Les émissions d'ammoniac par les activités agricoles : impact sur la qualité de l'air

Ammonia emissions from agricultural activities : impact on air quality

• Auteur / Autrice : Lynda Hamaoui
• Direction : Matthias Beekmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie de la Pollution Atmosphérique et Physique de l'Environnement
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation, Méthodes de

Pollution atmosphérique

Ammoniac

Agriculture -- Environnement

Résumé

Une nouvelle approche a été adoptée pour l'estimation des émissions d'ammoniac provenant de la fertilisation minérale des sols agricoles. Ces émissions ont été calculées avec un modèle mécaniste unidimensionnel (1D) ''VOLT'AIR'' couplé avec des données spatialisées sur les pratiques agricoles, les propriétés du sol et la météorologie. Les émissions de NH₃ liées aux autres sources agricoles sont extraites à l'échelle du canton de l'inventaire national spatialisé (INS) et par la suite finement spatialisées. Les émissions modélisées montrent des variations spatiotemporelles qui dépendent du pH du sol, des taux et dates de fertilisation et des variables météorologiques, notamment la température de surface du sol et la vitesse du vent. La comparaison des émissions agricoles d'ammoniac calculées avec la nouvelle approche VOLT'AIR_INS (VOLT'AIR pour la fertilisation minérale et TINS pour les autres sources agricoles) ou issues de PINS avec celles fournies par EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) montre des différences significatives dans les distributions spatiales et temporelles. Des simulations ont été réalisées avec le modèle CHIMERE sur la période allant de mi-février à mi-mai de l'année 2007 en utilisant les émissions obtenues avec les trois méthodes VOLT'AIR INS_INS et EMEP. Les résultats montrent que les modifications d'émissions de NH₃ se répercutent sur la teneur en particules, mais de façon différenciée selon la région, en fonction des teneurs en nitrates. La comparaison statistique avec les mesures de PM10 montre une légère amélioration de la corrélation spatiotemporelle pour certaines régions et une réduction limitée du biais négatif (1 à 2 μg/m³).

A new approach has been set up to compute the ammonia emissions coming from mineral fertilizer spreading over agricultural soils. They are calculated using the one dimensional mechanistic model ''VOLT'AIR'' which has been coupled with datasets on cultural practices, soil properties and meteorology. NH₃ emissions from other agricultural sources are extracted at local scale from the national spatialised inventory (INS) and thereafter finely spatialised. The modelled emissions show high spatiotemporal variations depending on soil pH, rates and dates of fertilization and meteorological variables, especially soil temperature and wind speed. The comparison of the total ammonia emissions estimated with the new approach VOLT'AIR_INS (VOLT'AIR for mineral fertilization and INS for other agricultural sources) with the standard emissions provided by EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) shows significant differences in the spatial and temporal distributions. To assess and compare the impact of ammonia emission variability on the formation of ammonium nitrate particles, several simulations were carried out with CHIMERE for the period of February-May 2007 using NH₃ emissions from the three methods : VOLT'AIR_INS, INS et EMEP. The results show that changes in ammonia emissions have different effects on particle concentrations depending on regions and nitrate concentrations The comparison of modelled PM10 and ammonium nitrate aerosol with observations shows that the use of the new ammonia emission method improves slightly the spatiotemporal correlation in several regions and lightly reduces thee negative bias (1 to 2 μg/m³ in average).