentrations de NH3 gazeux mesurées toutes les deux semaines http://nadp.isws.illinois.edu/ amon
IADN 20 1990 HAP, biphényles polychlorés (BPC) et composés organochlorés mesurés dans l’air et dans les précipitations http://www.epa.gov/greatlakes/ monitoring/air2/iadn/
Surveillance des polluants atmosphériques toxiques
Nom du réseauNotes de bas de pagea Nombre de stations Année de début Paramètres mesurés Source de l’information ou des données
NATTS 27 2005 COV, carbonyles, métaux dans les MP10Notes de bas de pageb, mercure (Hg) http://www.epa.gov/ttn/ amtic/natts.html
Surveillance par les États et les municipalités des polluants atmosphériques toxiques 250+ 1987 COV, carbonyles, métaux dans les MP10Notes de bas de pageb, Hg  
Réseau national de surveillance des dioxines atmosphériques (RNSDA 34 1998-2005 Oxanthrène chloré (CDD), furanes (CDF), BPC de type dioxine http://cfpub.epa.gov/ncea/cfm/recordisplay. cfm?deid=54812

Source : Environmental Protection Agency des États-Unis, 2014

De nouvelles exigences pour la surveillance de l’air ambiant ont été établies pour la norme NAAQS sur les MP2,5 récemment révisée (2013) [http://www.epa.gov/airquality/ particlepollution/2012/decfsimp.pdf]. Ces exigences comprennent l’ajout des MP2,5 aux exigences de surveillance près des voies routières établies antérieurement pour le NO2 et le CO. Le volet NO2 du réseau de surveillance près des voies routières est mis en oeuvre par phases, et les sites dans les plus grandes régions métropolitaines seront établis d’ici le 15 janvier 2015. Les appareils de mesure du COet des MP2,5 seront progressivement introduits dans ce réseau d’ici janvier 2017. Des renseignements sur les mesures de surveillance près des voies routières sont disponibles à l’adresse : http://www.epa.gov/ttnamti1/nearroad.html. Le National Atmospheric Deposition Program (NADP), avec l’appui de l’EPA et d’autres partenaires, exploite un réseau international qui mesure les concentrations atmosphériques de mercure afin d’estimer les dépôts secs et totaux de mercure. L’Atmospheric Mercury Network (AMNet) mesure les concentrations des trois formes de mercure ambiant : mercure gazeux oxydé, mercure élémentaire gazeux et mercure particulaire. Établi en 2009, le réseau se compose maintenant de 20 sites répartis aux États-Unis, au Canada et à Taïwan. Les fractions de mercure sont mesurées en continu à l’aide d’un système automatisé. Les mesures de mercure élémentaire gazeux sont prises à des intervalles de 5 minutes, tandis que le mercure gazeux oxydé et le mercure particulaire sont mesurés à des intervalles de 60 ou de 120 minutes. Les données de ce réseau permettront d’obtenir un bilan et les tendances des concentrations de mercure atmosphérique à des emplacements donnés, de même que des données pour l’élaboration et la validation de modèles, et des données de répartition par source.

Figure 30. Carte AIRNow illustrant l'indice de la qualité de l'air (IQA) pour l'ozone mesuré pendant huit heures

Remarque : Cette carte illustre les concentrations les plus élevées d’ozone troposphérique atteintes dans toute la région, pendant une journée donnée. Elle ne correspond pas à un instantané d’un moment précis, mais s’apparente plutôt à une carte des températures maximales d’une prévision météorologique. L’indice de la qualité de l’air indiqué dans la légende est fondé sur les concentrations moyennes sur 8 heures.

Source : Environmental Protection Agency des États-Unis, 2014

Figure 30. Carte AIRNow illustrant l'indice de la qualité de l'air (IQA) pour l'ozone mesuré pendant huit heures

La figure 30 présente une carte AIRNow comprenant les données sur les concentrations de polluants représentées par des indices de la qualité de l'air illustrés par différentes couleurs.

L’EPA fournit aussi de l’aide au réseau AMoN (Ammonia Monitoring Network - Réseau de surveillance de l’ammoniac) du NADP qui utilise des dispositifs passifs pour mesurer les concentrations de NH3 gazeux. Il existe actuellement 66 sites qui prélèvent toutes les deux semaines des échantillons permettant de mesurer les concentrations de NH3. Il fournissent des mesures qui sont nécessaires pour améliorer les modèles atmosphériques et les modèles de dépôts, pour valider les inventaires des émissions et pour comprendre les phénomènes chimiques présidant à la formation des MP2,5. Ces deux initiatives permettent de tirer parti du comité du programme NADP en tant que moteur de démarrage et de croissance. Le site Web du programme NADP (http://nadp.isws. illinois.edu) fournit des données, des cartes et de l’information sur le programme.

En 2011, tous les appareils de mesure de l’ozone et toutes les méthodes d’assurance de la qualité du réseau CASTNET ont été mis à niveau afin de respecter les exigences réglementaires applicables aux SLAMS. Les données sur l’O3 de CASTNET sont soumises au système de la qualité de l’air (Air Quality System) de l’EPA et ont été incluses dans les calculs des valeurs de l’O3 pour 2011-2013. L’EPA continue à appuyer et à évaluer les méthodes de mesure de concentrations à haute résolution temporelle des polluants gazeux (SO2, HNO3, NH3) et en aérosol (sulfate [SO42-], ammonium [NH4+], NO3 -, chlore [Cl-] et autres cations basiques). Cinq stations de CASTNET équipées seulement de jeux de filtres à empreinte légère ont été installées depuis 2012 pour évaluer les impacts du soufre et de l’azote sur les écosystèmes sensibles et les terres tribales. De plus, l’EPA et le National Park Service ont installé des échantillonneurs AMoN dans 41 stations de CASTNET, et l’EPA a récemment ajouté 5 analyseurs de gaz traces de NOyà des sites de CASTNET afin de fournir un bilan d’azote plus complet. Le site Web de CASTNET comprend des renseignements sur les programmes, des données et des cartes, des rapports annuels sur les réseaux et de l’information sur l’assurance de la qualité (www.epa.gov/castnet).

AirNow

Le programme AirNow (www.airnow.gov) a été lancé par l’EPA il y a plus de 10 ans afin de fournir des données actuelles et prévues sur la qualité de l’air à divers sites de surveillance dans l’ensemble des États-Unis et du Canada; il présente les concentrations des polluants MP et O3 exprimées sous la forme de l’indice américain de qualité de l’air (Air Quality Index). Il incombe à chaque pays de garantir l’étalonnage des instruments de mesure et la comparabilité des mesures ambiantes de l’ozone et des MP2,5. En 2004, le programme AirNow a été étendu pour fournir des renseignements sur les mesures d’ozone et de MP2,5 à l’échelle continentale, et ce, l’année durant. La figure 30 est un exemple des cartes affichées sur le site Web du programme AIRNow; elles montrent les concentrations de polluants exprimées selon le code de couleurs de l’indice américain de la qualité de l’air . AIRNow diffuse également des données sur la qualité de l’air par l’intermédiaire de services Web et de fichiers textes au moyen de l’interface de programmation d’applications (API) de AIRNow à l’adresse suivante : http://www.airnowapi.org.

Remarque : L’indice de la qualité de l’air pour l’ozone correspond aux concentrations moyennes pendant huit heures. La couleur orange indique des valeurs « malsaines pour les groupes vulnérables ». Pour de plus amples renseignements sur l’indice de la qualité de l’air, consulter le site www.airnow.gov.

Normes de qualité de l’air

Normes nationales de qualité de l’air ambiant

De nouvelles normes de qualité de l’air ambiant pour les matières particulaires (MP2,5) et pour l’ozone troposphérique seront mises en oeuvre en vertu de la LCPE (1999), telles qu’elles ont été approuvées par les ministres de l’Environnement. Les nouvelles normes sont plus strictes et remplacent les standards pancanadiens existants pour ces deux polluants atmosphériques. De plus, les gouvernements fédéral, provinciaux et territoriaux ont entrepris l’élaboration des normes nationales de qualité de l’air ambiant (NNQAA) pour d’autres polluants atmosphériques préoccupants (SO2 et NO2) et prévoient terminer ce travail en 2015.

