Academic literature on the topic 'Émissions urbaines'

En 1959, lorsque la télévision a fait son apparition en Inde, le premier ministre de l’époque, Jawaharlal Nehru, a affirmé qu’il s’agissait d’un luxe que le pays ne pouvait se permettre. Il estimait que ce média devait être axé sur la population rurale, et servir à l’éducation et au développement. À l’époque de ma recherche en 2002-2003, bien que 70 % de la population de l’Inde vive encore en milieu rural, la vision de Nehru était largement oubliée et les émissions présentaient principalement des familles des classes moyenne et supérieure dans un environnement urbain. Cet article étudie les différentes répercussions de cette programmation pour les collectivités urbaines plutôt que rurales chez les habitants de Kothariya au Rajasthan, en Inde. Après avoir présenté un résumé de l’histoire de la télévision en Inde, l’article traite des réalisateurs et des producteurs qui créent des émissions généralement axées sur les collectivités urbaines pour la chaîne publique de l’Inde, Doordarshan. Il fait ensuite état des répercussions de ces émissions sur les habitants des milieux ruraux, en s’intéressant particulièrement aux perceptions des comportements urbains et aux désirs de consommer acquis par le biais de la télévision.

Ce travail porte sur la contamination en biocides des eaux urbaines et des milieux aquatiques superficiels soumis à une forte pression urbaine afin d’évaluer la contribution des rejets urbains et de proposer des solutions de réduction efficaces, globales et concertées. Dans ce but, des eaux usées brutes et traitées en station d’épuration, des rejets de déversoirs d’orage ainsi que des eaux de surface en amont et en aval de l’agglomération parisienne ont été échantillonnées. Dix-huit biocides ont été quantifiés dans la majorité des échantillons. L’analyse de la dynamique à long terme des concentrations de biocides en Seine a montré que même si l’interdiction de plusieurs molécules en tant que pesticides avait eu un impact notable sur la contamination des eaux de surface, elle n’avait pas entièrement éliminé les sources de ces composés. En l’occurrence, certains biocides ont été mesurés en rivière à des concentrations pouvant présenter un risque élevé pour les écosystèmes aquatiques d’après leur comparaison aux concentrations prédites sans effet. L’une des causes de leur présence réside dans les sources urbaines de biocides, dont les flux ont pu être calculés en caractérisant les incertitudes associées par une approche stochastique de type Monte-Carlo. Une augmentation des flux de biocides entre des points amont et aval de la zone d’étude a été constatée pour quatre molécules, en partie expliquée par la contribution des rejets urbains aux transferts de biocides vers les eaux réceptrices. Nos résultats permettent d’envisager des solutions de réduction à trois échelles : les émissions de biocides, leur transport dans le réseau d’assainissement et leur traitement avant rejet.

Ces dernières années, la notion de priorisation des substances à surveiller dans le milieu a émergé en raison de la diversité des composés. En effet, 100 000 substances sont référencées en Europe. Mais la priorisation des micropolluants est complexe de par les contextes très variés des différentes études, la diversité des critères de sélection possibles, les difficultés analytiques de leur suivi, etc. Les biocides sont des micropolluants encore peu suivis dans l’environnement malgré leur forte toxicité pour les organismes aquatiques et leurs nombreuses utilisations (plus de 800 couples substance/type de produit sont enregistrés en vertu du Règlement des produits biocides), notamment en milieu urbain: désinfectants, conservateurs dans les produits cosmétiques ou dans les matériaux de construction, pesticides, etc. Parmi les sources urbaines de contamination du milieu récepteur par les biocides, ce travail s’est intéressé aux rejets urbains de temps de pluie (eaux pluviales, déversoirs d’orage) qui se contaminent en ruisselant sur les surfaces urbaines telles que les bâtiments. En effet, des biocides sont ajoutés dans les matériaux de construction pour les protéger contre la croissance de micro-organismes à leur surface. Un exercice de priorisation des biocides a été conduit sur une liste de 25 biocides couramment utilisés dans les matériaux de construction afin de sélectionner des substances d’intérêt. Ces derniers ont été hiérarchisés en fonction de plusieurs critères liés à leurs émissions dans l’environnement, à l’exposition des populations aquatiques ainsi qu’à leur écotoxicité. Pour chacun des critères, un score entre 1 et 10 a été attribué en fonction du risque. Vingt biocides ont donc été sélectionnés comme pertinents à suivre dans le milieu.

Les avancées scientifiques permettent un suivi des émissions des villes à partir de mesures des concentrations atmosphériques de CO2 sur un réseau de stations et de méthodes d'inversion fondées sur des modèles de météorologie et de transport atmosphérique à méso-échelle. Nous prenons pour exemple l'agglomération de Paris. Les mesures atmosphériques collectées par un réseau de stations urbaines et périurbaines sont présentées, ainsi que les résultats d'une inversion des émissions et les directions de recherche pour affiner ces estimations. Enfin, la signature du premier confinement lié à la Covid-19 pendant le printemps 2020 sur les mesures atmosphériques de CO2 est présentée et suggère une forte réduction des émissions. Scientific advances enable the monitoring of urban CO2 emissions from in situ measurements of atmospheric CO2 concentrations and atmospheric inversion methods based on mesoscale meteorological models. We use the Paris urban area as an example. Atmospheric measurements collected at a network of urban and suburban stations are presented, as well as the results of an atmospheric inversion of the city emissions, and research directions to refine these estimates. The signature of the Covid-19 lockdown measures in the spring 2020 on the urban atmospheric CO2 signals is presented, indicative of a strong reduction of emissions.

Les villes concentrent aujourd’hui 55 % de la population mondiale, environ 75 % des émissions directes de CO2 dans le monde et une grande partie de la pollution. Rassemblées au sein d’organisations comme le C40 Cities Leadership Group (C40), elles jouent un rôle croissant dans la lutte contre le changement climatique. De nombreux outils et méthodologies de planification leur sont proposés. Des réflexions et expérimentations existent pour apporter aux villes des solutions dans le domaine de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables. Le nucléaire, énergie bas carbone, est une technologie complémentaire, au sein d’un mix énergétique varié, pour accélérer la décarbonation des zones urbaines.

