CAPT'AIR : exploitation des données de la base nationale pour le recensement des expérimentations de capteurs pour la qualité de l'air

Ce rapport présente une synthèse des informations disponibles dans la base de données Capt’Air mise en place depuis 2019 pour recenser des systèmes capteurs utilisés pour l’évaluation de la qualité de l’air et des expérimentations menées en laboratoire ou sur le terrain avec ces derniers.

La première partie établit une comparaison avec d’autres bases de données nationales ou internationales permettant de bien cerner les forces, mais également certaines limites de Capt’Air. Les principaux avantages de Capt’Air résident dans le fait que c’est une base de données évolutive et qu’elle est complétée par des utilisateurs expérimentés, membres du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air (AASQA et LCSQA). L’hétérogénéité des protocoles tests est aussi un fort de Capt’Air. En effet, le fait que les expérimentations recensées sont menées selon différents protocoles permet de pouvoir extrapoler les performances de certains usages définis. Néanmoins, Capt’Air montre également quelques limitations comme l’absence d’informations sur certains paramètres fondamentaux (reproductibilité, taux de recouvrement de données etc..) Ou encore le manque d’informations sur les protocoles utilisés pour les expérimentations renseignées qui peut laisser à interprétation les résultats consignés. 

Puis, une exploitation statistique des informations disponibles dans la base de données montre que les polluants pour lesquels des expérimentations sont renseignées, sont principalement les polluants réglementés au sens de la Directive 2008/50/CE et plus particulièrement les PM2,5, les PM10 et le NO2. De plus, la très grande majorité de ces expérimentations sont des évaluations métrologiques (80-90%), de courte durée (< 6 mois) et menées en air ambiant extérieur (>70%). Pour finir, il est à noter que plus de 60% des 69 systèmes capteurs recensés ne sont associées qu’à 1 à 2 expérimentations.

Par ailleurs, une analyse plus fine des données présentes dans Capt’Air a permis d’identifier les systèmes capteurs présentant les meilleures performances globales vis-à-vis de plusieurs critères qualitatifs (mise en œuvre, versatilité, énergie et fiabilité) et quantitatifs (R2Max et pente associée à R2MAX) . On retrouve notamment :

• l’ATMOTRACK version 1.2 et le POLLUTRACK pour la mesure des concentrations massiques en PM2,5 ;
• l’ATMOTRACK version 1.2 pour la mesure des concentrations massiques en PM10 ;
• le système WT1 de RUBIX et le CAIRNET V2 pour la mesure des concentrations en NO2 ;
• l’AQMESH version 4.0 pour la mesure des concentrations en O3.

Enfin, au regard des résultats de l’exploitation ainsi que d’un premier retour d’expérience des utilisateurs de Capt’Air, des évolutions sont envisagées afin d’améliorer la base de données. La possibilité de faire une recherche en fonction de l’utilisation envisagée ( cartographie, amélioration de la couverture spatiale et/ou temporelle etc..)  fait partie des pistes de réflexion principale.

Analysis of data from Capt’Air: the French IT tool for census of  information on air quality sensors and their uses

This report presents a review of the database Capt’Air set up since 2019 to identify sensor systems used for the assessment of air quality and experiments carried out in the laboratory or in the field with them.

In the first section, a comparison with other data bases from all around the world puts forward strength but also limitations of Capt’Air. The main advantages of Capt’Air come from its own definition. Indeed, Capt’Air is meant to be an evolutive database filled out by members of the national air monitoring network (LCSQA and AASQA). The heterogeneity of experimental protocols is also a strength of Capt'Air. Indeed, the fact that the identified experiments are carried out according to different protocols makes it possible to extrapolate performances for certain defined uses. However, Capt’Air also shows some limitations such as some missing fundamental information (reproducibility, data recovery rate, etc..) Or the lack of information on the protocols used for the informed experiments which may leave the recorded results open to interpretation.

At this stage, the statistical exploitation of the database shows that PM_2.5, PM₁₀ and NO₂ are the main pollutants studied in Capt’Air. Moreover, the majority of experiments are short metrological experiments with ambient outdoor air[1]. Another point is the fact that a lot of sensor system found in Capt’Air are associated with only few experiments.

Sensor system with best performances regarding some qualitative (implementation, versatility, energy and reliability) and quantitative (R2MAX and slope associated to R2MAX) criteria are also put forward. We found in particular:

•  ATMOTRACK 1.2 and POLLUTRACK for PM_2.5,
• ATMOTRACK 1.2 for PM₁₀,
• RUBIX WT1 and CAIRNET V2 for NO₂,
•  AQMESH 4.0 for O₃.

Finally, based on the statistical exploitation results and also a feedback from Capt’Air users, upgrades are considered in order to develop the database. A reflection will be undertaken on the possibility to do a search based on considered use