Gestion des zones atmosphériques et bassins atmosphériques régionaux

Le système de gestion de la qualité de l’air (SGQA) du Canada prévoit un cadre pour gérer la qualité de l’air fondé sur des zones atmosphériques locales (zones géographiques délimitées à l’intérieur de chaque province ou territoire) qui font face à des problèmes et à des défis uniques en matière de qualité de l’air. Le cadre contient quatre niveaux de gestion de la qualité de l’air correspondant à des valeurs seuil fondées sur les NNQAA qui encouragent l’application progressive de mesures plus rigoureuses par les gouvernemetns afin que la qualité de l’air s’approche ou dépasse les NNQAA. Les provinces et les territoires sont responsables de la gestion de la qualité de l’air en se guidant sur ce cadre de gestion, et ils choisissent les mesures de gestion adaptées à chaque zone atmosphérique. Le SGQA permet également de promouvoir la prise de mesures proactives pour protéger la qualité de l’air, en s’assurant que les NNQAA ne soient pas dépassées et qu’elles ne deviennent pas non plus des « valeurs à atteindre ».

En plus des six zones atmosphériques, six bassins atmosphériques régionaux ont été établis pour coordonner les mesures de gestion de la qualité de l’air dans tout le pays et pour mieux comprendre les flux transfrontaliers de polluants. Les bassins atmosphériques constituent des régions plus vastes, traversant les limites territoriales, et où les caractéristiques de qualité de l’air et les mouvements de l’air sont similaires. Ils permettent d’établir un cadre de travail pour la collaboration intergouvernementales et la coordination du système général de production de rapports.

Examen des normes américaines de qualité de l’air pour l’ozone, les particules, le NO2 et le SO2

En vertu de la Clean Air Act, l’EPA est tenue d’établir des normes nationales américaines de qualité de l’air ambiant (NAAQS) pour les polluants largement répandus provenant de sources nombreuses et diversifiées ayant été déterminés comme dangereux pour la santé publique et l’environnement. La Clean Air Act a établi deux types de normes NAAQS :

  • Les normes primaires établissent des limites avec une marge de sécurité convenable pour protéger la santé publique, y compris la santé des populations à risque, telles que les enfants, les personnes plus âgées et les personnes souffrant de maladies cardiovasculaires et respiratoires préexistantes comme l’asthme.
  • Les normes secondaires établissent des limites pour protéger le bien-être public de tout effet néfaste connu ou anticipé, ainsi que pour la protection contre la diminution de la visibilité et contre les dommages faits aux animaux, aux cultures, à la végétation et aux bâtiments.

L’EPA a établi des normes NAAQS pour six polluants communs, que l’on appelle fréquemment des polluants « principaux » : les MP, l’ozone, le SO2, le NO2, le CO et le plomb. La Clean Air Act impose à l’EPA de revoir chaque norme tous les cinq ans et de déterminer s’il existe assez de nouvelles données scientifiques pour justifier une révision de la norme. La révision d’une norme NAAQS est un travail de longue haleine qui suit un processus bien établi : elle comporte un examen, une synthèse et une évaluation complets des données scientifiques, ou « critères », disponibles pour éclairer une décision (évaluation scientifique intégrée); la conception et la réalisation d’analyses complexes de la qualité de l’air, des risques et de l’exposition (évaluation des risques et de l’exposition); l’élaboration d’une évaluation des politiques complète fournissant une analyse transparente par le personnel de la base scientifique pour établir la plus vaste gamme d’options stratégiques de rechange appuyéee par les données scientifiques et techniques; et la publication d’une règle proposée dans le Registre fédéral, la possibilité de recueillir les commentaires du public et la publication de la règle finale dans le Registre fédéral. Les évaluations, qui fournissent les fondements des décisions de l’Administrateur de l’EPA, sont soumises à un examen approfondi interne et externe effectué par les pairs.

Examen des normes NAAQS sur l’ozone

L’exposition à l’ozone est associée à une grande variété d’effets néfastes pour la santé, allant d’une diminution de la fonction pulmonaire et une augmentation des symptômes respiratoires à des indicateurs très importants de morbidité respiratoire, notamment des visites aux urgences et des hospitalisations pour des problèmes respiratoires, ainsi que les premiers signes d’asthme et une mortalité prématurée. Les enfants et les personnes souffrant de maladies pulmonaires sont considérés comme des populations à risque. L’exposition à l’ozone entraîne également des effets environnementaux néfastes : l’exposition répétée à l’ozone pendant la saison de croissance endommage la végétation fragile et l’exposition cumulative à l’ozone peut entraîner une réduction de la croissance des arbres, des blessures visibles aux feuilles et une vulnérabilité accrue aux maladies et aux dommages provoqués par les insectes et les conditions météorologiques rigoureuses.

Le 12 mars 2008, l’EPA a renforcé les normes primaires et secondaires sur huit heures concernant l’ozone en abaissant les normes de 0,08 à 0,075 ppm afin d’améliorer la protection de la santé publique et celle des arbres et des plantes sensibles. Les désignations finales des régions pour ces normes ont été terminées en mai 2012, et 46 régions ont été désignées non conformes.

L’EPA est en cours de réaliser son prochain examen des normes sur l’ozone afin de veiller à ce que les normes NAAQS offrent une protection convenable pour la santé publique et l’environnement. Dans le cadre de cet examen en cours, l’EPA a diffusé un certain nombre de documents afin qu’ils soient soumis à un examen scientifique et public externe. En vertu d’un jugement convenu, l’EPA est tenue de publier un avis proposé d’ici le 1er décembre 2014 et une mesure définitive d’ici le 1er octobre 2015. Des renseignements additionnels sur les examens actuels et antérieurs de la norme NAAQS sur l’O3 se trouvent à l’adresse : www.epa.gov/ttn/naaqs/ standards/ozone/s_o3_index.html.

Normes NAAQS sur les matières particulaires

Un vaste ensemble de données scientifiques démontre que l’exposition aux matières particulaires (MP) peut entraîner la mort prématurée et qu’elle est associée à divers problèmes de santé importants, comme une augmentation des hospitalisations et des visites aux urgences pour des effets cardiovasculaires et respiratoires, y compris des crises cardiaques non fatales. L’exposition aux MP est également associée à l’apparition de maladies respiratoires chroniques. Plusieurs groupes au sein de la population générale présentent un plus grand risque de subir les effets des MP, dont les personnes souffrant de maladies cardiaques et pulmonaires préexistantes, les personnes âgées, les enfants ainsi que les personnes de plus faible statut socioéconomique. Des recherches indiquent que les femmes enceintes, les nouveau nés et les personnes présentant certains problèmes de santé, comme l’obésité et le diabète, pourraient courir un risque accru de subir des effets sur la santé associés aux MP.

Il a été de plus reconnu depuis de nombreuses années que les MP dans l’atmosphère (en particulier les particules fines) causent la dégradation de la visibilité. Les conditions brumeuses dues à la pollution atmosphérique peuvent se manifester dans toutes sortes d’endroits, des zones urbaines aux parcs nationaux. La visibilité est affectée par les particules qui diffusent et absorbent la lumière, et la composition et la taille des particules, ainsi que l’humidité relative, sont des facteurs importants pour comprendre les impacts de la pollution due aux particules sur la dégradation de la visibilité. Les particules sont également associées à un vaste éventail d’effets sur le bien-être qui ne sont pas associés à la visibilité, comme les effets environnementaux, les effets sur les matériaux et les impacts sur le climat.

En décembre 2012, l’EPA a finalisé les révisions de la norme NAAQS sur les MP, ce qui a renforcé le niveau de la norme primaire annuelle sur les MP2,5 à 12 μg/m3. La norme révisée fournit une meilleure protection contre les effets sur la santé attribuables aux expositions à long terme et à court terme aux MP2,5. La norme primaire sur 24 heures de 35 μg/m3 pour les MP2,5, établie initialement en 2006, a été maintenue. Les normes secondaires existantes pour les MP2,5 (norme annuelle de 15,0 μg/m3 et norme sur 24 heures de 35 μg/m3) ont également été retenues afin de remédier aux effets sur le bien être des MP, comme la dégradation de la visibilité, les effets environnementaux, les dommages aux matériaux et les effets sur le climat.

L’EPA travaille actuellement avec les gouvernements des États afin de désigner des régions de non conformité pour les normes de 2012. De plus amples renseignements sur la norme NAAQS révisée sur les MP, ainsi que des documents pertinents, peuvent être consultés sur le site Web suivant : http://www.epa.gov/air/ particlepollution/.