Dans leurs efforts pour atteindre des objectifs de réduction des émissions de gaz à effets de serre, les villes font face à plusieurs défis, dont notamment le refus et les réticences des citoyens aux mesures climatiques. En matière de mobilité, ce problème est d’autant plus important qu’il touche aux phénomènes de « dépendance au sentier » et de l’automobilisme qui l’accompagnent : logistique et infrastructures, politique et économie, comportements et attitudes, temps et activités. Par le biais d’un sondage réalisé auprès de 650 Lyonnais, l’étude offre un portrait des motivations et des raisons de leur rejet relatif des modes doux de transports. L’étude montre que le changement climatique n’est pas un facteur de décision dans la mobilité quotidienne, que le confort, la rapidité et la liberté sont plus déterminants et ce, même pour les acteurs pour qui le climat représente le défi du 21e siècle. L’article termine avec quelques réflexions sur les implications pour une stratégie de politiques urbaines de déplacements.

Les ouvrages de filtration végétalisés pour la gestion à la source des eaux pluviales, appelés à l’international des ouvrages de biofiltration, de biorétention ou vegetative filter strips, visent la maîtrise du flux polluant associé aux eaux pluviales urbaines. Ces ouvrages permettent le stockage, la fltration au travers d’un substrat planté et éventuellement l’infiltration de l’eau. L’efficacité épuratoire a été évaluée in situ pour deux systèmes de biofiltration, un accotement filtrant et une noue filtrante, pour un panel diversifié de polluants. Ce panel comprend des éléments traces métalliques (ETM) et des micropolluants organiques – des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des alkylphénols, le bisphénol A (BPA), des phtalates – dans les phases totales et dissoutes. Les polluants essentiellement associés à la phase particulaire (Pb, Zn et HAP) étaient très bien retenus dans les ouvrages (abattements de concentration ›90%) pour la majorité des événements pluvieux. Cependant, une performance dégradée a été observée vis-à-vis des particules pendant la période hivernale, ce qui a été attribué à la taille plus fne des particules pendant cette période. Les abattements des concentrations dissoutes étaient rarement significatifs et tendaient à être bien plus faibles que ceux observés pour les matières en suspension (MES) et les polluants présents sous forme particulaire. De ce fait, des rétentions relativement faibles étaient observées pour les concentrations totales en polluants modérément particulaires, tels que le BPA, les alkylphénols et les phtalates. La rétention des ETM dissous semble avoir été limitée par leur association à la matière organique dissoute, alors que celle des micropolluants organiques dissous était limitée essentiellement par la contamination initiale du substrat filtrant ou par des émissions depuis les matériaux synthétiques de construction. À l’échelle annuelle, la noue filtrante dans sa configuration finale abattait entre 33 et 81% du flux polluant en fonction des polluants.

Les eaux usées ne sont plus vues uniquement comme une pollution à traiter, mais bien comme des ressources à valoriser, notamment les nutriments (azote et phosphore), la matière organique et l’eau. Cette étude s’est donc intéressée à différentes stratégies de récupération en évaluant des scénarios de séparation à la source des effluents domestiques à l’échelle d’un quartier selon des critères d’impacts environnementaux. Le deuxième objectif de cette étude est d’analyser l’effet de l’urbanisme sur le bilan environnemental de ces différents scénarios. Pour cela l’étude se positionne à l’échelle du quartier avec six configurations urbaines différentes et représentatives des villes européennes. Un choix délibéré de filière de traitement a été réalisé visant le recyclage des ressources avec les meilleures technologies disponibles et acceptées par la communauté scientifique. La comparaison a été réalisée avec une station d’épuration centralisée récupérant les ressources des eaux usées. Dans le but de recycler les nutriments et limiter l’impact de l’assainissement sur le changement climatique, la séparation à la source des effluents est la seule solution permettant d’atteindre des objectifs ambitieux et particulièrement la séparation des urines qui permet la récupération de l’azote à faible coût environnemental. La séparation à la source permet d’augmenter significativement les taux de récupération des nutriments sous la forme de fertilisants, passant de 6 % à 48 % (minimum) pour l’azote, et de 13 % à 58 % pour le phosphore. L’analyse du bilan sur le changement climatique montre des diminutions d’au moins 20 % de l’impact grâce à la valorisation de l’azote et de la baisse des émissions de N2O pour les scénarios de séparation des urines et des eaux noires. Pour les urbanismes denses (non pavillonnaires), il est même possible d’atteindre des réductions comprises entre 30 % et 60 % grâce à une diminution de la contribution des réseaux d’assainissement.

Le phénomène de déconcentration urbaine constitue une réalité à laquelle de nombreuses métropoles doivent désormais faire face. Perturbant les modèles de localisation des activités à l’échelle métropolitaine, ce processus n’est pas sans bouleverser de nombreux paradigmes, notamment en ce qui a trait aux dynamiques de mobilité. Bien que le lien entre forme urbaine et navettage ait fait l’objet de nombreuses études, les enjeux de cette réorganisation spatiale demeurent mal connus, leurs résultats étant souvent contradictoires. Parallèlement, les préoccupations environnementales grandissantes des métropoles se traduisent par une multiplication des inventaires, plans et politiques visant à réduire leurs émissions de GES. Ainsi, quels impacts la localisation des activités métropolitaines, sous l’influence du phénomène de déconcentration des activités, peut-elle avoir sur le navettage métropolitain et, par conséquent, sur les émissions de GES reliées au transport? À Montréal, le secteur des transports s’avère effectivement crucial en termes de réduction des émissions de GES, ce qui fournit un cadre d’étude particulièrement intéressant pour répondre à cette question.

Soucieuse de construire une société bas carbone, la Finlande entend réduire de 80 à 95 %, à l’horizon 2050, ses émissions de gaz à effet de serre par rapport au niveau de 1990. D’ici à 2029, le charbon sera interdit et les énergies fossiles verront leur poids dans le mix énergétique très largement réduit.

