La pollution par les oxydes d'azote et l'ozone à Alger

13 Pages·2009·2.43 MB·French

La pollution par les oxydes d'azote
et l'ozone à Alger
The nitrogen oxides and ozone pollution in Aigiers
RabahKERBACHI(*),MénouèrBOUGHEDAOUI(**),
NadiaKOUTAI(*),TaouèsLAKKI(*)
RÉSUMÉ ABSTRACT
['étude consiste à situer les niveaux de pollution Thestudypresents thedifferentlevels of thephoto
atteints par les oxydes d'azote (NO et N02) et l'ozone oxydant03 andits precursors the nitrogen oxides (NO,
en divers sites de la ville d'Alger. On y présente les NO:<J in the city ofAigiers. Themean diurnalcyclesare
cycles diurnesmoyens des troispolluants ainsiquel'é presentedforthethreepollutants withthedaiij'variation
volutionjournalièrerelativeàcertaines périodes particu during particularperiodssuch as the Ramadhan month
lières telles que le mois de Ramadhan et les jours de and the wekend days wherethe road traffic evolution is
week-end où le trafic routier évolue différemment. Si different. Generallythe NO and N0 levels reacheddo
2
dans l'ensemblelesteneursen NOetN0 nesemblent not seem causing any great problems but the ozone
2
pas poserde problèmesmajeurs, cen'est paslecasdu hasreachedhighlevelsinthesuburbanareaofthecity,
photo-oxydant 03 qui atteint en été des teneurs très ln the site of El Madania situated in theperiphery resi
excessivesau niveau delapériphériedelaville. Ensite dentialarea ofAigiers,wemeasure duringseveraldays
périurbain,surleshauteurs résidentiellesde laville,on ofsummermaximumozonelevels from 100ta 135ppb.
mesure'durant plusieurs journées de l'été des teneurs These photochemical ozone episodes are probably
maximales en ozone oscillant entre 100 et 135 ppb. caused by the transporturbanplume outside the urban
Ces épisodes d'ozone photochimique sont dus proba area.
blement au transport du panache urbain en dehors de
l'espacefortementurbanisé.
1..Introduction abrite unimportanttraficroutieretdontlaposition
géographique (latitude Nord 36° 43') est favo
Enmilieuurbain,lesactivitésdutransportrou rable aux processus photochimiques, réunit
tier sont les premiers responsables de la dégra toutes les conditions qui peuvent engendrer une
dation de la qualité de l'air. C'est ainsi que cer intense pollution oxydante. Ces dernières
tains auteurs estiment qu'environ 70 % des NOx années,lafortecroissance dutrafic routierurbain
émis dans l'atmosphère des grandes villes sont a fait en sorte qu'Alger totalise actuellement à
imputables au trafic routier (JOUMARD, 1989). elle-seule le 1/4 du parc national global. En dix
Avec les hydrocarbures, ces NOxconstituent les années le parc automobile de l'agglomération a
principauxprécurseurs del'ozone photochimique.
connu une croissance d'environ 70 % pour
De part leurs réactivités, ils subissent des trans
atteindre en 1995 environ 600 000 véhicules tout
formations complexes qui induisent dans la
genre confondu. Par ailleurs,on estime que plus
basse troposphère des teneurs élevées en oxy
du 1/3 des déplacements urbains sont assurés
dant 0 (BUTLER,1979;TOUPANCE,1988).En
3 par l'automobile (véhiculesparticuliers,transports
vertu des nuisances multiples qu'ils peuvent
publics et taxis) avec une proportion importante
engendrer, l'ozone et les NOx' en particulier le
N02, font de nos jours l'objet d'une surveillance de trajets courts ; en moyenne un déplacement
particulière. Tout comme les grandes villes du sur trois est inférieur à 10 km. Toutes ces
bassinméditerranéen,l'agglomérationd'Algerqui considérationsfont que l'espace urbainde laville
et en particulier les sites de proximité peuvent
être exposés à une importante pollution par les
(*) EcoleNationale Polytechnique, OépartementGénie véhiculesquisont dans-leurtotalitédépourvus de
de l'Environnement, 10, Avenue Hassan Bed], pots catalytiques. Devant cette situation et en
ElHarrach,Alger. l'absence d'un réseau de surveillance classique,
t") Université de Blida, Institut de Chimie Industrielle,
il nous est apparu nécessaire d'évaluer les
BP270,09000Blida.
