Recherche pour AASQA

L'objectif est de maintenir un bon niveau de performances métrologiques pour les étalons de référence SO2, NO, NO2, CO, O3 et BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes) utilisés pour titrer les étalons des AASQA et de développer des étalons de référence pour de nouveaux polluants. La première partie a consisté à faire une synthèse des actions menées pour maintenir l'ensemble des étalons de référence afin de pouvoir réaliser les étalonnages prévus dans l’étude « Maintien de la chaîne nationale de traçabilité métrologique mise en œuvre pour la surveillance de la qualité de l’air » de décembre 2020. La deuxième partie fait un point sur l’état d’avancement du développement d’étalons de référence et de la méthode d’étalonnage pour le 1,3-butadiène. La troisième partie fait un point sur la finalisation du développement de la méthode de quantification des impuretés de NO, NO2, SO2 et CO dans l’air zéro en bouteille utilisé par les AASQA. La quatrième partie fait un point sur le développement d’un nouveau matériau de référence (MR) pour les métaux qui se présente sous la forme d’un matériau filtre impacté en PM2,5 ou en PM10.     Update and improvement of reference standards set up for air quality monitoring The objective is to maintain a good level of metrological performance for the national reference standards SO2, NO, NO2, CO, O3 and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes) used to calibrate the AASQA standards and to develop reference standards for new pollutants. The first part consists of summarizing the metrological actions taken to maintain all the reference standards used to carry out the calibrations performed in the study "Update of the national metrological traceability chain set up for air quality monitoring" of December 2020. The second part provides an update on the progress of the development of reference standards and the calibration method for 1.3-butadiene. The third part provides an update on the finalization of the development of the quantification method of NO, NO2, SO2 and CO impurities in the zero air in cylinders used by AASQA. The fourth part provides an update on the development of a new reference material (MR) for metals which consists in a filter impacted with PM2.5 or PM10.

Pour répondre aux exigences de qualité des mesures de la directive 2008/50/CE et garantir la traçabilité des mesures réalisées par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA), le LCSQA-LNE a mis en place une chaîne nationale de traçabilité métrologique pour le polluant réglementé NO2. Dans ce cadre, les étalonnages des mélanges gazeux de NO2 des AASQA sont réalisés en suivant une méthode d’étalonnage qui implique l’utilisation d’un analyseur basé sur le principe de la chimiluminescence et qui permet de titrer le NO2 de façon indirecte. En effet, il est équipé d’un four de conversion qui va convertir le NO2 en NO et c’est alors le NO qui est quantifié. Cette conversion peut ne pas être égale à 100% en fonction du type, de l’âge ou de l’encrassement du four considéré. De plus, ce four de conversion peut convertir d’autres polluants que le NO2. Enfin, le temps de réponse de ce type d’instrument est relativement long. Le LCSQA-LNE s’est donc équipé d’un analyseur effectuant une mesure directe du NO2, à savoir un analyseur Télédyne modèle T500U basé sur la technique CAPS (cavity attenuated phase shift spectroscopy). Le temps de réponse de l’analyseur T500U est plus faible que celui basé sur la chimiluminescence (gain de temps) et présente de meilleures performances métrologiques (répétabilité, linéarité, reproductibilité…). Cette étude a permis d’optimiser la méthode d’étalonnage utilisée dans le cas du NO2 en mettant en œuvre l’analyseur spécifique Télédyne T500U à la place de celui basé sur la chimiluminescence (Megatec 42i) afin d’améliorer la qualité des résultats en termes de justesse et d’incertitude, et ceci dans le contexte du contentieux européen. Les résultats de l’étude montrent que