Normes NAAQS sur le SO2 (norme primaire)

Les personnes souffrant d’asthme sont particulièrement sensibles aux effets du SO2. Les expositions à court terme des personnes souffrant d’asthme à des concentrations élevées de SO2 tout en faisant de l’exercice à un niveau modéré peuvent entraîner des difficultés à respirer, avec des symptômes tels que la respiration sifflante, le serrement de poitrine ou l’essoufflement. Des études fournissent également des indices convergents concernant une association entre une exposition à court terme au SO2 et une augmentation des symptômes respiratoires chez les enfants, en particulier ceux qui souffrent d’asthme ou de symptômes respiratoires chroniques. Les expositions à court terme au SO2 ont également été associées à des visites aux urgences et à des hospitalisations pour des problèmes respiratoires, en particulier dans le cas des enfants et des personnes âgées.

Le 2 juin 2010, à la lumière des résultats des recherches sur les effets du SO2 sur la santé évalués dans l’évaluation scientifique intégrée et des estimations des niveaux d’exposition au SO2 et des risques connexes pour la santé, présentés dans l’évaluation des risques et de l’exposition, l’EPA a resserré la NAAQS primaire pour le SO2. Elle a révisé la norme primaire pour le SO2 en établissant une nouvelle norme de 75 ppbsur une période d’une heure. La nouvelle norme va améliorer la protection de la santé publique, en particulier dans le cas des enfants, des personnes âgées et des personnes asthmatiques. L’évaluation par l’EPA des renseignements scientifiques et des risques que présente l’inhalation de SO2 indique que cette nouvelle norme sur une heure contribuera à la protection de la santé publique en réduisant l’exposition de la population à de fortes concentrations à court terme (5 minutes à 24 heures) de SO2. Jugeant qu’elles ne contribueraient pas à mieux protéger la santé publique, étant donné l’adoption de la norme de 75 ppb sur une heure, l’EPA a révoqué ses deux normes NAAQS primaires de 140 ppb sur 24 heures et de 30 ppb sur une année complète.

L’EPA récemment entamé son prochain examen périodique des normes primaires sur le SO2; l’ébauche du plan de l’examen intégré a été publiée en mars 2014 et une version définitive devrait paraître plus tard en 2014. Des renseignements additionnels sur les normes NAAQS relatives au SO2, ainsi que des documents connexes, se trouvent sur le site www.epa.gov/air/sulfurdioxide.

Normes NAAQS sur le NO2 (norme primaire)

L’exposition au NO2 a été associée à une variété d’effets sur la santé, notamment des symptômes respiratoires, en particulier chez les enfants souffrant d’asthme, ainsi qu’à des visites aux urgences et à des hospitalisations pour des problèmes respiratoires, surtout chez les enfants et les personnes âgées. À la lumière des résultats des recherches sur les effets du NO2 sur la santé évalués dans l’évaluation scientifique intégrée et des estimations des niveaux d’exposition au NO2 et des risques connexes pour la santé, présentés dans l’évaluation des risques et de l’exposition, l’EPA a révisé la norme NAAQS primaire pour le NO2 le 22 janvier 2010 et a établi de nouvelles exigences pour le réseau de surveillance des émissions de NO2.

Plus précisément, l’EPA a promulgué une nouvelle norme primaire de 100 ppm sur une heure pour le NO2, a maintenu la norme annuelle existante à 53 ppm et a établi l’exigence que soient installés plus de 50 appareils de mesure du NO2 à une distance de moins de 50 mètres des routes principales et à d’autres endroits où l’on prévoit des concentrations maximales de NO2. Les États mettent en place les nouveaux appareils de surveillance en trois phases : d’ici le début de 2014, de 2015 et de 2017.

L’EPA a récemment commencé son prochain examen périodique des normes primaires pour le NO2; le plan d’examen intégré définitif a été publié en juin 2014. D’autres renseignements sur la norme peuvent être consultés à l’adresse http://www.epa.gov/air/ nitrogenoxides.

Normes NAAQS sur les oxydes de soufre (SOx) et d’azote (NOx) [normes secondaires]

Les émissions de NOx et de SOx dans l’air peuvent endommager les feuilles des plantes, réduire leur capacité à produire de la nourriture (photosynthèse) et diminuer leur croissance. En plus d’affecter directement les plantes, les émissions de NOxet de SOx, lorsqu’elles se déposent au sol et dans les estuaires, les lacs et les cours d’eau, peuvent acidifier et trop fertiliser les écosystèmes sensibles, ce qui entraîne une série d’effets nocifs associés aux dépôts sur les plantes, les sols, la qualité de l’eau, les poissons et la faune (p. ex. changements de la diversité biologique et perte d’habitat, diminution de la croissance des arbres, perte d’espèces de poissons et efflorescences d’algues nocives).

Le 20 mars 2012, l’EPA a terminé son examen des normes secondaires pour le NOx et le SOx. C’était la première fois que l’Agence examinait les impacts sur l’environnement indépendamment des impacts de ces polluants sur la santé. C’était également la première fois qu‘elle étudiait les effets de plusieurs polluants dans un même examen des normes NAAQS. D’après son examen des renseignements scientifiques actuellement disponibles, l’EPA a maintenu la norme secondaire annuelle actuelle de NO2, qui est établie à 0,53 ppm, ainsi que la norme secondaire sur deux heures pour le SO2, fixée à 0,5 ppm, pour lutter contre les effets directs sur la végétation (p. ex. diminution de la croissance et blessure foliaire). Concernant les effets associés aux dépôts, la règle finale a reconnu que les normes secondaires existantes ne protègent pas adéquatement le bien-être du public. Bien que les données scientifiques soutiennent fortement l’élaboration d’une norme multipolluants pour contrôler les effets associés aux dépôts, l’EPA a conclu qu’elle n’avait pas encore suffisamment de renseignements pour établir une telle norme qui protégerait adéquatement les divers écosystèmes à l’échelle du pays.

L’EPA a récemment commencé son prochain examen périodique des normes secondaires relatives aux NOx et aux SOx; l’ébauche du plan d’examen intégré devrait être publiée à l’automne 2014. Des renseignements additionnels sur les examens actuels et antérieurs de ces normes secondaires, ainsi que des documents connexes, sont disponibles à l’adresse http://www.epa. gov/ttn/naaqs/standards/no2so2sec/index.html.

Effets écologiques

Effets des dépôts acides sur les écosystèmes aquatiques - Recherche et surveillance

Rétablissement des lacs et des cours d’eau acidifiés aux États-Unis

Les précipitations acides causées par les émissions de SO2 et de NOx constituent l’une des nombreuses causes anthropiques à grande échelle de la dégradation de l’état des lacs et des cours d’eau aux États-Unis et au Canada. Les propriétés chimiques des eaux de surface fournissent des indicateurs directs des effets potentiels des dépôts acides sur l’état de santé global des écosystèmes aquatiques. Par ailleurs, à cet égard et en collaboration avec des organismes fédéraux et d’États et des universités, l’EPA administre deux programmes de surveillance qui fournissent des renseignements sur les impacts des dépôts acides sur des systèmes aquatiques protégés : le programme Temporally Integrated Monitoring of Ecosystems (TIME) et le programme Long-term Monitoring (LTM). Ils sont conçus pour suivre les changements des propriétés chimiques des eaux de surface dans les quatre régions sensibles aux dépôts acides montrées à la figure 31 : Nouvelle-Angleterre, monts Adirondacks, plateau appalachien nord et Appalaches centrales (province géologique de Valley et Ridge et province géologique de Blue Ridge).

Cinq indicateurs chimiques de la réponse des écosystèmes aquatiques aux changements des émissions sont présentés ici : les tendances des anions sulfates et nitrates, la somme des cations basiques, la capacité de neutralisation des acides et le carbone organique dissous. Ces indicateurs fournissent de l’information sur la vulnérabilité des eaux de surface à l’acidification et le degré d’impact sur les écosystèmes aquatiques. Les tendances de ces indicateurs chimiques mesurés dans les eaux de drainage permettent de déterminer si l’état des plans d’eau s’améliore et s’ils sont en voie de rétablissement ou s’ils s’acidifient toujours. Voici une description de chaque indicateur :

Le sulfate est l’anion primaire de la plupart des eaux sensibles à l’acide et il a le pouvoir d’acidifier les eaux de drainage et de lessiver les cations basiques et les formes toxiques de l’aluminium du sol.

Le nitrate a le même pouvoir d’acidifier les eaux de drainage que le sulfate. Toutefois, l’azote constitue un nutriment important pour la croissance des plantes et des algues, et une bonne partie des apports en azote provenant des dépôts est rapidement absorbée par les plantes, réduisant ainsi le lessivage de nitrate dans les eaux de surface.

