suivi de la qualité de l’air dans le métro
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www.atmo-auvergnerhonealpes.fr
Suivi de la qualité de l’air dans le métro
lyonnais
Bilan 2020
Siège social :
3 allée des Sorbiers 69500 BRON
Tel. 09 72 26 48 90
Auteur : Foued BOUCHENNA
Diffusion : Septembre 2021
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Conditions de diffusion
Dans le cadre de la réforme des régions introduite par la Nouvelle Organisation Territoriale de la
République (loi NOTRe du 16 juillet 2015), les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de
l’Air de l’Auvergne (ATMO Auvergne) et de Rhône-Alpes (Air Rhône-Alpes) ont fusionné le 1er juillet
2016 pour former Atmo Auvergne-Rhône-Alpes.
Atmo Auvergne-Rhône-Alpes est une association de type « loi 1901 » agréée par le Ministère de
l’Ecologie, du Développement Durable et de l'Energie (décret 98-361 du 6 mai 1998) au même titre que
l’ensemble des structures chargées de la surveillance de la qualité de l’air, formant le réseau national
ATMO.
Ses missions s’exercent dans le cadre de la loi sur l’air du 30 décembre 1996. La structure agit dans
l’esprit de la charte de l’environnement de 2004 adossée à la constitution de l’Etat français et de l’article
L.220-1 du Code de l’environnement. Elle gère un observatoire environnemental relatif à l’air et à la
pollution atmosphérique au sens de l’article L.220-2 du Code de l’Environnement.
Atmo Auvergne-Rhône-Alpes communique publiquement sur les informations issues de ses différents
travaux et garantit la transparence de l’information sur le résultat de ses travaux.
A ce titre, les rapports d’études sont librement disponibles sur le site www.atmo-aura.fr
Les données contenues dans ce document restent la propriété intellectuelle d’Atmo Auvergne-Rhône-
Alpes. Toute utilisation partielle ou totale de ce document (extrait de texte, graphiques, tableaux, …) doit
faire référence à l’observatoire dans les termes suivants : © Atmo Auvergne-Rhône-Alpes (2021) –
Suivi de la qualité de l’air dans le métro lyonnais.
Les données ne sont pas rediffusées en cas de modification ultérieure.
Par ailleurs, Atmo Auvergne-Rhône-Alpes n’est en aucune façon responsable des interprétations et
travaux intellectuels, publications diverses résultant de ses travaux et pour lesquels aucun accord
préalable n’aurait été donné.
En cas de remarques sur les informations ou leurs conditions d'utilisation, prenez contact avec Atmo
Auvergne-Rhône-Alpes :
• depuis le formulaire de contact
• par mail : [email protected]
• par téléphone : 09 72 26 48 90
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Financement
Cette étude a pu être menée grâce aux données générales de l’observatoire, financée par l’ensemble des
membres d’Atmo Auvergne-Rhône-Alpes dont fait partie le SYTRAL.
Au regard de l’intérêt qu’il porte à l’exécution du programme d’action 2020, conçu et initié par Atmo Auvergne-
Rhône-Alpes, nous remercions le SYTRAL pour le soutien financier complémentaire apporté pour la réalisation
de ce suivi de la qualité de l’air dans le métro lyonnais.
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Sommaire
1. Contexte et objectifs de l’étude ................................................................................. 7
2. Conclusions de l’étude 2019 (Sytral) ......................................................................... 8
2.1 Sites de mesure et polluants étudiés .................................................................................. 8
2.2 Résultats ................................................................................................................................. 8
2.2.1 Niveaux relevés en particules ........................................................................................... 8
2.2.2 Niveaux relevés en métaux lourds ................................................................................. 10
2.3 Conclusion ........................................................................................................................... 11
3. Mesures en continu à « Saxe Gambetta » ............................................................... 11
3.1 Site de mesure et polluants étudiés .................................................................................. 11
3.2 Période de mesure et matériel mis en oeuvre ................................................................. 12
3.3 Sources de pollution et réglementation ........................................................................... 12
3.4 Résultats ............................................................................................................................... 13
3.5 Conclusion ........................................................................................................................... 18
4. Etude de hiérarchisation des stations ...................................................................... 18
4.1. Polluants et paramètres d’influence étudiés .................................................................... 18
4.2. Sites et période de mesure ................................................................................................. 18
4.3. Résultats ............................................................................................................................... 19
4.3.1 Campagne d’inter comparaison ........................................................................................................... 19
4.3.2 Particules PM10 dans le métro ............................................................................................................. 19
4.3.3 Paramètres de confort ............................................................................................................................. 22
4.4 Conclusion ........................................................................................................................... 22
5 Etude « 15 jours » sur les quais ................................................................................ 23
5.1 Sites de mesure et polluants étudiés ................................................................................ 23
5.2 Période de mesure et matériel mis en oeuvre ................................................................. 23
5.3 Résultats ............................................................................................................................... 23
5.3.1 Les particules PM10/PM2,5 ............................................................................................................... 24
5.3.1.1 Niveaux rencontrés ............................................................................................................................... 24
5.3.2 Les métaux lourds ................................................................................................................................... 26
5.3.2.1 Réglementation et origine dans les EFS ....................................................................................... 26
5.3.2.2 Niveaux rencontrés ............................................................................................................................... 27
5.4 Conclusion ........................................................................................................................... 29
6 Conclusion générale ................................................................................................... 29
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Annexes Annexe 1 : Plan du réseau TCL ......................................................................................... 31
Annexe 2 : Dépassements PM10 relevés à Saxe Gambetta en 2020 ........................... 32
Annexe 3 : « Saxe Gambetta » en 2020 – Données PM10/PM2,5 ............................... 33
Annexe 4 : Boite à moustaches ou Boxplot ................................................................... 34
Annexe 5 : Les particules fines – concentrations en semaine et week-end ................ 35
Annexe 6 : Analyseurs « TEOM » et « FIDAS Frog » ..................................................... 36
Annexe 7 : Etude de hiérarchisation - Liste des stations de métro étudiées ............. 37
Annexe 8 : Etude de hiérarchisation - Particules fines PM10 (moyennes 15’) .......... 38
Annexe 9 : Etude de hiérarchisation – Température (moyennes 15’) ......................... 39
Annexe 10 : Etude de hiérarchisation – Humidité relative (moyennes 15’) ............... 40
Annexe 11 : Etude sur les quais - « Foch » – Données PM10/PM2,5 .......................... 41
Annexe 12 : Etude sur les quais - « Saxe Gambetta » – Données PM10/PM2,5 ........ 42
Annexe 13 : Etude sur les quais - « Vieux Lyon » – Données PM10/PM2,5 ............... 43
Annexe 14 : Etude sur les quais - « Foch » – Données ML ............................................ 44
Annexe 15 : Etude sur les quais - « Saxe Gambetta » – Données ML ......................... 45
Annexe 16 : Etude sur les quais - « Vieux Lyon » – Données ML ................................. 46
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Illustrations
Figure 1 - Etude 2019 – Moyennes hebdomadaires en PM10 et PM2,5 ......................................................................... 8
Figure 2 - Etude 2019 -Saxe Gambetta – Evolution des niveaux en particules ............................................................. 8
Figure 3 - Etude 2019 - Foch - Evolution des niveaux en particules ............................................................................... 9
Figure 4 - Etude 2019 - Saxe Gambetta - Evolution de l’empoussièrement .................................................................. 9
Figure 5 - Etude 2019 - Saxe/Foch - Concentrations des particules semaine et week-end ....................................... 10
Figure 6 - Etude 2019 - Répartition des autres métaux.................................................................................................. 10
Figure 7 - Station fixe de "Saxe Gambetta" ..................................................................................................................... 11
Figure 8 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta - Statistiques sur l’année ........................................................................... 13
Figure 9 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta - Statistiques sur les périodes de pointe, en semaine ........................... 14
Figure 10 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Evolution horaire des PM10 ................................................................. 14
Figure 11 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Evolution horaire des PM2,5 ................................................................ 15
Figure 12 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Evolution des particules selon les grandes périodes de l’année ..... 16
Figure 13 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Profil hebdomadaire PM10 .................................................................. 16
Figure 14 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Profil horaire PM10 ............................................................................... 17
Figure 15 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Evolution des particules sur la journée du 1er mai ............................ 17
Figure 16 - Etude de hiérarchisation - Moyennes journalières PM10 .......................................................................... 20
Figure 17 - Etude de hiérarchisation – Moyenne PM10 «15 min » (3*15min) ............................................................ 20
Figure 18 - Station de métro "Vieux Lyon" ...................................................................................................................... 21
Figure 19 - Station de métro "Vaulx-en-Velin – La soie » .............................................................................................. 21
Figure 20 - Stations de métro "Foch" et "Vieux Lyon" ................................................................................................... 23
Figure 21 - Etude 15 jours - Evolution des concentrations horaires PM10 et PM2,5 à Foch .................................... 24
Figure 22 - Etude « 15 jours » – Evolution des concentrations horaires PM10 et PM2,5 à Saxe Gambetta ........... 25
Figure 23 - Etude « 15 jours » – Evolution des concentrations horaires PM10/PM2,5 à Vieux Lyon ...................... 25
Figure 24 – Etude « 15 jours » - Profils horaires PM10 .................................................................................................. 26
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1. Contexte et objectifs de l’étude
La surveillance de la qualité de l’air ambiant sur la région est une mission réglementaire confiée à Atmo
Auvergne-Rhône-Alpes par le Ministère en charge de l’Environnement. Au-delà de cette mission, l’observatoire
accompagne ses membres et les territoires dans le développement de travaux en lien avec les problématiques
et enjeux régionaux, toujours guidé par les objectifs d’information et de protection de la santé des populations.