AVRIL-JUIN1998 - 89- POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE
niveauxdepollutionatteints parleNO, N02 et03 d'EI-Madania, le poste de prélèvement est
encertains sites delaville d'Alger. implanté à 6 mètres d'altitude en un lieu dégagé
et librement exposé à la ventilation naturelle. En
ce site, l'étude a été effectuée durant la période
2. Méthodologie
allantd'août 93à août 1994.
L'analyse des NO est effectuée d'après la
x
2.1. Sites de prélèvement
méthode spectrophotométrique de 8altzman.
Cette méthode consiste à aspirer J'air à un débit
A Alger la densité élevée des résidents et le
de0.5I/mndans unbarboteur à verrefrittéconte
climat qui favorise une vie extérieure intense et
nant 10 ml de réactif absorbant de 8atltzman. Le
prolongée,font que lessites de proximité sont en
principe consiste à transformer en milieu aqueux
général les plus représentatifs pour l'étude des
leN0 en uncolorant azoïque roseà l'aide d'une
expositions moyennes de la population. C'est 2
amine aromatique de diazotation, l'acide sulfani
dansce sens quenousavons retenupour l'étude
lique et une amine de copulation, le N-1-naphty
des trois polluants quatre sites de proximité qui
lethylène-diamine dihydrochloride (Intersociety
sont localisés en plein centre ville près des axes
Committee, 1969). Le dosage du NO nécessite
routiers oùlefluxdesvéhiculesatteint en moyen
ne 12 à 15 000 véhicules/jour. Pour l'étude de une transformation préalable en N02. Cette oxy
dation a lieu dans un tube en U renfermant de
l'ozone en périphérie, nous avons choisi un site
l'acidechromique portéà 60 "Cet intercalé entre
au quartier d'EI-Madania sur les hauteurs d'Alger
deux barboteurs. Dans lepremier flacon laveur, il
à une altitude d'environ 100m/ niveau de la mer
et à quelques 5 km au sud-est du centre ville. A y a rétention de l'humidité de l'air par H3P04 à
85 % et dans le second, le réactif de 8atltzman.
l'inversedes autres sites,ce poste de mesure qui
L'oxydant est préparé en trempant des tamis
se trouve à plus de 400 mètres des grandes
moléculaires dans l'acidechromique à 17 % pen
voies de circulation n'est pas influencé directe
dant 1 heure (LEVAGGY D.A. et al., 1974 ;
ment par les émissions du trafic routier. Il repré
Intersociety Committee, 1969). L'oxydant dont
sente pour notre étude une station urbaine de
l'activité dure deux à trois jours est périodique
fond. La localisation et les caractéristiques des
ment renouvelé. Le dosage de l'ozone a lieu
sites étudiés sont résumées autableau 1.
d'après laméthode spectrophotométrique Neutral
Buffered KI-Method (NBKI), (Intersociety
2.2. Prélèvement et analyse
Committee, 1972). L'air est aspiré à 1 I/mn dans
Au niveau des sites de proximité, les prélève unbarboteurcontenant 10mldelasolutionabsor
ments ont été effectués à une distance de 2 à bantede KIà 0.1 % tamponnée à pH =6.8±0.2.
3 m du bord de la chaussée et à une altitude de Pouréviter lespertes d'iode par entraînement on
3 m à 6 m. Pour tous les prélèvements la durée utilise'deuxbarboteurs placés ensérie. '
d'échantillonnage estfixéeà uneheure.Auxsites Dans ces conditions expérimentales de dosa
S1 à 84, l'étude s'est étalée sur la période allant gedes NO etde03,ilaétévérifiésurdes prélè
x
de juillet 1992 à août 1993 avec certaines inter vements effectués simultanément que l'erreur
ruptions ponctuelles. Pour le site de périphérie reste inférieure à 4 %. Les données validées et
Tableau 1.
