La lettre du laboratoire de l'Agence d'Essai Ferroviare  - Le blog de l'AEF
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Qualité de l'air

La composition chimique des particules fines dans l’air des gares souterraines.

5 campagnes de mesures en gare d’Avenue Foch pour une meilleure connaissance de la pollution de l’air

Dans un contexte de préoccupation croissante de la population et des pouvoirs publics sur la Qualité de l’air, notamment vis-à-vis de l’exposition aux particules fines, la Direction des Gares d’Ile de France et l’AEF se sont données pour objectifs de mieux connaître la composition des particules fines dans l’air des gares souterraines et de déterminer l’origine de ces particules ! L’objectif visé est de contribuer à la mise en place de solutions adaptées à la réduction de la concentration de celles-ci.

Les caractéristiques de ces particules demeurent en effet encore relativement mal connues malgré de nombreuses études déjà réalisées depuis des années. On sait qu’elles proviennent majoritairement de l’usure du matériel roulant au contact des infrastructures ferroviaires (freinage, contacts roue/rail, ballast…), ce qui dans des environnements clos, peut conduire à des concentrations relativement élevées de ces particules majoritairement métalliques.   

Pour mieux cerner cette problématique, l’AEF a réalisé 5 campagnes de mesures de septembre 2020 à mai 2021, afin de prendre en compte l’influence des variations saisonnières, dans la gare souterraine d’Avenue Foch sur la ligne du RER C.  Ces mesures ont été réalisées en collaboration avec l’INERIS (Institut national de l’Environnement Industriel et des Risques), le BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières) et AirParif (Organisme en charge de la surveillance de la Qualité de l’air en Ile de France).

Cette étude avait notamment pour but : 

  • La caractérisation physico-chimique des particules fines (concentration, composition chimique, caractéristiques physique et morphologique, dispersion spatiale) ; 
  • L’identification des sources d’émissions et leur contribution. 
Instruments de mesure installés sur le quai de la gare d’Avenue Foch dans la baie de mesure d’Airparif (À gauche) et la baie de mesure de l’AEF ( À droite)
Un des trois microcapteurs installé le long du quai de la gare d’Avenue Foch pour le suivi des concentrations en particules sur le quai 

De nombreux équipements de pointe ont été déployés à cette occasion, et notamment des moyens de mesure innovants tels que : 

  • l’analyseur Xact qui permet la mesure quasiment en temps réel de la concentration en éléments métalliques des PM10 (particules de diamètre inférieur à 10 micromètres) ; 
  • plusieurs microcapteurs afin de déterminer la dispersion spatiale des PM dans la gare 
  • un compteur de particules ELPI+ permettant d’obtenir des informations sur la concentration des particules ultrafines (nanoparticules). 

On peut ainsi constater à titre d’exemple, sur la figure ci-dessous la proportion importante de composés métalliques dans les particules PM10 et leur variation au cours de la journée.

Evolution de la concentration en particules PM10 et de leur composition métallique sur le quai de la gare d’Avenue Foch

Les observations au microscope électronique (images suivantes) montrent des morphologies variées des particules prélevées dans l’air de la gare, qui traduisent des mécanismes de formation différents. Par exemple, les particules en forme d’écaille proviennent de phénomènes d’abrasion tandis que les particules sphériques sont produites par échauffement lors du freinage mécanique ou encore du contact roue/rail. Les prochaines analyses de la composition chimique des particules selon leur morphologie apporteront plus d’informations concernant l’origine de ces particules (freins, roues, rail, …).

Particule en forme d’écaille observée au microscope électronique à balayage (MEB)
Particules de forme sphérique observées au microscope électronique à balayage

Des mesures sur le toit de la gare ont également été mises en place pour compléter cette étude. Ces mesures permettent de caractériser les particules présentes dans l’air extérieur afin de déterminer dans quelles mesures ces particules « extérieures » contribuent à la pollution présente dans l’air de la gare.

Instruments de prélèvements de particules atmosphériques pour les mesures sur le toit de la gare d’Avenue Foch

Les données produites durant ces 8 mois de mesures vont être analysées par un outil statistique : le modèle PMF 5.0. Développé par l’US EPA (Agence de protection de l’environnement des Etats-Unis), ce modèle mathématique est largement utilisé dans le cadre de recherche de sources d’émissions de PM10 dans l’air ambiant. Cette analyse statistique devrait permettre d’identifier les sources d’émissions des particules (profil d’émission de chaque source) prélevées sur le quai et de déterminer la contribution de ces sources (la « quantité » de chaque source)aux particules. Les résultats sont attendus avant la fin de l’année !

October 3, 2021by admin

JOURNÉE CORROSION

Le 3 novembre dernier s’est tenue sous l’égide de la Famille Technologie Chimie, une journée dédiée à la corrosion sur matériel roulant.

Une dizaine d’experts de l’ingénierie du Matériel ont ainsi échangé sur les différents types de corrosion et les mécanismes physico-chimiques en jeu, le Retour d’Expérience du domaine structure et caisse, les analyses de défaillance, les systèmes de protection par peinture.  Une conférence de l’ingénierie sera proposée en 2021 sur ce sujet.

Agrément du Ministère de l’Environnement

L’AEF est agréé par le ministère de l’environnement pour la mesure de la qualité des eaux usées depuis décembre 2020.

Cet agrément, en plus de l’accréditation du COFRAC, est une reconnaissance et un gage de qualité de la part du ministère de l’environnement. Cette reconnaissance permet notamment de réaliser des analyses de contrôle inopinée mais aussi des analyses pour la mise en œuvre du programme de surveillance pour l’analyse des eaux.

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LE LABO AEF

L’AEF, intégrée à l'ingénierie du matériel, est une entité reconnue pour son expertise dans le domaine des essais au sein de la SNCF. Le pôle Environnement et Prévention de l'Agence est spécialisé dans les problématiques de Santé, Environnement & Analyses Physico-chimiques.

Depuis la création de cette entité en 1933, l'équipe Environnement et Prévention travaille à l'évaluation et la maitrise des risques chimiques, sanitaires et environnementaux du domaine ferroviaire.

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