Les villes sont responsables de plus de la moitié des émissions de gaz à effet de serre. Alors que de nombreuses villes se sont engagées sur des trajectoires de réduction d'émissions, beaucoup n'ont pas les infrastructures nécessaires à l'élaboration de leur bilan d'émissions. La mesure des panache de CO2 des villes par imagerie satellitaire, couplée à des méthodes d'inversion atmosphérique, pourraient permettre de quantifier les émissions directes de CO2 des villes, ou tout au moins détecter des tendances dans leur évolution.OCO-3, avec son mode Snapshot Area Maps (SAMs), est le premier instrument donnant des images 2D (≈80km*80km) de la colonne totale de CO2 à haute résolution (≈2km*2km). Ces SAMs ciblent notamment les panaches atmosphériques de CO2 provenant de villes et de centrales thermiques, dans le but de quantifier leurs émissions. Les méthodes pour estimer ces émissions doivent être fiables et rapides pour traiter toutes les images disponibles (plusieurs milliers pour OCO-3), dont le nombre va augmenter avec les missions CO2M et GeoCarb. Les méthodes d'inversion par calcul direct de flux (Integrated Mass Enhancement, Cross-Sectionnal et Source Pixel) ou avec un modèle de panache gaussien nécessitent peu de temps de calcul. Cette thèse a pour but d'évaluer la précision de ces méthodes d'inversion de panache de CO2 et d'étudier les cas favorables en terme de cible et de condition d'observation. Ceci est fait dans un cadre théorique (simulations du transport atmosphérique) et en appliquant les méthodes aux SAMs acquis.Nous quantifions et analysons les différentes sources d'erreurs de ces méthodes en détail en utilisant des pseudo-images satellitaires de panaches, d'abord sur Paris puis sur 31 villes dans le monde. L'erreur de ces méthodes est principalement due aux erreurs sur l'estimation de la concentration de fond (concentration en XCO2 qui ne provient pas des émissions de la ville) et sur l'estimation du vent effectif qui a transporté le panache. Nous montrons, avec une méthode d'apprentissage par arbre de décision, la sensibilité de l'erreur sur l'estimation des émissions à la variabilité de la direction du vent dans la PBL et au bilan des émissions de la ville. L'ensemble regroupant les pseudo-images pour lesquelles les émissions sont importantes (>2.1ktCO2/h) et la variabilité de la direction du vent faible (<11°) donne un biais et un IQR théorique inférieur à 10% et 60% des émissions, quant celles-ci sont estimées avec la configuration optimale d'inversion avec un panache gaussien.Nous appliquons enfin nos méthodes aux SAMs d'OCO-3 et montrons que les sensibilités de l'erreur théorique aux 2 paramètres de sélection se retrouvent dans la différence des estimations d'émissions de nos méthodes et d'un inventaire spatialisé (ici ODIAC). Plus de la moitié des SAMs ne sont pas utilisables avec nos méthodes (trop faible nombre de points, faible échantillonnage en aval de la ville,..). Nos estimations d'émissions sont plus faibles que celles de l'inventaire ODIAC (≈-25% avec l'inversion utilisant le panache gaussien). Une source de cette sous-estimation est l'erreur dans le produit de réanalyse de vent utilisé. L'IQR de la différence entre les émissions estimées par nos méthodes et par l'inventaire est aussi plus grand (150%) que l'erreur théorique. 2 raisons importantes sont les incertitudes dans les émissions de l'inventaire et dans les réanalyses du champ de vent utilisées. Ce travail suggère que l'estimation des émissions de CO2 urbaines nécessite plus de développement méthodologique pour notamment réduire l'erreur dans l'estimation des concentrations de fond du panache. Cependant, l'erreur sur les champs de vent reste un problème, quelque soit la méthode d'inversion utilisée. Des pistes sont suggérées pour ajouter une couche de sélection aux pseudo-images. Par ailleurs, des images plus fréquentes seront nécessaires pour espérer détecter des tendances dans les émissions des villes à l'échelle pluri-annuelle
Cities are responsible for more than half of all greenhouse gas emissions. While many cities have committed to emission reduction trajectories, many lack the infrastructure to develop their emissions budgets. The measurement of CO2 plumes from cities by satellite imagery, coupled with atmospheric inversion methods, could allow quantifying direct CO2 emissions from cities, or at least detecting trends in their evolution.OCO-3, with its Snapshot Area Maps (SAMs) mode, is the first instrument to provide 2D (≈80km*80km) images of the total CO2 column at high resolution (≈2km*2km). In particular, these SAMs target atmospheric plumes of CO2 from cities and powerplants, with the goal of quantifying their emissions. Methods to estimate these emissions must be reliable and fast to process all available images (several thousands for OCO-3), whose number will increase with the CO2M and GeoCarb missions. The inversion methods by direct flux calculation (Integrated Mass Enhancement, Cross-Sectional and Source Pixel) or with a Gaussian plume model require little computation time. This thesis aims to evaluate the accuracy of these CO2 plume inversion methods and to study the favorable cases in terms of target and observation condition. This is done in a theoretical framework (atmospheric transport simulations) and by applying the methods to acquired SAMs.We quantify and analyze the different sources of error of these methods in detail using satellite pseudo-images of plumes, first over Paris and then over 31 cities in the world. The error of these methods is mainly due to errors in the estimation of the background concentration (XCO2 concentration that does not come from the city emissions) and in the estimation of the effective wind that carried the plume. We show, with a decision tree learning method, the sensitivity of the error on the emission estimate to the variability of the wind direction in the PBL and to the city's emission budget. The set of pseudo-images for which the emissions are large (>2.1ktCO2/h) and the wind direction variability low (<11°) gives a bias and a theoretical IQR lower than 10% and 60% of the emissions, when these are estimated with the optimal inversion configuration with a Gaussian plume.We finally apply our methods to the OCO-3 SAMs and show that the sensitivities of the theoretical error to the two selection parameters are reflected in the difference of the emission estimates from our methods and from a spatialized inventory (here ODIAC). More than half of the SAMs are not usable with our methods (too few points, low sampling downwind of the city,..). Our emission estimates are lower than those of the ODIAC inventory (≈-25% with the inversion using the Gaussian plume). One source of this underestimation is the error in the wind reanalysis product used. The IQR of the difference between the emissions estimated by our methods and by the inventory is also larger (150%) than the theoretical error. Two important reasons for this are the uncertainties in the inventory emissions and in the wind field reanalyses used. This work suggests that the estimation of urban CO2 emissions requires further methodological development to reduce, amongst other, the error in the estimation of background plume concentrations. However, the error in the wind fields remains a problem, regardless of the inversion method used. Suggestions are made to add a selection layer to the pseudo-images. In addition, more frequent images will be needed to hope to detect trends in city emissions on a multi-year scale