Caractéristiquesdessites
Sitescharacteristics.
Sites Localisation Principales caractéristiques
S1 RueDidoucheMourad(centreville) - Grandesartères commerciales
Forteaffluencepiétonnière
S2 RueColonelAmirouche(centreville) - Trafic routierintense
Ruedetypecanyon
S3 Placedu1erMai(centreville) - Importantcarrefour
- Bonneventilation
- Présence d'un grandhôpital (CHU)dans le
voisinageimmédiat
S4 PlaceAudin (centreville) - Traficroutier dense,importantcarrefour
- Fortep.opulationexposée (facultés,lycée,cafés,
magasins, etc.)
S5 EI-Madaniaquartierenpériphérie - Sitepériphériquesituéà5kmauSud-Estducentre
ville
- Surplombelecentreville(altitude 100m/niv.mer)
Faible traficroutier
POLLUTIONATMOSPHÉRIQUE -90- AVRIL-JUIN 1998
retenues pourl'étudeconstituentenviron 84% de Le percentile 98 (P98) s'élève à 168 ppb et la
l'ensemble des prélèvements effectués. Le rejet teneur horaire maximale enregistrée a atteint le
de certaines données est dû principalement aux niveau de 301 ppb. Les teneurs nocturnes sont
arrêts des pompes et parfois à l'instabilité du très faibles et restent bien en deçà des niveaux
débit. rencontrés habituellement dans les grandes
villes. Ces teneurs de nuit qui sont en fait excep
tionnellesetconjoncturelless'expliquent par l'ins
tauration du couvre-feu. Cette situation qui
3. Résultats etdiscussion
engendre le gel du trafic routier et de toute acti
vité industrielle confirme ainsi l'origine anthro
3.1. Evolution journalière des polluants NO, pique de ce polluant. Etant donné que même en
N0 et 0 aux sites de proximité hiver le NO nocturne est fort réduit, on peut en
2 3
déduire qu'à Alger, les foyers fixes de combus
Les cycles diurnes moyens destrois polluants tion ou le chauffage domestique ne constituent
mesurés au niveau des sites de proximité 81 à pas une source importante d'émission des NOx'
84 sont représentés respectivement enfigures 1, Ceci expliquerait aussi le fait qu'on ne note pas
2,3,4. une différence notable en NO entre les teneurs
hivernalesetestivales.
L'examen de ces figures montre que l'évolu
Une autre situation spécifique à notre culture
tion journalière du NO accuse deux pics impor
concerne le mois de Ramadhan (mois de jeûne)
tants,l'unendébutdematinée entre7het9het
qui par ses propres caractéristiques présente un
l'autre en fin d'après-midi entre 17 h et 19 h. Un
cas d'étude fort intéressant. Durant ce mois, le
troisième pic de moindre amplitude apparaît par
changement de mode devie,surtout ensoirée se
fois enfindematinée.Encessitesquisontforte
répercute clairement sur les émissions nocturnes
ment exposés aux émissions des véhicules, les
du NO. En effet au coucher du soleil lors de la
maxima de NO coïncident avec l'intensification
rupture du jeûne entre 19 h et 19 h 45, l'arrêt
dutrafic routier auxheures depointe.En moyen quasitotaletinstantanédutrafic routiersetraduit
ne, les teneurs en NO restent sur tous les sites par une baisse rapide des teneurs en NO qui
inférieures à 100 ppb, mais on observe parfois chutent jusqu'à leurs valeurs minimales. A partir
des teneurs horaires ponctuelles qui sont supé de 20 h, les veillées traditionnelles de ce mois
rieuresà200ppb. s'accompagnent d'une reprise assez intense du
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Figure 1.
CyclejournaliermoyenduNO,N02et03àAlgercentre(RueDidoucheMourad).
Meandai/ycycleofNO,N02•03inAigierscity(DidoucheMouradStreet).
- 91- POLLUTIONATMOSPHÉRIQUE
AVRIL-JUIN1998
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Figure2.
