1. Présentation des travaux
Dans le cadre des activités du Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air, l'Ecole des Mines de Douai mène depuis plus de 15 ans des études sur la thématique de la mesure des particules en suspension dans l'air ambiant, basées sur des tests sur terrain effectués pour la plupart sur une plate-forme de mesure de la phase particulaire implantée sur le site même de l'Ecole des Mines de Douai.
Les polluants PM10 et PM2.5 sont actuellement majoritairement mesurés en AASQA par TEOM-FDMS et 1405 F. Ces appareils, basés sur la variation de fréquence avec traitement de l’échantillon, sont issus d’un seul fabricant étranger (le constructeur américain Thermo Fisher Scientific) et sont commercialisés sur le sol français par un seul distributeur (la société Ecomesure). Ils sont homologués par les pouvoirs publics aussi bien en PM10 qu’en PM2.5 car le TEOM-FDMS a fait l’objet d’une Démonstration d’Equivalence par le LCSQA. L’autre méthode de mesure homologuée (mais uniquement pour les PM10) est l’absorption de rayonnement bêta. Cette méthode normalisée (norme NF ISO 10473 « Air ambiant - Mesurage de la masse des matières particulaires sur un milieu filtrant - Méthode par absorption de rayons bêta » de mai 2000) est au catalogue d’un nombre important de fabricants et est largement utilisée à l’étranger, aussi bien en PM10 qu’en PM2.5.
Bien que cette technique concerne plusieurs constructeurs, seul le fabricant français Environnement SA est représenté en AASQA, compte tenu de l’homologation de son appareil la jauge bêta MP101M-RST basée sur sa démonstration d’équivalence en PM10 faite par le LCSQA. Dans le cadre de la surveillance réglementaire européenne, cette technologie a des caractéristiques de performance suffisantes.
Les résultats obtenus lors de la campagne d’intercomparaison, organisée en 2010 sur un site d’AASQA en attestent. Cette campagne demandée par les pouvoirs publics avait pour principal objectif de vérifier le statut de méthode équivalente des différents appareils utilisés en AASQA pour leurs missions de mesure réglementaire.
Cette démarche anticipe une exigence à venir de la part de la Commission Européenne, notamment dans le cadre de la révision des Directives prévue en 2013.
Cependant, l’utilisation en AASQA de la jauge bêta est restée marginale jusqu’à présent. Plusieurs éléments peuvent changer cette situation : les coûts d’investissement et de fonctionnement moindres par rapport à la concurrence, la démonstration d’équivalence de la MP101M en PM2.5 (prévue par le constructeur en 2011), les innovations technologiques de la part d’Environnement SA (améliorations sur l’appareil, ajout de module additionnel complétant la mesure de la jauge).
L’objectif de cette étude est de maintenir la méthode par absorption de rayonnement bêta pour la mesure des particules en suspension dans l’air ambiant comme une des techniques de mesure usuelle en AASQA, d’accompagner les AASQA dans la mise en oeuvre de cet appareil sur le terrain, notamment au travers de la mise en place du système centralisé de gestion des sources radioactives (en lien avec l’ASN) ainsi que d’un programme d’Assurance Qualité./ Contrôle Qualité (QA/QC) spécifique et d’étudier les améliorations technologiques développées par le constructeur.
2. Principaux résultats obtenus
Compte tenu du nombre réduits d’appareils de type MP101M utilisés en AASQA, (une soixantaine fin 2009), le LCSQA a entamé auprès de l’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) et de l’Institut de radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) des démarches de simplification de la gestion administrative des sources radioactives présentes dans ces appareils. L’obtention en avril 2010 de l’autorisation d’utiliser des sources radioactives scellées de faible activité à des fins non médicales offre donc maintenant aux AASQA plus de souplesse pour l’achat et l’utilisation de ce type d’appareil. Cela a nécessité un accompagnement dans la mise en oeuvre de cet appareil au sein du dispositif français de surveillance de la qualité de l’air, dans le cadre du système centralisé de gestion des sources radioactives (en lien avec l’ASN et l’IRSN).
Afin de vérifier la qualité des mesures des appareils homologués par les pouvoirs publics pour les mesures réglementaires, une campagne mettant en oeuvre les méthodes de référence gravimétriques pour la mesure des PM10 et des PM2,5 (des préleveurs séquentiels en accord avec les normes EN 12341 et EN 14907), ainsi les appareils automatiques utilisés en AASQA (TEOM-FDMS, TEOM 1405 F, MP101M) a été réalisée en collaboration avec l’AASQA Atmo Picardie sur une station urbaine de fond. Les résultats obtenus pour la jauge radiométrique MP101M sont satisfaisants, confirmant son statut de méthode équivalente en PM10 et montrant son aptitude à « donner des résultats équivalents à ceux obtenus avec la méthode de référence gravimétrique manuelle en PM2.5 ».
En complément, le LCSQA - EMD, compte tenu de son expérience sur ce type de métrologie, a étudié les améliorations technologiques de cet appareil développées par le constructeur, à savoir un module de mesure en temps réel, permettant la classification par comptage optique des PM10, PM2.5 et PM1 (nombre/L) et une mesure massique totale en continu calée par rapport à la mesure bêta. Ce
développement est une réponse au besoin des utilisateurs en terme de communication (calcul d’indice prévisionnel, procédure d’alerte) en améliorant la résolution temporelle de la jauge radiométrique. Les résultats observés sur le site de Douai lors de la comparaison avec ceux de la méthode manuelle de référence par gravimétrie et ceux des appareils homologués en France sont très corrects Ces
travaux sont utiles dans le cadre des actions actuelles du CEN WG15 sur l’établissement d’une méthode normalisée pour la mesure automatique des particules.