L'objectif de cette thèse est de faire ressortir et d'analyser les facteurs liés à l'organisation spatiale de la population et des activités susceptibles de produire une mobilité plus durable. Sur la base du constat que le système de transports n'est pas durable, nous effectuons une approche par les coûts de la mobilité à partir de trois indicateurs représentatifs de la durabilité de la mobilité des ménages : les coûts annuels de la mobilité urbaine des ménages, le taux d'effort annuel consacré par les ménages pour leurs dépenses de transports et leurs émissions annuelles de CO2. Le lien entre forme urbaine et mobilité n'est pas simple. Il s'agit d'un lien de réciprocité complexe à définir. Les travaux montrent que trois dimensions de l'environnement local jouent au final sur la mobilité des ménages : la densité, la diversité et l'accessibilité. La démarche consiste à confronter les facteurs supposés explicatifs des indicateurs de durabilité de la mobilité des ménages et de déterminer quelle est la part expliquée par la forme urbaine. Sur le périmètre élargi de l'enquête ménages de Lyon (2006), notre approche par les coûts de la mobilité des ménages permet une approche des inégalités sur le plan financier. Par ailleurs, une simulation sur l'évolution des prix du carburant montre que les classes moyennes seront de plus en plus concernées par l'augmentation continue des prix du pétrole à l'avenir. Afin de déterminer la part des coûts de la mobilité expliquée par la forme urbaine, nous bâtissons des modèles explicatifs au niveau du ménage en y intégrant des variables de forme urbaine et des variables socio-économiques du ménage. L'analyse met aussi en évidence l'influence des pôles secondaires sur la vulnérabilité des ménages et les coûts de la mobilité. Les modèles par type de ménages montrent enfin que les effets de la forme urbaine sont différenciés suivant les types de ménage. Il est également intéressant de mesurer les économies générées par des changements marginaux de forme urbaine. Nous bâtissons pour cela des modèles économétriques à un niveau plus agrégé permettant le calcul de coefficients d'élasticité. En outre nous pouvons estimer en termes économiques les gains espérés suite à des changements de forme urbaine.

L'objectif de cette thèse est de faire ressortir et d'analyser les facteurs liés à l'organisation spatiale de la population et des activités susceptibles de produire une mobilité plus durable. Sur la base du constat que le système de transports n'est pas durable, nous effectuons une approche par les coûts de la mobilité à partir de trois indicateurs représentatifs de la durabilité de la mobilité des ménages : les coûts annuels de la mobilité urbaine des ménages, le taux d'effort annuel consacré par les ménages pour leurs dépenses de transports et leurs émissions annuelles de CO2. Le lien entre forme urbaine et mobilité n'est pas simple. Il s'agit d'un lien de réciprocité complexe à définir. Les travaux montrent que trois dimensions de l'environnement local jouent au final sur la mobilité des ménages : la densité, la diversité et l'accessibilité. La démarche consiste à confronter les facteurs supposés explicatifs des indicateurs de durabilité de la mobilité des ménages et de déterminer quelle est la part expliquée par la forme urbaine. Sur le périmètre élargi de l'enquête ménages de Lyon (2006), notre approche par les coûts de la mobilité des ménages permet une approche des inégalités sur le plan financier. Par ailleurs, une simulation sur l'évolution des prix du carburant montre que les classes moyennes seront de plus en plus concernées par l'augmentation continue des prix du pétrole à l'avenir. Afin de déterminer la part des coûts de la mobilité expliquée par la forme urbaine, nous bâtissons des modèles explicatifs au niveau du ménage en y intégrant des variables de forme urbaine et variables socio-économique du ménage. L'analyse met aussi en évidence l'influence des pôles secondaires sur la vulnérabilité des ménages et les coûts de la mobilité. Les modèles par type de ménages montrent enfin que les effets de la forme urbaine sont différenciés suivant les types de ménage. Il est également intéressant de mesurer les économies générées par des changements marginaux de forme urbaine. Nous bâtissons pour cela des modèles économétriques à un niveau plus agrégé permettant le calcul de coefficients d'élasticité. En outre nous pouvons estimer en termes économiques les gains espérés suite à des changements de forme urbaine
The aim of this thesis is to highlight and analyze the factors related to the spatial organization of the population and the economic activities which may produce a more sustainable mobility. By considering that the transport system is not sustainable, we measure mobility costs thanks to three indicators which represent the sustainability of household mobility: the annual costs of household urban mobility, the annual effort rate devoted by households to their transportation expenditures and the annual CO2 emissions. The link between urban form and mobility is not straightforward. Actually, it is a complex reciprocal link to be defined. The literature shows that three dimensions of local environment finally influence household mobility: density, diversity and accessibility. The method consists on confronting the factors alleged to explain the indicators of the sustainability of household mobility and on determining which part is explained by urban form. On the enlarged perimeter of the household travel survey of Lyon (2006), our approach based on household mobility costs enables, moreover, an approach to financial inequalities and introducing the notion of household vulnerability facing their transportation costs. In order to determine the share of mobility costs explained by urban form, we build some explanatory models, at the household level, by integrating urban form and socio-economic household variables. Especially the analysis focuses on the influence of secondary urban poles on the household vulnerability and mobility costs. Some explanatory models by household types show also that the effects of urban form are differentiated according to household categories. It is also interesting to measure the savings generated by marginal changes of urban form. To do that, we build some econometric models in a more aggregated level which allows computing elasticity coefficients. Thus, we can estimate, in economic terms, the expected savings that are triggered by urban form changes