CyclejournaliermoyenduNO,N0 et0 à Algercentre(RueColonelAmirouche).
2 3
MeandailycycleofNO,NOz,03inAigierscity(ColonelAmiroucheStreet).
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Figure3.
CyclejournaliermoyenduNO,N0 et0 à Algercentre(placedu 1erMai).
2 3
MeandailycycleofNO,NOz,03inAigierscity(placedu 1erMai).
POLLUTIONATMOSPHÉRIQUE - 92- AVRIL-JUIN 1998
100
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Figure4.
CyclejournaliermoyendeNO,N02,03àAlgercentre(placeAudin).
MeandailycycleofNO,N02,03inAigierscity(placeAudin).
trafic routierquiintroduità nouveaudansl'atmos l'unité.Surtouslessitesétudiés,leN0 présente
2
phère des quantités nouvelles de NO, donnant une teneur moyenne journalière (sur 24heures)
ainsi naissance à un pic nocturne vers 21 h. Un de l'ordre de 25-30 ppb. En moyenne la teneur
peu plus tard et avec l'heure du couvre-feu, on maximale s'élèveà 50ppb,tandis que lepercen
retrouve de nouveau les basses teneurs noc tile 98 (P98) est de 110 ppb. La valeur guide
turnes. Nous illustrons une pareille évolution en horairede210ppbdéfinieparl'OMSpourla pro
figure5quimontreauniveaudusiteS3surdeux tectionde lapopulationcontre la pollutionatmos
journées consécutives lescyclesde polluants en phériquen'apasétéatteinte(WHO,1987).
période normale (fig. 5a) et en période de L'enregistrement des cycles diurnes de l'ozo
Ramadhan (fig.5b). ne montre que l'oxydant 0 présente un profil
3
classique qui se caractérise par un maximum en
Ainsil'évolutionjournalièreduNOsurlessites
débutd'après-midi etqui décroît ensuite progres
deproximitédécritd'une manièreassezfidèleles
sivement jusqu'au coucher du soleil. Sa destruc
habitudes des algérois dans leur déplacement
tion au sol durant la nuit lors de l'établissement
motorisé.Encessites urbains,laprincipalesour
de la couche d'inversion entraîne des teneurs
ce des NO estlesecteurdestransports.L'étude
x nocturnes très faibles qui sont caractéristiques
du monoxyde d'azote constitue ainsi pour Alger
d'un milieu urbanisé où l'ozone de nuit est prati
untrès bon indicateurde lapollution issuede ce
quement réduit à zéro (TOUPANCE, 1988). En
secteur.
raison du rôle de piège qu'exerce le NO sur 03,
En ce qui concerne les profils des concentra on constate que la production locale d'ozone
tionshorairesdudioxyded'azoteN02, onconsta photochimique induite par les radicaux peroxyles
te que ses fluctuations horaires sont moins mar issus de la dégradation des composés orga
quées et ses maxima moinsaccentuésque dans niques volatils est inhibée par les taux élevés de
lecas du NO.Cesdifférencesd'évolution s'expli NOqui est injecté dans l'atmosphère en matinée
quent parlefaitqueleN0 résultedel'oxydation etenfind'après-midi.
2
du NOpar divers radicauxetqu'ilsubitenmême
Ainsi même en été où l'insolation est très
temps unephoto-dissociation(BUTLER,1979). forte, les teneurs maximales mesurées en 0
3
Généralement les teneurs en N0 mesurées n'atteignentqueles40ppb,soitunniveauquiest
2
en ces sites sont toujours inférieurs à celles du du même ordre de grandeur que le taux naturel
NO, sauf en début d'après-midi où le rapport de fond. Ce maximum de faible amplitude qu'on
[N0 /[NO) est parfois légèrement supérieur à observel'après-midi est dû en partie au dévelop-
2)
- 93- POLLUTIONATMOSPHÉRIQUE
AVRIL-JUIN 1998
100 ..-------------------------------- - --,
--NO
- - - N02
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80 Absencedepicenpériodenormale
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Figure5a.
EvolutionhoraireduNO,N02,03àAlgercentre (place 1erMai).
