MODELISATION DE DISPERSION ATMOSPHERIQUE · 2019. 4. 4. · SOCOTEC - Agence Environnement & Sécurité - Centre Val de Loire 2, Allée du Petit Cher – BP 40155 – 37551 Saint

ANNEXE 26

MODELISATION DE DISPERSION ATMOSPHERIQUE

SOCOTEC - Agence Environnement & Sécurité - Centre Val de Loire 2, Allée du Petit Cher – BP 40155 – 37551 Saint Avertin Cedex Tél : (+33)2 47 70 40 40 - Fax : (+33)2 47 70 40 01 SOCOTEC France - S.A au capital de 17 648 740 euros - 542 016 654 RCS Versailles - APE 7120B - N° TVA intracommunautaire : FR77542016654 Siège social : Les Quadrants - 3 avenue du Centre - CS 20732 Guyancourt - 78182 St-Quentin-en-Yvelines Cedex -France www.socotec.fr

PIVETEAU BOIS 85140 – SAINTE-FLORENCE

MODELISATION DE DISPERSION ATMOSPHERIQUE

PROJET CHAUDIERE BIOMASSE

SCIERIE PIVETEAU

La Gauvrie

85140 – SAINTE-FLORENCE

AFFAIRE N : 1710-E14Q5-058 Date d’édition du rapport : 19 Septembre 2018 AUTEUR : Sylvain GOUGEON Email : [email protected] ; Tél. : 02.47.70.40.40

Rapport de modélisation

PIVETEAU BOIS – 85 Sainte-Florence

1710-E14Q5-058 – Septembre 2018 Modélisation de dispersion atmosphérique

Version 3.0 Page 1 sur 16

SOMMAIRE

1. OBJECTIF ET MODELE UTILISE ................................................................................................. 2

2. DONNEES GENERALES ............................................................................................................ 2 2.1. CONDITIONS METEOROLOGIQUES .................................................................................................................................... 2 2.2. CARACTERISTIQUES DES SOURCES D’EMISSION ................................................................................................................... 3 2.3. CARACTERISTIQUES DES SUBSTANCES EMISES ..................................................................................................................... 4

3. HYPOTHESES ET OPTIONS DE CALCUL ..................................................................................... 6

4. RESULTATS DE LA MODELISATION .......................................................................................... 7 4.1. RESULTATS RELATIFS AUX OXYDES DE SOUFRE (SO2) .......................................................................................................... 8 4.2. RESULTATS RELATIFS AUX OXYDES D’AZOTE (NO2) ............................................................................................................. 9 4.3. RESULTATS RELATIFS AUX POUSSIERES (PM2,5) .............................................................................................................. 10 4.4. RESULTATS RELATIFS AUX DIOXINES (PCDD) ................................................................................................................... 11 4.5. RESULTATS RELATIFS AUX COV (ASSIMILES AU FORMALDEHYDE) ......................................................................................... 12 4.6. RESULTATS MAXIMUM ET AU NIVEAU DES CIBLES RETENUES................................................................................................ 14

5. ANNEXE ............................................................................................................................... 16




1. OBJECTIF ET MODELE UTILISE

Cette étude consiste à modéliser les rejets atmosphériques émis par les installations de la société PIVETEAU au lieu-dit « La Gauvrie » sur la commune de Sainte-Florence (85). Elle s'inscrit dans le cadre de l'étude de risques sanitaires liée à un projet d’exploitation d’une 2nde chaudière biomasse. L’objectif est de définir les valeurs limites d’émissions qui seront prescrites par l’administration dans le cadre de l’exploitation de l’établissement. La modélisation a été réalisée à l’aide de la version 1.8 du logiciel ARIA Impact. Cet outil, développé par la société ARIA Technologies, permet d’étudier l’impact à long terme des émissions polluantes d’origine industrielle. Il s’agit d’un modèle gaussien intégrant les données d’entrée suivantes :

conditions météorologiques du secteur,

caractéristiques des sources d’émission,

caractéristiques des substances rejetées.