Dans un contexte d'évaluation des impacts des aménagements urbains une approche fine des processus des émissions de polluants et des conditions de circulation doit être menée conjointement à une réflexion globale initiée par les Plans de Déplacements Urbains. On perçoit bien la nécessité d'une analyse multi échelles répondant à l'adaptation des déplacements dans un cadre urbain en évolution. La théorie classique des graphes utilisée pour décrire les réseaux de transport à travers les relations entre les sommets considère les carrefours de manière homogène. Or l'hétérogénéité de l'espace implique une forte variabilité des conditions de circulation et donc des émissions. Une approche par les graphes cellulaires et les Systèmes Multi Agent pour décrire finement l'espace et la dynamique des véhicules prend tout son sens pour affiner l'estimation et la localisation des émissions de polluant en milieu urbain
In a context of evaluation of the impacts of the urban developments a fine approach of the emissions processes and cnditions of circulation must be carried together with the reflexion initiate by the "Plans de Déplacements Urbains". One perceives well the need for a multi scales analysis for to answer at the adaptation of displacements within an urban framework in evolution. The classical theory of the graphs used to describe the networks considers the nodes in a homogeneous way. However the heterogeneity of space implies a variability of the conditions of circulation ans thus of the emissions. The association of the cellular graphs and the SMA is relevant to describe the network and the vehicle dynamic for to precise the localisation of the emissions on the network

Le secteur des transports est fondamental pour le développement économique d'un pays et pour assurer la communication et une bonne qualité de vie. Cependant, le transport routier conduit à une grave dégradation de la qualité de l'air et contribue au réchauffement de la planète. Parmi tous les polluants, les particules fines et ultrafines, émises par les véhicules mais également formées dans l'atmosphère sont considérées toxiques. De nombreuses études montrent que l’exposition chronique aux particules fines favorise le développement de pathologies respiratoires et cardiovasculaires. Les précurseurs gazeux, les principaux mécanismes réactionnels ainsi que les transformations physiques que les Aérosol Organiques Secondaires (AOS) subit dans l'atmosphère restent encore incertains. La présente étude porte principalement sur la caractérisation des polluants primaires émis par les échappements automobiles et les transformations photochimiques des COV / COVI. Les émissions des voitures ont été évaluées à l’aide d’un banc à rouleau au laboratoire de l’IFSTTAR. Les mesures du nombre de particules ont été effectuées directement au niveau de l’échappement. Pour les véhicules GDI, PN0.23 (<23 nm) représentait en moyenne 20- 30% du nombre total de particules émises, alors que pour les voitures diesel, cette fraction était bien inférieure (≈10-15%). Lors des régimes à grande vitesse (autoroutier Artemis) des véhicules diesel, une régénération passive de Filtre à Particules (FAP) a été observée. Les particules émises étaient principalement constituées de suie, de bisulfate et de matière organique. Les particules émises par les voitures essence à injection directe étaient principalement composées de Black Carbon (BC) et de gouttelettes organiques contenant des éléments. Pendant le démarrage à froid, les voitures GDI émettent des concentrations importantes de BC et de matière organique. Les émissions d'hydrocarbures ont également été étudiées. Les véhicules GDI ont émis des concentrations importantes de THC lors du démarrage à froid. Parmi les composés aliphatiques, des composés jusqu’à la C15 ont été identifiés, confirmant l’émission d'hydrocarbures plus lourds par les voitures diesel. La deuxième partie de ce travail consistait à étudier la transformation atmosphérique de certains COV (toluène, naphtalène, cyclohexane, nonane) émis par les véhicules Euro 5 et Euro 6 et à déterminer le potentiel de formation d’AOS de ces composés. Les composés choisis ont été photo-oxydés (seuls et en mélange) dans un réacteur à tube à flux d'aérosol afin de simuler leur vieillissement atmosphérique. Les résultats majeurs suggèrent: (1) des composés aromatiques et des HAP représentent les composés avec le plus fort potentiel de formation d'AOS ; (2) la température a un impact important sur la formation et le rendement d'AOS ; (3) la présence de particules préexistantes a un effet positif sur la formation d'AOS; (4) il a été constaté que la présence des NOx affectaient négativement la formation d'AOS ; (5) la formation d'AOS de mélanges de COV est fortement influencée par la fraction de composé aromatique. Certains des produits identifiés dans la phase particulaire n’ont jamais été signalés auparavant. La dégradation des composés aromatiques en régime de NOx moyen a produit des composés nitro-aromatiques identifiés à la fois en phase gazeuse et en phase particulaire. Cette thèse contribue à enrichir la base de données d’émissions des voitures, encore limitée aux véhicules Euro 5 et Euro 6. La spéciation des composés non réglementés aidera à mieux comprendre le budget atmosphérique d’AOS et les impacts des voitures sur la qualité de l’air. Enfin, l’étude de photoxydation de COV primaires (seuls, mélange et émissions complètes) conduira à une meilleure compréhension de la formation d’AOS
The transport sector is fundamental to the economic development of a country and to ensure communication and a good quality of life. However, road transport contributes significantly to global warming and leads to serious degradation of the air quality. Among all pollutants, fine and ultrafine particles, emitted by vehicles but also formed in the atmosphere are considered as potentially toxic. Many studies show that chronic exposure to fine particles promotes the development of respiratory and cardiovascular diseases. The main gaseous precursors, the atmospheric chemical pathways as well as the chemical composition and the physical transformations that secondary organic aerosol (SOA) undergo in the atmosphere, remain poorly understood. The main aim of this work was on one side to improve the knowledge about primary pollutants emitted from Euro 5 and Euro 6 diesel and gasoline passenger cars and on the other side to investigate the photochemical transformations of the VOCs/IVOCs emitted from these cars. Passenger car emissions have been evaluated on a chassis dynamometer test bench at the IFSTTAR laboratory. Particle number measurements were carried out directly at the tailpipe. For GDI vehicles PN0.23 (< 23 nm) represented on average 20 -30 % of total particle number emitted, while for diesel cars, this fraction was considerably lower (≈10-15%). During high speed regimes (Artemis motorway) of diesel passenger cars Diesel Particulate Filter (DPF) passive regeneration was observed. These periods were characterized by a high particle number concentration; their composition was mainly soot, bisulfate and some organic material. PM emitted from gasoline DI passenger cars was mainly composed by BC and some organic droplets containing traces of other elements. During cold start GDI cars do emit important concentrations of BC and organic material. Emission of hydrocarbons has also been investigated. Gasoline DI emitted important concentration of THCs during cold start. Among the aliphatic compounds, families until C15 have been identified, confirming emission of heavier HCs from diesel cars. The second aim of this work was the study of atmospheric degradation of selected VOCs (toluene, naphthalene, cyclohexane, nonane) emitted from Euro 5 and Euro 6 vehicles and to determine the SOA formation potential of these compounds under different environmental conditions. The chosen compounds have been photoxidized (alone and in mixture) in an Aerosol Flow Tube (AFT) reactor in order to simulate VOCs atmospheric aging. The results suggest: (1) aromatic and PAHs compounds, own highest potential to form SOA; (2) the temperature has an important impact on SOA formation and yield; (3) the presence of pre-existing seed particles has, in general, a positive effect on SOA formation and (4) NOx has been found to negatively affect SOA formation; (5) SOA potential formation of VOC mixtures is highly influenced by the fraction of aromatics. Some of the products identified in the particle phase have never been previously reported. Degradation of aromatic compounds under medium NOx regime produced nitro-aromatic compounds identified both in the gas and particle phase. This PhD contributes to enrich vehicle emissions database, still limited for Euro 5 and Euro 6 cars. Speciation of non-regulated compound will help to better understand atmospheric SOA budget and car emissions air quality impacts. By last, the photoxidation study of primary VOCs (alone, mixture and full emissions) will lead to a better comprehension of SOA formation from vehicles