Cyclesmesurésenpériodenormaleles7et8février1993.
Hour/yevolutionofNO,N02,03inA/gierscity(p/ace 1erMai).
Cyclesmeasuredduringordinaryperiodonthe7and8february 1993.
100 -.---------------------------------------,
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PicdepollutioncaractéristiquedumoisdeRamadhan - - N02
CharacteristicpollutionpeakofRamadhanmonth - • -03
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Figure5b.
EvolutionhoraireduNO,N02,03à Algercentre(place 1erMai).
CyclesmesurésdurantlapériodedeRamadhan les7et8mars1993.
Hour/yevo/utionofNO,N02•03inA/gierscity(p/ace1erMai).
CyclesmeasuredduringRamadhanperiodonthe7and8march 1993.
POLLUTIONATMOSPHÉRIQUE - 94- AVRIL-JUIN 1998
pement de la convection verticale qui atteint en matinée vers 11 h et durant l'après-midi que le
milieu de journée sa pleine activité. Diverses NO prend de l'ampleurtout en restant cependant
études signalent dans ce contexte que dans les nettement en dessous des niveaux relevés
grands centres urbains, l'ozone ne dépasse pas
durant les jours ouvrables. Avec des teneurs
quelques dizaines de ppb etque lespics d'ozone
maximales de l'ordre de 50 ppb, le monoxyde
photochimiques n'apparaissent que dans des
d'azote est pratiquement réduit de moitié.
conditions météorologiques spéciales (TOUPAN
L'ozone par contre accuse une nette évolution
CE,1988).
dès le début de la matinée, atteint son maximum
En comparant les différents sites du centre
vers 14 hetdevientalors leconstituant majoritai
ville, onobserve qu'ilyauneforte similitude dans
re. Comme le NO est moins abondant, l'ozone
les teneurs et les profils d'évolution des trois pol
s'accumule d'une manière significative dans la
luants étudiés. Cette similitude nous incite à pro
basse troposphère où il atteint en moyenne un
poser un cycle journalier moyen représentatif du
maximum de 55 ppb, soit environ 20 % de plus
centre urbain d'Alger que nous illustrons en
que durant les jours ouvrables. Ce phénomène,
figure 6. Ce cycle moyen reflète l'ampleur et
l'évolution des émissions du trafic routier aux connu sous l'expression « sunday effect " a été
déjà mentionné dans certaines études, notam
abords de la majorité des artères algéroises. En
situation normale, c'est-à-dire, en l'absence de ment celle relative à Long Beach à Los Angeles
couvre-feu, il faut s'attendre à une légère modifi (ELKUS B.,WILSON K.R.,1977).
cation dece cycle, surtout ence quiconcerne les
teneurs nocturnes en NO. L'ozone quant à lui ne 3.2. La pollution photochimiqueen périphérie
devrait pas connaître de modifications.
L'influence du trafic routier et son incidence sur En zone périphérique de la ville, au quartier
l'ozone et les NOxest par ailleurs visible dans le d'EI-Madania, où l'influence du trafic automobile
cas des « vendredi ", jour de repos en Algérie. est fort réduite, des campagnes ponctuelles de
Durant ces jours, dont nous illustrons le cycle mesure donnent pour le NO et le N0 des
2
diurne moyen en figure 7, des différences teneurs maximales de l'ordre de 25 et 40 ppb
notables sont observées par rapport aux jours respectivement. Ces niveaux constituent sans
ouvrables. En effet et en concordance avec la doute pour la ville les teneurs urbaines de fond.
réduction du trafic,l'étude révèle que le pic mati L'ozone par contre atteint selon l'intensité du flux
nal du NOx n'apparaît plus et c'est en fin de radiatif solaire des niveauxplus ou moins élevés.
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Figure6.
CyclejournaliermoyendeNO,NOz,03à Algercentre.
MeandailycycleofNO,N02,03inAigierscity.
-95- POLLUTIONATMOSPHÉRIQUE
AVRIL-JUIN 1998
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Figure7.
Cyclejournaliermoyen duNO,N0 et0 mesuré leVendredi(Week-end)à Algercentre.