Historiquement, Atmo AuRA a déjà travaillé sur la surveillance de la qualité de l’air intérieur dans les
environnements souterrains : en 2002, lors d’une étude avec le Sytral dans le métro lyonnais, et en 2010 dans
les parkings sous-terrain lyonnais en partenariat avec Lyon Parc Auto.
Avec l’appui technique de l’Ineris (expert public pour la maîtrise des risques environnementaux), le ministère
en charge de l’écologie a piloté un groupe de travail sur la définition d’un protocole de mesure harmonisé de
la qualité de l’air dans les EFS afin de fixer les méthodes les plus adaptées au cas des usagers de ces transports.
Ce travail avait pour objectif de permettre à tous les acteurs d’acquérir des données à travers des campagnes
de mesures ponctuelles selon un référentiel commun. Quatre opérateurs ferroviaires volontaires, dont Keolis
Lyon, ont collaboré à ces travaux et participé à des expérimentations sur tout ou partie du protocole.
Dans ce contexte, une première étude de la qualité de l’air a été réalisée en 2017 par Keolis Lyon, en partenariat
avec l’INERIS, dans plusieurs stations de métro. Le SYTRAL (Syndicat mixte des transports pour le Rhône et
l'agglomération lyonnaise) est l'autorité organisatrice de transports de la métropole de Lyon et
du département du Rhône.
Ces éléments et les travaux nationaux ont ainsi permis la rédaction d’un guide publié le 26 novembre 20201
qui a guidé l’ensemble du dispositif de surveillance présenté dans ce rapport.
Poursuivant sa volonté de rendre la ville plus durable et respirable, le SYTRAL avec l’appui de son opérateur
Keolis Lyon, a souhaité anticiper la publication officielle de ce guide, en développant dès 2019 le partenariat
déjà initié avec Atmo Auvergne-Rhône-Alpes, avec l’ambition de mettre en place rapidement une surveillance.
Dès le départ, l’ambition partagée a été d’aller au-delà des recommandations, en organisant une surveillance
continue, avec des données publiques et disponibles en direct. L’objectif a été aussi de mettre en place un
dispositif permettant d’évaluer les actions de réductions des émissions de particules programmées par le Sytral.
La transparence de l’information et l’engagement dans les actions d’amélioration sont les conditions réunies
les plus favorables que recherche systématiquement Atmo Auvergne-Rhône-Alpes dans ses partenariats.
Les actions ont été les suivantes :
- Installation depuis le début de l’année 2020, de la station de mesure « Saxe-Gambetta » dans la
station de métro du même nom. Elle délivre un suivi continu horaire des concentrations de particules
fines (PM10) et très fines (PM2.5), consultable en direct sur les sites web d’Atmo AuRA et des Transports
en Commun Lyonnais (TCL).
- Réalisation d’une étude de hiérarchisation de 36 stations du métro lyonnais des lignes A, B et D,
permettant ainsi de les classer en fonction de leurs concentrations en particules PM10.
- Mise en œuvre d’une étude complémentaire consistant à effectuer pendant 15 jours, des mesures
continues de PM10 et PM2,5 mais aussi des mesures de particules métalliques dans l’air de 3
stations, dont la station fixe de « Saxe Gambetta », sélectionnées à la suite de l’étude de
hiérarchisation.
Réalisés en suivant le guide de l’INERIS, ces travaux sont présentés dans ce rapport en 4 parties. Un premier
volet où sont présentées les conclusions de l’étude réalisée en 2019 par le Sytral, puis un second où nous
présentons les résultats des mesures de la nouvelle station du métro Saxe Gambetta. L’analyse de l’étude de
hiérarchisation des stations est exposée dans un troisième volet qui se poursuit par un dernier traitant des
campagnes complémentaires effectuées sur les quais, à la suite de l’étude de hiérarchisation.
1 Recommandations pour la réalisation de mesures harmonisées de la qualité de l'air dans les enceintes ferroviaires souterraines :
https://www.ineris.fr/fr/recommandations-realisation-mesures-harmonisees-qualite-air-enceintes-ferroviaires-souterraines
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2. Conclusions de l’étude 2019 (Sytral)
Des mesures de qualité de l’air en enceinte ferroviaire souterraine ont été effectuées en mai et juin 2019 dans
2 stations du métro lyonnais sur une durée de 2 semaines consécutives et hors période de vacances scolaires
et jours fériés : « Saxe Gambetta » du 13 au 29 mai 2019 et « Foch » du 12 au 27 juin 2019.
2.1 Sites de mesure et polluants étudiés
Les deux stations de « Saxe Gambetta » et « Foch » ont été choisies afin de reproduire les mesures déjà faites
(en 2017 pour Saxe Gambetta et en 2002 pour Foch) et pouvoir comparer les résultats entre eux. Les polluants
et paramètres de conforts étudiés durant cette étude ont été :
- Les particules PM10 (1ère semaine) et PM2,5 (2ème semaine), par mesures en continu (données horaires)
à l’aide d’un analyseur de type TEOM.
- Les métaux lourds, par prélèvement sur filtre toutes les 24h, à l’aide d’un préleveur de type Partisol.
- La température, la pression et l’humidité à l’aide d’un analyseur Q-Track.
2.2 Résultats
2.2.1 Niveaux relevés en particules
Même si les périodes de mesure sont
différentes, les moyennes en PM10 et en
PM2,5 sur une semaine de mesure sont
du même ordre de grandeur entre Saxe
Gambetta et Foch.
Figure 1 - Etude 2019 – Moyennes hebdomadaires en PM10 et PM2,5
A Saxe Gambetta, la diminution des
concentrations moyennes entre 2017 et
2019 est de l’ordre de 25 % pour les
PM10 et presque 40 % pour les PM2,5.
Ces mesures avaient été réalisées au
même endroit, à la même période de
l’année et avec les mêmes analyseurs.
Cependant, cette comparaison est à
considérer avec précaution puisqu’il ne
s’agit que d’échantillons d’une semaine
dans l’année.
Figure 2 - Etude 2019 -Saxe Gambetta – Evolution des niveaux en particules
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A Foch, les concentrations moyennes en
PM10 (seule mesure effectuée en octobre
2002 par Atmo Auvergne-Rhône-Alpes)
augmentent d’environ 21 % entre 2002 et
2019. En 2002, la campagne de mesure
avait été réalisée partiellement en
période de vacances scolaire et donc avec
un trafic réduit des rames, ce qui pourrait,
en partie, expliquer l’écart entre les
moyennes enregistrées entre 2002 et
2019. La comparaison est aussi à prendre
avec précaution compte tenu de la courte
période de mesures.