La mise en oeuvre des politiques de transports urbains durables, qui nécessite le déploiement d'une combinaison d'instruments d'action complémentaires, s'avère ardue dans bon nombre de pays industrialisés. Or, le corpus portant sur les instruments de politique publique est restreint et possède de grandes lacunes quant à l'explication du choix des instruments. Au moyen d'une étude comparée des interventions en matière de transport urbain dans les villes de Montréal et de Boston, cette recherche vise à déterminer la pertinence et la validité d'un modèle basé sur les asymétries d'information et de légitimité entre les gouvernements, d'une part, et les acteurs privés et non gouvernementaux, d'autre part, afin d'expliquer le choix des instruments de politique publique. Les résultats indiquent que si la mise en place d'une combinaison instruments davantage coercitifs et proactifs est effectuée par les gouvernements lorsque ces derniers sont insufflés d'une forte légitimité et d'un haut degré de détention du savoir, le poids de l'histoire et de la culture politique, ainsi que l'aménagement institutionnel métropolitain, influent aussi le choix de la combinaison d'instruments.
Note : La présente étude fait partie d'un projet de recherche plus large, intitulé "Choix et efficacité des instruments de politique publique pour réduire les gaz à effet de serre: les interventions de quatre juridictions de l'Amérique du Nord-Est", qui est le fruit d'une collaboration entre le Département de science politique et l'École supérieure d'ATDR, Aménagement, architecture et arts visuels de l'Université Laval, ainsi qu'avec Y Institute for environmental studies de l'Université de Toronto, et financé par le Conseil de recherches en sciences humaines du Canada (CRSH). Ce mémoire fait état des résultats de la section de l'étude dédiée aux transports urbains, alors que deux autres secteurs sont étudiés par le projet de recherche plus large, soit le secteur des grandes industries émettrices de GES et celui des PME développant des technologies de réduction d'émissions.