2. DONNEES GENERALES

2.1. Conditions météorologiques

Les données météorologiques ont été recueillies auprès de la station de La Roche-sur-Yon (85). Elles se trouvent sous la forme d’une rose des vents correspondant à des observations tri-horaires entre 1991 et 2010. La classe de stabilité atmosphérique D a été retenue. Les études réalisées par SOCOTEC à partir de fichiers informatiques de données météorologiques observées sur plusieurs années ont en effet mis en évidence que cette classe était la plus représentative en France métropolitaine. On rappelle que ce paramètre permet de décrire la turbulence atmosphérique dont dépend la dispersion du panache. La stabilité atmosphérique est décrite selon Pasquill à l’aide de six classes définies de la façon suivante :

Classes de stabilité de Pasquill

A B C D E F

Type d’atmosphère

très instable instable modérément

instable neutre stable très stable

Tableau 1 : Classes de stabilité de Pasquill

De façon schématique, en atmosphère instable, les écarts-type, qui définissent l’expansion horizontale et verticale du panache, sont importants. Par conséquent, le panache est large et atteint le sol dans une zone proche de la source. En atmosphère stable, ces écarts-type sont étroits, entraînant un panache fin, qui parcourt des distances plus importantes qu’en atmosphère instable avant d’atteindre le sol et qui subit un effet de dilution tout au long de son parcours. La température moyenne annuelle est prise égale à 11,8°C (source station Météo-France de La Roche-sur-Yon).




La rose des vents éditée par le logiciel à partir de ces données apparaît sur la figure 1.

Figure 1 : Rose des vents représentative du site

2.2. Caractéristiques des sources d’émission

Les caractéristiques des sources d’émission sont précisées dans le tableau 2.

Caractéristiques des sources d’émission

Chaudière biomasse existante

Chaudière biomasse projetée

Cyclofiltre A Cyclofiltre B Cyclofiltre C Cyclofiltre D Cyclofiltre E

Type de source ponctuelle ponctuelle ponctuelle ponctuelle ponctuelle ponctuelle ponctuelle

Hauteur par rapport au sol

28 m 30 m 10 m 10 m 10 m 10 m 10 m

Diamètre 1,2 m 1,2 m 0,6 m 0,6 m 0,9 m 0,3 m 0,5 m

Température des gaz au rejet

141 °C 35 °C 35 °C 35 °C 29 °C 19 °C 14 °C

Vitesse d’éjection des gaz

11 m/s 25,2 m/s 25,2 m/s 23,5 m/s 22,5 m/s 18,4 m/s 15,7 m/s

Coordonnées Lambert II étendu (m)

x = 333 470 y = 2 205 170

x = 333 420 y = 2 205 160

x = 333 420 y = 2 205 160

x = 333 430 y = 2 205 150

x = 333 450 y = 2 205 150

x = 333 380 y = 2 205 150

x = 333 420 y = 2 205 120

Substances rejetées

Dioxyde de Soufre (SO2) Dioxyde d’Azote (NO2)

Dioxines (PCDD) Poussières (PM2,5)

Composés Organiques Volatils (COV)

Poussières (PM2,5)

Tableau 2 : Caractéristiques des sources d’émission




2.3. Caractéristiques des substances émises

2.3.1. Vitesse de dépôt

La vitesse de dépôt intervient lorsque le nuage de polluant atteint le sol. Les molécules de polluants, soumises aux turbulences de l’atmosphère, sont en partie piégées sur la végétation. Pour les poussières, ce dépôt « par impaction » intervient en addition du dépôt du à la gravité, qui se produit lorsque les particules ont un diamètre et une densité suffisamment importante pour subir l’effet de la pesanteur. Selon les données de la littérature, la valeur retenue pour la vitesse de dépôt au sol est la suivante(1) :

6.10-3 m/s pour les Oxydes de soufre (SO2) et les Poussières (PM2,5),

4.10-3 m/s pour les Dioxines (PCDD),

3.10-3 m/s pour les COV.

0 m/s pour les Oxydes d’azote(NO2).

2.3.2. Diamètre des poussières

Le diamètre des poussières a été pris égal à 2,5 µm, celui des dioxines à 1,3 µm.

2.3.3. Flux émis à l’atmosphère

Les flux massiques des substances émises à l’atmosphère apparaissent dans le tableau 3. Il s’agit des valeurs maximum déterminées après la réalisation de modélisations par itération, qui permettent d’assurer l’absence de risque sanitaire pour les populations environnantes.