Figure 3 - Etude 2019 - Foch - Evolution des niveaux en particules
Le graphique ci-dessous reprend les variations d’empoussièrement type d’une journée normale de semaine
comparée au nombre de rames en circulation :
Figure 4 - Etude 2019 - Saxe Gambetta - Evolution de l’empoussièrement
Les niveaux de particules PM10 augmentent progressivement dès le démarrage des premiers métros avec la
production d’émissions de particules due à l’activité mais aussi avec la remise en suspension des poussières
déposées au sol pendant la période nocturne d’inactivité. Un premier pic correspond à la période de pointe
du matin. Vers 9-10h du matin, l’empoussièrement décroit avec le ralentissement du trafic puis augmente de
nouveau en milieu d’après-midi pour la période de pointe du soir. Les niveaux d’empoussièrement décroissent
rapidement après le passage du dernier métro.
Les concentrations en particules PM10 et PM2,5 sont globalement moins élevées le week-end que la semaine :
No
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Figure 5 - Etude 2019 - Saxe/Foch - Concentrations des particules semaine et week-end
Sur la ligne A (Foch), il y a 50 % de rames en moins le week-end par rapport aux jours de semaines générant
une diminution de 33 % de l’empoussièrement. Sur la ligne B (Saxe Gambetta), les 40 % de rames en moins le
week-end engendrent une diminution de 20 % de l’empoussièrement.
2.2.2 Niveaux relevés en métaux lourds
La part des métaux mesurée dans les particules, en moyenne sur 6 prélèvements, est relativement homogène
quelle que soit la fraction prélevée (PM10 ou PM2,5). Cependant, elle peut varier en fonction de la station : en
moyenne 86 % à Saxe-Gambetta et seulement 44 % à Foch. Sur cette fraction métallique, la teneur en fer,
élément majoritaire, est relativement homogène et varie entre 80 et 90 %.
Les autres métaux se répartissent de la manière suivante :
Figure 6 - Etude 2019 - Répartition des autres métaux
Le cuivre et le zinc représentent respectivement 5,3 à 8,2 % et 2,5 à 4,4 % de la fraction métallique. On note
également la présence de traces de chrome, manganèse, nickel et plomb et une absence totale de cadmium,
arsenic et antimoine.
La fraction de cuivre, nickel et plomb est plus importante sur les prélèvements de PM10, ce qui indique que
ces métaux sont liés à des particules de taille plus élevée, tandis que c'est l’inverse pour le fer et le zinc, plus
présents dans les PM2.5.
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2.3 Conclusion
Les concentrations de particules (PM10 et PM2,5) relevées dans le métro en 2019 sont cohérentes pour une
enceinte comme le métro avec des niveaux plus élevés qu’en air extérieur et du même ordre de grandeur dans
les 2 stations de Foch et Saxe-Gambetta. Les évolutions temporelles entre 2 années sont contradictoires et à
conforter puisque l’échantillonnage ne compte qu’une semaine de mesure dans l’année ce qui est considéré
comme une première approche de connaissances.
La part de métaux lourds mesurée dans les particules est à minima de l’ordre de 50 % mais peut beaucoup
varier selon la station. Le Fer est l’élément majoritaire et représente 80 à 90 % des métaux.
3. Mesures en continu à « Saxe Gambetta »
3.1 Site de mesure et polluants étudiés
Compte tenu des résultats des mesures réalisées en 2019 par le Sytral, en collaboration avec l’INERIS, la station
« Saxe-Gambetta » (station des lignes B et D du métro de Lyon) a été choisie pour accueillir une surveillance
continue des particules.
Cette station fait partie des plus fréquentée (82 000 voyages chaque jour). D’autre part, sa configuration permet
d’accueillir un équipement de surveillance de la qualité de l’air dans de bonnes conditions. Pour finir, la mise
en service prochaine des nouvelles rames automatisées dotées d’un système de freinage électrodynamique,
plus performant que celui des rames actuellement en service, permettra une mesure comparative concrète de
l’impact de cette technologie sur l’émission de particules.
Le dispositif a été positionné sur le quai du métro B, direction Gerland (voir annexe 1 « Plan du réseau TCL »)
et mesure les particules PM10 et PM2,5 :
Figure 7 - Station fixe de "Saxe Gambetta"
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3.2 Période de mesure et matériel mis en oeuvre
Les mesures de particules ont été installées le 8 janvier 2020 et sont étudiées dans le présent rapport jusqu’au
31 décembre 2020. Elles sont effectuées en continu et délivrent des valeurs horaires.
Faits marquants :
- une période d’absence de données du 28 octobre au 18 novembre 2020 sur la station de Saxe-
Gambetta. Le matériel de mesure a été transféré pour réaliser 15 jours de mesures dans la station de
métro « Foch ».
- deux périodes de confinement national (mesure prise par le gouvernement pour freiner la propagation
du virus) qui se sont traduites par une réduction des déplacements et une baisse des activités humaines
et des activités économiques du pays. De ce fait, la fréquence des rames et la charge passagers, sur
ces 2 périodes, ont été réduites (source Keolis).
Les mesures de particules ont ainsi été réalisées à l’aide d’un appareil de référence « TEOM 1405 » qui mesure
en temps réel la masse des particules qui sont déposées sur un filtre après aspiration, et donne directement
des concentrations en microgrammes de particules par mètre cube d’air. Contrairement aux mesures en air
ambiant, la mesure des particules a été effectuée sans la « fraction volatile » selon les recommandations de
l’INERIS. La fraction volatile est peu importante dans les enceintes ferroviaires souterraines du fait de la
composition principale des particules due à l’usure mécanique.
L’acquisition des données s’est faite via une centrale d’acquisition, avec transmission 4G, pour le rapatriement
des données sur le poste central d’Atmo Auvergne-Rhône-Alpes.
L’armoire d’accueil et les protections des matériels, ainsi que l’alimentation électrique, ont été mises à
disposition par le SYTRAL.
3.3 Sources de pollution et réglementation
Les particules en suspension, communément appelées « poussières », proviennent en majorité pour l’air
extérieur de la combustion à des fins énergétiques de différents matériaux (bois, charbon, pétrole), du transport
routier (imbrûlés à l’échappement, usure des pièces mécaniques par frottement des pneumatiques…) et
d’activités industrielles très diverses (sidérurgie, incinération, chauffage, chaufferie).
La surveillance réglementaire porte sur les particules PM10 (de diamètre inférieur à 10 µm) mais également sur
les PM2.5 (de diamètre inférieur à 2,5 µm) ; elle est exprimée en masse de particules par mètre cube d’air.
Dans l’enceinte des métros, les sources de particules sont généralement issues de l’abrasion des pneus, des
freins et des rails, de la remise en suspension des particules par le passage à grande vitesse des rames dans les
tunnels, le déplacement des usagers, et de l’air extérieur qui pénètre dans les couloirs du métro.
La qualité de l’air dans les enceintes ferroviaires souterraines (EFS) où circulent les trains de voyageurs n’est
pas réglementée à l’instar d’autres établissements recevant du public (ERP). Toute la réglementation liée à l’air
ambiant (air extérieur) ne s’applique pas non plus dans les EFS.
Seules des valeurs de référence pour les particules PM10 et destinées aux usagers des transports, ont été
définies par le CSHPF (Conseil Supérieur d’Hygiène Public de France) lors de plusieurs avis sur le sujet entre
2000 et 2001. Ces valeurs sont déterminées pour une année en fonction des durées quotidiennes de séjour
dans les EFS et dépendent aussi de la concentration extérieure (sur une année complète). Ces valeurs sont
actuellement indicatives mais peuvent cependant servir à situer les résultats. Voici les valeurs calculées pour
l’année 2020 :
Temps de présence dans le métro 30 minutes 1 heure
Valeurs guide en PM10 en 2020 755 µg.m-3 395 µg.m-3
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On peut cependant noter que ces valeurs de référence du CSHPF sont actuellement considérées comme
obsolètes et sont en cours de révision. Elles restent néanmoins le seul repère utilisable.