la répétabilité et la reproductibilité des mesures réalisées avec l’analyseur T500U (CAPS) sont respectivement de 0,1% et 0,2% de la fraction molaire analysée. Les résultats obtenus pour 9 mélanges gazeux de NO2 étalonnés avec les deux analyseurs (T500U et 42i), conduisent à des écarts normalisés inférieurs à 1, ce qui montre que les fractions molaires déterminées avec les 2 analyseurs ne sont pas significativement différentes. L’erreur de justesse de la méthode avec l’analyseur T500U est donc considérée comme étant non significative. Les incertitudes élargies relatives sur la fraction molaire analysée avec l’analyseur T500U sont de l’ordre de 1%, donc équivalentes à celles obtenues avec l’analyseur 42i. Au vu de ces résultats, la méthode d’étalonnage des mélanges gazeux de NO2 avec l’analyseur T500U est considérée comme validée et sera appliquée en 2022. Les documents qualité ont également été rédigés (procédure technique, fond de calcul des fractions molaires et des incertitudes, fond de certificat d’étalonnage et dossier de validation). Néanmoins, la procédure d’étalonnage avec l’analyseur 42i sera conservée et pourra être utilisée de nouveau en cas de défection de l’analyseur T500U.     Improvement of the quality of calibrations In order to meet the measurement quality requirements of Directive 2008/50/EC and to guarantee the traceability of measurements carried out by the Air Quality Monitoring Networks (AASQAs), LCSQA-LNE has set up a national metrological traceability chain for the regulated pollutant NO2. Within this framework, calibrations of NO2 gas mixtures performed for the monitoring networks are carried out using a calibration method that involves the use of an analyser based on chemiluminescence which enables NO2 to be measured indirectly. Indeed, it is equipped with a catalyst converter that converts NO2 into NO and it is then the NO that is quantified. The conversion rate may not be equal to 100% depending on the type, age and fouling of the converter. Moreover, this catalyst converter can convert other pollutants than NO2. Finally, the response time of this type of instrument is relatively long. LCSQA-LNE has therefore equipped itself with an analyser that measures NO2 directly, i.e. a Télédyne model T500U analyser based on the CAPS (cavity attenuated phase shift spectroscopy) technique. The response time of the T500U analyser is shorter than that based on chemiluminescence (time saving) and presents better metrological performances (repeatability, linearity, reproducibility...). This study allowed the optimisation of the calibration method used in the case of NO2 by implementing the specific Télédyne T500U analyser instead of the one based on chemiluminescence (Megatec 42i) in order to improve the quality of the results in terms of accuracy and uncertainty. The results of the study show that the repeatability and reproducibility of the measurements carried out with the T500U analyser (CAPS) are respectively 0.1% and 0.2% of the amount fraction analysed. The results obtained for 9 NO2 gas mixtures calibrated with the two analysers (T500U et 42i), lead to normalised deviations lower than 1, which shows that the amount fractions determined with the 2 analysers are not significantly different. The accuracy error of the method with the T500U analyser is therefore considered to be insignificant. The relative expanded uncertainties on the amount fraction analysed with the T500U analyser are of the order of 1%, thus equivalent to those obtained with the chemiluminescence-based analyser. In view of these results, the calibration method for NO2 gas mixtures with the T500U analyser is considered validated and will be applied in 2022. The quality documents have also been drafted (technical procedure, file for calculating amount fractions and uncertainties, calibration certificate and validation file). Nevertheless, the calibration procedure with the 42i analyser will be kept and can be used again in case of defection of the T500U analyser.