2 3
MeandailycycleofNO,N02,03measuredonFriday(weekend)inAigierscity.
Les teneurs horaires maximales mesurées de A partir des données du tableau Il et des
septembre 93 à août 94 et illustrées en figure 8 graphes (fig.9) donnant la variation des concen
montrent une importante variation temporelle trations moyennes mensuelles et celles des
avec desteneursoscillant entre 20 et 124ppb, concentrations maximales, on constate que les
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Figure8.
Variationjournalièredesteneurshorairesmaximalesenozoneà ElMadania(septembre93-août94),
Dailymaximum hourlymeanozoneconcentrationinElMadania(september93-august94).
POLLUTIONATMOSPHÉRIQUE -96- AVRIL-JUIN 1998
TableauII.
Evolutionmensuelledesteneursenozonemesuréesà Elmadania(périodeseptembre93-août94).
MonthlyevolutionofozoneconcentrationmeasuredinElmadania(periodofseptember93-august94).
Ozone sept. oct. nov. déc. janv. févr. mars avril mai juin juil. août
Maxsur
1heure 63 49 41 28 25 26 37 42 51 61 66 78
(ppb)
Moy.sur
24heures 41 28 22 17 16 14 21 26 33 39 44 53
(ppb)
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Figure9.
Evolutiondesteneursmoyennesmensuellesd'ozone à ElMadania(septembre93-août94).
MonthlymeanconcentrationevolutionofozoneinElMadania(september93-august94).
niveaux les plus élevés apparaissent au mois de à l'absence de réducteurs locaux (très faible
juillet et août, et que janvier et février accusent teneur en NO) et d'autre part à l'altitude du site
lesteneursmoyenneslesplusbasses. qui en émergeant parfois de la couche d'inver
sion permet à l'ozone de subsisterà des teneurs
Comme exemples d'évolution, nous illustrons
non négligeables dans la couche limite intermé
en figure 10 quelques cycles mensuels moyens
diaire.
de 0 mesurés en 1994. Cette évolution diurne
3
révèle en fait qu'on est en présence d'un profil C'est naturellement enpériode estivale etsur
classique caractéristique d'un site périurbain. tout au mois d'août qu'on enregistre les teneurs
L'ozone atteint son maximum en milieu de les plus excessives. Durant ce mois la moyenne
journée ; il persiste alors à des teneurs élevées horaire en 0 3max s'élève à 78 ppb, tandis que le
pendant plusieurs heures de l'après-midi et ce P98du mois s'élève à 121 ppb. En comparaison
n'est qu'à partirde 17 hvoiremême 19 h(selon avec les valeurs-guides de l'OMS qui fixent les
le mois étudié) qu'on note une diminution sen seuilslimitesànepasdépasserà60ppbsur une
sible des teneurs. L'étude des fréquences durée de 8 heures et 100 ppb sur une heure, on
horaires d'occurrencedes maximaque nouspré relève de très fréquents dépassement que nous
sentons en figure 11, montre que sur les résumons au tableau III. On note ainsi durant le
304 jours étudiés, 77 % des teneurs en 03 max mois d'août 94 des fréquences de dépassement
apparaissententre 11het18 h. Durantlanuitet de 64 % et 36 % respectivement pour le premier
à l'inverse des autres sites étudiés, l'ozone n'est et deuxième seuil-limite. Durant le mois de juillet
pastoujoursdétruitausol.Ceciestdûd'unepart ces fréquences de dépassement sont pratique-
AVRIL-JUIN1998 -97- POLLUTIONATMOSPHÉRIQUE
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- - - Juillet
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Figure10.
Cyclejournalier moyende0 à ElMadania.
3
Meandailycycleof0 inElMadania.
3
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o 12 16 20 24
Heures
Figure11.
Fréquenceshorairesdesmaximajournaliersd'ozoneàElMadania(septembre93-août94).
HourlyfrequencyofdailymaximumozoneconcentrationinElMadania(september93-august94).
POLLUTIONATMOSPHÉRIQUE - 98- AVRIL-JUIN 1998