Figure 31. Sites du programme Long-Term Monitoring

Source : Environmental Protection Agency des États-Unis, 2013

Figure 31. Sites du programme Long-Term Monitoring

La figure 31 illustre les sites du programme Long-Term Monitoring (surveillance à long terme ou LTM), qui ont été conçus de manière à suivre les changements dans la chimie des eaux de surface dans quatre régions sensibles aux dépôts acides, soit : la Nouvelle-Angleterre, les monts Adirondacks, le plateau nord des Appalaches et les Appalaches centrales.

Les cations basiques sont les ions chargés positivement dans le sol et les eaux de surface qui neutralisent les anions sulfates et nitrates, prévenant ainsi l’acidification des eaux de surface. La disponibilité des cations basiques dépend grandement de la géologie et de l’âge du sol sous jacent, de sorte que les sols jeunes dont le substrat rocheux est riche en cations tendront à avoir une plus grande capacité tampon.

La capacité de neutralisation des acides (CNA) est une mesure de la capacité totale de neutralisation contre l’acidification et elle indique une capacité de neutraliser les acides forts qui entrent dans les systèmes aquatiques. Lorsque la CNA est faible, surtout lorsqu’elle est négative, le pH de l’eau est faible aussi (pH inférieur à 6, généralement inférieur à 5) et peut nuire aux poissons et aux autres organismes aquatiques essentiels à un écosystème aquatique sain. La figure 32 montre comment l’acidification des plans d’eau est catégorisée en fonction de la concentration de la CNA. Le rétablissement d’un écosystème aquatique est indiqué par les tendances à la hausse de la CNA et des cations basiques, et par les tendances à la baisse des concentrations de sulfate et de nitrate.

Tableau 4. Tendances régionales des concentrations de sulfate, de nitrate, de la capacité de neutralisation des acides, des cations basiques et de carbone organique dissous aux sites de surveillance à long terme, de 1990 à 2012
Région Plans d’eau Pourcentage de sites présentant une tendance à l’amélioration des concentrations de sulfate Pourcentage de sites présentant une tendance à l’amélioration des concentrations de nitrate Pourcentage de sites présentant une tendance à l’amélioration de la CNA Pourcentage de sites présentant une tendance à l’amélioration des concentrations de cations basiques Pourcentage de sites présentant une tendance à l’amélioration des concentrations de COD

Remarques :

  • Les tendances sont significatives à un intervalle de confiance de 95 % (p < 0,05).
  • Les cations basiques sont calculés comme la somme des ions calcium, magnésium, potassium et sodium.
  • Les tendances ont été déterminées par des tests statistiques multivariés Mann-Kendall.
  • Le COD n’a été étudié que dans les cours d’eau présentant une faible CNA (CNA < 25 micro équivalents par litre [μeq/L]).
  • Le COD n’est actuellement pas mesuré dans les cours d’eau des Appalaches centrales.

Source : Environmental Protection Agency des États-Unis, 2013

Monts Adirondack 50 lacs dans l’État de New York 100 % 54 % 76 % 88 % 62 % (29 sites)
Nouvelle Angleterre 26 lacs dans le Maine et le Vermont 100 % 18 % 43 % 74 % 39 % (13 sites)
Monts Catskills et plateau appalachien nordNotes de bas de pagec 9 cours d’eau dans l’État de New York et en Pennsylvanie 80 % 40 % 58 % 90 % 0 % (9 sites)
Appalaches centrales 66 cours d’eau en Virginie 15 % 58 % 15 % 14 % s.o.

Le carbone organique dissous (COD) est essentiellement de la matière organique dissoute qui constitue une composante importante de la chimie acido basique de la plupart des systèmes d’eau douce (en particulier les plans d’eau à faible CNA), puisqu’il peut contribuer à la neutralisation des acides forts. Une multitude facteurs influent sur les concentrations de COD dans les eaux de surface, et les augmentations peuvent indiquer une acidification réduite ou une décomposition accrue des matières organiques dans le bassin hydrographique.

Le tableau 4 présente les tendances régionales des indicateurs des eaux de surface acidifées entre 1990 (avant la mise en oeuvre de l’Acid Rain Program) et 2012, dans les lacs et les cours d’eau, grâce au programme LTM. Au cours de cette période, des tendances significatives à l’amélioration des concentrations de sulfate sont constatées à presque tous les sites de surveillance à long terme en Nouvelle Angleterre, dans les Adirondacks, les montagnes Catskills et le plateau appalachien nord. Toutefois, dans les Appalaches centrales, seulement 15 % des cours d’eau surveillés présentaient des tendances à la baisse du sulfate, tandis que 20 % des cours d’eau surveillés présentaient des concentrations de sulfate à la hausse. Cet état de fait est attribuable aux sols fortement altérés des Appalaches centrales, qui sont capables d’emmagasiner les dépôts de sulfate de telle sorte que la diminution des dépôts acides n’a pas encore entraîné la réduction des concentrations de sulfate dans la plupart des cours d’eau. Toutefois, comme les dépôts de sulfate à long terme épuisent la capacité du sol à stocker plus de sulfates, la proportion du sulfate déposé qui est retenue dans le sol diminue et la proportion qui migre vers les eaux de surface augmente. Ainsi, les concentrations de sulfate dans certains cours d’eau de cette région restent les mêmes ou continuent d’augmenter malgré la réduction des dépôts de sulfate.

Les tendances des concentrations de nitrate sont variables dans le réseau de sites de LTM, des tendances à l’amélioration ayant été mesurées à environ la moitié des sites surveillés. Cette amélioration des tendance des nitrates ne peut être qu’en partie expliquée par la diminution des dépôts. Les facteurs écosystémiques, tels que les perturbations de la végétation, l’absorption accrue par la végétation et la rétention dans les sols, sont aussi connus pour influer sur les concentrations de nitrate dans les eaux de surface.

L’amélioration des tendances de la CNA résulte probablement des réductions des dépôts de sulfate. Le rétablissement de la CNA, toutefois, accuse souvent un certain retard par rapport aux concentrations de sulfate et de nitrate en baisse dans les eaux de surface. La dynamique de la chimie des eaux de surface est compliquée et est fortement dépendante de facteurs locaux, comme la taille du bassin hydrographique, la géologie et l’hydrologie, susceptibles d’influer sur la disponibilité des cations basiques et du COD, inhibant par le fait même le rétablissement de la CNA. De 1990 à 2012, la concentration de la CNA a augmenté de façon marquée aux sites de surveillance à long terme dans les Adirondack (76 %), dans les Catskills et le plateau appalachien nord (58 %) et en Nouvelle Angleterre (43 %). Par contre, seulement 15 % des cours d’eau visés par le programme LTM dans les Appalaches centrales affichaient des tendances de CNA en voie d’amélioration, probablement en raison des concentrations décroissantes de cations basiques et des concentrations de sulfate toujours à la hausse à certains sites.

Figure 32. Potentiel de neutralisation de l'acide et niveaux de préoccupation concernant l'écosystème aquatique

Source: Environmental Protection Agency des États-Unis, 2013

Figure 32. Potentiel de neutralisation de l'acide et niveaux de préoccupation concernant l'écosystème aquatique

La figure 32 démontre comment l'acidification des cours d'eau est catégorisée selon la concentration du potentiel de neutralisation de l'acide. Le rétablissement d'un écosystème aquatique est indiqué par les tendances à la hausse relatives au potentiel de neutralisation de l'acide et aux cations basiques ainsi que les tendances à la baisse relatives aux concentrations de sulfates et de nitrate.

Figure 33. Lacs du programme TIME par catégorie de potentiel de neutralisation de l'acide, 1991 à 1994 par rapport à 2010 à 2012

Source: Environmental Protection Agency des États-Unis, 2013

Figure 33. Lacs du programme TIME par catégorie de potentiel de neutralisation de l'acide, 1991 à 1994 par rapport à 2010 à 2012

La figure 33 présente une comparaison de la valeur moyenne du potentiel de neutralisation de l'acide des 580 lacs dans le nord-est qui sont surveillés et modélisés dans le cadre du programme Temporally Integrated Monitoring of Ecosystems (surveillance intégrée temporelle des écosystèmes ou TIME) pour les périodes de 1991 à 1994 et de 2010 à 2012. Pendant la période de 1991 à 1994, 7 % des lacs avaient des niveaux de potentiel de neutralisation de l'acide inférieurs à 0 µeq/L et ont été catégorisés comme une préoccupation très élevée; toutefois, moins de 4 % des lacs ont été catégorisés comme une préoccupation très élevée pendant la période de 2010 à 2012, et le pourcentage de lacs dans la catégorie de préoccupation élevée est passé de 14 % à 10 % pendant la même période. Le pourcentage net de lacs dans la catégorie de préoccupation moyenne est passé de 7 % à 12 %. Ces résultats indiquent une diminution de l'acidité, en particulier pour le sous-ensemble des lacs du programme TIME dans les catégories de préoccupation très élevée et élevée.