1. Présentation des travaux L’objectif de cette étude est d’assurer le maintien de la méthode par absorption de rayonnement bêta en tant que technique usuelle en AASQA de mesure desparticules en suspension dans l’air ambiant. En 2011, seule la jauge bêta MP101MRST du fabricant français Environnement SA a bénéficié du statut de méthodeéquivalente en PM10 et est donc utilisée en AASQA. Le système de gestion centralisée des sources radioactives autorisé par l’Autorité de Sûreté Nucléaire en 2010 n’a donc concerné que cet appareil en 2011. Un accompagnement dans la mise en oeuvre de cet appareil au sein du dispositif français de surveillance de la qualité de l’air est proposé, au travers de la mise en place du système centralisée de gestion des sources radioactives (en lien avec l’ASN) ainsi que d’un programme d’Assurance Qualité/Contrôle Qualité (QA/QC)spécifique. Les améliorations technologiques apportées à cet appareil par le constructeur nécessitent d’être également étudiées. Les travaux effectués en 2011 ont porté sur 4 axes : Une veille technologique sur les nouveaux radiomètres Bêta arrivant sur le marché ; L’étude des modifications techniques apportées par Environnement SA sur le radiomètre MP101M-RST ; Le suivi du programme d’Assurance Qualité/Contrôle Qualité (QA/QC) via une assistance à l’utilisation en AASQA des radiomètres Bêta et la participation à une intercomparaison nationale ; Le suivi du système centralisé de gestion des sources radioactives pour les radiomètres bêta utilisés par les AASQA. 2. Principaux résultats obtenus Plusieurs modèles de jauges radiométriques sont apparues sur le marché européen ces dernières années. Une description du principe de fonctionnement etune analyse technique du modèle 5014i/5030i de la société américaine Thermo Scientific et des modèles Swam 5A Dual Channel et PBL Mixing de la sociétéitalienne FAI Instruements sont présentées dans ce rapport et montrent que ces appareils sont prometteurs. Notamment l’appareil italien, Swam 5A Dual Channel,permet dans sa version la plus sophistiquée d’effectuer une mesure automatique de la concentration et du nombre de particules de 2 fractions granulométriques différentesassociables à une mesure gravimétrique manuelle. L’appareil américain, 50140i, permet quant à lui d’effectuer une mesure automatique quasi-instantanée avec une couverture temporelle d’échantillonnage proche de 100%.Ces appareils sont reconnus comme « conforme » aux réglementations nationales (américaine, canadienne ou italienne) en vigueur pour le contrôle automatique des particules dans l’air ambiant (PM10 et/ou PM2.5). Cependant, pour que ces appareils puissent être utilisés par les AASQA, il reste aux constructeurs ou distributeurs respectifsà accomplir la démarche auprès de l’ASN de demande d’autorisation de commercialisation sur le sol français. Les études d’intercomparaison menées chez le constructeur Environnement SA ou par le LCSQA-EMD sur le site de Douai-Dorignies ont montré que pour la mesure des PM10,l’utilisation d’une source 14C à 1,84 MBq au lieu de la source traditionnelleà 3,66 MBq ne modifie pas de manière flagrante les caractéristiques de mesure de l’appareil par absorption de rayonnements Bêta MP101M-RST. Pour les deux études, une légère minoration est à noter mais elle reste dans le domaine de l’incertitude de mesure : ainsi, une concentration de 50 μg/m3mesurée sur une jauge MP101M équipée de l’ancienne source équivaudrait à une concentration de 48 μg/m3 sur une jauge équipée de la nouvelle source. Le présent rapport inclut un chapitre destiné à fournir une aide aux utilisateurs des différentes générations de radiomètres Bêta MP101M d’Environnement SA se trouvantdans les AASQA. Ce guide a été construit sous la forme d’un protocole d’assurance et de contrôle qualité des mesures en routine, à partir des expériences de chacune des AASQA, rencontrées au cours de la journée d'échange organisée en 2010 ou des journées techniques des AASQA qui ont lieu chaque année et à partir des échanges réalisés par le LCSQA avec le constructeur. Ce guide devra être remis à jour régulièrement et toutes les remarques et propositions de corrections sont lesbienvenues et peuvent être adressées directement au LCSQA-EMD. Depuis avril 2010, le LCSQA-EMD est autorisé par l’Autorité de Sûreté Nucléaire à gérer de manière centralisée les sources radioactives 14C utilisées en AASQA dans les jauges radiométriques. En 2011, l’ASN a réalisé un audit de ce système centralisé dont les conclusions ont été satisfaisantes. Les axes d’amélioration qui seront à traiter en 2012 concernent la formation en radioprotection du personnel AASQA, les échanges d’informations entre la PCR nationale et les référents techniques AASQA et l’étude de l’augmentation du volume d’activité maximale.