Flux corrigés (µg/s)

Substances Chaudière biomasse existante

Chaudière biomasse projetée

Cyclofiltre A Cyclofiltre B Cyclofiltre C Cyclofiltre D Cyclofiltre

E

SO2 1 838 595,0 1 450 129,4 - - - - -

NO2 4 826 311,9 2 175 194,1 - - - - -

PM2,5 183 859,5 145 012,9 291 254,4 291 254,4 0,79433029 59 574,7 145 627,2

PCDD 9,193.10-4 7,251.10-4 - - - - -

COV 393 053,3 326 279,1 - - - - -

Tableau 3 : Flux massiques des substances émises

(1) Source : « Approche méthodologique pour l’évaluation des risques sanitaires liés à l’incinération de déchets industriels spéciaux », Etude

RECORD n° 01-0658/1A , Polden, Réseau Santé Déchets, 2002.




Afin de tenir compte des périodes de fonctionnement de l’installation, les flux ont été corrigés de la façon suivante :

annéeunedansheuresdnombre

annéeldansmentfonctionnedeheuresdnombreFFcorrigé

'

''

Avec :

Fcorrigé = flux tenant compte des périodes de fonctionnement de l’installation (µg/s)

F = flux mesuré (µg/s)

Le temps de fonctionnement des installations est de 8 350 h par an.

2.3.4. Valeurs toxicologiques de référence

Les valeurs toxicologiques de référence de chaque substance relatives à la voie d’exposition par inhalation figurent dans le tableau 4.

Valeur toxicologique de référence (VTR)

Risque systémique – Effets à seuils Valeur toxicologique de référence (VTR) Risque cancérigène – Effets sans seuils

Oxydes de soufre (SO2) 30 µg/m3 -

Oxydes d’azote (NO2) 40 µg/m3 -

Poussières (PM2,5) 10 µg/m3 -

Dioxines (PCDD) - 38 (µg/m3)-1

COV assimilés au formaldéhyde

40 µg/m3 1,3.10-5 (µg/m3)-1

Tableau 4 : Valeurs toxicologiques de référence

Pour le risque systémique, les concentrations limites correspondent aux valeurs toxicologiques de référence mentionnées précédemment. Pour le risque cancérigène, les concentrations limites sont calculées pour un excès de risque de cancer vie entière acceptable fixé à 10-5, à partir de la formule suivante :

ERUERU

ERIC

510




Le tableau 5 fait apparaître les concentrations limites calculées.

Concentrations limites

Risque systémique – Effets à seuil

(µg/m3) Risque cancérigène – Effets sans seuil

(µg/m3)

Oxydes de soufre (SO2) 30 µg/m3 -

Oxydes d’azote (NO2) 40 µg/m3 -

Poussières (PM2,5) 10 µg/m3 -

Dioxines (PCDD) - 2,63.10-7 µg/m3

COV assimilés au formaldéhyde

40 µg/m3 0,77 µg/m3

Tableau 5 : Concentrations limites de référence

3. HYPOTHESES ET OPTIONS DE CALCUL

Les hypothèses émises pour la modélisation sont les suivantes :

les flux massiques de polluants sont représentatifs du fonctionnement à long terme des installations,

les données météorologiques recueillies auprès de la station de La Roche-sur-Yon (85) sont représentatives de celles du site et du domaine d’étude,

les vents calmes (< 1 m/s) ont été pris en compte dans les calculs,

les turbulences aérauliques dues à la présence d’éventuels obstacles entre les sources d’émission et les cibles ne sont pas prises en compte,

en ce qui concerne les installations, on suppose que le régime permanent est atteint instantanément. Les périodes de démarrage des installations pendant lesquelles des pics de pollution peuvent être observés ne sont par conséquent pas pris en compte,

les périodes de dysfonctionnement ne sont pas prises en compte,

la surélévation du panache, due à la vitesse d’éjection du gaz et à la différence de température entre les fumées et l’air ambiant, a été calculée à partir de la formule de Holland, formule préconisée par ARIA Technologies pour les petites cheminées et les faibles températures de gaz de rejets,

le calcul des écarts-type a été réalisé par la formule standard de Pasquill-Turner, retenue couramment pour les milieux ruraux,

la rugosité caractérise la surface du sol (bâtiment, forêt, mer…). Elle varie de 10-4 pour la glace à 1 pour les sites urbains. Dans cette étude, elle a été choisie égale à 1, valeur de référence pour l’occupation des sols par des zones urbaines,

le bruit de fond de la pollution locale n’a pas été pris en compte dans l’étude de dispersion atmosphérique. Les résultats ne tiennent donc pas compte du bruit de fond.