3.4 Résultats
Les mesures (présentées en microgrammes par mètre cube : µg.m-3) en particules PM10 et PM2,5 ont été
réalisées sur toute l’année 2020 (incluant les périodes de confinement), avec une couverture de données sur la
période complète de 87 % (c’est-à-dire que 13 % des données horaires sont manquantes entre le 01/01 et le
31/12/2020).
Ces mesures sont diffusées en direct, et validées quotidiennement ; techniquement concernant le
fonctionnement de l’analyseur, et environnementalement d’un point de vue de la cohérence des données par
rapport à l’historique et l’expérience de l’équipe d’Atmo AuRA.
Le suivi de mesures, en lien avec le Sytral, est donc régulier. Il dispose d’un système commun d’appel en cas
de valeurs aberrantes qui donnent lieu à des contrôles systématiques, peu fréquents et liés à des pannes de
l’analyseur ou des maintenances du réseau ferroviaire lors des périodes nocturnes de fermeture du métro.
Les concentrations horaires en particules PM10 relevées à « Saxe Gambetta » respectent globalement la valeur
guide fixée à 395 µg.m-3 sur 1 heure, hormis quatre dépassements ponctuels relevés dans l’année (voir annexe
2 « Dépassements PM10 relevés à Saxe Gambetta en 2020 »), ce qui est particulièrement faible.
A la vue de ces premières statistiques annuelles 2020 (voir annexe 3 « station Saxe Gambetta en 2020 – Données
PM10/PM2,5 »), on peut noter une fraction autour de 50 % de PM2,5 dans les particules PM10 avec des valeurs
médianes et moyennes de PM10 proches des 90 µg.m-3 situant les résultats à environ 20 % de la référence sur
une 1 heure. 90 % des valeurs horaires sont inférieures à 185 µg.m-3, soit environ 45 % de la référence horaire.
Figure 8 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta - Statistiques sur l’année
En période de forte présence des usagers (période de pointe en semaine), la fraction des particules PM2,5 dans
les PM10 est également proche des 50 % mais avec des valeurs médianes et moyennes plus élevées de l’ordre
de 130-140 µg.m-3. En période de pointe, 90 % des valeurs horaires en PM10 sont inférieures à 249 µg.m-3 soit
environ 63 % de la référence horaire.
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Figure 9 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta - Statistiques sur les périodes de pointe, en semaine
Evolution des concentrations horaires
A la mise en place de la station en janvier 2020, l’activité du métro peut être qualifiée de « normale » jusqu’à
la mi-mars, qui marque le début de la première période de confinement (17/03 au 11/05/2020). A compter de
la mi-mai, la reprise de la fréquentation du métro a été progressive, avant la période estivale, puis la rentrée
de septembre et une nouvelle période de confinement (30/10 au 28/11).
Figure 10 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Evolution horaire des PM10
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Figure 11 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Evolution horaire des PM2,5
En 2020, la moyenne en PM10 calculée à « Saxe Gambetta » est de 96 µg.m-3. Cette valeur est plus élevée que
celle enregistrée en 2019 à 77 µg.m-3 mais peu comparable compte-tenu de la grande différence des périodes
de mesures ; une année contre une semaine. A titre indicatif, la moyenne sur la même semaine en 2020 (du 13
au 20 mai) était de 81 µg.m-3.
La moyenne en PM2,5 est également supérieure au résultat 2019 (40 µg.m-3 contre 46 µg.m-3 en 2020 sur toute
l’année). La moyenne calculée sur la même période d’une semaine en 2020 est de 42 µg.m-3.
Les niveaux de particules PM10 et PM2,5 ont particulièrement varié durant 2020, compte-tenu des
changements importants dans la fréquence des rames et la fréquentation des usagers durant les 2 périodes
de confinements.
Comme pour l’air extérieur, ces phénomènes se sont traduits directement dans les niveaux de particules dans
le métro. Les baisses sont très nettes et observables en particulier lors du premier confinement.
On observe assez nettement que les valeurs hautes sont plus faibles au cours de la 1ère période de confinement
national (17/3 au 11/5) avec une tendance qui se poursuit jusqu’à la mi-juin.
Depuis la reprise de la fréquence « normale » des rames (8 mai), les niveaux sont restés plus faibles que ceux
observés avant la 1ère période de confinement malgré une augmentation entre début mai et mi-juillet étant
donné que la fréquentation du métro était moindre et donc la charge passagers des rames plus faible.
A partir du mois de septembre, les concentrations sont proches de celles rencontrées en début d’année 2020,
avant le confinement. Cependant, elles baissent progressivement jusqu’au 30 octobre, date de début du second
confinement, probablement à cause de la recrudescence des cas de Covid et la baisse de fréquentation du
métro.
Pendant la seconde période de confinement, les mesures ont partiellement été réalisées à Saxe-Gambetta (34
% de la période) étant donné que le matériel a été transféré dans la station de métro « Foch » pour réaliser
une campagne de mesures durant 15 jours (se référer au paragraphe 5).
Après cette seconde période de confinement, les concentrations ont continué à baisser pour atteindre en
décembre les niveaux les plus bas de l’année. Cette baisse des concentrations pourrait être liée au couvre-feu
(de 20h à 6h) imposé par le gouvernement dès le 15 décembre 2020 et à la fermeture de certains commerces
entrainant une baisse de la fréquentation des usagers dans le métro.
Cette évolution annuelle des niveaux de particules s’illustre bien dans la figure ci-après distinguant les niveaux
particules selon les grandes périodes de l’année 2020 :
• Période « normale » (début d’année) du 8 au 16 mars 2020.
• 1er confinement du 17 mars au 11 mai 2020.
• Périodes post-confinement :
Page 16 sur 46
o Mai-juin du 12 mai au 30 juin 2020.
o Juin-fin été du 1er juillet au 31 août 2020.
• Période « normale » (à partir de sept.) du 1er septembre au 29 octobre 2020.
• 2ème confinement du 30 octobre au 28 novembre 2020.
• Fin d’année du 29 novembre au 31 décembre 2020.
Figure 12 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Evolution des particules selon les grandes périodes de l’année
Profils hebdomadaires/horaires
L’utilisation de profils hebdomadaires (moyenne des résultats de chaque jour d’une semaine sur une période)
et des profils horaires (moyennes de chaque heure de la journée sur une période) renseigne sur les variations
des niveaux de polluants dans l’air. On observe ainsi l’influence possible de la fréquence des rames, de la
fréquentation du métro, et des heures d’ouverture et fermeture.
Figure 13 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Profil hebdomadaire PM10
Les variations selon les jours de semaine sont assez logiques et montrent une décroissance liée à la baisse
d’activité et de fréquentation les jours de week-end. Dans les périodes « normales », des variations existent
entre les jours de semaine et il serait intéressant de les relier à l’activité du métro. Lors du premier confinement
(courbe rouge), les niveaux ont nettement baissé pour atteindre des valeurs inférieures aux niveaux des week-
Page 17 sur 46
ends des périodes normales (réduction de 64 % des rames). Les niveaux en fin d’année sont particulièrement
bas avec peu de variation entre les jours de la semaine.
Figure 14 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Profil horaire PM10
On observe bien l’évolution des concentrations en particules (PM10 et PM2,5) en fonction des heures
d’ouverture et de fermeture des stations et l’influence des périodes de pointe le matin et en fin de journée. Les
niveaux moyens sont les plus faibles à 5h du matin, ce qui montre très utilement qu’il faut plusieurs heures
après la fermeture pour que les particules retombent au sol ou se dispersent dans les flux naturels d’air.
Les profils horaires lors des confinements, et périodes de couvre-feu, sont particulièrement perturbés et plus
lissés par rapport aux périodes normales (absence des périodes de pointe).
Figure 15 - Mesures 2020 - Saxe Gambetta – Evolution des particules sur la journée du 1er mai
La journée du 1er mai (fermeture du métro) est très intéressante pour observer la vitesse de décroissance des
concentrations de particules dans l’air : les valeurs moyennes sur la journée dans le métro sont autour de 7
µg.m-3 en PM10 et 4 µg.m-3 en PM 2,5 représentant les niveaux de base de ces particules en l’absence de toute
activité. Avec la reprise de l’activité de la station le 2 mai, les concentrations augmentent à nouveau très
rapidement.
