Pour garantir la justesse des mesures de pollution atmosphérique, le LCSQA raccorde les étalons des Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) qui sont ensuite utilisés pour étalonner les analyseurs en station de mesure : ce raccordement est effectué par comparaisons analytiques des concentrations à un étalon de référence.
Dans le cas du NO et du NO2, la même technique analytique basée sur le principe de la chimiluminescence (norme NF EN 14211) est utilisée à chaque niveau de la chaîne nationale d’étalonnage. Par conséquent, l’utilisation de la même méthode de mesure tout au long de la chaîne nationale d’étalonnage peut être à l’origine de biais systématiques sur les mesures de NO et de NO2 qui peuvent rester indétectés.
Cela est d’autant plus critique que l’analyse du NO2 par chimiluminescence est une méthode de dosage indirecte : en effet, le composé NO2est d'abord converti en NO par l’intermédiaire d’un four de conversion contenant du molybdène, avant d'être analysé par chimiluminescence en présence d’ozone. Cette technique pose non seulement un problème de traçabilité du fait de son fonctionnement, mais peut également engendrer une erreur liée au rendement de conversion du four et à sa non-sélectivité, car d’autres oxydes d’azote peuvent être convertis et donc assimilés par erreur à du NO2.
En 2013, le LCSQA a mené une étude bibliographique sur les méthodes optiques (photo-acoustique, QC-Laser, Cavity-Ring Down System) pour l’analyse du NO2 qui présentent les avantages suivants :
- Méthode d'analyse "directe",
- Bonne résolution (nmol/mol),
- Bonne sensibilité (proche de 1 nmol/mol),
- Temps de stabilisation et d'analyse relativement courts,
- Stabilité des mesures supérieure à celle des analyseurs basés sur le principe de la chimiluminescence,
- Coût modéré.
Le LCSQA s’est donc intéressé à ces techniques optiques directes permettant de réaliser des mesures de concentrations en NO2 en vue de remplacer les appareils basés sur la chimiluminescence utilisés actuellement par le LCSQA. A terme, cela permettra également une amélioration de la justesse des résultats et une diminution des incertitudes d’étalonnage.
En 2014, le choix du LCSQA s’est arrêté sur la méthode optique appelée IBBCEAS (Incoherent Broadband Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy). Le montage du système a été réalisé et une première caractérisation métrologique du système à
200 nmol/mol a été effectuée (stabilité, temps de réponse, répétabilité, limite de détection). Les premiers résultats ont été décevants, car la cellule en acier inoxydable utilisée présentait des volumes morts. Une cellule en téflon a alors été achetée ; les mêmes paramètres ont été évalués et les résultats ont été beaucoup plus encourageants.
En 2015, le LCSQA a poursuivi la phase d’optimisation et la caractérisation métrologique du système avec la cellule en téflon. De très bons résultats ont été obtenus ; cependant, une dépendance à la température a été constatée, sans qu’elle puisse être corrigée.
Par conséquent, il a été décidé de réaliser de nouveaux essais avec la cellule en acier inoxydable qui a été modifiée afin de limiter les volumes morts. Il est préférable d’utiliser une cellule en acier inoxydable, car elle est plus stable mécaniquement ; sa rigidité assure un alignement plus robuste et elle est moins sensible aux variations de température. Dans cette configuration, la répétabilité lors de l’analyse de mélanges gazeux de NO2 à
200 nmol/mol est du même ordre de grandeur qu’avec la cellule en téflon (0,1 % relatif).
Enfin, des étalonnages de mélanges gazeux de NO2seront prochainement réalisés avec l’analyseur optique et l’analyseur par chimiluminescence afin de comparer les résultats obtenus et de valider la nouvelle méthode d’étalonnage du LCSQA pour le NO2.
Ce rapport a été réalisé avec la collaboration de Joffray Guillory et Jean-Pierre Wallerand, ingénieurs chercheurs au Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM).
Pour en savoir plus : consulter le rapport « Développement d’un analyseur pour la mesure du dioxyde d’azote (NO2)» de novembre 2014.