Rapport sur la caractérisation du bassin atmosphérique de Georgia Basin-Puget Sound 2014 : chapitre 10


10. Modélisation régionale de la qualité de l’air

Robert Kotchenruther (Environmental Protection Agency Region 10) et Bill Taylor (Environnement Canada)

Les chapitres précédents ont décrit les questions et les tendances en matière de qualité de l’air, y compris les sources de contaminants atmosphériques, en jetant les bases pour discuter des approches de gestion de la qualité de l’air. Les mesures prises par les organismes de réglementation sont souvent guidées par les simulations des modèles informatiques, qui aident à mieux comprendre les effets de la réduction des émissions sur la qualité de l’air ambiant. Le présent chapitre décrit les outils et les modèles utilisés pour évaluer les résultats sur la qualité de l’air des changements proposés concernant les émissions de contaminants et souligne certains des principaux efforts de modélisation de la qualité de l’air qui ont été appliqués au bassin atmosphérique de Georgia Basin/Puget Sound ces dernières années. Ces études abordent les enjeux en lien avec la gestion du bassin atmosphérique propres à la zone, tels que l’effet du contrôle de secteurs sources donnés, la mise en œuvre d’une série planifiée de mesures de gestion de la qualité de l’air, la production de prévisions plausibles concernant la qualité de l’air à l’avenir et l’exploration de la sensibilité de l’ozone et des matières particulaires à l’évolution des émissions de précurseurs.

10.1 Méthodologie d’évaluation des plans de gestion de la qualité de l’air et propositions de mesures de contrôle des émissions

Les mesures potentielles d’amélioration de la qualité de l’air peuvent être évaluées en appliquant les outils essentiels de la science de la qualité de l’air : la surveillance, les inventaires des émissions et les modèles informatiques. La méthodologie utilisée pour prédire les effets des scénarios de gestion de l’air comprend généralement les étapes suivantes : préparation des inventaires des émissions, notamment des prévisions ou des analyses rétrospectives pour les années cibles; sélection ou génération des données d’entrée météorologiques appropriées; modélisation de la qualité de l’air; évaluation du rendement du modèle; évaluation de l’incertitude ou analyse de sensibilité; et estimation des répercussions sur la santé, l’économie et l’environnement, d’après les résultats du modèle de la qualité de l’air.

L’objectif de cette méthode est d’associer le contrôle des émissions de polluants aux concentrations ambiantes et, en fin de compte, aux effets environnementaux et sociétaux. Les émissions de polluants sont estimées et prévues à l’aide des méthodes décrites au chapitre 5, « Émissions ». Les changements obtenus concernant les concentrations ambiantes sont ensuite calculés en utilisant des systèmes de modélisation de la qualité de l’air qui simulent le devenir et le transport atmosphérique des polluants induits par les émissions et les données d’entrée météorologiques. Les modèles de qualité de l’air sont principalement appliqués afin d’évaluer les effets relatifs des scénarios d’émissions ou de déterminer la sensibilité d’un bassin atmosphérique aux propriétés atmosphériques influencées par les activités humaines.

Les résultats du modèle fournissent les valeurs de concentration et de dépôt qui, à leur tour, sont utilisées pour estimer l’exposition des polluants aux récepteurs importants tels que les populations humaines, l’infrastructure et le milieu récepteur. Les dommages causés à ces récepteurs peuvent être évalués et transformés en indicateurs de la santé humaine, des effets économiques et des répercussions écologiques ou sur la faune; ces sujets seront abordés dans des chapitres suivants.

La complexité de ce processus engendre des incertitudes variées, qui sont amplifiées lorsque le scénario de politique est prévu. Le présent chapitre décrit les résultats d’études limitées dans leur portée et dans leur exactitude.

10.2 Application des modèles de transport chimique (adapté de Gong et al., 2011; Makar et al., 2010)

Les modèles de transport chimique (MTC) sont au cœur de la modélisation de la qualité de l’air effectuée à l’échelle régionale (par exemple à l’échelle du bassin atmosphérique de Georgia Basin/Puget Sound). Les modèles de transport chimique sont des modèles informatiques qui simulent les différents processus chimiques et physiques en jeu pour relier les émissions de précurseurs aux concentrations ambiantes et aux dépôts de polluants. Ces modèles appartiennent habituellement à un système de modélisation plus large qui comprend également un volet sur le traitement des émissions ainsi qu’un modèle météorologique.

Les modèles de transport chimique simulent l’atmosphère tridimensionnelle par la résolution d’équations différentielles à des points de grille régulièrement espacés. L’évolution temporelle des changements dans la masse d’espèces gazeuses et particulaires est calculée pour chaque point de grille à un pas de temps défini. La résolution spatiale de ces modèles est souvent variable, permettant une meilleure résolution pour des sous-régions plus petites, tout en conservant une résolution plus faible dans un domaine plus large. Les processus qui ne peuvent pas être résolus à l’échelle spatiale de la grille du modèle sont paramétrés dans le modèle.

Les données d’entrée météorologiques, telles que les champs de température et de vents tridimensionnels requis pour les modèles de transport chimique, sont générées par des modèles météorologiques, également connus sous le nom de modèles de prévision numérique du temps. Pour les études antérieures, le modèle CMAQ, un modèle de transport chimique mis au point par l’Environmental Protection Agency des États-Unis, a été influencé par le modèle global environnemental multi-échelle (GEM) d’Environnement Canada, par le modèle météorologique de méso-échelle compressible communautaire (MC2), ainsi que par la cinquième génération du modèle méso-échelle (MMR) de Penn State/NCAR. Plus récemment, le modèle MM5 a été remplacé par le modèle de recherche et de prévision météorologique ((WRF)). Les données sur les émissions, un paramètre essentiel des modèles de transport chimique, sont traitées à l’aide d’un système de traitement des émissions comme le système Sparse Matrix Operator Kernel Emissions (SMOKE). En général, le système SMOKE utilise les totaux annuels d’émissions de précurseurs provenant de sources ponctuelles, étendues et mobiles issus des inventaires des émissions et les distribue sur une grille spatiale à un pas de temps compatible avec les exigences du modèle de transport chimique, qui est habituellement d’une heure. Le système SMOKEpeut également intégrer les données concernant les émissions sur un ensemble de résolutions temporelles, en cas de disponibilité.

À partir de ces données d’entrée météorologiques et concernant les émissions, le modèle simule les processus physiques et chimiques pertinents au fil du temps, et génère des fichiers de sortie contenant des données spatiales à propos des concentrations de polluants sur une zone géographique déterminée. En règle générale, les résultats du modèle sont produits sous la forme d’animations informatiques de champs spatiaux qui indiquent les changements dans la répartition des concentrations de polluants au cours d’un épisode de mauvaise qualité de l’air. Ces animations peuvent être très utiles en indiquant les régions qui sont les plus touchées par les propositions de mesures de contrôle des émissions.