Page 18 sur 46
3.5 Conclusion
Les mesures de particules réalisées en continu à Saxe Gambetta depuis le 8 janvier 2020 font ressortir plusieurs
périodes dans l’année (notamment deux périodes de confinement du 17 mars au 11 mai et du 30 octobre au
28 novembre), avec des niveaux moyens calculés d’une période à une autre assez différents. Les profils horaires
et hebdomadaires confirment ces observations. Ces résultats seront à consolider en 2021, avec des variations
probablement moins marquées.
Les concentrations moyennes de PM10 (96 µg.m-3) et de PM2,5 (46 µg.m-3) de l’année 2020 sont au-dessus
des résultats de l’échantillon d’une semaine mesuré en 2019, mais cela est difficilement comparable. La
moyenne sur l’ensemble d’une année est bien plus représentative que sur une semaine.
S’il n’existe pas de seuil réglementaire officiel concernant la qualité de l’air dans le métro, des valeurs guides
en PM10 dans les enceintes ferroviaires souterraines ont été définies en 2001 par le CSHPF (Conseil Supérieur
d’Hygiène Public de France). Pour un trajet d’une durée de 30 minutes à 1h, la valeur guide est de 395 µg.m-3.
Au regard de ce seuil, les mesures horaires de particules PM10 sont globalement très satisfaisantes avec
seulement 4 franchissements de ce seuil en 2020.
Depuis le début de l’année 2020, les données de qualité de l’air de « Saxe Gambetta » sont consultables en
temps réel, et en téléchargement, sur les sites internet d’Atmo Auvergne-Rhône-Alpes et des TCL.
4. Etude de hiérarchisation des stations
Le protocole méthodologique de l’INERIS prévoit de faire une étude de hiérarchisation trois années de suite
afin de consolider les résultats et tenir compte de la variabilité des concentrations de particules en fonction
des stations et des périodes de mesure (heures et jours). Une première étude de hiérarchisation des stations
du métro lyonnais a ainsi été réalisée. Les résultats de ces mesures ponctuelles vont permettre de classer les
stations de métro et donc d’identifier les 3 stations dans lesquelles des mesures plus poussées seront mises
en œuvre.
4.1. Polluants et paramètres d’influence étudiés
Deux analyseurs portatifs 2 ont permis de mesurer les composés et paramètres
suivants : les particules fines PM10, la température et l’humidité relative (comme
paramètres de confort).
4.2. Sites et période de mesure
Les mesures ont été réalisées dans les 36 stations de métro des lignes A, B et D représentant ainsi 90 % de la
totalité du réseau du métro lyonnais. Les stations concernées par les 10 % restant sont situées en surface et ne
font pas l’objet de l’étude. Les stations avec des correspondances (Bellecour, Saxe Gambetta et Charpennes)
ont été investiguées sur les quais des 2 lignes, soit au total 39 points de mesure (voir annexe 7 « Etude de
hiérarchisation – liste des stations de métro étudiées »).
Le protocole de mesure consiste à effectuer de courtes campagnes de mesure (d’environ 15 minutes) des
particules PM10 dans des conditions semblables (jours ouvrés, heures de fréquentation, position similaire sur
2 Analyseurs « FIDAS frog » recommandés dans le guide de l’INERIS
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les différents quais…). Ces mesures sont systématiquement réalisées 3 fois pendant 15 minutes, à des moments
différents, pour consolider et moyenner les résultats de chacune des stations.
Les mesures ont donc été faites :
- au milieu des quais des stations de métro souterraines et à hauteur des voies
respiratoires d’un voyageur en position debout.
- en période de pointe du matin entre 7h et 9h et en fin de journée entre 16h
et 20h, hors période de vacances (les mesures ont été réalisées les 15, 16, 17,
18, 21, 22, 23 et 24 septembre 2020).
- pour une même station de métro, trois mesures de 15 minutes sur trois
journées différentes en panachant matin et fin de journée.
4.3. Résultats
4.3.1 Campagne d’inter comparaison
En préambule de l’étude de hiérarchisation, une campagne d’inter-comparaison a été réalisée pour comparer
les 2 mesures et s’assurer de la cohérence des deux appareils « FIDAS Frog » (N° 7927 et N° 9897) installés
dans la station de Saxe Gambetta en parallèle de la mesure de référence faite avec le « TEOM 1405 » (voir
annexe 6 « analyseurs TEOM et Fidas Frog »).
L’analyseur « TEOM 1405 » mesure en temps réel la masse de particules qui sont déposées sur un filtre après
aspiration et donne directement des microgrammes de particules par mètre cube d’air. Ce principe de mesure
n’est pas disponible sur des appareils portatifs. L’appareil « FIDAS Frog » fonctionne selon une méthode
optique et compte le nombre de particules. Ce comptage est ensuite traduit en masse.
Recommandé pour une utilisation dans l’étude de hiérarchisation, il est donc utilisé pour fournir des mesures
indicatives (estimation des niveaux) des concentrations en particules.
L’inter comparaison a été réalisée sur plusieurs jours. Les concentrations en particules enregistrées avec les
deux appareils portatifs sont bien corrélées entre elles et permettront de bien travailler en relatif afin de
comparer les stations.
Cependant, les 2 analyseurs Fidas ont eu tendance à sous-estimer les niveaux, que ce soit durant cette
campagne d’inter-comparaison ou durant les mesures « 15 min » réalisées à Saxe Gambetta.
Avant le démarrage des mesures de l’étude de hiérarchisation, les capteurs FIDAS Frog ont subi une dernière
vérification pour s’assurer de leur bon fonctionnement : calibration de la réponse optique, vérification du débit,
vérification du zéro, ...
4.3.2 Particules PM10 dans le métro
Les mesures ont été réalisées les 15, 16, 17, 18, 21, 22, 23 et 24 septembre 2020, en période de pointe du matin
entre 7h et 9h et en fin de journée entre 16h et 20h, hors période de vacances (voir annexe 8 « Etude de
hiérarchisation – particules fines PM10 – moyennes 15 min »).
Les moyennes journalières en PM10 ci-dessous ont été calculées pour chaque jour de l’étude, à partir des
moyennes « 15 min » relevées dans certaines stations le matin et le soir. Ces moyennes montrent des résultats
relativement comparables durant les 8 jours de l’étude car les concentrations sont assez homogènes d’un jour
à un autre. C’est un constat qui permet d’émettre l’hypothèse que les différences de concentrations en
particules qui seront trouvées entre les stations dépendront majoritairement de la configuration et de l’activité
Page 20 sur 46
des stations (fréquence des rames de métro et fréquentation des quais). C’est d’ailleurs ce qui est recherché
grâce à l’échantillonnage préconisé, à savoir mesurer uniquement en jours de semaine et lors des heures de
pointes.
Figure 16 - Etude de hiérarchisation - Moyennes journalières PM10
Le graphique ci-dessous présente les moyennes « 15 min » (3*15min) des stations de métro étudiées et
classées de la station montrant les niveaux les plus importants à celles ayant les concentrations les plus faibles.
Figure 17 - Etude de hiérarchisation – Moyenne PM10 «15 min » (3*15min)
« Vieux Lyon » (métro D) est la station qui enregistre les concentrations moyennes en PM10 les plus élevées
(162 µg.m-3 en moyenne), c’est également la station qui enregistre la valeur maximale sur 15 minutes, la plus
élevée (180 µg.m-3). Cette station est la plus profonde du métro lyonnais. Sa situation est probablement
Page 21 sur 46
défavorable avec des quais étroits, des plafonds assez bas et en voute, et une capacité de renouvellement d’air
faible. Cela pourrait expliquer en partie les fortes concentrations en PM10.
« Vaulx-en-Velin/La Soie » (ligne A) est la station qui enregistre les concentrations en PM10 les moins élevées
(27 µg.m-3 en moyenne). Elle est également celle qui enregistre la valeur sur 15 min la plus basse (26 µg.m-3).
Cette station possède des volumes importants avec des ouvertures zénithales permettant certainement une
plus grande dispersion des poussières et donc de faibles niveaux.
