Développement de matériaux de référence pour les métaux (Arsenic, Cadmium, Plomb et Nickel)

Conformément aux recommandations des directives européennes 2008/50/CE et 2004/107/CE, les
Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQA) effectuent régulièrement des
prélèvements de métaux dans l'air ambiant sur des filtres qui sont ensuite analysés par des laboratoires
d’analyse.
Tous les 2 ans, le LCSQA organise avec ces laboratoires d’analyse des campagnes d'inter comparaison en
France au cours desquelles les laboratoires analysent les quatre métaux réglementés (arsenic, cadmium,
nickel et plomb) :
·  D'une part, dans des solutions étalons issues d’une minéralisation de filtres impactés : cette étape a
pour but de vérifier la partie "analytique" de l'analyse ;
·  D'autre part, directement sur des filtres impactés par des poussières atmosphériques : cette étape
permet de vérifier l'ensemble du processus de mesure, à savoir la partie "prélèvement", la partie
"minéralisation" et la partie "analytique" de l'analyse.
Dans le cas de l'analyse des solutions étalons, les résultats montrent que certains laboratoires déterminent
des masses qui ne sont pas cohérentes avec la masse certifiée fournie par le laboratoire de référence. Ceci
montre donc l'importance d'assurer une traçabilité des analyses, par exemple via l’utilisation de matériaux
de référence certifiés (MRC) qui présentent l’avantage de pouvoir valider la méthode d’analyse, d’assurer la
justesse, la fidélité et d’établir la traçabilité métrologique des résultats obtenus aux unités internationales,
pour pouvoir ensuite comparer les évolutions des concentrations de métaux dans le temps et dans l'espace.
Une étude bibliographique ayant permis de mettre en évidence un manque de MRC pour les métaux sur le
marché, le LNE s’est proposé de développer des MRC pour les métaux réglementés.
Le développement du Matériau de Référence Certifié (MRC) pour les métaux qui a été finalisé au
cours de l’année 2012 a nécessité plusieurs étapes.
La première étape a porté sur le choix des particules. Les résultats obtenus dans le cadre de ce projet ont
montré que le matériau de cendres d’incinération urbaines envisagé pour la fabrication d’un Matériau de
Référence Certifié (MRC) de filtres impactés de poussières s’est révélé être un bon candidat de par sa
quantité disponible, la taille de ses particules après tamisage (PM10) et la teneur des 4 éléments
réglementés par les directives européennes.
La seconde étape a conduit à mettre en place une méthode d’imprégnation des particules sur les filtres en
quartz : cette technique s’est avérée bien maîtrisée pour obtenir une bonne homogénéité entre filtres
chargés en particules.
La troisième étape a consisté à certifier les concentrations des quatre métaux réglementés par la méthode
de référence primaire à savoir la dilution isotopique par ICP/MS pour le cadmium, le nickel et le plomb ; la
méthode mise en oeuvre pour l’arsenic a été la méthode des ajouts dosés.
Enfin, la dernière étape a porté sur l’étude de la stabilité du MRC. Les différents évènements subis par les
filtres, tels que des chutes, des chocs thermiques, des transports en avion n’ont pas montré de variation
significative des teneurs des 4 métaux réglementés pour la qualité de l’air, ce qui permet de conclure à une
bonne stabilité « mécanique » des particules sur les filtres en quartz. De même, les tests de stabilité au
cours du temps permettent d’affirmer que les MRC produits sont stables durant au moins deux ans.
Une comparaison bilatérale a été menée avec l’EMD sur un jeu de 9 filtres et a permis de conforter les
conclusions du LNE concernant les valeurs certifiées, l’homogénéité de la production du lot et la bonne
stabilité mécanique des MRC suite à leur acheminement par la poste.
En conclusion, cette étude a permis de développer un Matériau de Référence Certifié (MRC) pour
l’analyse des métaux réglementés (arsenic, cadmium, nickel, plomb) dans des particules PM10 en
suspension dans l’air : il se présente sous la forme de particules contenant des métaux, déposées
sur des filtres.
Ce MRC est mis à disposition des laboratoires d’analyses afin qu'ils puissent améliorer la qualité
des analyses de métaux dans les particules effectuées pour les AASQA en garantissant leur
traçabilité aux étalons de référence.