Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont des agents carcinogènes génotoxiques pour l’homme et leurs effets sur la santé sont principalement dus aux concentrations retrouvées dans l’air ambiant, et en particulier sur les particules. C’est pourquoi la directive 2004/107/CE (4 ème directive fille) a établi la nécessité d’améliorer la surveillance et l’évaluation de la qualité de l’air, en introduisant le suivi des HAP et plus particulièrement du benzo(a)pyrène (B[a]P).
Cette surveillance des HAP implique deux étapes : des prélèvements d'air ambiant sur filtres effectués par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQA) et l'analyse de ces prélèvements en laboratoire afin de déterminer les concentrations de HAP.
La pertinence d'un tel dispositif de surveillance de l'air repose sur la qualité des informations obtenues. Elle peut être garantie de façon pérenne en développant des processus de quantification impliquant un raccordement des mesures réalisées par les AASQA à un même étalon de référence détenu par un laboratoire de référence. Cette procédure permet d'assurer la traçabilité des mesures réalisées sur site et de comparer les mesures effectuées par l’ensemble des AASQA dans le temps et dans 'espace.
Dans le cas des analyses en laboratoire, le LCSQA-LNE a, entre autres, pour objectif d'établir la traçabilité métrologique des résultats d'analyse en développant des matériaux de référence certifiés (MRC) caractérisés avec des méthodes de référence primaires : l'utilisation de ces MRC lors des analyses en laboratoire permet de s'assurer de la justesse et de la fidélité des résultats, et de valider la méthode d’analyse. De plus, ces MRC peuvent également être pris comme échantillons lors d'essais inter laboratoires afin de pouvoir disposer de valeurs de référence et non de valeurs consensuelles comme la moyenne des participants par exemple.
Une synthèse bibliographique sur les MRC de HAP a été réalisée en 2006 et a permis de mettre en évidence que les références de certains MRC disparaissent des catalogues : ceci est le cas des MRC de particules dans l’air qui sont rarement renouvelés, contrairement à d'autres matrices comme les sédiments et les biotes.
De plus, il a été montré que seulement deux types de MRC dans les particules étaient disponibles : un pour l’analyse des particules diesel et l’autre pour l’analyse de poussières dans les habitations. Mais, ces matériaux proposés ne sont pas représentatifs des particules prélevées dans l’air ambiant.
C'est pourquoi le LCSQA-LNE a proposé de développer un MRC adapté à la problématique de la mesure des HAP dans l'air ambiant.
La production d'un tel MRC comprend plusieurs phases :
- Le développement de la méthode d'analyse permettant de caractériser le MRC. Elle comprend plusieurs étapes : une extraction des HAP de la matrice, une purification de l’extrait, une séparation des composés et leur détection. L'étape la plus délicate et qui est source prépondérante d’incertitudes est liée à l’extraction.
- La mise au point de la méthode de dopage de particules avec les HAP.
- L’étude d’homogénéité et de stabilité du lot de particules.
- L’étude du mode d’impact des particules sur le filtre.
L'étude commencée en 2009 et poursuivie en 2010 a porté sur l'optimisation de l'étape d'extraction qui est une des étapes les plus délicates du processus d’analyse des HAP.
Les essais ont consisté à étudier un grand nombre de paramètres afin d'obtenir des rendements d’extraction maximaux. Les différents paramètres testés ont été les suivants : la température d’extraction, le type de solvant d’extraction, le type de matrice de remplissage…
Mais également le type de composés marqués à utiliser pour la dilution isotopique : en effet, il a été montré que l’utilisation de composés marqués 13 C étaient préférables aux composés marqués au deutérium.
Le LCSQA-LNE a souhaité analysé des extraits et des filtres lors de l’essai interlaboratoire organisé par le LCSQA-INERIS en 2010 afin de tester la méthode sur des échantillons réels préparés par le LCSQA-INERIS. Les résultats obtenus par le LCSQA-LNE sont cohérents avec ceux obtenus par l'ensemble des participants quelque soit le HAP et le niveau de concentration, ce qui a permis de valider la méthode d’extraction et d'analyse des HAP dans les particules finalisées en 2010 par le LCSQA-LNE.
En conclusion, l'ensemble des essais réalisés par le LCSQA-LNE depuis 3 ans pour optimiser les différents processus a permis au LCSQA-LNE de développer une méthode d’extraction ASE et une méthode d’analyse CG/SM fiables, reproductibles et validées. Une grande importance a été portée sur le développement de la méthode d'analyse dans le but de réduire au maximum les incertitudes sur les concentrations des HAP dans le MRC.
Par ailleurs, des recherches ont été entreprises concernant la deuxième étape du
développement du MRC à savoir sur la nature des particules à doper. Après de nombreux
contacts avec les fabricants et la réalisation d'une étude bibliographique, il a été décidé de
travailler sur un mélange de particules synthétiques donc la composition se rapproche le plus
de celle des particules réelles.
En 2011, le LCSQA-LNE propose de poursuivre le développement des MRC pour les HAP de la façon suivante :
- Réalisation d'un système modèle constitué de particules « réelles » à base de silice, carbone, alumine…,
- Finalisation des paramètres de dopage : solvant, durée de contact, homogénéisation,
- Dopage des particules avec des HAP,
- Impaction des particules dopées sur des filtres,
- Début de l’étude de stabilité.