De nombreux travaux scientifiques indiquent que la concentration en nombre des particules atmosphériques (PNC, pour Particle Number Concentration), majoritairement constituées de particules ultrafines (PUF), semble être un mesurande adapté à l’évaluation de l’impact sanitaire de la pollution atmosphérique et donc complémentaire aux mesures de concentration massique. Le suivi de ce paramètre apparait donc aujourd’hui comme un enjeu majeur d’évolution de surveillance de la qualité de l’air. L’avis relatif à « l’identification, la catégorisation et la hiérarchisation de polluants actuellement non réglementés pour la surveillance de la qualité de l’air » publié par l’ANSES (Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail) en 2018, prend en compte les résultats de ces études et indique que les particules ultrafines (PUF) doivent être considérées de façon prioritaire pour une éventuelle future surveillance de l’air ambiant en France. Dans ce contexte, le ministère en charge de l’environnement a demandé au LCSQA d’étudier les besoins d’évolution du réseau de surveillance national actuel pour une meilleure prise en compte de la PNC. En réponse à cette demande, une stratégie concertée avec les AASQA et différents acteurs sanitaires a été initiée, avec la publication en septembre 2020 d’éléments d’orientation pour la surveillance nationale de la concentration en nombre total des particules ultrafines (LCSQA, 2020). Etant donné l’absence actuelle de valeurs de référence pour ce paramètre dans l’air ambiant, une recherche bibliographique de la PNC mesurée à l’échelle nationale et à l’échelle européenne a été menée afin d’identifier des mesures de PNC « repères » en fonction des typologies de site. Ainsi, cette recherche s’est focalisée sur trois typologies de site identifiées, à savoir « Fond rural », « Fond urbain » et « Trafic » au niveau européen et deux typologies de site, à savoir « Fond urbain » et « Trafic » au niveau national. La comparaison des mesures de PNC réalisées aux niveaux national et européen est présentée pour les typologies de site « Fond urbain » et « Trafic ». Des valeurs PNC moyennes de 7,7 x 103 particules/cm3 et 9,7 x 103 particules/cm3 ont été calculées pour les typologie « Fond urbain » et « Trafic » à l’échelle nationale et de 9,8 x 103 particules/cm3 et 19,5 x 103 particules/cm3 respectivement à l’échelle européenne. Il est important de préciser que les mesures de PNC à l’échelle nationale et comparée à l’échelle européenne sont susceptibles d’évoluer avec la consolidation du réseau de surveillance et donc de la robustesse du jeu de données français associée à l’évolution du parc instrumental. De nombreux travaux scientifiques indiquent que la concentration en nombre des particules atmosphériques (PNC, pour Particle Number Concentration), majoritairement constituées de particules ultrafines (PUF), semble être un mesurande adapté à l’évaluation de l’impact sanitaire de la pollution atmosphérique et donc complémentaire aux mesures de concentration massique. Le suivi de ce paramètre apparait donc aujourd’hui comme un enjeu majeur d’évolution de surveillance de la qualité de l’air. L’avis relatif à « l’identification, la catégorisation et la hiérarchisation de polluants actuellement non réglementés pour la surveillance de la qualité de l’air » publié par l’ANSES (Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail) en 2018, prend en compte les résultats de ces études et indique que les particules ultrafines (PUF) doivent être considérées de façon prioritaire pour une éventuelle future surveillance de l’air ambiant en France. Dans ce contexte, le ministère en charge de l’environnement a demandé au LCSQA d’étudier les besoins d’évolution du réseau de surveillance national actuel pour une meilleure prise en compte de la PNC. En réponse à cette demande, une stratégie concertée avec les AASQA et différents acteurs sanitaires a été initiée, avec la publication en septembre 2020 d’éléments d’orientation pour la surveillance nationale de la concentration en nombre total des particules ultrafines (LCSQA, 2020). Etant donné l’absence actuelle de valeurs de référence pour ce paramètre dans l’air ambiant, une recherche bibliographique de la PNC mesurée à l’échelle nationale et à l’échelle européenne a été menée afin d’identifier des mesures de PNC « repères » en fonction des typologies de site. Ainsi, cette recherche s’est focalisée sur trois typologies de site identifiées, à savoir « Fond rural », « Fond urbain » et « Trafic » au niveau européen et deux typologies de site, à savoir « Fond urbain » et « Trafic » au niveau national. La comparaison des mesures de PNC réalisées aux niveaux national et européen est présentée pour les typologies de site « Fond urbain » et « Trafic ». Des valeurs PNC moyennes de 7,7 x 103 particules/cm3 et 9,7 x 103 particules/cm3 ont été calculées pour les typologie « Fond urbain » et « Trafic » à l’échelle nationale et de 9,8 x 103 particules/cm3 et 19,5 x 103 particules/cm3 respectivement à l’échelle européenne. Il est important de préciser que les mesures de PNC à l’échelle nationale et comparée à l’échelle européenne sont susceptibles d’évoluer avec la consolidation du réseau de surveillance et donc de la robustesse du jeu de données français associée à l’évolution du parc instrumental.     