La figure 33 présente une comparaison de la valeur moyenne de la CNA des 580 lacs dans le nord est surveillés et modélisés dans le cadre du programme TIME, pour les périodes de 1991 à 1994 et de 2010 à 2012. Durant la période de 1991 à 1994, 7 % des lacs présentaient des concentrations moyennes de CNA inférieures à 0 µeq/L et ils ont été catégorisés comme constituant une préoccupation aiguë, mais moins de 4 % des lacs ont été catégorisés comme constituant une préoccupation aiguë au cours de la période de 2010 à 2012, et le pourcentage de lacs dans la catégorie « préoccupation élevée » est passé de 14 à 10 % au cours de cette même période. Pendant ce temps, le pourcentage net de lacs dans la catégorie « préoccupation modérée » est passé de 7 à 12 %. Les résultats témoignent d’une diminution de l’acidité, particulièrement pour le sous ensemble de lacs du programme TIME classés dans les catégories de préoccupation aiguë et élevée.

Charges critiques et dépassements

Mise à jour sur les charges critiques d’acidité pour les lacs et les sols forestiers au Canada

Le Canada a créé une nouvelle carte des charges critiques nationales pour l’acidité qui combine les données actuelles pour les lacs et les sols.

Les valeurs des charges critiques ont été estimées à l’aide du modèle de chimie de l’eau à l’équilibre (SSWC ; Steady-State Water Chemistry) [Henriksen et Posch, 2001] pour les lacs, et du modèle de bilan massique simple à l’équilibre (SMB; steady-state simple mass balance) [Sverdrup et De Vries, 1994] pour les sols forestiers. Les deux modèles reposent sur un seuil chimique qui définit l’apparition d’effets nocifs sur l’environnement. Pour les lacs, le seuil est une capacité de neutralisation des acides (CNAlimite) et, pour l’eau des sols, le seuil est le rapport des cations basiques (Cb) sur l’aluminium (Al) (rapport qui s’écrit « Cb:Al »). Aux fins du présent rapport, la CNAlimite a été fixée à une valeur liée à la concentration de COD dans l’eau des lacs (Lyderson et al., 2004) ou, en l’absence d’une valeur de COD, à la valeur typique de 40 micromoles de charge par litre (µmolc/L); le seuil de Cb:Al a été établi à 10. Le modèle SSWC calcule une charge critique aquatique pour chacun des lacs échantillonnés, et le modèle de bilan massique à l’équilibre (SMB) calcule les charges critiques pour chaque type de sol forestier (ou « polygone ») dans l’ensemble des zones modélisées du Canada. Au total, les charges critiques ont été estimées pour 4 702 lacs et 7 867 polygones de sol partout au Canada. Ces charges critiques ont été superposées sur la grille de 45 km sur 45 km produite par le modèle de dépôts atmosphériques AURAMS (A Unified Regional Air-Quality Modelling System: système régional unifié de modélisation de la qualité de l’air). Lorsqu’un carré de la grille contenait de multiples valeurs de charge critique pour les lacs ou les sols, le 5e centile pour chaque type était calculé (pondération en fonction de la superficie dans le cas des polygones de sol). La valeur de charge critique du 5e centile inférieur était ensuite sélectionnée pour représenter la charge critique correspondant à ce carré. Si un carré ne présentait aucun lac échantillonné, la valeur de la charge critique pour le carré correspondait à la valeur du 5e centile pour les sols forestiers. Ainsi, une valeur unique de charge critique a été attribuée à chacun des 2 874 carrés de la grille couvrant le Canada (figure 34). L’utilisation de la valeur de charge critique du 5e centile est une façon d’assurer la protection de certains des éléments les plus vulnérables d’un écosystème. Si les dépôts acides réels n’excèdent pas la valeur de la charge critique du 5e centile, au moins 95 % de tous les écosystèmes lacustres et des sols dans la grille sont protégés contre les effets nocifs des dépôts acides.

Figure 34. Charges critiques d'acidité pour les lacs ou les sols forestiers secs dans l'ensemble du Canada

Remarque : Les charges critiques d’acidité des lacs ou des sols forestiers (dépôts humides et secs en eq/ha/an) sont calculées à l’aide des modèles SSWC ou SMB. La carte-index (en bas à gauche) indique le modèle choisi pour chaque carré de la grille : jaune = SSWC, vert = SMB. La valeur de charge critique pour un carré donné correspond à la valeur du 5e centile du lac ou à la valeur du 5e centile du polygone de sol. Les zones qui ne peuvent être classifiées par les modèles des lacs ou des sols forestiers sont en blanc.

Source : Environnement Canada, 2014

Figure 34. Charges critiques d'acidité pour les lacs ou les sols forestiers secs dans l'ensemble du Canada

La figure 34 présente une carte de la charge critique d'acidité pour le Canada qui combine les renseignements actuels pour les lacs et les sols. Les charges critiques sont indiquées sous la forme de fourchettes composées de sept catégories. Dans l'ensemble, environ 0,4 million de kilomètres carrés ou 6,6 % du territoire canadien visé par l'analyse présentée à la figure 34 est extrêmement sensible au dépôt acide, c'est-à-dire qu'il se trouve dans les deux plus basses catégories de charge critique. De plus, 2,1 million de kilomètres carrés ou 35 % du total font partie des deux prochaines catégories de charge critique.

Certains carrés de la figure 34 n’ont pas de charge critique puisqu’ils ne contenaient pas de lacs échantillonnés ni de sols forestiers pouvant être modélisés. Dans d’autres cas, le carré comportait seulement ou principalement des sols cultivés, et les valeurs des charges critiques ne sont pas établies pour ceux ci puisque la composition physique, chimique et biologique de ces sols est modifiée et aménagée par les activités humaines.

À la figure 34, les charges critiques sont illustrées par des intervalles consistant en sept classes. Les quatre classes les plus faibles vont des valeurs de fond des dépôts à 400 équivalents par hectare par an (eq/ha/an), et les carrés de la grille dans ces classes sont les plus sensibles aux effets nocifs des dépôts acides et sont les plus préoccupants. Les valeurs de charge critique pour les sols couvrent la plus grande partie de la carte. Des 2 874 carrés de la grille (représentant une superficie d’environ 5,8 million de km2), 89 % ont une charge critique définie par les sols forestiers. Cela s’explique par la nature des données disponibles pour la modélisation. La couverture spatiale des bases de données des caractéristiques sur la géologie, le sol et la couverture végétale utilisées pour obtenir les données d’entrée pour le modèle de bilan massique à l’équilibre (SMB) est de loin supérieure à la couverture fournie par la base de données sur la chimie des lacs (les lacs échantillonnés se retrouvaient dans 633 carrés de la grille, ou 18 % en tout).

Tableau 5. Dépassements des charges critiques par région
Région Nombre de plans d’eau modélisés Plans d’eau dépassant la charge critique
2000-2002
Numbre de sites
Plans d’eau dépassant la charge critique
2000-2002
Pourcentage de sites
Plans d’eau dépassant la charge critique
2010-2012
Numbre de sites
Plans d’eau dépassant la charge critique
2010-2012
Pourcentage de sites
Réduction en pourcentage
Source : Environmental Protection Agency des États-Unis, 2013
Nouvelle-Angleterre (Maine, New Hampshire, Vermont, Rhode Island, Connecticut) 1298 273 21 % 147 11 % 46 %
Monts Adirondack (New York) 341 160 47 % 70 21 % 56 %
Centre nord de l’Atlantique (Pennsylvanie, New York, New Jersey) 784 263 34 % 155 20 % 41 %
Centre sud de l’Atlantique (Virginie, Virgine Occidentale, Maryland) 1690 1070 63 % 745 44 % 30 %
Sud des Appalaches (Caroline du Nord, Tennessee, Caroline du Sud, Géorgie, Alabama) 773 308 40 % 192 25 % 38 %
Total 4886 2074 42 % 1309 27 % 37 %

Tous les carrés de la grille ayant une charge critique dans la classe allant des valeurs de fond à 100 eq/ha/an et dans la classe de > 100 à 200 eq/ha/an étaient définis par la charge critique aquatique. Dans les cinq autres classes, les lacs ont défini la charge critique de 18 % des carrés pour la classe de > 200 à 300 eq/ha/an jusqu’à plus de 1 % des carrés pour la classe de > 300 à 400 eq/ha/an. On s’y attendait dans l’est du Canada, car de nombreux lacs échantillonnés aux fins de l’évaluation des pluies acides se trouvent dans des zones sensibles à l’acide ou présentent des effets aquatiques connus. Néanmoins, les lacs récemment échantillonnés en terrain sensible à l’acide dans l’ouest du Canada (mais sans aucune connaissance préalable de l’acidification ou des effets) présentent la même tendance.

