CARACTERISATION DE LA POLLUTION PARTICULAIRE (PM10 ET PM2.5) A ABIDJAN ET KORHOGO (COTE D’IVOIRE) EN LIEN AVEC LA SANTE DES POPULATIONS - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

CHARACTERIZATION OF PARTICULATE POLLUTION (PM10 AND PM2.5) IN ABIDJAN AND KORHOGO (COTE D'IVOIRE) IN LINK WITH THE HEALTH OF POPULATIONS

CARACTERISATION DE LA POLLUTION PARTICULAIRE (PM10 ET PM2.5) A ABIDJAN ET KORHOGO (COTE D’IVOIRE) EN LIEN AVEC LA SANTE DES POPULATIONS

Résumé

The work of this thesis focuses on current problems that have become alarming, namely the impact of air pollution on the health of populations in West African cities. For the first time, to our knowledge, they focus on both a capital city (Abidjan) and a medium-sized city (Korhogo) in Côte d'Ivoire. This study is part of the PASMU (Pollution de l'Air et Santé dans les Milieux Urbains) project and focuses specifically on particulate pollution. We observe that the measured concentration levels of PM10 and PM2.5 in the medium term from 2018 to 2020 on our 5 measurement sites (3 sites in Abidjan and 2 sites in Korhogo) are generally more than double the respective WHO recommendations of 2021. During the dry seasons, populations are subjected to concentrations that are at least twice as high as those in the wet seasons, with concentrations significantly higher in Korhogo than in Abidjan, which was to be expected. In Abidjan, these ratios reflect the influence of the traffic source on the three sites (A1, A2 and A3), with the additional contribution of the domestic fire source for A3, whereas in Korhogo, the predominant impact of incomplete combustion sources (domestic fires, two-wheelers, etc.) is noted, in agreement with the meteorology and regional climatic parameters. These results are confirmed by a PCA-PMF analysis which shows that the 2 main influential sources in Abidjan are the traffic source for 44.7% then the domestic fires source for 40%, while in Korhogo, it is the biomass and domestic fires for 70.7% and the traffic for 16%. The mass oxidizing activity (DTTm) and the fraction of soot carbon in aerosol (EC/PM2.5) are correlated on all sites, which suggests a link between the oxidizing activity of aerosols and the emissions by the traffic source. The observed volume oxidizing activities (DTTv) are of the order of magnitude of those observed in previous studies, in developed countries, with strong seasonal variations. Our spatial variation maps show that exposure levels are particularly high for populations in low-income neighborhoods of Abidjan, and in areas of high activity, notably in downtown Korhogo. Furthermore, the contribution of fine particles in the aerosol is predominant in Abidjan with PM2.5/PM10 ratios higher than 50% while in Korhogo, these remain lower than 50%, confirming the influence of anthropogenic sources in Abidjan and desert dust and soil sources in Korhogo. Finally, simulations on the city of Abidjan were performed with the WRF-Chem model. For this purpose, a new inventory for the city of Abidjan was developed, with an update of the traffic source emissions and the use of a specific spatialization key for each source. The comparison between the observed and simulated concentrations by the WRF-Chem model on Abidjan, allows to conclude that the modeling results are suitable especially with the high-resolution inventory, in spite of some biases that will have to be reduced.
Les travaux de cette thèse s’intéressent à des problèmes actuels aujourd’hui devenus alarmants, à savoir l’impact de la pollution atmosphérique sur la santé des populations dans les villes d’Afrique de l’Ouest. Pour la première fois à notre connaissance, ils se penchent à la fois sur une capitale (Abidjan) et une ville moyenne (Korhogo) de Côte d’Ivoire. Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet PASMU (Pollution de l’Air et Santé dans les milieux urbains) et porte spécifiquement sur la pollution particulaire. On observe que les niveaux de concentration mesurés de PM10 et PM2.5 à moyen terme de 2018 à 2020 sur nos 5 sites de mesures (3 sites à Abidjan et 2 sites à Korhogo) sont généralement plus du double des recommandations respectives de l’OMS de 2021. Pendant les saisons sèches, les populations sont soumises à des concentrations qui sont au moins deux fois plus élevées que celles des saisons humides, avec des concentrations largement plus importantes à Korhogo par rapport à Abidjan, ce qui était prévisible. On observe de fortes variations des rapports OC/EC d’un site à un autre : à Abidjan, ces rapports traduisent l’influence de la source trafic sur les 3 sites (A1, A2 et A3), avec pour A3, la contribution supplémentaire de la source feux domestiques alors qu’à Korhogo, on note l’impact prédominant des sources de combustion incomplète (feux domestiques, deux roues …), en accord avec la météorologie mais aussi avec les paramètres climatiques régionaux. Ces résultats sont confirmés par une analyse ACP-PMF qui montre que les 2 principales sources influentes à Abidjan sont la source trafic pour 44,7% puis la source feux domestiques pour 40%, tandis qu’à Korhogo, il s’agit des feux de biomasse et feux domestiques pour 70,7% et le trafic pour 16%. L’activité oxydante massique (DTTm) et la fraction en carbone suie de l’aérosol (EC/PM2.5) sont corrélées sur l’ensemble des sites, ce qui suggère un lien entre l’activité oxydante des aérosols et les émissions par la source trafic. Les activités oxydantes volumiques (DTTv) observées sont de l’ordre de grandeur de celles observées dans des études antérieures, dans des pays développés, avec de fortes variations saisonnières. Nos cartes de variations spatiales montrent que les niveaux d’exposition sont particulièrement élevés pour les populations des quartiers à bas revenus d’Abidjan, et des zones de fortes activités notamment au centre-ville de Korhogo. Par ailleurs, la contribution des fines particules dans l’aérosol est prédominante à Abidjan avec des rapports PM2.5/PM10 supérieures à 50% alors qu’à Korhogo, ces derniers restent inférieurs à 50%, confirmant l’influence des sources anthropiques à Abidjan et les sources de poussières désertiques et des sols à Korhogo. Enfin, des simulations sur la ville d’Abidjan ont été réalisées avec le modèle WRF-Chem. Pour ce faire, un nouvel inventaire pour la ville d’Abidjan a été développé, avec une mise à jour des émissions de la source trafic et l’utilisation de clé de spatialisation spécifique à chaque source. La comparaison, entre les concentrations observées et simulées par le modèle WRF-Chem sur Abidjan, permet de conclure que les résultats de modélisation convenables tout particulièrement avec l’inventaire haute résolution, malgré quelques biais qu’il conviendra de réduire.
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Citer

Sylvain Gnamien. CARACTERISATION DE LA POLLUTION PARTICULAIRE (PM10 ET PM2.5) A ABIDJAN ET KORHOGO (COTE D’IVOIRE) EN LIEN AVEC LA SANTE DES POPULATIONS. Ingénierie de l'environnement. Université Félix Houphouët-Boigny (Abidjan, Côte d'Ivoire), 2022. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03811519⟩
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