4. RESULTATS DE LA MODELISATION

Les résultats sont présentés sous forme de graphiques représentant une coupe horizontale du panache au niveau du sol.

Plusieurs seuils de concentrations peuvent ainsi être mis en évidence. Dans le cadre d’une étude d’impact sur la santé, il convient de faire apparaître la concentration limite (CL) définies au § 2.3.4., lorsqu’elle est atteinte, et différents pourcentages de celle-ci.

Afin d’homogénéiser les différentes cartographies, le principe suivant a été retenu pour la représentation des aplats colorés et obtenir ainsi des courbes d’iso-risque :

> CL

1/10ème de la CL (10-1)

1/100ème de la CL (10-2)

1/1000ème de la CL (10-3)

< 1/1000ème de la CL

Du fait du modèle utilisé (modèle de seconde génération considéré par l’INERIS, l’Institut de Veille Sanitaire et l’US-EPA comme l’état de l’art des modèles gaussiens), les résultats ne sont valides qu’au-delà de 100 m des sources d’émission.




4.1. Résultats relatifs aux Oxydes de Soufre (SO2)

Figure 2 : Concentrations en polluant en µg/m3 dans l’air au niveau du sol – SO2

Les seuils représentés sont définis dans le tableau 6.

Seuils retenus Résultats de la modélisation

30 µg/m3 (VTR à seuil – Risque systémique)

Valeur non atteinte

3 µg/m3 (10-1 de la VTR)

Valeur non atteinte

0,3 µg/m3 (10-2 de la VTR)

Valeur atteinte Concentration maximale = 2,73 µg/m3

0,03 µg/m3 (10-3 de la VTR)

Valeur atteinte

Tableau 6 : Résultats – SO2

Concentration maximale en Dépôt sec : 1,64.10-2 µg/m2s.




4.2. Résultats relatifs aux Oxydes d’Azote (NO2)

Figure 3 : Concentrations en polluant en µg/m3 dans l’air au niveau du sol – NO2




Valeur non atteinte



0,4 µg/m3 (10-2 de la VTR)

Valeur atteinte

0,04 µg/m3 (10-3 de la VTR)

Valeur atteinte

Tableau 7 : Résultats – NO2




4.3. Résultats relatifs aux Poussières (PM2,5)

Figure 4 : Concentrations en polluant en µg/m3 dans l’air au niveau du sol – PM2,5




Valeur non atteinte



0,1 µg/m3 (10-2 de la VTR)

Valeur atteinte

0,01 µg/m3 (10-3 de la VTR)

Valeur atteinte

Tableau 8 : Résultats – PM2,5





4.4. Résultats relatifs aux Dioxines (PCDD)

4.4.1. Risque cancérigène

Figure 5 : Concentrations en polluant en µg/m3 dans l’air au niveau du sol – PCDD Risque cancérigène



2,63.10-7 µg/m3 (Concentration limite – Risque cancérigène)

Valeur non atteinte

2,63.10-8 µg/m3 (10-1 de la VTR)

Valeur non atteinte

2,63.10-9 µg/m3 (10-2 de la VTR)

Valeur non atteinte

2,63.10-10 µg/m3 (10-3 de la VTR)

Valeur non atteinte Concentration maximale = 1,37.10-9 µg/m3

Tableau 9 : Résultats – PCDD Risque cancérigène





4.5. Résultats relatifs aux COV (assimilés au Formaldéhyde)

4.5.1. Risque systémique

Figure 6 : Concentrations en polluant en µg/m3 dans l’air au niveau du sol – COV Risque systémique




Valeur non atteinte


Valeur non atteinte

0,4 µg/m3 (10-2 de la VTR)

Valeur atteinte

Concentration maximale = 0,597 µg/m3

0,04 µg/m3 (10-3 de la VTR)