Les écarts de concentrations en PM10 varient différemment d’une station à une autre. Les moyennes « 15 min »
enregistrées sont donc fortement liées à la fréquentation de la station, à la période de la journée (heures de
pointe le matin de 7h à 9h et en fin de journée de 17h à 19h) et au nombre de rames en circulation.
Figure 18 - Station de métro "Vieux Lyon"
Figure 19 - Station de métro "Vaulx-en-Velin – La soie »
Page 22 sur 46
4.3.3 Paramètres de confort
Lors de cette étude, des mesures de température et d’humidité relative (voir annexes 9 et 10 « Etude de
hiérarchisation – Température et humidité relative moyenne ») ont également été réalisées afin d’identifier des
situations atypiques en termes de circulation d’air ou de confort pour les voyageurs. La température moyenne
calculée sur l’ensemble des sites est de 28,3 °C, la moyenne la plus forte pour la station de « Perrache » avec
30,2 °C et la plus faible pour les stations de « Valmy » et « Vieux Lyon » avec 25,2 °C.
L’humidité relative moyenne enregistrée sur l’ensemble des sites est de 39 % et elle varie entre 30 et 50 %,
selon les stations de métro.
Dans cette étude de hiérarchisation, les concentrations moyennes en PM10 et les relevés de
température/humidité effectués sur chacune des stations ne sont pas corrélés et ne sont pas liés. En effet, les
températures et l’humidité sont globalement stables entre les stations et il n’y a pas de lien évident avec les
concentrations. Nous ne pouvons donc pas établir une causalité entre ces variables.
4.4 Conclusion
Cette étude de hiérarchisation a permis d’établir un classement des stations du métro lyonnais en fonction des
concentrations moyennes en PM10 enregistrées dans les 36 stations de métro des lignes A, B et D.
Les résultats montrent que :
- la station de métro « Vieux Lyon » présente les concentrations moyennes et maximales en PM10 les
plus élevées.
- les 2 stations suivantes sont Bellecour (métro A) et Saxe-Gambetta (métro B), cette dernière étant
équipée de la station fixe.
- l’étude a été conduite sur des jours « équivalents » en termes de niveaux, ce qui n’est pas un facteur
majeur pouvant expliquer les différences de concentrations mesurées entre les stations.
Le protocole d’étude prévoit ensuite des mesures complémentaires dans les 2 stations dont les niveaux en
particules sont les plus élevées ainsi que dans celle qui est la plus fréquentée. Les données de fréquentation
n’étaient pas disponibles au moment de l’exploitation des résultats, mais le choix définitif des 3 stations devant
faire l’objet de mesures sur les quais durant 15 jours consécutifs, a cependant été fait, en concertation avec le
Sytral :
- Les stations de « Vieux Lyon » et « Saxe-Gambetta », classées respectivement 1ère et 3ème sont choisies
pour les campagnes de mesures complémentaires de 15 jours (PM10, PM2,5 et métaux).
- La station de Bellecour posant des problèmes pratiques quant à l’installation du dispositif de mesure,
elle n’a donc pas été retenue. En remplacement, la station Foch, même si elle pointe au 35ème rang, a
été retenue comme 3ème emplacement puisque c’est, avec Saxe-Gambetta, une station qui a pu
bénéficier de premières mesures en 2002 et 2019.
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5 Etude « 15 jours » sur les quais
5.1 Sites de mesure et polluants étudiés
À la suite de l’étude de hiérarchisation des stations, les stations de « Foch » et « Vieux Lyon », en plus de celle
de « Saxe Gambetta », ont donc été sélectionnées pour réaliser une campagne de mesures durant 15 jours
consécutifs.
Les polluants prospectés sont :
- Les particules : PM10 et PM2,5
- Les métaux lourds dans la fraction PM10 des particules : fer, baryum, cuivre, zinc, antimoine,
manganèse, nickel, plomb, arsenic, cadmium, chrome, aluminium et calcium.
5.2 Période de mesure et matériel mis en oeuvre
Dans le but d’être représentative d’une période standard d’exploitation du métro et comme indiqué dans le
protocole national, les mesures ont été réalisées en hiver, hors périodes de vacances scolaires et dans l’ordre
suivant :
1. « Foch » du 28 octobre 2020 à 16h au 18 novembre 2020 à 7h.
2. « Saxe Gambetta » du 18 novembre 2020 à 13h au 7 décembre 2020 à 9h.
3. « Vieux Lyon » du 11 janvier 2021 à 14h au 1er février 2021 à 9h.
Les systèmes de mesure mis en œuvre pour cette campagne de mesure sont :
- Un analyseur automatique TEOM 1405 de référence (le même que celui utilisé à Saxe Gambetta) pour
la mesure des poussières PM10 et PM2,5. Les mesures ont été réalisées en continu (24h/24, 7j/7) et
sur au moins 14 jours consécutifs.
- Un préleveur bas-débit de type « Partisol » pour les métaux : prélèvement sur filtre (1 prélèvement de
24 heures par jour sur au moins 14 jours consécutifs) avec analyse des filtres différée en laboratoire.
5.3 Résultats
Les résultats détaillés des particules PM10 et PM2,5 et des métaux lourds sont présentés dans les annexes 11
à 16, sous forme de quatre tableaux distincts pour les périodes suivantes :
Figure 20 - Stations de métro "Foch" et "Vieux Lyon"
Page 24 sur 46
- Sur la totalité de la campagne de mesures.
- Sur les jours de la semaine.
- Sur les week-ends.
- Sur les périodes de pointe en semaine uniquement pour les particules PM10 et PM2,5.
5.3.1 Les particules PM10/PM2,5
5.3.1.1 Niveaux rencontrés
Station Foch Saxe Gambetta Vieux Lyon
Particules PM10 PM2,5 PM10 PM2,5 PM10 PM2,5
Moyenne (µg.m-3) 82 42 76 40 148 76
Max horaire (µg.m-3) 234 121 339 104 1067 606
La station « Vieux Lyon » apparait comme étant la station avec les plus fortes concentrations moyennes en
PM10 (148 µg.m-3) et PM2,5 (76 µg.m-3). Cela confirme ainsi la 1ère place constatée lors de l’étude de
hiérarchisation concernant les particules PM10 (162 µg.m-3).
La station « Saxe Gambetta » (station pérenne) enregistre une moyenne sur 15 jours (correspondant à la
campagne avec la mesure des métaux) en PM10 de 76 µg.m-3 alors que la moyenne de l’année est de 96
µg.m-3. Pour les PM2,5, cet écart de niveaux dû à l’échantillonnage est moins important avec 40 µg.m-3 sur 15
jours et 46 µg.m-3 sur l’année. Ce constat permet de vérifier sur la station de Saxe Gambetta le biais lié à
l’échantillonnage (15 jours de mesures en comparaison d’une année complète).
Les concentrations enregistrées à « Foch » ont eu lieu pendant le 2ème confinement (du 30 octobre au 28
novembre 2020), durant une période avec un fonctionnement inhabituel du métro (moins d’usagers et couvre-
feu en vigueur de 21h à 6h). Les mesures étant planifiées, il n’était pas possible de les reporter sans pénaliser
l’ensemble des études 2020. Cependant, même en période de confinement qui peut induire une sous-
estimation par rapport à une situation normale, les niveaux moyens de PM10 et PM2,5 sont du même ordre
que ceux de la station de Saxe Gambetta, contre toute attente à la lecture des résultats de l’étude de
hiérarchisation. C’est la raison pour laquelle la méthodologie nationale demande que l’étude de hiérarchisation
soit réalisée durant 3 années successives dans le but de consolider les résultats.
Figure 21 - Etude 15 jours - Evolution des concentrations horaires PM10 et PM2,5 à Foch
Page 25 sur 46
Figure 22 - Etude « 15 jours » – Evolution des concentrations horaires PM10 et PM2,5 à Saxe Gambetta
Figure 23 - Etude « 15 jours » – Evolution des concentrations horaires PM10/PM2,5 à Vieux Lyon
Les concentrations horaires en particules PM10 et PM2,5 relevées à « Foch » sont du même ordre de grandeur
et légèrement au-dessus de celles enregistrées à la station de Saxe Gambetta. Elles respectent très largement
la valeur guide horaire pour les PM10.