Les modèles de transport chimique communément appliqués aux États-Unis et au Canada à la modélisation de la qualité de l’air sont les suivants : CMAQ, CAMx, AURAMS et CHRONOS. Ces acronymes signifient, respectivement : modèle de qualité de l’air multi-échelle de la communauté (Community Multi-scale Air Quality model, CMAQ; Byun et Schere, 2006; Carlton et al., 2010), modèle exhaustif de qualité de l’air avec extensions (Comprehensive Air quality Model with extensions, CAMx), système régional unifié de modélisation de la qualité de l’air (A Unified Regional Air-quality Modelling System, AURAMS), et système canadien hémisphérique et régional de NOx et d’ozone (Canadian Hemispheric and Regional Ozone and NOx System, CHRONOS). Comme cela a été mentionné précédemment, le modèle CMAQ a été élaboré par l’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis et le modèle CAMx a été élaboré par ENVIRON, Inc. Les modèles AURAMS et CHRONOS sont canadiens et ont été élaborés par Environnement Canada. Aux États-Unis, le système opérationnel de prévision de la qualité de l’air de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) utilise le modèle météorologique (WRF) pour orienter le modèle CMAQ dans une approche hors ligne. Au nord-ouest, le système de prévision quotidien de la qualité de l’air AIRPACT (Air-quality forecasting for the Pacific Northwest) utilise les résultats du modèle (WRF) produits par la University of Washington (http://www.atmos.washington.edu/mm5rt/) pour orienter le CMAQ exploité par la Washington State University (http://lar.wsu.edu/airpact/). Divers groupes de recherche aux États-Unis et ailleurs utilisent le modèle (WRF)-CHEM conçu comme un système en ligne ou couplé de transport météorologique/chimique, et l’Environmental Protection Agency est également en train d’élaborer un système couplé (WRF)-CMAQ. Ces systèmes couplés sont conçus pour tenir compte de la rétroaction entre les effets des aérosols sur le rayonnement solaire, et les répercussions sur le transfert d’énergie de la couche limite. Au Canada, le modèle actuellement opérationnel de prévision de la qualité de l’air est le modèle GEM-MACH (modèle global environnemental multi-échelle - modélisation de la qualité de l’air et de la chimie); il s’agit également d’un modèle couplé en ligne. Gong et al. (2011) et Makar et al. (2010) décrivent également ces modèles de façon détaillée.

10.3 Études de cas pour le bassin atmosphérique de Georgia Basin/Puget Sound

Cette section examine certaines des principales études de modélisation de la qualité de l’air effectuées au cours des dernières années dans la région de Georgia Basin/Puget Sound. Parmi elles, cinq sont mises en évidence. La première examine les répercussions du projet de réduction des émissions associé à la mise en œuvre du Plan de gestion de la qualité de l’air 2015 du Grand Vancouver. La deuxième étude se concentre sur l’effet des stratégies d’atténuation proposées sur les concentrations d’ozone à Puget Sound d’ici 2015. La troisième étude se penche sur l’ammoniac agricole dans la vallée du bas Fraser et sur l’effet d’une réduction hypothétique des émissions d’ammoniac à grande échelle. La quatrième étude porte sur la modélisation dans le but de soutenir une demande conjointe de la part des États-Unis et du Canada auprès de l’Organisation maritime internationale pour la désignation d’une zone de contrôle des émissions afin de limiter les émissions provenant des navires commerciaux exploités dans les eaux côtières. Enfin, la cinquième étude examine l’amélioration de la qualité de l’air, source d’avantages potentiels pour la santé en lien avec la mise en œuvre des plans d’action de 2008 pour le climat et pour l’air de la Colombie-Britannique.

Dans trois de ces études, la modélisation a été effectuée au nom d’Environnement Canada par RWDI Inc. Le système de modélisation se compose du modèle CMAQ, versions 4.2 à 4.6, avec des données provenant de l’inventaire des émissions compilées et traitées par le système SMOKE, versions 2.1 à 2.3. Au départ, on a utilisé le modèle météorologique MC2; cependant, ce dernier a plus tard été remplacé par le modèle actuel de prévisions météorologiques d’Environnement Canada, GEM-LAM. La modélisation a été réalisée sur le domaine nord-ouest du Pacifique à une résolution horizontale de 4 km au-dessus du sous-domaine de Georgia Basin, au sein d’une grille extérieure de 12 km ou 36 km. Les émissions pour la vallée du bas Fraser, y compris celles du comté de Whatcom, ont été obtenues à partir de l’inventaire de 2000 des émissions des principaux contaminants atmosphériques (PCA) et de l’inventaire des émissions du district régional de Vancouver (qu’on appelle maintenant le Grand Vancouver) pour la même année. Pour le reste de la partie américaine du bassin, l’inventaire national des émissions (NEI) des États-Unis de 1999 ou 2001 a été utilisé.

Ces études de cas supposent généralement des scénarios de politique ou des scénarios de réduction des émissions en vertu desquels la qualité de l’air ambiant est simulée par rapport au scénario de référence après l’introduction de certaines mesures de réduction des émissions. À l’exception du travail de modélisation de l’ozone pour la région de Puget Sound, les scénarios de référence comprennent un scénario d’été pour 2001 (du 9 au 31 août) et un scénario d’hiver pour 2002 (du 1er au 13 décembre). Le scénario de référence de l’été 2001 s’est déroulé au cours de l’étude Pacifique 2001, une étude intensive sur le terrain portant sur la qualité de l’air couvrant une variété de conditions météorologiques estivales, y compris plusieurs jours d’air chaud et stagnant accompagné d’épisodes de mauvaise qualité de l’air. Le scénario d’hiver couvre également une période au cours de laquelle des conditions stagnantes propices à des concentrations élevées de MP2,5 ont été observées. Les résultats concernant l’ozone n’ont pas été présentés pour le scénario hivernal, car les basses températures et le rayonnement solaire atténuent la production photochimique. Les scénarios de référence sont identiques dans les trois études effectuées par RWDI. Les inventaires des émissions, qui comprennent les émissions biogéniques et anthropiques, ont fait l’objet de projections pour 2001-2002 afin de définir les émissions pour le scénario de référence. Si nécessaire, les émissions du scénario de référence sont utilisées pour des projections d’anticipation afin d’obtenir un scénario de maintien du statu quo (MSQ).

10.3.1 Répercussions du Plan de gestion de la qualité de l’air du Grand Vancouver sur les concentrations ambiantes d’ozone et de MP2,5

En 2005, le Grand Vancouver a adopté son deuxième Plan de gestion de la qualité de l’air, qui est décrit comme « une stratégie à long terme pour garantir de l’air pur aux générations futures » (Grand Vancouver, 2007a). Même si le Grand Vancouver connaît actuellement une bonne qualité de l’air au niveau régional par rapport à la plupart des autres villes d’Amérique du Nord, les émissions de certains contaminants atmosphériques tels que les matières particulaires et les gaz à effet de serre devraient augmenter en raison de la croissance prévue de la population, du commerce et des transports. Pour faire face à cette tendance prévue à la hausse, le Grand Vancouver a arrêté un certain nombre de mesures visant à réduire les émissions de matières particulaires (MP) et de précurseurs de l’ozone provenant des principales sources dans la région. Ces mesures ciblent un certain nombre de secteurs différents, notamment la marine, les transports, l’industrie, les zones résidentielles et l’agriculture.

