Vivre près d’un aéroport expose à une pollution différente de celle des villes. Elle n’est pas nécessairement pire à tous les égards, mais ses particularités comptent pour la santé.
Une nouvelle étude sur la qualité de l’air autour de l’aéroport de Zurich montre que les avions produisent des particules ultrafines à des concentrations plus de dix fois supérieures au niveau de fond habituel.
Les chercheurs ont constaté que chaque avion survolant le site provoquait un pic marqué de ces particules, dirigées directement vers le sol.
L’étude a été menée par Benjamin Brem et Sarah Tinorua, du Centre des sciences de l’énergie et de l’environnement de l’Institut Paul Scherrer (PSI).
L’équipe a effectué ses mesures autour de l’aéroport de Zurich pendant l’hiver 2022 et l’été 2024. Ses instruments étaient installés à environ un kilomètre sous le vent de la piste la plus fréquentée de l’aéroport.
Ce qui distingue cette étude
Les précédentes études sur la qualité de l’air à proximité des aéroports recueillaient généralement des particules tout au long de la journée, avant de les analyser ultérieurement pour obtenir des moyennes quotidiennes.
Cette fois, les particules ont été analysées en quasi-temps réel, dès leur capture. Des spectromètres ont permis de déterminer leur taille et leur composition chimique au fil de l’évolution des conditions.
Les chercheurs ont ainsi pu suivre précisément ce qui se produisait à chaque survol, tout en tenant compte des changements de direction du vent et des trajectoires d’approche.
Les sources de pollution ont pu être cartographiées avec une précision nettement supérieure à celle des travaux antérieurs.
Les résultats de l’analyse
Les moteurs d’avion émettent des particules ultrafines de moins de 100 nanomètres, notamment pendant le décollage et l’atterrissage.
Ces particules minuscules associent de la suie solide à des composés sulfatés volatils. Elles se forment lors de la combustion du carburant dans les turbines, puis du refroidissement des gaz d’échappement.
Les chercheurs ont relevé jusqu’à 300 000 particules ultrafines par centimètre cube d’air.
La nuit, lorsqu’aucun avion ne circulait, le niveau de fond à l’aéroport était plus de dix fois inférieur.
Comparaison avec l’air des villes
À titre de comparaison, l’air urbain contient généralement entre 5 000 et 40 000 particules par centimètre cube, soit bien moins que les concentrations mesurées près de la piste.
L’air des villes n’est toutefois pas plus propre sur tous les plans. Il comporte une proportion plus élevée de particules plus grosses, dans les catégories inférieures à 2,5 et à 10 micromètres, issues de la circulation routière, du chauffage et de l’industrie.
« En matière de masse des particules, la pollution particulaire à l’aéroport est donc inférieure à celle de la ville », a expliqué Sarah Tinorua. « Mais le nombre de particules à l’aéroport est nettement plus élevé. »
Cette différence est importante : la taille des particules détermine jusqu’où elles peuvent pénétrer dans les poumons.
Plus petites, les particules ultrafines atteignent plus profondément les fines ramifications pulmonaires que les particules plus grosses.
Elles suscitent donc une inquiétude particulière pour les salariés des aéroports et les riverains, même lorsque la masse totale de pollution est inférieure à celle d’un centre urbain.
Le rôle de l’huile lubrifiante
Les fortes concentrations de particules ultrafines près des aéroports n’étaient pas une surprise : des études antérieures en avaient déjà relevé à Amsterdam et à Francfort.
La nouveauté réside dans la présence d’huile lubrifiante sur ces particules ultrafines, qui n’avait jamais été mesurée en temps réel auparavant.
Une étude menée à l’aéroport de Francfort avait déjà trouvé de l’huile lubrifiante dans des échantillons de particules, mais uniquement à partir de moyennes journalières. Cette équipe l’a détectée en temps réel, juste après le passage d’avions pris individuellement.
« Les effets potentiels sur la santé de l’inhalation de tels lubrifiants jusqu’au fond des poumons n’ont pas encore été entièrement étudiés », a déclaré Sarah Tinorua.
Tous les types d’avions ne semblent pas produire ces émissions : leur apparition paraît dépendre de la conception des moteurs ou de leur état d’entretien. Par précaution, il existe néanmoins des raisons claires de les éliminer.
Vents plus forts, concentrations plus élevées
Chaque fois qu’un avion survolait la station de mesure à une altitude d’environ 80 à 100 mètres, les instruments enregistraient une forte hausse de la concentration de particules ultrafines.
Le phénomène s’explique par la physique : le courant descendant créé derrière les ailes pousse les gaz d’échappement des turbines vers le bas, directement jusqu’au niveau du sol.
Au-dessus d’environ 300 mètres, ces pics disparaissent, car les particules se dispersent trop rapidement dans l’air pour être détectées au sol.
Le vent joue lui aussi un rôle. Les pics étaient plus marqués à l’atterrissage qu’au décollage. Lors des décollages, ils n’apparaissaient que si le vent transportait le nuage de particules de la piste vers la station de mesure.
Des vents plus forts entraînaient des concentrations plus élevées, les vents faibles laissant aux particules le temps de s’agglomérer en amas plus gros, enregistrés différemment.
Différences avec les autres sources de pollution
Les moteurs d’avion sont optimisés pour le vol en altitude, et non pour fonctionner au niveau du sol.
En altitude, la combustion du carburant dans les turbines à gaz chaudes est relativement complète. C’est pourquoi les avions produisent principalement des particules ultrafines, plutôt que la suie plus grossière associée aux moteurs diesel ou aux procédés industriels.
Au sol, pendant le décollage et l’atterrissage, la combustion est en revanche moins complète, ce qui entraîne une production accrue de particules.
Le kérosène se distingue aussi comme l’un des rares carburants de transport dont la teneur en soufre n’est pas soumise à des limites strictes.
Cette teneur favorise la formation de polluants volatils : un carburant riche en soufre produit globalement davantage de particules.
Les mesures envisageables
L’Office fédéral de l’aviation civile suisse, qui a financé l’étude, examine déjà les résultats au sein de groupes de travail internationaux. Plusieurs mesures concrètes sont à l’étude.
Le passage à un kérosène pauvre en soufre constitue un point de départ évident, compte tenu du lien direct entre la teneur en soufre et la production de particules.
Des tracteurs électriques pourraient déplacer les avions entre la voie de circulation et la piste, au lieu de laisser tourner leurs moteurs à faible puissance pendant cette phase. Cela réduirait la quantité de kérosène brûlé de manière incomplète au sol.
L’aéroport de Zurich interdit déjà l’utilisation des groupes auxiliaires de puissance des avions après l’arrêt des moteurs au poste de stationnement. Les appareils doivent alors utiliser l’alimentation électrique de l’aéroport.
Les changements à plus long terme
À plus longue échéance, le carburant d’aviation durable, ou SAF, c’est-à-dire le kérosène synthétique, pourrait apporter une amélioration plus importante.
Le SAF ne contient pas de soufre et comporte moins de précurseurs de suie. Sa combustion est donc plus propre et produit moins de particules au total.
Les chercheurs du PSI travaillent activement sur la manière de le produire efficacement et à grande échelle.
Aucun de ces changements ne se fera du jour au lendemain, et certains nécessitent un accord international plutôt qu’une décision propre à chaque aéroport.
Les mesures réalisées à Zurich apportent néanmoins aux discussions les données qui leur manquaient : des informations précises en temps réel sur les substances émises, les avions concernés, les conditions d’émission et leur destination finale.
L’étude est publiée dans la revue Sciences et technologies de l’environnement.
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