Il existe des « points chauds » évidents d’écosystèmes sensibles, représentés par de très faibles charges critiques (carrés rouges et orange de la figure 34). Ils se situent dans le sud du Québec, le nord-est de la Saskatchewan et l’extrême nord est de l’Alberta et dans la chaîne de montagnes côtière du sud ouest de la Colombie Britannique (y compris certaines parties de l’île de Vancouver). Il y a aussi des cas isolés de charges critiques très faibles dans le sud de la Nouvelle Écosse, à Terre Neuve, dans le nord de l’Ontario, le nordouest du Manitoba et le centre-est de l’Alberta. Le point commun de toutes ces régions dont les valeurs des charges critiques sont faibles est l’occurrence de lacs dont les concentrations de cations basiques et de CNA sont très faibles.

Globalement, environ 0,4 million de km2 ou 6,6 % du territoire canadien couvert par l’analyse montrée à la figure 34 sont extrêmement sensibles aux dépôts acides, c’est-à àdire qu’ils se trouvent dans les deux plus faibles classes de charge critique. Une superficie additionnelle de 2,1 million de km2, ou 35 % du total, se trouve dans les deux classes de charge critique suivantes.

Utilisation des charges critiques aux États-Unis

Aux États-Unis, la méthode des charges critiques n’est pas une approche officiellement acceptée en matière de protection des écosystèmes. Ainsi, la Clean Air Act ne contient aucun énoncé qui exige expressément l’utilisation de cette méthode. Néanmoins, l’approche des charges critiques constitue un angle utile pour faciliter la compréhension des bénéfices potentiels pour les écosystèmes aquatiques qui ont résulté de programmes de réduction des émissions comme l’Acid Rain Program et la CAIR.

Figure 35. Dépassements des charges critiques estimées par les dépôts totaux d'azote et de soufre pour des lacs et des cours d'eau pour les périodes de 2000 à 2002 et de 2010 à 2012

Remarques :

  • Les échantillons d’eaux de surface des plans d’eau représentés ont été prélevés dans le cadre du National Surface Water Survey (NSWS), de l’Environmental Monitoring and Assessment Program, du Wadeable Stream Assessment (WSA), du National Lake Assessment (NLA), des programmes TIME et LTM et d’autres programmes de surveillance de la qualité de l’eau.
  • Les dépassements à état stable ont été calculés en unités de micro équivalents par mètre carré par année (meq/m2/an).

Source : Environmental Protection Agency des États-Unis, 2013

Figure 35. Dépassements des charges critiques estimées par les dépôts totaux d'azote et de soufre pour des lacs et des cours d'eau pour les périodes de 2000 à 2002 et de 2010 à 2012

La figure 35 présente une carte du nord-est des États-Unis qui illustre une comparaison des dépassements des charges critiques estimées pour des cours d'eau pour les périodes de 2000 à 2002 et de 2010 à 2012. L'analyse laisse supposer que les réductions des émissions atteintes depuis 2000 devraient contribuer à des améliorations générales de l'eau de surface et à une protection accrue de l'écosystème aquatique dans l'ensemble des cinq régions le long des Appalaches.

Les estimations des dépassements des charges critiques servent de mesure pour déterminer si les niveaux de dépôts acides actuels entraîneront des réductions suffisantes pour permettre le rétablissement des systèmes au fil du temps, ou s’ils ne se rétabliront jamais selon les scénarios de charges actuels. Si les dépôts acides sont inférieurs à la charge critique, des effets nocifs sur l’environnement (p. ex., succès de reproduction plus faible, croissance freinée, perte de diversité biologique) ne sont pas prévus, et les écosystèmes endommagés par une exposition passée devraient finir par se rétablirNotes de bas de page5. Les lacs et les cours d’eau qui ont une valeur de la CNA supérieure à 50 μeq/L sont considérés comme ayant une communauté aquatique modérément saine; par conséquent, cette valeur de CNA sert souvent d’objectif pour la protection de l’environnement des eaux de drainage touchées par les dépôts acides.

La figure 35 montre une comparaison des dépassements des charges critiques estimées dans les plans d’eau pour les périodes de 2000 à 2002 et de 2010 à 2012. Pour cette analyse, la charge critique représente la charge annuelle de dépôts de soufre et d’azote à laquelle un lac ou un cours d’eau peut être soumis, tout en pouvant continuer à soutenir un écosystème modérément sain (c.-à d. dont la CNA est supérieure à 50 μeq/L). Des échantillons d’eau de surface de 4 886 lacs et cours d’eau dans des régions sensibles à l’acide des Appalaches et de certaines régions voisines du nord de la plaine côtière ont été prélevés dans le cadre d’un certain nombre de programmes de surveillance de la qualité de l’eau. Les dépassements des charges critiques pour ces plans d’eau ont été calculés en utilisant le modèle SSWCNotes de bas de page6,Notes de bas de page7.

Pour la période de 2010 à 2012, il s’est avéré que 27 % de tous les plans d’eau représentés recevaient encore des quantités de dépôts totaux combinés de soufre et d’azote supérieures à leur charge critique, ce qui constitue une amélioration de 37 % par rapport à la période de 2000 à 2002, alors que 42 % des plans d’eau étaient en dépassement. Les différences régionales des dépassements des charges critiques ont été examinées pour la Nouvelle¬ Angleterre, les monts Adirondack, le centre nord de l’Atlantique, du centre sud de l’Atlantique et le sud des Appalaches, tel qu’il est résumé au tableau 6.

Cette analyse laisse entendre que les réductions des émissions réalisées depuis 2000 devraient continuer de contribuer aux grandes améliorations des eaux de surface et à la protection accrue des écosystèmes aquatiques dans les cinq régions le long des Appalaches. Ce résultat concorde avec les résultats de la surveillance de la qualité de l’eau (voir le tableau 5), mis à part le fait que les améliorations prévues (p. ex. la réduction des dépassements) d’après l’analyse des charges critiques sont beaucoup plus grandes. Cela n’est pas étonnant, étant donné que les améliorations de la qualité de l’eau accusent souvent un retard par rapport à la réduction des dépôts acides, alors que les charges critiques représentent les conditions d’équilibre entre les dépôts et la qualité de l’eau. Sur la base de cette analyse des charges critiques, les dépôts acides actuels ne sont toujours pas satisfaisants du point de vue du rétablissement de nombreux plans d’eau modélisés, ce qui indique que des réductions additionnelles des émissions seraient nécessaires pour que les écosystèmes aquatiques sensibles à l’acide tout au long des Appalaches se rétablissent et soient protégés contre les dépôts acides.

Coopération scientifique Canada-États-Unis

Évaluation scientifique des matières particulaires transfrontalières

Les scientifiques du Canada et des États-Unis ont conjointement préparé une évaluation scientifique des matières particulaires (MP) transfrontalières qui met à jour les conclusions de l’évaluation scientifique des matières particulaires transfrontalières réalisée par le Canada et les États-Unis en 2004. Cette évaluation mise à jour a été élaborée afin de fournir les fondements scientifiques et techniques en vue des discussions concernant la possibilité d’ajouter une annexe sur les MP dans l’Accord Canada-États-Unis sur la qualité de l’air, afin d’évaluer les impacts potentiels d’une annexe sur les MP et pour aider à déterminer si une telle annexe est actuellement justifiée.

Cette évaluation se concentre sur la fraction des particules fines des MP, c.-à-d. les MP2,5, car une fraction de cette taille peut demeurer en suspension dans l’air pendant plusieurs jours à plusieurs semaines et être transportée par le vent sur de longues distances, et est par conséquent sujette au transport transfrontalier atmosphérique en Amérique du Nord.