Modélisation de l’ozone et des MP2,5 et scénarios d’émissions

La modélisation de la qualité de l’air dans cette étude a été réalisée par RWDI à l’aide du système de modélisation MC2/SMOKE/CMAQdécrit ci-dessus (RWDI, 2006). Chacun des scénarios de politique a été évalué par rapport au scénario de maintien du statu quo (MSQ) en 2015. Les émissions de la Colombie-Britannique pour le scénario de référence, le scénario de maintien du statu quo en 2015 et les différents scénarios de politique sont détaillées dans le Tableau 10.1 (RWDI, 2006).

Tableau 10.1 Émissions pour la Colombie-Britannique correspondant à chaque scénario du Plan de gestion de la qualité de l’air du Grand Vancouver dans le domaine de 4 km (tonnes/jour). ( RWDI, 2006)
Scénario du Plan de gestion de la qualité de l’air CO NOx COV NH3 SO2 MP10 MP2,5
Scénario de référence
1824
444
304
72
132
211
82
MSQ en 2015
1872
380
277
75
141
262
89
Mesures du Plan de gestion de la qualité de l’air
1754
363
262
73
130
259
87
Sources marines
1871
371
277
75
128
260
87
Sources non routières
1872
375
277
75
141
262
89
Sources ponctuelles
1872
374
277
75
139
262
89
Mesures supplémentaires du Plan de gestion de la qualité de l’air
1742
349
260
69
125
257
86
Description du tableau 10.1

Le tableau 10.1 présente les émissions pour la Colombie-Britannique correspondant à chaque scénario du Plan de gestion de la qualité de l'air du Grand Vancouver dans le domaine de 4 km (tonnes/jour).

La première rangée du tableau contient les en-têtes « Scénario du Plan de gestion de la qualité de l'air », « CO », « NOx », « COV », « NH3», « SO2 », « MP10 » et « MP2,5». La première colonne montre les différents scénarios de politique. Les voici :

  • Scénario de référence
  • MSQ en 2015
  • Mesures du Plan de gestion de la qualité de l'air
  • Milieu marin
  • Sources non routières
  • Sources ponctuelles
  • Mesures supplémentaires du Plan de gestion de la qualité de l'air

La deuxième à la huitième colonnes présentent les émissions en tonnes par jour pour chacun des polluants indiqués dans l'en-tête de la colonne.

 

Scénario de base. Les émissions des scénarios de base pour les mois d’août 2001 et de décembre 2002 ont été modifiées à partir de l’inventaire des émissions des principaux contaminants atmosphériques au Canada en 2000 et de l’inventaire national des émissions aux États-Unis en 2002.

MSQ en 2015.Un scénario de maintien du statu quo (MSQ) a été élaboré pour l’année 2015 sur la base des prévisions d’émissions pour l’année en question découlant des projections de croissance de la population et de l’économie et des règlements existants, mais excluant tout nouveau règlement. Le scénario de MSQ est une projection des scénarios de base d’été et d’hiver de 2001 et 2002, décrits plus tôt.

Le scénario de MSQen 2015 décrit une augmentation des concentrations estivales d’ozone par rapport au mois d’août 2001 dans la région du Grand Vancouver, le comté de Whatcom et certaines parties de l’île de Vancouver. Une diminution de l’ozone est observée dans le détroit de Georgia, le détroit de Juan de Fuca et Puget Sound. L’augmentation de l’ozone autour du Grand Vancouver est due aux effets plus faibles du titrage associés à une réduction du NOx d’ici 2015. À l’inverse, les émissions de NOx à Puget Sound et dans la région de Seattle devraient augmenter en 2015, entraînant une diminution de l’ozone par rapport à 2001 (RWDI, 2006).

On prévoit pour 2015 une augmentation des MP2,5 en été dans tout le domaine en raison de l’augmentation des MP2,5 primaires, du NOx et du SO2, sauf autour du Grand Vancouver, qui affiche une diminution en 2015 en raison d’une réduction prévue des émissions de NOx en été comme en hiver. L’augmentation des précurseurs hivernaux dans le reste du domaine entraîne une augmentation globale des niveaux de MP2,5 dans l’ensemble de la région (RWDI, 2006).

Mesures du Plan de gestion de la qualité de l’air. Le premier scénario de politique suppose la mise en œuvre de mesures du Plan de gestion de la qualité de l’air dans la partie du domaine de modélisation correspondant au Grand Vancouver en plus des changements déterminés dans le scénario de MSQ en 2015. Ces mesures comprennent des normes d’émissions pour les véhicules lourds, des normes d’efficacité du carburant, l’amélioration des pratiques agricoles, une meilleure efficacité du chauffage des locaux et des règlements concernant les appareils de chauffage au bois. Ce scénario entraîne une réduction des émissions de NOx de 4,5 % par rapport au scénario de MSQ en 2015.

De faibles augmentations (~1 %) de la concentration moyenne d’ozone troposphérique sur une période de 8 heures de la vallée du bas Fraser à Seattle et à la pointe sud de l’île de Vancouver devraient se produire en raison d’un titrage plus faible à proximité des principales sources d’émissions de NOx. En aval de ces régions, les concentrations d’ozone montrent une légère baisse. La moyenne des niveaux horaires de MP2,5 est réduite d’environ 2 à 6 % dans la vallée du bas Fraser en été comme en hiver, à la suite d’une diminution des émissions de MP2,5primaires, de NOx, de composés organiques volatils et de SO2 (RWDI, 2006).

Sources marines. Le scénario suivant évalue les répercussions de la réduction des émissions marines d’ici 2015 grâce à la mise en œuvre de carburant à faible teneur en soufre pour les navires de haute mer, à l’utilisation accrue de l’alimentation à quai pour les navires au port, aux changements apportés aux systèmes de refroidissement de BC Ferries, ainsi qu’à la modification des techniques de combustion et à la rénovation des navires de port.

De faibles augmentations de l’ozone dans les voies maritimes du détroit de Georgia, du détroit de Juan de Fuca et de Puget Sound sont associées à un titrage plus faible en raison de la réduction du NOxdans ces régions. En aval de ces voies maritimes, de petites diminutions de l’ozone sont observées. Les niveaux de MP2,5diminuent en réponse aux réductions des émissions marines de MP2,5primaires, de NOxet de SO2 (RWDI, 2006).

Sources non routières. Ce scénario comprend les réductions d’émissions d’ici 2015 provenant de moteurs non routiers grâce à la modification des techniques de combustion et aux catalyseurs d’oxydation diesel. Les réductions des émissions de NOxissues de sources non routières par rapport au scénario de MSQ en 2015 entraînent de légères augmentations des concentrations d’ozone en raison du titrage plus faible près des sources d’émissions entre la vallée du bas Fraser et Seattle, jusqu’à la pointe sud de l’île de Vancouver. Les réductions modestes du NOx et les MP2,5 primaires issus de sources non routières entraînent de légères diminutions des MP2,5ambiantes (RWDI, 2006).

Sources ponctuelles. Le scénario suivant prend en compte les répercussions de la réduction des émissions provenant de sources ponctuelles importantes dans la région du Grand Vancouver en 2015, y compris les usines de ciment et les raffineries. Plus précisément, le NOx a été réduit de 2 100 tonnes dans les deux usines de ciment et le SOx et les MP2,5 des raffineries ont été réduits de 850 tonnes et de 50 tonnes, respectivement. Ces réductions entraînaient des diminutions d’environ 2 %, 1 % et 0,1 % respectivement de toutes les émissions au sein du domaine de modélisation.