Overview of particle number concentration levels in the national network compared to the European scale Many scientific studies indicate that the particle number concentration in ambient air (PNC, for Particle Number Concentration), mainly composed of ultrafine particles (PUF), seems to be a suitable measurand, complementary to mass concentration, for evaluating the health impact of atmospheric pollution. Therefore, the measurement of this parameter appears to be a major issue in the evolution of monitoring devices dedicated to air quality survey. The report concerning "the identification, categorization and prioritization of currently unregulated pollutants for air quality monitoring" published by ANSES (National Agency for Food Safety, environment and work) in 2018, takes into account the results of these studies and indicates that ultrafine particles (PUF) must be considered as a priority for a possible future ambient air monitoring in France. In this context, the ministry in charge of the environment asked to LCSQA to study the development needs of the current national monitoring network to take into account PNC. In response to this request, a concerted strategy with the national air quality monitoring networks (AASQA) and health actors was initiated, with the publication in September 2020 of a report dedicated to the national monitoring of the total number of ultrafine particle concentration. Given the fact that no reference values ​​for this parameter in ambient air are available, a bibliographic research of PNC measured at national and european levels was carried out in order to identify “benchmark” PNC measurements according to site typologies. This research was focused on three site typologies identified as « Rural background », « Urban background » and « Traffic » at european level and two site typologies identified as « Urban background » and « Traffic » at the national level. The comparison of PNC measurements carried out at national and european level is presented in this report for both site typologies, i.e. « Urban background » and « Traffic ». Average PNC values ​​of 7.7 x 103 particles/cm3 and 9.7 x 103 particles/cm3 were calculated for the « Urban background » and « Traffic » typologies at the national scale and of 9.8 x 103 particles/cm3 and 19.5 x 103 particles/cm3 respectively on a european scale. It is important to specify that the PNC measurements at the national level compared to the european level will evolve in a near futur with the consolidation of the monitoring network and therefore the robustness of the French dataset associated with the evolution of the instrumental parc.  

L'objectif est de maintenir un bon niveau de performances métrologiques pour les étalons de référence SO2, NO, NO2, CO, O3 et BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes) utilisés pour titrer les étalons des AASQA et de développer des étalons de référence pour de nouveaux polluants. La première partie a consisté à faire une synthèse des actions menées pour maintenir l'ensemble des étalons de référence afin de pouvoir réaliser les étalonnages prévus dans l’étude « Maintien de la chaîne nationale de traçabilité métrologique mise en œuvre pour la surveillance de la qualité de l’air » de décembre 2021. La deuxième partie fait un point sur l’état d’avancement du développement d’étalons de référence et de la méthode d’étalonnage pour le 1,3-butadiène. La troisième partie fait un point sur l'état d'avancement de la mise en place d'une chaîne de traçabilité métrologique pour les mesures de H2S. La quatrième partie fait un point sur le développement d’un nouveau matériau de référence (MR) pour les métaux qui se présente sous la forme d’un matériau filtre impacté en PM2,5 ou en PM10.     Update and improvement of reference standards set up for air quality monitoring The objective is to maintain a good level of metrological performance for the national reference standards SO2, NO, NO2, CO, O3, NH3 and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes) used to calibrate the AASQA standards and to develop reference standards for new pollutants. The first part consists of summarizing the metrological actions taken to maintain all the reference standards used to carry out the calibrations performed in the study "Update of the national metrological traceability chain set up for air quality monitoring" of December 2021. The second part provides an update on the progress of the development of reference standards and the calibration method for 1.3-butadiene. The third part reports on the status of the implementation of a metrological traceability chain for H2S measurements. The fourth part provides an update on the development of a new certified reference material (CRM) for metals which consists in a filter impacted with PM2.5 or PM10.