Ce document s’articule autour de cinq grandes questions scientifiques :

  1. Quels sont les effets des MP2,5 sur la santé humaine et des écosystème et sur le bien être public et quelles sont les normes actuelles en matière de qualité de l’air pour protéger la santé humaine et des écosystèmes aux États-Unis et au Canada?
  2. Quels sont les concentrations récentes de MP2,5 aux États-Unis et au Canada?
  3. Quelles sont les émissions et les tendances des émissions de polluants qui contribuent aux concentrations ambiantes de MP2,5 aux États-Unis et au Canada?
  4. Quelle est la preuve que des mouvements transfrontaliers de MP2,5 se produisent à la frontière canado-américaine et quels sont les changements prévus, étant donné les taux d’émissions futurs dans les deux pays?
  5. Y a t il des enjeux scientifiques émergents susceptibles de nuire à la compréhension de la formation des MP2,5 et de leurs concentrations ainsi que de leurs effets sur la santé humaine et les écosystèmes?

Les principales conclusions de l’évaluation mise à jour sont mises en évidence ci dessous.

  • Les MP2,5 et leurs précurseurs ont des effets importants sur la santé des humains et des écosystèmes.

L’important ensemble d’études fournissant des données sur les effets des particules fines sur la santé a pris une ampleur encore plus significative depuis l’évaluation de 2004. Ces études fournissent des indications des augmentations régulières de la mortalité et de la morbidité prématurées associées aux concentrations ambiantes de MP2,5, les données les plus solides étant signalées dans le cas des effets cardiovasculaires. De plus, l’omniprésence des MP2,5 signifie que l’exposition aux concentrations ambiantes de MP2,5 peut avoir une incidence considérable sur la santé publique, même malgré les récentes réductions. De plus, bien que les dépôts (humides et secs) de composés de soufre et d’azote acidifiants liés aux MP2.5 aux États-Unis et au Canada aient diminué depuis 2004, les dépôts récents dans les deux pays continuent d’excéder les seuils (charges critiques) dans certaines zones géographiques, présentant ainsi un risque d’effets nocifs pour les écosystèmes terrestres et aquatiques. En outre, malgré des réductions significatives dans la plupart des régions frontalières, les MP2,5 contribuent toujours à la dégradation de la visibilité aux États-Unis et au Canada, particulièrement dans les régions densément peuplées du sud de l’Ontario et du Québec, au Canada, et du Mid West et du Montana, aux États-Unis. En conséquence, les deux pays ont récemment abaissé les normes de qualité de l’air ambiant afin de protéger la santé humaine et des écosystèmes contre les effets nocifs des MP2,5.

  • Les concentrations ambiantes récentes de MP2,5 sont en déclin aux États-Unis et au Canada.

Dans les deux pays, les concentrations ambiantes de MP2,5 ont diminué significativement comparativement aux concentrations mentionnées dans l’évaluation de 2004. Plus précisément, entre 2000 et 2012, les concentrations annuelles et sur 24 heures moyennes américaines de MP2,5 ont baissé de 33 % et de 37 %, respectivement. Les données provenant de sites de spéciation des MP2,5 indiquent qu’entre 2003 et 2010, les concentrations annuelles moyennes de MP2,5 ont décliné d’environ 4 μg/m3 dans l’est du Canada, alors que les concentrations moyennes dans l’ouest du Canada sont demeurées plutôt stables. En 2012, les concentrations ambiantes mesurées à la plupart des sites de surveillance des États-Unis le long de la frontière canadienne respectaient les normes NAAQS (Normes nationales américaines de qualité de l’air ambiant) annuelles et sur 24 heures pour les MP2.5 établies en 2012. Dans l’est et l’ouest du Canada, les données issues du réseau de surveillance avec filtres indiquent que les concentrations annuelles moyennes (de 2008 à 2010) respectaient les NNQAA (Normes nationales de qualité de l’air ambiant) établies pour 2015.

  • Le déclin de la plupart des précurseurs des MP2,5 devrait se poursuivre, alors que les émissions directes de MP2,5 et d’ammoniac (NH3) sont demeurées relativement stables et devraient le rester.

Les inventaires nationaux des émissions aux États-Unis et au Canada montrent que les émissions des précurseurs de MP2,5 (SO2, NOx et COV) ont décliné entre 2002 et 2010. Toutefois, les émissions directes totales de MP2,5 sont demeurées plutôt stables dans les deux pays au cours de cette période, tout comme les émissions de NH3.

Les projections fondées sur les politiques connues établies au Canada et aux États-Unis pour la gouvernance des émissions futures indiquent que les émissions des MP2,5 et de leurs précurseurs suivront les récentes tendances. Au Canada, les émissions primaires de MP2,5 devraient demeurer stables jusqu’en 2020, tandis que les émissions de SOx et de NOx devraient baisser de 33 % et de 13 % respectivement, entre 2006 et 2020. Par contre, les émissions canadiennes de COV et de NH3 ne devraient pas changer considérablement au cours de cette période. Aux États-Unis, les émissions de SO2, de NOx et de COV sont prévues diminuer de 65 %, de 42 % et de 21 %, respectivement, de 2008 à 2020, alors que les émissions de MP2,5 devraient connaître une diminution modeste (8 %). Les émissions de NH3 aux États-Unis devraient être 2 % plus élevées en 2020 qu’en 2008.

  • Il est prévu que l’influence du transport transfrontalier entre le Canada et les États-Unis sera réduite et que les normes actuelles et prévues de qualité de l’air ambiant pour les MP2,5 ne seront probablement pas dépassées.

Les analyses de modélisation de l’impact des projections des émissions futures révèlent des réductions anticipées notables des concentrations ambiantes de MP2,5 entre 2006 et 2020 aux États-Unis et au Canada. Des déclins significatifs des concentrations ambiantes de MP2,5 devraient se produire dans la plupart des villes frontalières, et ils devraient atteindre jusqu’à 35 % dans les grandes villes américaines près de la frontière et jusqu’à 25 % chez leurs homologues canadiennes.

Il existe des preuves continues du transport des MP2,5 entre les États-Unis et le Canada. Toutefois, pour la plupart des villes des deux pays, les sources dominantes de MP2,5 en 2020 continueront d’être les émissions nationales; de manière générale, l’influence du transport transfrontalier devrait être moins importante en 2020 qu’en 2006. L’influence des émissions américaines sur les concentrations de MP2,5 dans les villes canadiennes près de la frontière devrait diminuer d’environ 2 à 10 %, les plus fortes réductions ayant lieu dans l’est de l’Ontario et le sud-ouest du Québec. L’exception est Abbotsford en Colombie Britannique, où une petite augmentation de l’influence américaine est prévue. L’influence des émissions canadiennes sur certaines villes américaines près de la frontière devrait aussi diminuer, mais dans une moindre mesure, soit une diminution de l’ordre de 1 à 3 %, et à l’exception de Seattle (Washington), de Buffalo (New York) et de Rochester (New York), où l’influence canadienne devrait augmenter légèrement.

Aux États-Unis, aucune zone à proximité de la région frontalière ne devrait excéder la NAAQS annuelle ou sur 24 heures actuelle pour les MP2,5 (12 μg/m3) en 2020, y compris les zones où une augmentation de l’influence canadienne est prévue. Au Canada, les diminutions de MP2,5 prévues entre 2006 et 2020 devraient permettre d’atteindre les concentrations de fond rurales et régionales de MP2,5 dans la région à proximité des frontières au sud de l’Ontario et du Québec, qui devraient être en deçà des NNQAA annuelles et sur 24 heures pour 2015 et 2020. Cependant, ces valeurs sont assez près des NNQAA pour que certaines régions peuplées produisant des émissions locales relativement abondantes puissent voir des MP2,5 supérieures à la NNQAA. Dans les régions frontalières de l’ouest du Canada et du Canada atlantique, les valeurs des NNQAA pour 2015 et 2020 ne devraient pas être dépassées.

  • Les enjeux émergents en matière de qualité de l’air pourraient influer sur les concentrations futures de MP2,5 dans les deux pays; il y a donc un besoin continu d’améliorer la compréhension scientifique des effets sur la santé et l’environnement, les impacts des activités de gestion de la qualité de l’air et l’ampleur du transport transfrontalier.

Figure 36. Modèle de mesure des dépôts humides de sulfates de sels non marins comme soufre, en kg S ha-1 a-1.