Les concentrations horaires relevées à « Vieux Lyon », quant à elles, sont particulièrement élevées par rapport
aux deux autres stations et ont dépassé à 50 reprises la valeur guide horaire de 395 µg.m-3 en PM10. Le
maximum horaire en PM10 a été relevé le 25 janvier à 17h, en semaine et en heure de pointe à 1067 µg.m-3.
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Figure 24 – Etude « 15 jours » - Profils horaires PM10
Les profils horaires PM10 et PM2,5 sont assez bien corrélés d’une station à une autre ; on retrouve les pointes
du matin (7h à 9h) et du soir (16h à 20h) liées à la fréquentation du métro et du nombre de rames en circulation.
Le profil en journée est beaucoup plus marqué au niveau de la station du Vieux Lyon qui présente des niveaux
de PM10 et PM2,5 nettement plus élevés.
Concernant « Vieux Lyon », il est très utile de constater que les niveaux de nuit (fermeture du métro de minuit
à 5h du matin) sont au même niveau que ceux des 2 autres stations, ce qui indique bien un lien très marqué
avec l’activité relative à la circulation des rames durant la journée.
Également la forte baisse des niveaux dès 20h (en lien notamment avec les différents couvre-feux imposés par
le gouvernement) confirme le phénomène de dépôt des particules aux sols.
Les résultats obtenus sur la station Vieux Lyon étant élevés et très différents des deux autres stations, ces
derniers ont fait l’objet d’une analyse et d’une recherche de l’origine de ce phénomène avec le Sytral. De
nouvelles mesures à Vieux Lyon seront réalisées en 2021.
5.3.2 Les métaux lourds
5.3.2.1 Réglementation et origine dans les EFS
Les métaux lourds regroupent une famille de composés assez vaste, la plupart se trouvant à l’état particulaire
(voir liste paragraphe 5.1). Ils ne sont pas réglementés dans les enceintes ferroviaires souterraines et ne le sont
uniquement en air ambiant avec des valeurs cibles en moyenne annuelle pour le nickel, le cadmium, l’arsenic
et le plomb.
La source principale de particules riche en fer est liée aux phénomènes de friction et d’arrachement (contact
roue-frein, contact du matériel roulant avec le système d’alimentation électrique, contact rail-roue).
Pour les autres métaux, les sources sont plus variables d’un réseau à l’autre. La présence d’éléments, comme
l’aluminium ou le calcium, est généralement attribuée à des sources externes mais peut dans certains cas avoir
une origine interne telle que l’usure des matériaux de construction, du ballast ou l’utilisation d’abrasif ou
antidérapant ainsi que les freins. Cela est dépendant du type de matériels roulants (âge et composition).
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5.3.2.2 Niveaux rencontrés
La part des métaux mesurée dans les particules, en moyenne sur 15 prélèvements, est relativement homogène
quelle que soit la fraction prélevée (PM10 ou PM2,5) : en moyenne 40 % à Saxe-Gambetta (86 % en 2019 et 44
% en 2017), 44 % à Foch (44 % également en 2019) et 48 % à Vieux Lyon.
Phénomène connu dans les EFS, ces pourcentages de métaux dans les particules sont bien plus importants
qu’en air extérieur.
Comme en 2019, le fer reste l’élément majoritaire représentant 72 à 83 % des métaux prélevés. Cette teneur
en fer est équivalente sur les stations de « Foch » et de « Saxe Gambetta » ; elle est plus élevée (83 %) dans la
station « Vieux Lyon ». La présence importante de fer reste caractéristique des enceintes ferroviaires
souterraines.
Sur les graphiques suivants, l’ensemble des métaux est pris en compte dans la réparation. Cependant, certains
à très faible pourcentage ne sont pas « visibles ».
La concentration moyenne de 22 µg.m-3 en fer enregistrée cette année à Saxe Gambetta est en forte baisse
par rapport à celle enregistrée en 2019 sur cette même station (40 µg.m-3). Il n’existe en revanche pas de
chiffres 2019 permettant de faire une comparaison des résultats pour les stations de Foch et Vieux Lyon.
Les niveaux de fer à Foch sont du même ordre qu’à Saxe Gambetta, alors qu’ils sont près de 3 fois plus élevés
à Vieux Lyon avec 61 µg.m-3.
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Les autres métaux analysés (baryum, calcium, zinc, cuivre, ...), présents en quantité moins importante que le
fer, se répartissent de la manière suivante :
Parmi les différences entre les 3 stations, on peut distinguer une part de calcium (48 %) et d’aluminium (10 %)
à Vieux Lyon plus importante qu’à Saxe Gambetta (22 % de calcium et 4 % d’aluminium) et Foch (21 % de
calcium et 2 % d’aluminium). C’est une piste d’explication à creuser sur l’origine des niveaux importants de
particules à Vieux Lyon. A contrario, le baryum est moins présent à Vieux Lyon (8 % contre 24 % à Saxe et
Foch). La répartition des autres métaux est globalement équivalente d’une station à une autre.
La station Vieux Lyon se distingue donc également sur les résultats de métaux lourds.
Au niveau des concentrations, celles enregistrées à Saxe Gambetta et à Foch pour le zinc et le cuivre évoluent
peu par rapport aux mesures réalisées en 2019 (même ordre de grandeur). Le calcium et le Baryum n’ont pas
été mesurés en 2019. Comme dans l’analyse des proportions, ces deux métaux se distinguent aussi en
concentration à Vieux Lyon, c’est-à-dire plus de calcium et moins de baryum.
Même si les niveaux ne sont pas comparables, les concentrations en métaux lourds relevées dans les EFS sont
bien au-dessus de celles enregistrées en air extérieur.
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5.4 Conclusion
À la suite de l’étude de hiérarchisation, des mesures de qualité de l’air (PM10, PM2,5 et métaux) ont été
réalisées durant 15 jours à Foch, Saxe Gambetta (station fixe, ajout les métaux) puis Vieux Lyon.
Concernant les particules PM10 et PM2,5, des niveaux modérés ont été enregistrés à « Saxe Gambetta » et
« Foch ». Ils sont du même ordre de grandeur que ceux enregistrés en 2019 avec des moyennes sur 15 jours
entre 72 et 82 µg.m-3 pour les PM10, et 40 à 42 µg.m-3 pour les PM2,5. L’ensemble des données respecte la
valeur guide horaire pour les PM10 fixée à 395 µg.m-3.
En revanche, les concentrations enregistrées à « Vieux Lyon » sont plus élevées (en moyenne 148 µg.m-3 pour
les PM10, 76 µg.m-3 pour les PM2,5), avec des dépassements de la valeur guide horaire.
Les observations relevées sur la station du Vieux Lyon font donc l’objet d’investigation afin d’identifier l’origine
de cet écart de résultats avec les deux autres stations.
Concernant, les métaux lourds, et comme en 2019, le polluant majoritaire est le fer à « Saxe Gambetta » (73 %)
et « Foch » (72 %). C’est également le polluant dominant dans la station « Vieux Lyon » mais en quantité plus
importante (83 %). Les 12 autres métaux mesurés sont présents mais en quantité moins importante avec des
particularités relevées également à Vieux Lyon en concentration et répartition des métaux.
L’analyse des résultats confirme certains constats de l’étude de hiérarchisation : les niveaux élevés à Vieux Lyon,
des résultats cohérents sur Saxe-Gambetta. Les résultats sont en revanche plus forts sur Foch, mais cohérents
avec Saxe Gambetta : ils nécessitent une vérification lors des 2 prochaines études de hiérarchisation de 2021
et 2022.
Au regard des résultats du Vieux Lyon, la situation nécessite une recherche des causes occasionnant ces niveaux
atypiques. Ce travail est en cours par le Sytral et le gestionnaire Keolis, avec l’appui d’Atmo AuRA, dans l’objectif
d’identifier des possibilités de réduction des niveaux de particules dans cette station.
Enfin, même si cela ne remet pas en cause les principaux constats, il est nécessaire de rester vigilants sur les
comparaisons entre les stations car les campagnes de mesures n’ont pas été réalisées durant les mêmes
périodes de manière simultanée.