La réduction des émissions provenant de sources ponctuelles par rapport au scénario de MSQ en 2015 est susceptible d’avoir un très léger effet sur les concentrations d’ozone et de MP2,5dans la région du Grand Vancouver, car il y a relativement peu de centrales thermiques dans la région (RWDI, 2006).

Mesures supplémentaires du Plan de gestion de la qualité de l’air. Le dernier scénario comprend la somme de toutes les mesures de politique déterminées dans les scénarios précédents appliquées à la région du Grand Vancouver, ainsi qu’au district régional de la vallée du Fraser. Ces réductions entraînaient des baisses des émissions de NOx (8 %), des émissions de composés organiques volatils (6 %), des émissions de SO2 (11 %) et des émissions de MP2,5 (2 %) sur le domaine de modélisation (RWDI, 2006).

La combinaison des stratégies d’atténuation représentées dans ce scénario entraîne une augmentation modérée de l’ozone troposphérique des voies maritimes du détroit de Georgia, du détroit de Juan de Fuca et de Puget Sound jusqu’à la région du Grand Vancouver. La réduction des émissions de NOx dans ces régions affaiblit le titrage de l’ozone, ce qui entraîne des concentrations plus élevées d’ozone. De petites zones localisées de diminution de l’ozone se produisent juste en aval (RWDI, 2006).

Les niveaux de MP2,5 affichent une diminution sur l’ensemble de la zone d’étude en été comme en hiver à la suite de réductions des émissions de MP2,5 primaires, de composés organiques volatils, de NOx et de SO2 (RWDI, 2006).

10.3.2 Répercussions des mesures de contrôle des émissions sur les niveaux ambiants d’ozone dans la région de Puget Sound

Dans une étude distincte, Lamb et al. (2006) ont modélisé les concentrations d’ozone au-dessus de Puget Sound à l’aide du système de modélisation MM5-SMOKE-CMAQ. Un scénario de référence concernant l’ozone a été modélisé pour un épisode qui s’est produit du 22 au 28 juillet 1998. Les émissions ont été prévues jusqu’en 2015, avec un scénario supplémentaire pour évaluer les niveaux d’ozone potentiels dus aux prévisions de croissance future, en partant du principe que de l’essence à faible pression de vapeur Reid (PVR) sera utilisée. Une analyse de sensibilité a également été effectuée sur les niveaux d’ozone du scénario de base pour évaluer l’incidence des changements sur les émissions de précurseurs, à la fois pour l’ensemble et pour divers secteurs (Lamb et al., 2006). En raison des mesures de réduction des émissions de NOx et de composés organiques volatils prévues pour 2015 à Washington et dans l’Oregon, les résultats laissent penser que les concentrations quotidiennes maximales d’ozone sur huit heures à Puget Sound pourraient s’améliorer pendant les périodes de concentrations élevées d’ozone et que Puget Sound atteindra la norme NAAQSactuelle (en cours d’examen) de 75 ppb d’ozone sur huit heures en 2015. Les émissions de NOx et de composés organiques volatils devraient diminuer, même sans tenir compte de la nouvelle zone de contrôle des émissions des navires (OMI, 2009), qui devrait entraîner des réductions supplémentaires des émissions de NOx. L’analyse de sensibilité a laissé entendre que les zones urbaines denses et les bassins atmosphériques pollués connexes situés à l’ouest de la chaîne des Cascades connaissent des concentrations limitées de composés organiques volatils. En bref, on a estimé que la concentration maximale d’ozone sur huit heures devait connaître une légère amélioration pendant les épisodes estivaux d’ici 2015 en raison des réductions prévues des émissions; les modifications concernant la pression de vapeur Reid dans l’essence ne joueront qu’un rôle minime dans ce phénomène. Les résultats concernant la limitation des composés organiques volatils dans certaines parties de Puget Sound sont cohérents avec les résultats pour la vallée du bas Fraser (Vingarzan et Schwarzhoff, 2010), mais Puget Sound manque actuellement de données ambiantes pour vérifier le résultat de ce modèle (Lamb et al., 2006).

10.3.3 Répercussions des réductions des émissions d’ammoniac agricole au cours de l’abattage de volailles en 2004 dans la vallée du bas Fraser

La vallée du bas Fraser présente les concentrations les plus élevées d’ammoniac dans l’air ambiant au Canada, ce qui contribue de façon significative aux niveaux ambiants de MP2,5 dans la région. L’ion ammonium (NH4+), un produit de la réaction de l’ammoniac avec les acides de l’atmosphère, contribue environ au tiers de la masse totale de MP2,5 dans la vallée du bas Fraser, ce qui reflète la grande disponibilité de l’ammoniac. Les inventaires des émissions estiment que 12 000 tonnes métriques d’ammoniac ont été émises en 2005, 66 % d’entre elles étant attribuables à l’agriculture (Grand Vancouver, 2007b).

L’élevage du bétail et l’utilisation d’engrais synthétiques sont les principales sources d’ammoniac agricole dans la vallée du bas Fraser. La question du rôle de l’ammoniac dans la formation de particules fines a soulevé un grand intérêt dans la vallée du bas Fraser en raison de l’étendue de l’activité agricole déployée dans la géographie de la vallée. Les émissions d’ammoniac les plus élevées sont issues des régions centrales et orientales de la vallée du bas Fraser, en particulier dans les environs d’Abbotsford et de Chilliwack, où se concentre la production de volaille et de vaches laitières. L’industrie de la volaille émet la plus grande part des émissions agricoles d’ammoniac (55 %), suivie du bétail (22 %) et de l’épandage d’engrais (10 %) (Grand Vancouver, 2007b).

On constate de fortes concentrations ambiantes d’ammoniac dans les régions du centre et de l’est de la vallée du bas Fraser, en particulier autour d’Abbotsford, où les émissions attribuables à l’élevage de la volaille sont également élevées. À cet endroit-là, les concentrations annuelles moyennes varient entre 10 et 20 µg/m3 et les valeurs maximales horaires peuvent dépasser les 200 µg/m3. Les concentrations élevées d’ammoniac sont très localisées à proximité des sources agricoles dans la vallée du bas Fraser et chutent rapidement avec l’augmentation de la distance depuis les sources. Les concentrations ont tendance à être plus élevées en été et en automne, ainsi que pendant la nuit. Les particules d’ion ammonium sont plus dispersées sur l’ensemble du bassin atmosphérique, avec des zones de concentrations élevées tout au long de la vallée du bas Fraser et dans la région avoisinante (Vet et al., 2010).

Mesures de l’ammoniac au cours de l’abattage de volailles

Mi-février 2004, l’Agence canadienne d’inspection des aliments a annoncé une épidémie de grippe aviaire touchant la volaille de la vallée du Fraser. Des opérations d’abattage et d’autres mesures ont été menées à bien dans le but de contrôler la propagation du virus. L’abattage des volailles a constitué une occasion unique d’étudier les effets de l’arrêt de l’élevage de volailles sur les niveaux d’ammoniac et de matières particulaires, ainsi que sur la visibilité dans la vallée du bas Fraser.