Valeur atteinte

Tableau 10 : Résultats – COV Risque systémique




4.5.2. Risque cancérigène

Figure 7 : Concentrations en polluant en µg/m3 dans l’air au niveau du sol – COV Risque cancérigène



0,77 µg/m3 (VTR sans seuil – Risque cancérigène)

Valeur non atteinte

0,077 µg/m3 (10-1 de la VTR)

Valeur atteinte

Concentration maximale = 0,597 µg/m3

7,7.10-3 µg/m3 (10-2 de la VTR)

Valeur atteinte

7,7.10-4 µg/m3 (10-3 de la VTR)

Valeur atteinte

Tableau 11 : Résultats – COV Risque cancérigène

Concentration maximale en Dépôt sec : 1,79.10-3 µg/m2s




4.6. Résultats maximum et au niveau des cibles retenues

Les cibles retenues pour cette étude sont les suivantes :

Cibles Localisation par

rapport aux sources Coordonnées X (L93) Coordonnées Y (L93)

1 Habitations 1 Est 333 810 m 2 205 180 m

2 Habitations 2 Nord 333 370 m 2 205 400 m

3 Habitations 3 Nord-Est 333 780 m 2 250 530 m

Tableau 12 : Localisation des cibles

Figure 8 : Localisation des cibles

Les résultats de la modélisation au niveau de ces cibles et les concentrations maximum sont présentés dans les tableaux ci-dessous :

Cibles MAX

Substances 1 2 3

Oxydes de soufre (SO2) 5,89E-01 6,81E-02 1,45E+00 2,73E+00

Oxydes d’azote (NO2) 1,38E+00 1,77E-01 3,38E+00 6,27E+00

Poussières (PM2,5) 3,62E+00 3,23E+00 2,64E+00 5,29E+00

Dioxines (PCDD) 2,94E-10 3,40E-11 7,24E-10 1,37E-09

COV assimilés au formaldéhyde 1,28E-01 1,46E-02 3,14E-01 5,97E-01

Tableau 13 : Résultats au niveau des cibles et concentration maximum observée dans l’air au niveau du sol (µg/m3)

Scierie Piveteau

Cible 1

Cible 2 Cible 3




Cibles MAX

Substances 1 2 3

Oxydes de soufre (SO2) 3,53E-03 4,09E-04 8,69E-03 1,64E-02

Oxydes d’azote (NO2) - - - -

Poussières (PM2,5) 2,17E-02 1,94E-02 1,59E-02 3,17E-02

Dioxines (PCDD) 1,18E-12 1,36E-13 2,90E-12 5,48E-12

COV assimilés au formaldéhyde 3,83E-04 4,38E-05 9,42E-04 1,79E-03

Tableau 14 : Résultats au niveau des cibles et concentration maximum observée dans les dépôts au sol (µg/m².s)




5. ANNEXE

SURELEVATION DU PANACHE

Lorsqu’un polluant est rejeté dans l’atmosphère au niveau d’une cheminée, il est souvent émis avec une certaine vitesse verticale et à une température supérieure à la température ambiante. Ces propriétés conduisent le nuage de polluant à s’élever au-dessus de la cheminée. Etant donné que l’air atmosphérique, dans lequel s’effectue le rejet, est généralement en mouvement horizontal sous l’effet du vent, le panache est entraîné latéralement au cours de son ascension jusqu’à ce qu’il atteigne une trajectoire horizontale (cf. figure ci-dessous).

L’axe du panache étant surélevé par rapport au sol, la concentration en polluants au niveau du sol est diminuée. Lorsque ce phénomène se produit, il est donc important de le prendre en compte afin de ne pas surestimer l’impact du panache au sol.

Avec les formules courantes de calcul de surélévation de panache, la phase transitoire d’ascension du panache est supposée être suffisamment courte pour être négligée. Autrement dit, tout se passe comme si les gaz étaient rejetés par une source virtuelle de hauteur (H) égale à la somme de la hauteur de la cheminée réelle

(h) et de la surélévation calculée (h).

u = direction du vent

h = hauteur réelle de la cheminée

h = élévation du panache

H = hauteur de la source virtuelle

H = h + h

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