Understanding, assessing and mitigating impacts on the environment and the population

Air pollution and noise are the two main transport externalities with proven adverse health impacts. Although considerable progress has been made in recent years to limit vehicle emissions, much remains to be done and our cities regularly experience pollution peaks.

When it comes to pollution, it is important to better characterise the pollution emitted by vehicles, but also to consider its ultimate fate in the soil and water. In order to acquire a shared perception of the problem, researchers from several IFSTTAR laboratories joined forces for an in-house network leadership initiative on pollutants moderated by Mathieu Goriaux and Yao Liu. This initiative made it possible to set up an information exchange network on methods for measuring pollutants in water, the air and the soil. The principal results obtained by teams from several laboratories and the wide variety of pollution fields investigated were presented at a seminar organised on 13 June 2017 in Nantes. 

With regard to atmospheric pollutant emissions, IFSTTAR continued its efforts to characterise the regulated or unregulated pollutants emitted by vehicles. In particular, the Institute has studied the impact of different types of engine technology and driving on emissions of unregulated pollutants. The EMI 2-4 study, for example, focused on the emissions of two-wheelers and light motorized quadricycles, which have so far been poorly regulated and little studied. 

The fate of these pollutants is also the subject of important research: changes in the concentration of particulates, PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) and atmospheric mercury as one moves away from the infrastructure; the deposition of platinum in the urban environment as well as mercury and palladium in roadside ecosystems. The characterisation of pollutants in urban stormwater requires research into the sampling method and the ranking of the ever-increasing number of substances to be analysed. The development of urban gardens on land that has been slightly contaminated by previous activities also raises the question of the characterisation of pollutants in soils. 

The EMI 2-4 project: analysis of the emissions from motorised two-wheelers and quadricycles

(ADEME, programme CORTEA)

Les émissions de polluants des deux-roues et quadricycles routiers motorisés sont encore insuffisamment connues et réglementées. Les limites d’émissions polluantes fixées pour leur homologation ont pris du retard, voire étaient absentes pour les voiturettes à motorisation diesel jusqu’en 2017. Ainsi leurs moteurs sont dépourvus de catalyseur, vanne EGR ou filtre à particules.

Le projet EMI 2-4 a permis, d’une part, de mettre à jour les émissions réelles des deux-roues avec de nouvelles données sur des composés non réglementés et, d’autre part, d’évaluer pour la première fois les émissions de polluants des quadricycles légers à motorisation diesel. La mesure des émissions à l’échappement a porté sur trois quadricycles routiers légers (voiturettes) selon deux cycles de conduite réglementaires et un cycle d’usage réel élaboré au LTE, et sur quatre modèles de scooters testés au banc spécifique de l’UTAC-CERAM selon trois cycles de conduite. Pour tous les véhicules, les polluants gazeux - dont de nombreux composés non réglementés – ainsi que les particules en masse et en nombre ont été suivis (composés organiques volatils).

Concernant les deux-roues, l’étude a confirmé que le moteur deux-temps reste extrêmement nocif en termes d’hydrocarbures, ou HC totaux, avec un facteur d’émission à plus de 10 g/km (soit 1 000 fois supérieur à celui d’une voiture essence récente). Certains composés cancérigènes benzène, toluène (plus de 3 g/km) et aldéhydes sont émis en quantités très élevées par ce moteur.

Les « voiturettes » sont également plus polluantes que les voitures diesel actuelles dans les mêmes conditions d’usage urbain : les quantités de CO émises sont 2 à 5 fois supérieures et jusqu’à 14 fois plus élevées pour le modèle à injection directe. Les facteurs multiplicateurs respectifs pour les émissions de HC sont du même ordre. Sans filtre, les trois quadricycles présentent aussi des émissions de particules élevées, équivalentes aux voitures diesel Euro 0 à Euro 2 (1990-1995). L’injection directe n’est meilleure qu’en termes d’émission de NOx, mais avec un ratio moins favorable en NO2, soit la forme la plus nocive de ces oxydes d’azote.

À l’avenir, d’autres évaluations seront nécessaires pour mesurer l’impact des limites réglementaires plus contraignantes entrées en application en 2017 (Euro 4). 

Le bruit est aussi une atteinte majeure à l’environnement. Une récente étude commandée par l’ADEME a chiffré à plus de 20 milliards d’euros par an le coût social dû au bruit des transports. L’action de l’Ifsttar porte depuis plusieurs années sur la mise au point de modèles de prévision du bruit, de son émission à la source et de sa propagation. Plus récemment, des outils d’évaluation ont été développés, en lien notamment avec la réalisation de cartes de l’environnement sonore.  

Test sur voiturette au banc de mesure LTE_img
Test sur voiturette au banc de mesure LTE

NoiseCapture: a smartphone application for noise environment mapping

NoiseCapture est développée conjointement avec le CNRS dans le cadre du projet européen ENERGIC-OD cofinancé par le programme GEOPAL. Cette application Android permet de réaliser des mesures géo-localisées de niveaux sonores en milieu extérieur. Les données collectées sont transférées, de manière anonyme, vers un serveur qui agrège les contributions de l'ensemble des utilisateurs sous la forme de cartes. Visibles en temps réel sur un site web spécifique, ces cartes sont le fruit d’analyses acoustiques et géographiques. Si, pour l’instant, elles informent sur l’environnement sonore instantané, les cartes permettront à terme à la population et aux collectivités d’accéder à des indicateurs acoustiques traduisant l'exposition sonore. L’application a donné lieu à plusieurs présentations lors des Assises de la Qualité de l’Environnement Sonore 2017 à Paris.

The GRAFIC project

ADEME, en collaboration avec l'Université de Cergy-Pontoise, l'Université de Gand, Bruitparif et la Ville de Paris

La mise au point d’outils d’aide à la décision et d’outils permettant une caractérisation des environnements sonores urbains, qui soient cohérents du point de vue qualitatif, est un enjeu majeur. L’objectif du projet GRAFIC était de combiner deux approches novatrices et récentes pour proposer des pistes de réflexion vers une cartographie continue des environnements sonores urbains cohérente du point de vue perceptif et du point de vue physique : la cartographie des niveaux de bruit s’appuyant sur des données mobiles et la caractérisation des environnements sonores du point de vue perceptif.

De nouvelles méthodes de cartographie des niveaux de bruit, basées sur des mesures mobiles géo-référencées, ont récemment vu le jour. Elles ont l’avantage de considérer l’intégralité des sources sonores, de couvrir l’espace avec une très bonne résolution spatiale, et de diminuer les coûts associés à la production des cartes. D’autre part, des travaux récents ont mis en évidence qu’au-delà de la caractérisation des niveaux physiques, il était nécessaire de mettre au point des outils qui s’appuient davantage sur les aspects qualitatifs des environnements sonores, qui ne peuvent être réduits à leur simple dimension énergétique. Finalité : mieux prendre en compte l’exposition et la gêne des personnes face au bruit.

Projet GRAFIC_img
Carte de bruit interpolée