Dispersion des fumées toxiques d'incendie


Modèle de calcul de la dispersion d'un gaz dans l'air Un modèle gaussien est basé sur l'hypothèse qu'un gaz passif va se disperser du fait de la seule action du fluide porteur, l’air. Le transport et la diffusion du gaz dépendent alors uniquement du vent et de la turbulence atmosphérique d’origine mécanique ou thermique. En négligeant la diffusion moléculaire et en considérant la diffusion turbulente homogène et isotrope, ainsi qu'un champ de vent uniforme dans l'espace, la concentration de produit est supposée suivre une distribution gaussienne le long des plans perpendiculaires à la direction du rejet. L'utilisation des modèles gaussiens pour la modélisation de la dispersion atmosphérique est décrite dans le rapport Oméga 12 sur la dispersion atmosphérique.

Modèle de calcul de la dispersion d'un gaz dans l'air

    Lorsque le rejet est tel qu’il perturbe l’écoulement atmosphérique de l’air, l’emploi d’un modèle gaussien de dispersion atmosphérique est inadapté. Des mécanismes physiques non pris en compte par les modèles gaussiens doivent être considérés, tels que :
  • - les effets de turbulence dynamique, pour les rejets sous forme de jet à grande vitesse d’émission ;
  • - les effets de gravité, pour les rejets de gaz lourds ;
  • - les effets de flottabilité pour les rejets de gaz légers.
  • L’emploi d’un modèle intégral permet de décrire ces mécanismes. Ce type de modèle est basé sur les équations de la mécanique des fluides dont le système d’équations est suffisamment dégénéré pour permettre une résolution rapide. Cette simplification se traduit
    par l’introduction de paramètres représentant globalement les mécanismes non modélisés.
    L'utilisation des modèles intégraux pour la modélisation de la dispersion atmosphérique est décrite dans le rapport Oméga 12 sur la dispersion atmosphérique.

Les incendies survenus en 2019 et, en particulier celui de Normandie Logistique / Lubrizol ont mis en évidence l’importance de mieux caractériser les émissions, en particulier atmosphériques, en cas desinistre. Cette nécessité concerne à la fois les substances pouvant induire des effets de toxicité aigüe, mais également celles pouvant être à l’origine d’effets chroniques. Au-delà de cet incendie, le retourd’expérience sur les incendies majeurs met en évidence de nombreuses situations, dans lesquelles la  composition  des  fumées  et  leur éventuel impact sur l’environnement et la santé des riverains peuvent poser question.Pour répondre à ce besoin, l'Ineris a réalisé une analyse théorique, bibliographique et expérimentale.L’analyse bibliographique montre que, si des données existent, elles sont généralement dispersées et il est rare de  trouver dans la littérature, les facteurs  d’émissions pour les différentes familles chimiques d’intérêt représentatifs d’une situation précise. Elle met également en évidence la variabilité des facteurs d’émission, en fonction de la configuration de l’incendie : pour un même produit des conditions de feu différentes conduisent à des facteurs d’émissions sensiblement différents.Sur le plan théorique, s’il est possible de déterminer des grandes tendances concernant les mécanismes de formation des polluants, la complexité des réactions chimiques mises en œuvre lors des incendiessont telles, que la prédiction des facteurs d’émissions reste aujourd’hui impossible.Une  analyse  expérimentale des émissions peut alors permettre d’apporter des éléments relatifs à la quantification des facteurs  d’émissions  ou,  plus  exactement, des ordres de grandeurs de ces facteurs d’émissions. Toutefois, si la mesure de certains composés est relativement classique et simple à mettre en œuvre, la mesure de l’ensemble des facteurs d’émissions lors d’un incendie en laboratoire exige la mise en place de manière simultanée de techniques complexes, pour la réalisation des prélèvements et leur analyse. Dans le cadre de ce travail, une douzaine d’essais a été réalisée afin de fournir des éléments relatifs aux facteurs d’émission de substances émises par la combustion de bois ou des plastiques, ou de produits combustibles, comme les batteries ou du matériel informatique.Au-delà de la composition des fumées, ce rapport propose différentes méthodes, basées sur les éléments disponibles dans la littérature, pour caractériser le terme source de l’incendie et notamment le débit de fumées et les caractéristiques du mélange air et fumées. Ces données permettent ensuite de calculer la dispersion du panache au moyen de modèles numériques, tant pour les effets aigus en champ proche, que pour les dépôts potentiels à plus grande distance.Ce  rapport  fournit  également  des  éléments  relatifs  au  comportement  des  polluants  émis  dans l’environnement, comme leur persistance ou leur toxicité.

Phénomène de dispersion atmosphérique (Circulaire du 10 mai 2010)
Guide d’élaboration et de lecture des études de dangers pour les établissements soumis à autorisation avec servitude (révision du guide de 2003)

Fiche 2 : La dispersion atmosphérique

[Circulaire du 10 mai 2010]