Les défis d’une modélisation de dispersion atmosphérique réussie

Sources d'émission atmosphérique sur le toit d'une usine - Avizo Experts-Conseils

Voilà déjà 20 ans que je fais des études de modélisation de la dispersion atmosphérique et j’aimerais partager avec vous quelques clés qui font le succès d’une modélisation réussie.

J’utilise AERMOD pour faire la modélisation de la dispersion atmosphériques des émissions industriels. C’est l’outil de modélisation privilégié par la Environment Protection Agency (EPA) américaine et le Ministère de l’Environnement et de la Lutte au changement climatique (MELCC).

Le modèle AERMOD comporte un module de dispersion à l’état stationnaire utilisé pour les émissions fixes industrielles dont les résultats sont valides pour des distances de moins de 50 km.  Il comporte également un module de données météorologiques (AERMET) et un module de données de terrain (AERMAP).

La paramétrisation des données d’entrées

Il existe des guides préparés pour définir les règles à utiliser pour modéliser la dispersion des émissions atmosphériques. Un consensus s’est progressivement établi dans la communauté de spécialistes sur la paramétrisation des différentes données d’entrée des modèles de dispersion. Un encadrement mieux défini permet dorénavant de limiter la variabilité des données d’entrée.

Les données météorologiques

Plusieurs ministères de l’environnement, dont le MELCC au Québec, ont mis des données météorologiques à la disposition des utilisateurs du modèle AERMOD.

Les données de terrains

Les données de terrains sont facilement téléchargeables à partir du logiciel AERMOD. Les outils de visualisation de AERMOD permettent dorénavant de positionner précisément les bâtiments, les limites de terrain et les récepteurs.

Les types de sources d’émission

Les guides définissent mieux le type de sources (ponctuelles, de surface, linéaire, volumiques, …) en fonction de leurs caractéristiques. Le logiciel AERMOD a d’ailleurs beaucoup évolué ces dernières années. On y  définit jusqu’à 9 types de sources différentes, intégrant maintenant les torchères et les routes (sources linéaires).

La caractérisation des sources d’émission

Bien sûr, il reste encore certains points moins bien définis qui peuvent être discutés avec les analystes du MELCC lors du dépôt d’une modélisation. Par exemple une même source d’émission peut être paramétrée de différentes façons selon ses caractéristiques.

Une modélisation d’émission de polluants atmosphériques réussie

Résultat de modélisation de dispersion atmosphérique avec AERMOD - Avizo Experts-Conseils

Distribution spatiale de la concentration ambiante d’un contaminant

Avec tous ces nouveaux outils, ces nouvelles références et un encadrement mieux défini, il est important de se rappeler les principaux défis d’une modélisation réussie. 

Selon mon expérience, il est pertinent de revenir à la base : garbage in, garbage out. Les données utilisées pour déterminer les émissions à l’atmosphère sont critiques pour évaluer leur impact sur la qualité de l’air.

Bien comprendre la nature des contaminants et les mécanismes d’émission

A la base, il faut comprendre comment ces émissions sont générées et quels contaminants sont émis. Bien sûr, des facteurs d’émission provenant de sources fiables doivent être utilisés.

Mais encore faut-il savoir comment bien les comprendre et les interpréter. Je ne peux compter les fois où j’ai dû corriger des calculs d’émission parce que les gens les ayant faits n’avaient pas utilisés les bonnes données source.

Utiliser les fiches signalétiques à bon escient

Les fiches signalétiques des produits chimiques utilisées sont de bons outils pour identifier les composés organiques volatils (COV) pouvant être émis par différentes sources d’émission.

Toutefois, les concentrations maximales de contaminants indiquées dans les fiches est souvent non représentative des concentrations réelles des produits chimiques dans les produits. Il est important de valider avec les fournisseurs de produits chimiques avant de conclure à des dépassements des normes et des critères de la qualité de l’air.  

Une connaissance des procédés et des méthodes de calculs est primordiale pour pouvoir déterminer correctement leurs taux d’émission réels.

Identifier les normes et les critères applicables

Il faut savoir avec quels normes et critères de la qualité de l’air comparer les résultats de la modélisation.

Certains critères et normes ont été établis pour des aérosols tandis que d’autres pour leur forme volatile. Il est toujours pertinent de discuter avec un analyste du MELCC lors de doutes. C’est uniquement par expérience que l’on acquière ces connaissances.

Remettre les résultats de la modélisation en contexte

Les calculs pour des normes et critères 4 minutes et horaires doivent être les pires cas d’émission et ce pour la combinaison d’émission les plus élevées.

Il est clair que modéliser la dispersion d’émissions aux taux les plus élevés produits sur 5 années météorologiques peut engendrer des concentrations très élevées dans l’air, à des seuils qui sont loin des concentrations de contaminants mesurées sur le terrain.

La probabilité qu’un pire taux d’émission de contaminant survienne lors de la condition météorologique la plus défavorable pour la dispersion est souvent minime.

Et ce bien que les analystes du MELCC s’attendent à ce que les études de modélisation soient réalisées ainsi. Il est de la responsabilité du modélisateur d’expliquer ses résultats. Soit en donnant les fréquences et le lieu de dépassement des normes et critères ou en présentant des cas d’émission plus réalistes.

L’expertise, les connaissances et l’expérience des modélisateurs est toujours aussi importantes

Depuis que l’encadrement sur la façon de faire des modélisations est mieux défini par les autorités et les spécialistes de modélisation et que le logiciel AERMOD est devenu plus convivial, le nombre de personnes qui se croient habilité à faire des études de dispersion atmosphérique a grimpé en flèche.

Plusieurs consultants ont même commencé à former des technologues pour opérer de façon mécanique le logiciel. Ce qui peut être dangereux puisque ces professionnels n’ont pas les connaissances scientifiques requises pour comprendre les bases sur lesquels ont été développées les modèles de dispersion.

À mon avis, les études de modélisation de la dispersion atmosphérique se doivent d’être réalisées par des professionnels qui comprennent quels taux d’émission de contaminants et quelles normes et quels critères de la qualité de l’air utiliser.

On ne peut prendre pour acquis que les taux d’émission fournis par les entreprises clientes sont automatiquement bons ou à jour. Il faut parfois remettre en question les calculs réalisés et expliquer la façon de calculer que le MELCC s’attend d’avoir lors de l’étude de dispersion atmosphérique.

à propos de l'auteur, Luc-Pascal Rozon est un spécialiste de l'environnement chez Avizo Experts-Conseils

En conclusion, il est important de préciser qu’on ne doit pas sous-estimer le travail de fond réalisé par le professionnel lors d’une étude de modélisation. Souvent des discussions techniques avec les spécialistes des entreprises fournissant les données sont requises avant de commencer tout travail de modélisation.

La connaissance technique des façons de calculer les émissions et de les modéliser selon les exigences du MELCC permet tisser un lien de confiance avec les clients et est souvent ce qui fait la différence lorsque des changements engendrant des coûts sont requis pour atteindre la conformité exigée par le MELCC (ex : monter la cheminée, changer de produits chimiques, changer les procédures de travail, …).

C’est important de bien choisir les professionnels avec qui vous faites affaire si vous voulez obtenir une modélisation réussie et un projet qui sera conforme aux exigences réglementaires.

 
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