Les données concernant l’ammoniac dans l’air ambiant ont été comparées pour les mois de juin à août pour l’année de l’abattage (2004) et l’année suivante (2005), respectivement, sur trois sites : Abbotsford, Chilliwack et Langley (Figure 10.1). Les effets de l’abattage ont été les plus importants sur le site d’Abbotsford avec des concentrations moyennes quotidiennes d’ammoniac au cours de l’été 2004 inférieures d’environ deux tiers (11 µg/m3) par rapport aux niveaux de l’année suivante (30 µg/m3), lorsque l’élevage de la volaille a repris au rythme habituel. À l’inverse, aucune différence n’a été observée sur les sites de Langley et de Chilliwack entre les deux années, ce qui révèle la nature localisée de la réduction de l’ammoniac. En outre, à Abbotsford, les effets sur les concentrations de particules d’ammonium n’ont pas été perceptibles et ceux sur les concentrations de MP2,5 (baisse de 9,5 %) ont été limités. Ces résultats laissent entendre que la formation des matières particulaires est limitée par des espèces de précurseurs autres que l’ammoniac dans cette partie de la vallée du bas Fraser (Vet et al., 2010).

 

Figure 10.1 Concentrations d’ammoniac provenant d’échantillonneurs en continu (Langley et Chilliwack) et de décomposeurs à cartouches filtrantes (Abbotsford) durant les étés de 2004 (abattage de volaille) et 2005 (adapté de Vet et al., 2010).

Figure 10.1 Concentrations d’ammoniac provenant d’échantillonneurs en continu (Langley et Chilliwack) et de décomposeurs à cartouches filtrantes (Abbotsford) durant les étés de 2004 (abattage de volaille) et 2005 (adapté de Vet et al., 2010). (Voir la description ci-dessous)

Remarque : Même si des échantillonneurs d’ammoniac en continu ont été utilisés sur les trois sites, des problèmes d’étalonnage en 2004 ont porté atteinte à la fiabilité des données à Abbotsford; par conséquent, les données provenant d’un décomposeur situé au même endroit ont été utilisées à la place. La comparaison des données du décomposeur et de l’échantillonneur en continu pendant une période à la suite du problème d’étalonnage (de janvier à juin 2005) a montré une bonne correspondance (pente = 0,89; R2 = 0,96).

Description de la figure 10.1

La figure 10.1 est un diagramme à barres qui présente la concentration d'ammoniac en µg/m3 pour les étés de 2004 et de 2005 à Abbotsford, à Langley, et à Chilliwack. Une note indique que même si des échantillonneurs d'ammoniac en continu ont été utilisés sur les trois sites, des problèmes d'étalonnage en 2004 ont porté atteinte à la fiabilité des données à Abbotsford; par conséquent, les données provenant d'un décomposeur situé au même endroit ont été utilisées à la place. La comparaison des données du décomposeur et de l'échantillonneur en continu pendant une période à la suite du problème d'étalonnage (de janvier à juin 2005) a montré une bonne correspondance (pente = 0,89; R2 = 0,96).

Pour Abbotsford (T34, données du décomposeur), la concentration de juin à août 2004 était de 10 µg/m3, et la concentration de juin à août 2005 était d'un peu moins de 30 µg/m3.

Pour Langley (T27, données continues), la concentration de juin à août 2004 et la concentration de juin à août 2005 étaient les deux d'environ 2 µg/m3.

Pour Chilliwack (T12, données continues), la concentration de juin à août 2004 et la concentration de juin à août 2005 étaient les deux d'environ 11 µg/m3.

 

Scénario de réduction des émissions d’ammoniac

Le système de modélisation MC2/SMOKE/CMAQa été utilisé dans le but de fournir un aperçu des pratiques de gestion agricole visant à contrôler l’ammoniac dans la vallée du bas Fraser (RWDI, 2006). Un certain nombre de scénarios de réduction des émissions ont été évalués, avec des réductions de l’ammoniac agricole allant de 20 à 80 % sur la partie canadienne de la vallée. L’effet de ces réductions sur les concentrations ambiantes de MP2,5 a été évaluée pour une zone de 36 km2 centrée sur le sud d’Abbotsford. Les modifications des concentrations de MP2,5 ont été évaluées en établissant une comparaison avec le scénario de base qui prend pour hypothèse l’absence de réduction des émissions d’ammoniac.

Selon le scénario de réduction de 60 % de l’ammoniac, choisi pour ressembler à la réduction au cours de la période d’abattage des volailles, la concentration moyenne modélisée de MP2,5 a été réduite par de 1,5 µg/m3 seulement, soit 9 %, par rapport à celle du scénario de référence. Cela est conforme à la diminution de 9,5 % des concentrations ambiantes de MP2,5mesurées par rapport aux niveaux de l’été 2005 sur le site d’Abbotsford. La réduction des concentrations de matières particulaires, comme l’indique le modèle, est très localisée sur la région d’Abbotsford, où l’exploitation avicole est plus concentrée. Pourtant, à certains moments au cours de la période de modélisation, les réductions des émissions d’ammoniac ont mené à des réductions généralisées des MP2,5, car les brises de mer et de terre et les écoulements de montagne et à travers les vallées ont transporté les effets des changements des émissions partout dans la zone d’étude. Dans l’ensemble, la faible réduction moyenne des concentrations de MP2,5 combinée à la nature très localisée de la réduction confirme que la formation des particules dans la vallée du bas Fraser n’est pas due seulement à l’ammoniac. En outre, les effets de la réduction des émissions d’ammoniac sur les concentrations d’ozone ont été négligeables. En résumé, les réductions des émissions d’ammoniac mesurées et simulées pendant l’abattage des volailles en 2004 indiquent un excès significatif d’ammoniac dans l’est de la vallée du bas Fraser. La faible sensibilité des MP2,5aux réductions d’ammoniac associée à l’effet très localisé laisse entendre que des stratégies de réduction des MP2,5 devront inclure plusieurs précurseurs des matières particulaires en plus de l’ammoniac (NH3).

10.3.4 Répercussions de la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions maritimes

Les moteurs de navires alimentés au diesel sont des émetteurs importants de sources mobiles de matières particulaires, de SOx et de NOx. La plupart ne sont pas assujettis aux règlements sur les émissions et fonctionnent avec du carburant dont la teneur en soufre est élevée. Par conséquent, ils ont une incidence significative sur la qualité de l’air dans des zones côtières et les zones intérieures à proximité (USEPA, 2010).

En mars 2010, l’Organisation maritime internationale a accepté une demande conjointe des États-Unis, du Canada et de la France pour une zone de contrôle des émissions au large de la côte nord-américaine. À l’origine, la demande a été présentée par les États-Unis et le Canada en mars 2009 et la France les a rejoints en juin 2009 au nom de ses territoires de Saint-Pierre et Miquelon, situés au large des côtes de Terre-Neuve (OMI, 2009).