L’autopartage est un concept qui s’est développé en Europe au début des années 90. Ce service s'adresse à une clientèle (particuliers ou entreprises) qui utilise sporadiquement la voiture ou qui, par choix ou en raison de contraintes, ne possède pas de voiture. La voiture est "partagée" entre plusieurs abonnés qui peuvent l'utiliser suite à une réservation à l'heure ou à la journée. L’autopartage, est un phénomène émergent et en forte croissance, tant en Europe qu’en Amérique du Nord. En 2006, l’autopartage était disponible dans 600 villes de par le monde, avec près de 348 000 adhérents se partageant l’usage de 11 700 voitures. En 1994, Auto-Com inaugurait à Québec le premier service pérenne d'autopartage en Amérique du Nord. Devenue par la suite Communauto, cette société est maintenant bien implantée dans quatre régions urbaines du Québec (Montréal et sa banlieue rapprochée, Québec-Lévis, Gatineau et Sherbrooke), avec plus de 20 000 abonnés en 2010, dont 3 000 à Québec et une croissance annuelle d’environ 20% ces dernières années. Ce service disponible à ses débuts dans les centres-villes s’étend maintenant aux banlieues de première et de deuxième couronne. Ce phénomène mérite donc d’être étudié en regard de son impact sur la mobilité. Les choix de mobilité des usagers de l’autopartage sont-ils semblables à ceux des autres automobilistes? Les abonnés utilisent-ils plutôt cette forme d’accès à l’automobile en complément des transports collectifs et actifs? Les utilisateurs de l’autopartage doivent réserver une voiture, se déplacer pour y accéder et payer en fonction de son utilisation (coûts fixes compris). En comparaison, une voiture possédée est toujours disponible et seuls les coûts variables d’utilisation sont apparents (essence et stationnement). Les contraintes de temps, de distance et de coût associés à l'autopartage devraient ainsi se traduire par une plus grande utilisation des modes de transport complémentaires (marche, vélo, transport en commun et taxi). On peut donc anticiper que les abonnés à l'autopartage consomment moins d'énergie et émettent moins de GES (gaz à effet de serre) lors de leurs déplacements que les propriétaires d'automobiles. Par contre, certains abonnés au service d'autopartage n'avaient pas de voiture avant leur abonnement; leur mobilité pourrait être plus grande qu'auparavant ou par rapport à des personnes non motorisées habitant le même secteur. Pour vérifier si le bilan des émissions de GES des abonnés est supérieur ou inférieur à celui de la population en général, une enquête a été réalisée d’avril à juin 2009 auprès d’un échantillon d’abonnés de Communauto à Québec, afin de recueillir l’ensemble de leurs déplacements durant une semaine. Afin de minimiser les coûts d’une telle enquête hebdomadaire, une approche innovatrice a été utilisée en développant une enquête Web dans le cadre d’un projet du RCE GEOIDE et de financements du CRSH et du FQRSC. Les répondants devaient identifier leurs lieux d’activités sur une carte (application utilisant les fonctionnalités de Google Maps). Par la suite, les lieux localisés par le répondant étaient disponibles pour remplir un carnet de déplacements par l’intermédiaire de menus déroulants. Le défi pour élaborer cette enquête fut grand, car il n’existe que peu d’exemples de ce type. L’enquête devait aussi retenir l’adhésion des participants durant une semaine. Au final, 57 abonnés de Communauto de Québec ont complété l’enquête WEB sur la mobilité et les résultats ont été comparés à ceux d’un groupe témoin (122 répondants) déjà enquêté avec des méthodes classiques (questionnaires et entrevues) en 2002 et 2003 à Québec (projet PROCESSUS financé par le CRSH et GEOIDE). La comparaison des deux méthodes d’enquête montre l’excellent potentiel d’une approche par l’intermédiaire d’internet. L’expérience fut riche en enseignements et résultats qui intéresseront sûrement toute personne désirant développer une enquête WEB sur la mobilité. Ainsi, des différences significatives ont été mesurées dans l’utilisation des outils de localisation selon le genre et le niveau de scolarité. En termes de mobilité, les résultats de l’étude sont probants. Les parts modales des abonnés de Communauto sont très similaires à celles des ménages non motorisés du groupe témoin et le bilan des émissions de GES est significativement moindre que celui de la population témoin pour tous les secteurs de la région de Québec (centre-ville, anciennes banlieues et nouvelles banlieues). Des différences sont aussi perceptibles en fonction du degré de motorisation et de la localisation du lieu de résidence, donc de la structure urbaine.
Car sharing is a concept developed in Europe during the 1990’s. This type of service is used by people and enterprises using car sporadically or that do not own a car, by choice or due to constraints. Car use is share among subscribers who must make a reservation to use it on an hourly or daily basis. This phenomenon is emerging and rapidly growing in Europe and North America. In 2006, car sharing was implemented in 600 cities around the World, meaning more than 348 000 subscribers sharing usage of 11 700 cars. In 1994, Auto-Com was launching in Quebec City, the first still existing car sharing service in North America. This company, now called Communauto, is now well implemented in four urban regions in the Province of Québec (Montréal and its inner ring of neighbourhoods, Québec-Lévis, Gatineau and Sherbrooke), having more than 20 000 subscribers in 2010, among which 3 000 are living in Québec City. The yearly growth rate was close to 20 % during the last few years. At the beginning, this service was mostly available downtown, but it is now well implemented in the first and second ring suburbs. The impact of this phenomenon on mobility deserves research. Is the mobility behaviour of car sharing users similar to that of other car drivers? Conversely, are the subscribers using this type of access to car as a complement to public and active transportation modes? Car sharing users must make a reservation, walk or move to access the vehicle and should pay in consideration of usage (fixed costs included). In comparison, an owned car is always available and only variable costs are immediately perceived (gas and parking). In theory, time constraints, distance and costs of using a shared car, should advantage other transportation modes (walking, biking, public transportation and taxi). Therefore, we anticipate that car sharing users are consuming less energy and generate less greenhouse gases (GHG) emissions than car owners, for their travelling needs. However, some car sharing subscribers did not have car access prior to their membership; their overall mobility could have increased or be higher than that on non-motorised people living in the same neighbourhood. The main purpose of this research aim at testing if the GHG emission balance of car sharing users is higher or lower than in the general population. A survey was realised between April and June of 2009 in order to collect all trips made by a sample of Communauto’s subscribers for an entire week. In order to minimize costs of such a weekly survey, a novel approach based on the Web was developed, thanks to a NCE GEOIDE Network initiative, receiving complementary funding from SSHRC and FQRSC. Respondents were asked to locate their activity places on an electronic map using a custom application based on Google Maps. Afterwards, places geo-referenced by respondents were used to fill seven daily trip logbooks using drop down menus. This survey was highly challenging because there are very few existing trip surveys using the Web. Moreover, the survey had to retain interest of respondent during an entire week. Finally, 57 Communauto’s subscribers living in Québec City filled an entire week logbook using the Web interface. Results of these car sharing users were compared to those of a control group (122 respondents) previously surveyed using pen-and-paper methods, in 2002 and 2003, also in Québec City (PROCESSUS Network funded by SSHRC and GEOIDE). When making comparison of both methods, one can understand the excellent potential of the Web-based survey. The experiment was very informative and the results are of great interest for those who want to develop a Web survey on mobility. Significant differences were observed for the selection of location tools between genders and among education levels. Findings are convincing with strong differences in mobility behaviours between car sharing users and others. Modal shares of car sharing users are very similar to those of non-motorized people in the control group and the average GHG emissions balance of car sharing subscribers is significantly lower than that of the control group for all considered neighbourhoods in Quebec City (downtown, older suburbs, new suburbs). Differences can also be established based on motorization, residential location and the nature of urban fabric.

