Surveillance du benzène 2/2 : la méthode de référence (échantillonnage actif) et la méthode indicative (échantillonnage passif)
En 2010, les travaux ont été poursuivis à la fois pour ce qui concerne l’échantillonnage actif mais aussi l’échantillonnage passif.
Concernant la mesure du benzène sur le terrain en présence de taux d’humidité et de température élevés, plusieurs actions ont été conduites mettant en parallèle plusieurs techniques d’échantillonnage actif du benzène.
Neuf échantillonnages ont été réalisés sur le site de Madininair. La mise en place de la membrane Nafion dans le circuit d’échantillonnage affecte de manière significative la mesure du benzène et du para+méta-xylènes avec des teneurs mesurées via le préleveur avec membrane Nafion très sensiblement supérieures aux teneurs mesurées via le préleveur sans membrane Nafion. Une des hypothèses pour expliquer cette différence pour le benzène serait un phénomène de claquage lorsque l’échantillonnage a lieu sur le préleveur non équipé d’une membrane Nafion et l’ajout de la membrane Nafion entrainerait la disparition de ce phénomène. En effet, pour le toluène, les écarts entre les teneurs évaluées par chacun des préleveurs ne dépassent pas 27% indiquant donc l’absence d’un phénomène de claquage significatif pour le toluène même sur le préleveur non équipé d’une membrane Nafion.
Afin d’expliquer ces résultats, les préleveurs ont été rapatriés à l’EMD, leurs circuits fluidiques vérifiés, une pompe d’échantillonnage échangée et des essais ont été repris en parallèle sur le site de Douai. Il apparaît, au travers de quatre semaines successives d’échantillonnage d’air ambiant, une relativement bonne cohérence entre les teneurs en benzène, toluène et para+méta-xylènes mesurées via échantillonnage actif que le préleveur permettant soit équipé ou non d’une membrane Nafion et donc que l’utilisation de la membrane Nafion dans le circuit d’échantillonnage n’a pas d’influence significative sur la mesure de ces composés dans les conditions environnementales rencontrées sur le site de Douai.
Néanmoins, à la différence de ce qui avait été mesuré lors de l’échantillonnage sur le site de MADININAIR, les teneurs mesurées via le préleveur avec utilisation de la membrane Nafion sont systématiquement légèrement inférieures aux teneurs mesurées via le préleveur sans membrane Nafion et les écarts semblent plus importants pour les xylènes (composés mesurés présentant une masse molaire plus importante) que pour le benzène et le toluène.
Afin d’expliquer les écarts antérieurement mis en évidence sur le site de Madininair et de Douai, des tests de comparaison des résultats d’échantillonnage actif (avec et sans membrane Nafion) d’une matrice synthétique alliant taux d’humidité et de température élevés ont été conduits. Il est apparu une forte sous-estimation des teneurs mesurées via le préleveur équipé d’une membrane Nafion et ce quel que soit le composé et une bonne cohérence entre teneurs mesurées via le préleveur sans membrane Nafion et analyseur automatique. Une analyse fine du circuit fluidique a permis de mettre en évidence un tube « polymère » transparent dans le préleveur équipé d’une membrane Nafion. Le remplacement de ce tube « polymère » par un tube téflon a donc été réalisé et les essais conduits ensuite ont mis en évidence une très bonne cohérence entre les teneurs mesurées via les deux préleveurs et à l’aide d’un analyseur automatique.
Une seconde étude a porté sur l’évaluation de la contamination des tubes d’échantillonnage lors de leur installation sur le préleveur sans prélèvement. Ces essais avaient pour but d’évaluer si une éventuelle contamination des tubes d’échantillonnage lors de leur positionnement sur les préleveurs pouvait apparaître.
Les résultats ont indiqué qu’une contamination en benzène est possible lorsque le tube d’échantillonnage est laissé en place pendant une durée de 7 jours sur le préleveur, que ce dernier soit en fonctionnement ou à l’arrêt. Cette contamination est variable selon les positions du tube sur le préleveur et peut atteindre une masse de l’ordre de 50ng mais cette contamination est liée à un élément constitutif du préleveur et non pas à un dysfonctionnement de ce dernier (tel qu’un débit résiduel – via une électrovanne non totalement étanche par exemple –sur une voie non utilisée).
Une troisième étude portant sur la conservation des cartouches avant échantillonnage a été conduite au travers de tests de conservation des cartouches remplies de 500mg de Carbopack X pendant une durée de stockage de 30, 60 et 90 jours. Ainsi les cartouches peuvent être conservées après conditionnement sans contamination notable pendant une durée de 90 jours.
Compte tenu des résultats antérieurement obtenus lors de l’utilisation de tubes Radiello exposés à des conditions météorologiques particulières (faibles températures combinées à des humidités élevées > 80%), une étude a été menée afin de permettre l’optimisation des conditions analytiques (splits) les mieux adaptées à l’analyse de tubes Radiello en chambre d’exposition. Les principaux enseignements des séries d’essais sont les suivants :
- Les problèmes de mesures des tubes Radiello rencontrés pour des périodes hivernales spécifiques (faibles températures combinées à des humidités élevées > 80%) sont essentiellement liés aux conditions analytiques utilisées,
- Les méthodes utilisant une colonne à gros diamètre donnent des résultats en accord avec les valeurs des analyseurs automatiques (biais max avec une répétabilité des mesures satisfaisante de l’ordre de 6 % conforme à celle habituellement obtenue pour une méthode d’échantillonnage passif.
Les préconisations pour l’analyse des tubes Radiello exposés à ces conditions hivernales spécifiques qui peuvent être déduites de ces essais sont les suivantes :
- Dans le cas où l’analyse est effectuée sur une colonne de faible diamètre (0,25mm), deux splits (outlet split et inlet split) sont nécessaires pour abaisser la teneur en eau arrivant au détecteur,
- Dans le cas où l’analyse est effectuée sur une colonne de gros diamètre (0,53mm), 1 ou 2 splits (outlet split ou outlet split et inlet split) peuvent être utilisés.
En conclusion, le tube Radiello reste utilisable en période hivernale pour la mesure du benzène à condition d’adopter les conditions analytiques appropriées précitées.