À la suite de la désignation de l'Organisation maritime internationale, les grands navires en activité dans une zone nord-américaine de contrôle des émissions sont maintenant soumis à des normes strictes concernant les émissions de SOx et de NOx, ce qui entraînera d'importantes réductions des matières particulaires et de l'ozone. Depuis 2012, les navires doivent, pendant les opérations dans la zone de contrôle des émissions, rejeter au plus des émissions d'oxydes de soufre équivalentes à l'utilisation d'un carburant contenant moins de 1 % de souffre, et, à partir de 2015, ils devront réduire encore davantage le contenu en souffre, à 0,1 % (1 000 ppm), une réduction de 96 % par rapport aux émissions d'avant la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions. Les navires construits à partir de 2016 devront respecter une norme rigoureuse concernant le NOx dans la zone de contrôle des émissions, avec une réduction de 80 % par rapport aux normes actuelles. Ces nouvelles normes correspondent aux réductions d’émissions les plus strictes décrites dans le scénario de politique SCN1. Les émissions peuvent être réduites grâce à l’utilisation de carburants à plus faible teneur en soufre ou à l’utilisation de technologies post-traitement (épurateurs, réduction catalytique sélective). Aux États-Unis, au Canada et ailleurs, on trouve déjà du carburant à faible teneur en soufre, qui respecte la limite de 0,1 % de soufre dans le carburant (OMI, 2009).

Pour que la zone de contrôle des émissions soit définie, les promoteurs ont dû démontrer à l’Organisation maritime internationale que les navires en activité dans la zone contribuent aux concentrations dans l’air ambiant de polluants atmosphériques ou ont des impacts environnementaux défavorables (OMI, 2009). Cela a été obtenu par l’intermédiaire de la modélisation de la qualité de l’air dans diverses régions côtières des États-Unis et du Canada. Dans la région du nord-ouest du Pacifique, la modélisation de MTC à l’échelle régionale a été effectuée par RWDI (2009) au nom de la région du Pacifique et du Yukon d’Environnement Canada afin de simuler les répercussions des différentes stratégies de contrôle des émissions appliquées aux navires. Une modélisation à plus faible résolution à l’échelle continentale a également été effectuée en appliquant le modèle AURAMS au Canada et le modèle CMAQ aux États-Unis.

Modélisation AURAMS de l’ozone et des MP2,5

Le modèle canadien AURAMS a été exécuté sur le domaine national à une résolution de 42 km et une partie du domaine du modèle dans le sud-ouest de la Colombie-Britannique a été extrait, comme on peut le constater dans la Figure 10.2 et la Figure 10.3. La Figure 10.2 illustre les prévisions des réductions de la concentration estivale de l’ozone sur huit heures pour le Georgia Basin d’ici 2020, grâce à la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions. Des réductions estivales moyennes de 1 à 5 % sont prévues dans la plus grande partie de la région, avec des réductions de plus de 5 % prévues le long du détroit de Juan de Fuca (OMI, 2009). Le centre urbain de Vancouver constitue une exception, car le niveau réduit de titrage par le NO peut causer une augmentation de l’ozone dans l’air ambiant.

 

Figure 10.2 Réduction de la concentration moyenne quotidienne maximale d’ozone sur huit heures au-dessus de Georgia Basin d’ici 2020 à la suite de la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions (adapté de OMI, 2009).

Figure 10.2 Réduction de la concentration moyenne quotidienne maximale d’ozone sur huit heures au-dessus de Georgia Basin d’ici 2020 à la suite de la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions (adapté de OMI, 2009). (Voir la description ci-dessous)

Remarques : D’après les résultats du modèle AURAMS à une résolution de 42 km.

Description de la figure 10.2

La figure 10.2 montre une carte au trait du sud-ouest de la Colombie-Britannique qui présente au moyen de différentes couleurs les réductions de la concentration moyenne quotidienne maximale d'ozone sur huit heures d'ici 2020 à la suite de la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions. Les données sont fondées sur les résultats du modèle AURAMS à une résolution de 42 km; par conséquent, chaque « pixel » de couleur est une cellule de 42 km. Comme il est décrit dans le texte, des réductions moyennes de 1 à 5 % sont prévues dans la plus grande partie de la région à l'ouest de la chaîne Côtière, y compris l'île de Vancouver. Des réductions de plus de 5 % sont prévues le long du détroit de Juan de Fuca. Une augmentation de 0 à 5 % est prévue dans le centre urbain de Vancouver. Dans l'intérieur de la Colombie-Britannique, des réductions de 0,25 à 1 % sont prévues.

 

La réduction prévue de la concentration de MP2,5 en 2020 pour le Georgia Basin résultant de la zone de contrôle des émissions proposée est illustrée à la Figure 10.3 Les améliorations varient de 5 % à plus de 10 % de réduction des niveaux annuels moyens de MP2,5 dans l’air ambiant.

 

Figure 10.3 Réduction prévue des niveaux annuels moyens de MP2,5 dans l’air ambiant dans le Georgia Basin pour 2020 grâce à la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions par rapport au scénario de référence (adapté de OMI, 2009).

Figure 10.3 Réduction prévue des niveaux annuels moyens de MP2,5 dans l’air ambiant dans le Georgia Basin pour 2020 grâce à la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions par rapport au scénario de référence (adapté de OMI, 2009). (Voir la description ci-dessous)

Remarques : D’après les résultats du modèle AURAMS à une résolution de 42 km.

Description de la figure 10.3

La figure 10.3 montre une carte au trait du sud-ouest de la Colombie-Britannique qui présente au moyen de différentes couleurs les réductions en pourcentage des niveaux annuels moyens de MP2,5 dans l'air ambiant à la suite de la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions. Les données sont fondées sur les résultats du modèle AURAMS à une résolution de 42 km; par conséquent, chaque « pixel » de couleur est une cellule de 42 km. Des réductions de plus de 10 % sont prévues dans la région nord de Puget Sound et le long du détroit de Juan de Fuca. On prévoit également des réductions de plus de 10 % pour le nord et l'ouest de l'île de Vancouver, le détroit de Johnstone, l'île Saturna, l'Île Pender, l'île Galiano, et la région autour de la baie Boundary. Il devrait y avoir des réductions de 2 à 5 % pour le Grand Vancouver et l'est de la baie Howe, alors que le reste du bassin atmosphérique devrait connaître des réductions de 5 à 10 %. Dans l'intérieur de la Colombie-Britannique, des réductions de 0 à 5 % sont prévues.

 

La modélisation à l’échelle continentale à l’aide du modèle CMAQ (grille de 12 km intégrée dans une grille de 36 km) au-dessus des États-Unis a montré des réductions comparables durant l’été (de mai à septembre) de l’ozone et des MP2,5annuelles dans toutes les régions côtières pour 2020. Le secteur de Puget Sound devrait connaître une amélioration de 0,25 à 1 % de la concentration maximale d’ozone sur huit heures pour la saison estivale et de 5 à 15 % de la moyenne annuelle de MP2,5. Les avantages devraient s’étendre largement à l’intérieur des terres dans l’est de Washington et dans l’Oregon (OMI, 2009).