6 Conclusion générale
Un suivi permanent de la qualité de l’air dans le métro lyonnais est en place depuis janvier 2020, avec
des mesures en continu, et transparentes grâce à une diffusion publique en direct sur les sites web des TCL et
Atmo Auvergne-Rhône-Alpes.
Des campagnes de mesures avaient déjà été réalisées dans le passé dans le métro (2002, 2017, 2019) et permis
des premières évaluations de polluants dans cette enceinte ferroviaire souterraine (EFS), sans qu’il soit toutefois
prévu de réaliser une surveillance permanente.
Dans le contexte de la publication des recommandations de l’INERIS en novembre 2020 sur les méthodes de
suivi de la qualité de l’air dans les EFS, les partenaires SYTRAL et Atmo Auvergne-Rhône-Alpes ont souhaité
anticiper et aller plus loin que ces préconisations en créant un dispositif de suivi de la qualité de l’air. Ce dernier
s’est traduit par l’installation d’une station permanente de suivi des particules PM10 et PM2,5 sur les quais de
la station de métro Saxe-Gambetta. Ce dispositif ne s’arrête pas à la simple mesure et permet, au moyen de
divers matériels de mesures, d’accompagner et d’évaluer un plan d’actions ambitieux de réduction des
particules dans les stations du métro.
Après un retour sur quelques résultats obtenus en 2019, le bilan d’une année complète de mesure sur la station
de Saxe-Gambetta a été réalisé pour l’année 2020. Cette série de mesure inédite a permis d’établir des
premières statistiques visant à connaître les niveaux de concentration, leurs variations journalières et
hebdomadaires, et l’exposition des usagers sur une année complète.
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Des mesures en particules PM10 et PM2,5 ont ainsi démarré le 8 janvier 2020 dans la station de Saxe-Gambetta.
En période pointe, les particules PM10 et PM2,5 présentent respectivement des concentrations moyennes de
143 et 65 µg.m-3, et sont 30 % plus faibles si l’on considère toutes les données de l’année 2020.
Les niveaux sont plus réduits la nuit, le week-end, ou lors de périodes spécifiques, en lien avec les heures
d’ouverture et la fréquence des rames.
La seule valeur guide établie en 2001 par le Conseil Supérieur d’Hygiène Publique de France à 395 µg.m-3 pour
une exposition durant 1 heure aux particules PM10 est très rarement dépassée ; 4 fois seulement sur une année
complète. Pour les PM10, pendant les heures de pointe, 90 % des données horaires sont inférieures à 249
µg.m-3, et 50 % inférieures à 129 µg.m-3.
Au regard de cette référence, ces résultats peuvent donc être considérés comme satisfaisants. Ils sont
néanmoins sensiblement plus élevés qu’en air extérieur : en concentration moyenne annuelle, environ d’un
facteur 3 pour les PM2,5 et 4 pour les PM10, si on se réfère à une station lyonnaise de forte proximité
automobile ; et de 4 pour les PM2,5 et 5 pour les PM10 par comparaison à une station urbaine de fond. Ces
niveaux sont habituellement rencontrés dans les EFS.
En complément, une étude de hiérarchisation des 36 stations des lignes A, B et D du métro lyonnais a été
réalisée dans l’objectif d’établir un classement, en fonction des concentrations moyennes en particules PM10.
Ce travail mené avec un capteur léger a montré les niveaux les plus importants sur la station « Vieux Lyon ».
La station « Bellecour » arrive en seconde position, suivie de « Saxe-Gambetta » qui est équipée de mesures
fixes.
Sur la base de la hiérarchisation, le protocole prévoit de sélectionner 3 stations pour réaliser des mesures plus
approfondies sur les quais, durant 15 jours consécutifs, à l’aide d’un appareil de référence et en réalisant des
analyses de métaux dans les particules PM10. Les stations de Vieux Lyon, Saxe-Gambetta et Foch ont été
sélectionnées pour cette phase de l’étude.
Cette étude approfondie sur 15 jours a montré, concernant les PM10 et PM2.5 des niveaux de même ordre de
grandeur sur les stations « Saxe Gambetta » et « Foch » avec des concentrations moyennes proches des 80
µg.m-3 pour les PM10, et 40 µg.m-3 pour les PM2,5. Ces données respectent la valeur guide horaire pour les
PM10 fixée à 395 µg.m-3. En revanche, les niveaux à « Vieux Lyon » sont nettement plus élevés (en moyenne
148 µg.m-3 pour les PM10 (76 µg.m-3 pour les PM2,5), confirmant les résultats de la phase de hiérarchisation.
Les observations relevées sur la station du Vieux Lyon font donc l’objet d’investigations du Sytral afin
d’identifier l’origine de cet écart de résultats avec les deux autres stations.
L’étude de 13 métaux lourds dans les particules PM10, sur ces 3 stations, confirme la proportion élevée de
métaux dans une enceinte ferroviaire comme le métro. Ils représentent 40 à 50 % de la masse des particules
PM10. Le fer y est prépondérant avec une contribution de 70 à 80 % au regard des autres métaux.
Les 12 autres métaux mesurés sont mesurés mais en quantité moindre. Comme pour les particules PM10, la
station « Vieux Lyon » se distingue en concentration et en répartition des métaux, avec notamment une part
plus élevée en fer.
L’ensemble de ces résultats permet de dresser un premier état des lieux de la qualité de l’air dans le métro,
réalisé selon un protocole national publié en novembre 2020. La surveillance se poursuit en 2021 avec des
campagnes de mesures spécifiques, la poursuite de la mesure de Saxe-Gambetta, une seconde étude de
hiérarchisation et par la suite, des nouvelles mesures plus approfondies sur les quais, durant 15 jours
consécutifs, sur 2 nouvelles stations.
Le bilan 2020 a déclenché un travail approfondi de recherche de l’origine des niveaux élevés observés sur la
station de « Vieux Lyon » et des mesures complémentaires destinées à comprendre le phénomène. Les travaux
sont en cours et visent à la mise en place de mesure d’amélioration.
En parallèle, plusieurs expérimentations sont conduites par le Sytral et un plan d’amélioration est mis en œuvre
pour réduire les émissions de particules à la source.
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Annexes
Annexe 1 : Plan du réseau TCL
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Annexe 2 : Dépassements PM10 relevés à Saxe Gambetta en 2020
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Annexe 3 : « Saxe Gambetta » en 2020 – Données PM10/PM2,5
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Annexe 4 : Boite à moustaches ou Boxplot
Le diagramme en boite, ou « boxplot » en anglais, est la représentation statistique d’une série de données
d’observation. Cet outil graphique permet la représentation des informations de dispersion de la série de
données étudiée : moyenne, médiane, valeurs extrêmes, premier et troisième quartile.
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Annexe 5 : Les particules fines – concentrations en semaine et week-end
Les statistiques horaires/journalières sont présentées en distinguant la semaine et le week-end, avec les
périodes d’ouverture/fermeture suivantes :
- Période d’ouverture (journée) de la station de métro : jour J à 6h => jour J+1 à 1h (heure locale)
- Période de fermeture (nuit) de la station de métro : jour J de 2h => 5h (heure locale)
Période normale Période confinement Période post-confinement
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Annexe 6 : Analyseurs « TEOM » et « FIDAS Frog »
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Annexe 7 : Etude de hiérarchisation - Liste des stations de métro étudiées
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Annexe 8 : Etude de hiérarchisation - Particules fines PM10 (moyennes 15’)
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Annexe 9 : Etude de hiérarchisation – Température (moyennes 15’)
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Annexe 10 : Etude de hiérarchisation – Humidité relative (moyennes 15’)
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Annexe 11 : Etude sur les quais - « Foch » – Données PM10/PM2,5
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Annexe 12 : Etude sur les quais - « Saxe Gambetta » – Données PM10/PM2,5
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Annexe 13 : Etude sur les quais - « Vieux Lyon » – Données PM10/PM2,5
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Annexe 14 : Etude sur les quais - « Foch » – Données ML
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Annexe 15 : Etude sur les quais - « Saxe Gambetta » – Données ML
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Annexe 16 : Etude sur les quais - « Vieux Lyon » – Données ML