En zone urbaine, la pollution atmosphérique représente un enjeu majeur de santé publique. La caractérisation du risque associé dépend fortement de la qualité de l’estimation des expositions. Si les études étiologiques s’appuient maintenant souvent sur des modèles ayant une résolution spatiale fine, les études d’impact sanitaire (EIS) reposent encore généralement sur des approches avec une faible résolution spatiale. Ces contrastes spatiaux pourraient entraîner des inégalités sociales dans la distribution de l’impact sanitaire des polluants atmosphériques. D’autres facteurs, et en particulier le bruit, partagent les mêmes sources et ont potentiellement des effets sur la santé, et devraient aussi être pris en compte dans les études épidémiologiques. Les objectifs étaient : 1. D’étudier la possibilité de modéliser la distribution des particules ultrafines (UFP) en milieu urbain, et d’évaluer la corrélation entre UFP et bruit ; 2. De réaliser une EIS des particules fines avec une résolution spatiale fine, et d’investiguer les inégalités socio-économiques dans le fardeau de maladie généré par les particules ; 3. D’estimer les bénéfices sanitaires de scénarios théoriques de réduction de la pollution de l’air à l’échelle urbaine.Le premier objectif fait partie du projet Tri-tabs, conduit dans les villes de Bâle, Gérone et Grenoble. Des mesures de 20 min du bruit routier et du trafic, mais pas des UFP, étaient fortement reproductibles sur plusieurs mois. Sur des mesures simultanées, la corrélation entre le bruit et les UFP était modérée, ce qui ouvre la possibilité d’un ajustement réciproque pour de futures études épidémiologiques, permettant ainsi de démêler leurs potentiels effets court terme.Le second objectif se focalise sur le long terme. La plupart du temps, les études d’impact sanitaire ne prennent pas en compte les variations spatiales des concentrations en polluants en zone urbaine. Dans les agglomérations de Grenoble et Lyon en 2012, l’exposition aux PM2.5 a été estimée à une échelle de 10×10 m en combinant un modèle de dispersion à des données de densité de population. Les événements de santé retenus étaient la mortalité ainsi que l’incidence du cancer du poumon (Grenoble) et des petits poids des naissances à terme. Les estimations de l’impact sanitaire ont été répétées en considérant les concentrations en polluants de façon homogène au sein de chaque agglomération. La proportion de cas attribuables à la pollution de l’air était de 3–8% pour la mortalité et 9–43% pour les petits poids de naissances à terme. A Grenoble, 6,8% des nouveaux cas de cancer du poumon étaient attribuables à la pollution de l’air. L’impact était sous-estimé de 8 à 20% lorsque les stations de mesure de fond étaient utilisées. Le risque attribuable était plus important dans les quartiers dont le niveau de défaveur sociale était intermédiaire ou légèrement au-delà.Nous avons estimé l’impact de scénarios de réduction des niveaux de particules fines. Les scénarios visant une réduction de ces niveaux de 5% permettraient une réduction d’environ 10% des décès attribuables aux particules, tandis que les actions visant à réduire uniquement la pollution chez les 10% d’habitants les plus exposés ne procureraient qu’un gain sanitaire marginal (environ 1%). En conclusion, nous avons montré que les mesures à court terme ne peuvent pas être utilisées pour modéliser les UFP en zone urbaine ; nous avons été parmi les premiers à réaliser une EIS s’appuyant sur un modèle de dispersion à résolution spatiale fine, et à avoir intégré les petits poids de naissances. Nos estimations ont montré que les stations de fond utilisées couramment en France pour les EIS tendent à sous-estimer les expositions, comparées à un modèle de dispersion. Notre estimation de la réduction des niveaux de particules fines nécessaire pour atteindre une réduction significative de l’impact sanitaire de la pollution de l’air en zone urbaine pourrait servir de guide à des politiques publiques
In urban areas, atmospheric pollution represents a major threat to human health. The accurate characterization of this threat relies centrally on the quality of exposure assessment. It also requires assessment of other factors sharing the same sources and also possibly impacting health, such as noise. Fine-scale exposure assessment of air pollution levels may allow identifying spatial contrasts. Such spatial variations may lead to social differences in the distribution of the health impact of these pollutants.The general aims of the PhD were: 1. To study the possibility to model ultrafine particles distribution in urban areas and assess the correlation of ultrafine particles levels with road traffic noise; 2. To assess the risk incurred by air pollution exposure with a fine-scale modelling approach and investigate the potential socio-economic disparities in health burden induced by particulate matter; 3. To investigate the health benefits expected from hypothetical scenarios of reduction of air pollution levels at the urban scale.The first aim relies on Tri-tabs project, conducted in three European cities (Basel, Girona, Grenoble). Measurements during 20 minutes of outdoor noise and traffic, but not of UFP, were strongly reproducible over durations of a couple of days or months. In these areas, on the short-term, noise levels and UFP concentrations exhibited relatively moderate correlations, which may allow adjustment for mutual confounding in epidemiological studies, thus allowing to disentangle their possible short-term health effects.The second aim introduces health effects, and focuses on the longer term. Risk assessment studies often ignore within-city spatial variations of air pollutants. In Grenoble and Lyon areas (0.4 and 1.2 million inhabitants, respectively) in 2012, PM2.5 exposure was estimated on a 10×10 m grid by coupling a dispersion model to fine-scale data on population density. Outcomes were mortality, lung cancer and term low birth weight incidences. The numbers of cases attributable to air pollution were estimated overall and stratifying areas according to the European Deprivation Index, a measure of social deprivation. Estimations were repeated assuming spatial homogeneity of air pollutants within city. The proportion of cases attributable to air pollution was in the 3-8% range for mortality and 9–43% range for term low birth weight. In Grenoble, 6.8% (95% CI: 3.1–10.1%) of incident lung cancer cases were attributable to air pollution. The impact was underestimated by 8 to 20% when background monitoring stations were used to assess exposure, compared to fine-scale dispersion modeling. Health impact was highest in neighborhoods with intermediate to higher social deprivation.Several countries across Europe have implemented air pollution regulation policies, or low emission zones, France being an exception. We estimated the health impact of air pollution under different scenarios of reduction of fine particulate matter concentrations. Scenarios targeting a reduction in the PM2.5 annual averages by 5% led to a 10% decrease of the health burden, while actions aiming at only reducing the exposure of the population exposed above the 90th percentile did not yield a significant reduction of the health burden (around 1%).In conclusion, we have shown that short-term measurements cannot be used to model ultrafine particles levels in urban areas; we were among the first to rely on a fine-scale exposure model for estimating the health impact of air pollution, and quantify its impact on term low birth weight. Our estimations showed that background air quality monitoring stations used classically in France for health impact assessment studies tend to underestimate exposure, compared to a spatially-resolved dispersion model. We have provided an estimate of the air pollution decrease required to obtain a significant reduction of the health impact of air pollutants in urban areas