La mise en œuvre de la zone nord-américaine de contrôle des émissions sera également bénéfique pour les systèmes écologiques. Les résultats de la modélisation montrent que la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions permettra de réduire significativement les dépôts de soufre et d’azote aux États-Unis comme au Canada. Des études américaines ont montré que les réductions des dépôts de soufre seront comprises entre 4 et 25 % dans le nord-ouest du Pacifique en 2020, alors que les réductions des dépôts d’azote le long de la côte du Pacifique devraient être plus modestes (3 à 15 %), mais supérieures à 20 % dans certains cas. Les modèles canadiens ont montré que l’amélioration des émissions des navires entre leur rendement actuel et les normes de la zone des réductions des émissions entraîneront des baisses des dépôts de soufre total, qui pourraient atteindre jusqu’à 60 % dans la vallée du bas Fraser pour 2020 et jusqu’à 90 % sur l’île de Vancouver. Pour le total des dépôts d’azote, les réductions dans le sud-ouest de la Colombie-Britannique atteindront jusqu’à 15 % (OMI, 2009).

Les diminutions attendues des dépôts de soufre et d’azote entraîneront une réduction des dépassements des charges critiques pour les lacs et les zones forestières sèches. Dans le Georgia Basin, les émissions des navires dans le cadre d’un scénario de maintien du statu quo pourraient atteindre jusqu’à 100 % de la quantité excessive de dépôt dans certaines zones (OMI, 2009). L’excédent est défini comme la quantité de dépôt dépassant la charge critique. Par exemple, si la charge critique est de 1 000 kg/ha/an et que le dépôt est égal à 1 100 kg/ha/an, alors l’excédent est de 100 kg/ha/an. L’évolution de l’excédent est illustrée à la Figure 10.4.

Figure 10.4 Pourcentage de réduction de l’excès de soufre et d’azote dans le sud-ouest de la Colombie-Britannique pour la zone de contrôle des émissions proposée par rapport aux émissions actuelles des navires (Adapté de OMI, 2009).

Figure 10.4 Pourcentage de réduction de l’excès de soufre et d’azote dans le sud-ouest de la Colombie-Britannique pour la zone de contrôle des émissions proposée par rapport aux émissions actuelles des navires (Adapté de OMI, 2009). (Voir la description ci-dessous)

Remarques : L’excès de soufre et d’azote est défini comme la quantité de dépôt supérieure à la charge critique établie pour les lacs et les zones forestières sèches. D’après les résultats du modèle AURAMS à une résolution de 42 km.

Description de la figure 10.4

La figure 10.4 montre une carte au trait du sud-ouest de la Colombie-Britannique qui présente au moyen de différentes couleurs les réductions en pourcentage de l'excès de soufre et d'azote à la suite de la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions. L'excès de soufre et d'azote est défini comme la quantité de dépôt supérieure à la charge critique établie pour les lacs et les zones forestières sèches. Les données sont fondées sur les résultats du modèle AURAMS à une résolution de 42 km; par conséquent, chaque « pixel » de couleur est une cellule de 42 km. On prévoit des réductions de plus de 100 % dans la région autour de Victoria ainsi que dans l'extrémité nord-est du détroit de Juan de Fuca. Des réductions de 25 à 50 % sont prévues dans le sud du détroit de Georgie, le Grand Vancouver, la baie Howe et le sud de la côte Sunshine. Il devrait y avoir des réductions de 5 à 25 % dans la vallée du bas Fraser, à l'exception du nord du lac Harris, pour lequel il devrait y avoir des réductions de 50 à 100 %.

 

La mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions devrait également avoir des répercussions positives sur la visibilité. En l’absence de zone de contrôle des émissions, on prévoit pour 2020 que près de 6 % de la dégradation de la visibilité (en deciviews) dans le parc national des North Cascades dans l’État de Washington seraient dus aux émissions causées par les navires. Outre les avantages écologiques et pour la visibilité, la nouvelle zone de contrôle des émissions devrait offrir d’importants avantages pour la santé grâce à l’amélioration de la qualité de l’air. Des réductions des taux de mortalité et de morbidité sont prévues aussi bien pour États-Unis que pour le Canada (OMI, 2009).

10.3.5 Avantages du Plan d’action sur les changements climatiques et du Air Action Plan de Colombie-Britannique de 2008

En 2009, le gouvernement provincial de la Colombie-Britannique a confié à ENVIRON la tâche de documenter les avantages pour la santé des Britanno-Colombiens attribuables au Plan d’action sur les changements climatiques et au Air Action Plan de 2008. La mise en œuvre de ces plans devrait réduire les émissions de polluants atmosphériques en Colombie-Britannique, entraînant des améliorations de la qualité de l’air ambiant et réduisant l’incidence des effets de la pollution atmosphérique sur la santé. Bien que le Plan d’action sur les changements climatiques vise à réduire les gaz à effet de serre, bon nombre des mesures qu’il contient entraîneront des réductions des principaux contaminants atmosphériques (ENVIRON, 2009).

Modélisation de l’ozone et des MP2,5 et scénarios d’émissions

La modélisation de la qualité de l’air a été effectuée à l’aide des modèles MM5/SMOKE/CMAQà 36 km au-dessus de l’ensemble de la province. Les données de l’inventaire des émissions ont d’abord été séparées selon les 19 secteurs sources visés par les mesures de contrôle du Plan d’action sur les changements climatiques et du Air Action Plan afin de représenter avec plus d’exactitude les répercussions de ces programmes de contrôle sur les niveaux des émissions sources. Chaque élément de l’inventaire des secteurs source a ensuite été affecté aux divisions de recensement par l’entremise d’une procédure d’attribution cellule de grille/division de recensement visant à établir un lien entre les avantages pour la santé et la population (ENVIRON, 2009).

Le Air Action Plan comprend 28 mesures concernant les transports (p. ex. contre la marche au ralenti, pour la modernisation des autobus scolaires et des autobus de transport), l’industrie (p. ex. élimination des brûleurs de résidus ligneux) et les collectivités (p. ex. réduction du nombre de poêles à bois). En outre, bon nombre des initiatives du Plan d’action sur les changements climatiques mettent l’accent sur l’efficacité énergétique et l’énergie renouvelable, car ces éléments auront en outre l’avantage de réduire les émissions de NOx et de SO2. Les émissions totales annuelles par secteur pour les scénarios de référence et les scénarios de politique ont été compilées tous les trois ans à partir d’un scénario de référence en 2005 et jusqu’en 2020 (ENVIRON, 2009).

À l’échelle de la province, le Air Action Plandevrait entraîner une réduction significative des MP2,5. Le Plan d’action sur les changements climatiques devrait entraîner des réductions considérables du NOx et du SO2. Les plans devraient entraîner des réductions importantes des composés organiques volatils. Le Tableau 10.2 illustre les prévisions des avantages combinés de ces propositions de réduction des émissions dans trois divisions de recensement de la province à la suite de la mise en œuvre du Air Action Plan et du Plan d’action sur les changements climatiques d’ici 2020 par rapport au scénario de maintien du statu quo en 2020.

 

Tableau 10.2 Réductions prévues des concentrations dans l’air ambiant grâce au Air Action Plan et au Plan d’action sur les changements climatiques dans trois divisions de recensement de la Colombie-Britannique pour 2020 par rapport au scénario de maintien du statu quo en 2020 (Adapté de ENVIRON, 2009).
  NO2 SO2 MP2,5 O3
Mesure Moyenne annuelle
sur 24 heures
Moyenne annuelle
sur 24 heures
Moyenne annuelle
sur 24 heures
Moyenne quotidienne max.
sur 1 heure de mai à septembre
Vallée du Fraser
-15,6 %
-12,2 %
-2,4 %
-16,4 %
Grand Vancouver
-41,8 %
-24,8 %
-3,7 %
-29,3 %
Région de la capitale
-36,1 %
-13,3 %
-3,2 %
-13,5 %
Description du tableau 10.2

Le tableau 10.2 présente les réductions prévues des concentrations dans l'air ambiant de quatre différents polluants grâce au Air Action Plan et au Plan d'action sur les changements climatiques pour 2020 (par rapport au scénario de maintien du statu quo pour 2020) dans trois divisions de recensement de la Colombie-Britannique.