Remarque : les valeurs des mesures représentent des moyennes de soufre sur trois ans (2000-2002); les résultats de modélisation représentent les valeurs de soufre (corrigé pour le sel de mer) pour 2001.

Source : Vet et al. 2014.

Figure 36. Modèle de mesure des dépôts humides de sulfates de sels non marins comme soufre, en kg S ha-1 a-1

La figure 36 présente une carte d'une évaluation mondiale, dirigée et produite en collaboration par le Canada et les États-Unis, de la composition chimique des précipitations et des dépôts de divers polluants. La carte illustre le profil mondial des dépôts humides de sulfates de sels non marins comme soufre, selon la mesure combinée et les résultats de la modélisation.

Les enjeux scientifiques émergents suivants devraient avoir une incidence sur les concentrations ambiantes futures de MP2,5 et/ou sur la façon dont les activités de gestion de la qualité de l’air sont élaborées afin de réduire les MP2,5 :

  • La nécessité d’une meilleure compréhension des effets sur la santé des MP2,5 et de leurs composants dans le contexte de l’exposition à d’autres polluants, et de la manière dont ces effets combinés pourraient influer sur les normes et les stratégies de gestion de la qualité de l’air.
  • La nécessité d’une compréhension accrue des impacts des changements climatiques sur les concentrations de MP2,5 et des effets des MP2,5 et de leurs composants sur les changements climatiques.
  • Les effets des changements de la combinaison de la production d’énergie et des technologies d’utilisation finale sur les concentrations de MP2,5, et les impacts de la croissance des activités d’extraction des combustibles fossiles nationaux, comme les sables bitumineux, et de l’exploitation du pétrole et du gaz non classiques, tel que le recours à la fracturation hydraulique.
  • Les changements de l’importance relative des sources naturelles et du transport intercontinental qui pourraient avoir une incidence sur la gestion des concentrations ambiantes de MP2,5 au Canada et aux États-Unis.

À mesure que la science continue d’évoluer en ces matières, les activités de gestion de la qualité de l’air aux États-Unis et au Canada pourraient nécessiter des modifications afin de poursuivre la protection efficace de la santé publique et de l’environnement.

Évaluation globale de la chimie des précipitations et des dépôts

Les scientifiques américains et canadiens ont codirigé et corédigé une évaluation globale de la chimie des précipitations et des dépôts de soufre, d’azote, de sel de mer, de cations basiques, d’acides organiques, d’acidité et de pH et de phosphore, publiée dans une édition spéciale du journal Atmospheric EnvironmentNotes de bas de page8. L’évaluation globale a été écrite par 21 auteurs de 14 pays différents sous l’égide du Groupe consultatif scientifique sur la chimie des précipitations de la Veille de l’atmosphère globale de l’Organisation météorologique mondiale. L’objectif était de comprendre la distribution spatiale et les changements temporels de la chimie des précipitations et des dépôts humides, secs et totaux, ainsi que de cerner les principales incertitudes et lacunes dans les programmes de mesure et dans les connaissances scientifiques actuelles.

L’évaluation globale était fondée sur les données de mesures internationales et sur les résultats de la modélisation du transport de produits chimiques provenant de la phase 1 des activités menées dans le cadre des études de modélisation coordonnées du Groupe de travail sur le transport hémisphérique des polluants atmosphériques mis sur pied par la Commission économique des Nations Unies pour l’Europe. Ces données de mesure comprenaient les résultats des dépôts humides et secs du U.S. National Atmospheric Deposition Program, de l’U.S. Clean Air Status and Trends Network, du Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air et d’autres réseaux provinciaux du Canada. La large couverture géographique et chimique de l’évaluation a grandement amélioré les connaissances scientifiques sur les dépôts américains et canadiens par rapport aux dépôts dans le reste du monde. En ce qui concerne les résultats sur le soufre et l’azote, l’évaluation a montré que les dépôts dans l’est de l’Amérique du Nord ont diminué de manière significative en raison de la réglementation sur les émissions de SO2 et de NOx au Canada et aux États-Unis. Toutefois, l’est de l’Amérique du Nord continue de recevoir des dépôts de soufre et d’azote très importants comparativement au reste du monde, alors que l’ouest de l’Amérique du Nord reçoit des dépôts assez faibles. Les lacunes en matière de surveillance des dépôts déterminées pour l’Amérique du Nord comprennent des mesures insuffisantes dans l’ouest et le nord du Canada et des mesures incomplètes des dépôts d’azote dans les deux pays. La figure 36 présente une carte tirée de l’évaluation qui illustre la distribution mondiale des sulfates ne provenant pas du sel de mer, exprimés en dépôts humides de soufre, d’après les résultats combinés de mesures et de modélisation.

Initiative internationale en matière d’évaluation des modèles de la qualité de l’air

L’Initiative internationale en matière d’évaluation des modèles de la qualité de l’air (IIÉMQA) vise à faire progresser la science de la modélisation de la qualité de l’air à l’échelle régionale par l’élaboration d’un cadre commun d’évaluation des modèles et d’une évaluation et d’une analyse conjointes des modèles régionaux de qualité de l’air européens et nord américains. L’IIÉMQA est coordonnée par deux présidents, un pour l’Amérique du Nord et l’autre pour l’Europe. Cette initiative est soutenue par l’Institut pour l’environnement et la durabilité du Centre commun de recherche de la Commission européenne, par Environnement Canada et par l’EPA.

La phase 1 de cette Initiative, qui a pris fin en 2011, comprenait des simulations annuelles de la qualité de l’air à l’échelle régionale en Amérique du Nord et en Europe pour 2006. Ces simulations ont permis la comparaison des modèles régionaux de la qualité de l’air des États-Unis et de l’Europe pour des études de cas communes à long terme. Les principales conclusions tirées de la phase 1 de l’Initiative sont résumées dans une série d’articles qui ont été publiés dans Atmospheric Environment (volume 53, 2012) et dans EM, le magazine pour les gestionnaires de l’environnement de l’Air and Waste Management Association, en juillet 2012.

La phase 2 de l’Initiative a été entreprise en 2012 dans le but de comparer les modèles de la qualité de l’air de « prochaine génération » (qui comprennent les effets de rétroaction entre la météorologie et la pollution atmosphérique) entre eux et de les comparer aux observations. Dix sept groupes de modélisation de divers gouvernements et universités ont contribué à l’initiative. Les données sur les émissions utilisées dans les simulations nord américaines ont été fournies par l’EPA et Environnement Canada; l’EPA copréside la phase 2 de l’IIÉMQA et est responsable de la préparation d’un numéro spécial de Atmospheric Environment qui sera publié en 2015; Environnement Canada est responsable d’un article comparant le rendement des modèles tant pour les simulations « avec rétroaction » que pour les autres types de simulations. Cette initiative contribue à notre compréhension de l’importance des effets de la qualité de l’air sur la météo et à la détermination des forces et des faiblesses des divers modèles de la qualité de l’air élaborés par les diverses agences.

Surveillance de la pollution par l’ozone troposphérique

Le TEMPO (Tropospheric Emissions: Monitoring of Pollution) est un instrument satellitaire financé par la National Aeronautics and Space Administration (NASA) américaine, dont le lancement est prévu en 2019. TEMPO fournira des observations plusieurs fois par jour sur les polluants atmosphériques au-dessus de l’Amérique du Nord, de l’Atlantique au Pacifique, et de la ville de Mexico jusqu’à la région des sables bitumineux de l’Alberta. TEMPO, le premier instrument de mesure de la qualité de l’air à être placé en orbite géostationnaire au-dessus de l’Amérique du Nord, fournira une couverture et une précision sans précédent pour l’observation des polluants importants comme l’O3, les aérosols, le NO2, le SO2 et le formaldéhyde, entre autres. Ainsi, TEMPO sera l’instrument idéal pour capter les variations rapides des émissions et des propriétés chimiques et améliorera considérablement la surveillance de la qualité de l’air et les capacités de prévision.

Le Canada et les États-Unis sont membres de l’équipe scientifique de TEMPO. À l’automne 2013, le gouvernement du Canada a formé une équipe scientifique canadienne de TEMPO composée de scientifiques canadiens reconnus du gouvernement et du milieu universitaire, afin de contribuer aux objectifs - et de les compléter - de l’équipe scientifique américaine de TEMPO, formée de scientifiques de l’EPA collaborant avec des scientifiques de la NASA dans le cadre du programme de recherche DISCOVER-AQ afin d’évaluer et d’améliorer les capacités des instruments de télédétection qui seront déployés dans TEMPO.

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