La première rangée du tableau contient un en-tête vide pour la première colonne, et ensuite les en-têtes « NO2 », « SO2 », « MP2,5 » et « O3 » pour la deuxième à la cinquième colonnes. La deuxième rangée donne les mesures pour évaluer les réductions de chaque polluant. Pour le NO2, le SO2 et les MP2,5, il s'agit d'une moyenne annuelle sur 24 heures. Pour le O3, il s'agit d'une moyenne quotidienne maximale sur une heure, de mai à septembre.

La troisième à la cinquième rangées indiquent les réductions de chaque polluant (en pourcentage) pour chacune des trois divisions de recensement à l'étude. La troisième rangée donne l'information pour la vallée du Fraser, la quatrième rangée donne l'information pour le grand Vancouver, et la cinquième rangée donne l'information pour la région de la capitale nationale.

 

L’étude est arrivée à la conclusion que la mise en œuvre du Air Action Plan et du Plan d’action sur les changements climatiques réduirait la mortalité prématurée de 366 décès par an et l’asthme, de 30 000 cas par an à l’échelle de la province en 2020. Les améliorations de la qualité de l’air et, par conséquent, les avantages pour la santé, ont tendance à être concentrés dans les régions les plus peuplées de la province, c’est-à-dire le Grand Vancouver et la région de la capitale (Victoria). Ensemble, ces programmes devraient entraîner des réductions importantes du fardeau porté par le système de soins de santé de la Colombie-Britannique à cause de la pollution atmosphérique (ENVIRON, 2009).

10.4 Résumé du chapitre

Les systèmes régionaux de modélisation de la qualité de l’air sont un outil essentiel pour évaluer les effets des mesures de gestion et de contrôle des émissions proposées sur la qualité de l’air ambiant. Les études de modélisation de scénarios examinées dans ce chapitre ont été effectuées à l’aide des modèles de transport chimique CMAQ ou AURAMS, en association avec les modèles météorologiques MM5, MC2ou GEM-LAM, les données provenant de l’inventaire des émissions étant traitées par le modèle SMOKE. Une modélisation à l’aide du modèle CMAQ a été réalisée sur le domaine nord-ouest du Pacifique à une résolution spatiale de 36 km ou 12 km, avec une modélisation détaillée sur un sous-domaine au-dessus du bassin atmosphérique de Georgia Basin/Puget Sound de 4 km. La modélisation à l’aide du modèle AURAMS a été effectuée à une résolution de 42 km.

Une étude portant sur l'effet des diverses réductions d'émissions cernées dans le Plan de gestion de la qualité de l'air du Grand Vancouver de 2005, qui comprenait des réductions dans la zone de contrôle des émissions marines, la réglementation de l'équipement hors route et des réductions des sources importantes de pollution ponctuelle dans la vallée du bas Fraser, a montré que ces mesures combinées entraîneront des diminutions modestes des émissions de NOx, de composés organiques volatils (COV), de SO2 et de matières particulaires (MP2,5). Toutefois, l'étude a également indiqué qu'il pourrait y avoir une augmentation modérée de l'ozone troposphérique à proximité des voies navigables du détroit de Georgia, du détroit de Juan de Fuca et de Puget Sound. Des réductions des émissions de NOx ont été associées à des concentrations plus élevées d'ozone dans ces régions.

Une étude des propositions de mesures de contrôle des émissions sur les concentrations d’ozone à Puget Sound a montré des améliorations marginales de la mesure maximale de l’ozone sur huit heures en été d’ici 2015. L'utilisation de l'essence à faible volatilité a joué un rôle minimal dans les résultats obtenus. Une analyse de sensibilité porte aussi à croire que la formation d'ozone dans les zones urbaines denses et les bassins atmosphériques pollués à l'ouest des Cascades est limitée par la disponibilité des composés organiques volatils.

La modélisation de l’ammoniac agricole dans la vallée du bas Fraser a montré que la sensibilité des concentrations ambiantes de MP2,5aux réductions des émissions d’ammoniac est faible, de sorte que même si le niveau d’ammoniac baisse de deux tiers par rapport à la normale, comme cela a été le cas au cours de l’abattage de volailles en 2004, les diminutions de MP2,5 restent relativement faibles (< 10 %) par rapport aux niveaux des années sans abattage. Les résultats de la modélisation étaient conformes aux résultats mesurés sur le site d’Abbotsford. La faible sensibilité des MP2,5 aux réductions du NH3, associée à l’effet observé, très localisé, laisse entendre que les stratégies de réduction de l’ammoniac, si elles sont appliquées de façon isolée, auraient un effet limité sur la réduction des niveaux ambiants de MP2,5 dans la vallée du bas Fraser.

Les travaux de modélisation effectués à l’appui de la désignation par l’Organisation maritime internationale de la zone de contrôle des émissions pour les navires a révélé des prévisions d’amélioration des concentrations d’ozone et de MP2,5au-dessus du bassin atmosphérique de Georgia Basin et de certaines parties de Puget Sound. En outre, les dépôts d’azote et de soufre devraient diminuer et la visibilité devrait augmenter en raison de la mise en œuvre de la zone de contrôle des émissions en 2012.

L’exercice final de modélisation de la qualité de l’air s’est penché sur les avantages potentiels découlant de la mise en œuvre du Plan d’action sur les changements climatiques et du Air Action Plan de 2008 de la Colombie-Britannique dans l’ensemble de la province. D’après les résultats du modèle, le Air Action Plan devrait réduire les MP2,5 de façon importante, alors que le Plan d’action sur les changements climatiques entraînera des réductions considérables du NOx et du SO2. Ces deux plans entraîneront une réduction importante des composés organiques volatils. Les améliorations de la qualité de l’air et, par conséquent, les avantages pour la santé, devraient être concentrés dans les régions les plus peuplées de la province, c’est-à-dire le Grand Vancouver et la région de la capitale.

10.5 Références

[OMI] Organisation maritime internationale. 2009. Proposal to Designate an Emission Control Area for Nitrogen Oxides, Sulphur Oxides and Particulate Matter. Soumis par les États-Unis et le Canada. Comité de la protection du milieu marin, 59e session, point à l’ordre du jour 6. MEPC 59/6/5. [consulté en mars 2011].

[USEPA] Environmental Protection Agency des États-Unis. 2010. Designation of North American Emission Control Area to Reduce Emissions from Ships. Office of Transportation and Air Quality. EPA-420-F-10-015. Mars 2010.

ENVIRON. 2009. The Health Benefits of the Climate Action Plan and the Air Action Plan. Préparé pour la BC Ministry of Environment et la BC Ministry of Healthy Living and Sport, juillet 2009. [consulté le 28 janvier 2011].

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