Ce rapport présente les performances des prévisions nationales opérées dans le cadre de la plateforme Prev’Air (www.prevair.org). L’objectif est de montrer en toute transparence des éléments d’appréciation de la qualité de la production Prev’air. Ce rapport traite successivement les quatre polluants O3, NO2, PM10 et PM2.5, fournis quotidiennement par les prévisions du système Prev’Air, du jour courant J jusqu’au J+3 afin d’évaluer la capacité des modèles à prévoir leurs concentrations. L’estimation du comportement des outils est réalisée grâce à des indicateurs statistiques qui permettent de comparer les résultats de modélisation avec les observations validées de la base de données nationale GEOD’air, elle-même alimentée par les AASQA (associations de surveillance de la qualité de l’air) et développée par le LCSQA. Une attention particulière est portée à l’évaluation des performances de Prev’Air concernant la détection des seuils réglementaires. Cet exercice a pour objectif d’estimer l’aptitude des modèles à prévoir spécifiquement les épisodes de pollution. L’ozone est évalué sur les mois de l’été 2019 (avril à septembre). Les autres polluants (PM10, PM2.5, NO2) sont évalués sur l’ensemble de l’année 2019. L’année 2019 n’a connu que peu d’épisodes de pollution d’ampleur nationale : deux pour l’ozone, du 27 juin au 8 juillet (en 2 phases) et du 23 au 26 juillet, et un pour les PM10, deuxième quinzaine de février. L’évaluation de ces épisodes est effectuée à la fois sur les prévisions brutes de Prev’Air et sur les calculs de l’adaptation statistique, qui vise à corriger les biais systématiques du modèle brut par un processus d’apprentissage historique. Les gains obtenus par le modèle statistique résident dans sa capacité à corriger les sur- et sous-estimations des concentrations induites par le modèle brut. Cette prévision corrigée statistiquement sert généralement de référence à l’expertise de l’équipe Prev’air pour la communication en cas d’épisode de pollution de l’air. Pour la première fois, les prévisions Prev’AIR pour les DROM des caraïbes ont été évaluées et montrent des performances satisfaisantes. Dans l’ensemble, le comportement de Prev’Air est satisfaisant avec une bonne aptitude à respecter les objectifs de qualité définis par le groupe de travail prévision (composé du LCSQA et des AASQA) qui a établi ces valeurs cibles pour les différents scores ainsi que le contenu à faire figurer dans les rapports annuels d’évaluation des plateformes de prévisions constituant le dispositif national de surveillance de la qualité de l’air. Les prévisions avec adaptation statistique disponibles sur la métropole respectent les objectifs de performance et ont permis la plupart du temps d’anticiper l’occurrence des épisodes de pollution et d’identifier les principales zones affectées. Les prévisions brutes rencontrent plus de difficultés à satisfaire les objectifs de qualité notamment dans les DROM.     Performances of Prev’air in 2019 This report presents the performance of the national forecasts carried out within the Prev'Air platform (www.prevair.org). The objective is to assess the quality of Prev'air production. This report deals successively with four pollutants O3, NO2, PM10 and PM2.5, daily provided by the forecasts of the Prev'Air system, from day D to D+3 in order to evaluate the capacity of the models to forecast their concentrations. The behavior of the system is estimated using conventional statistical indicators, which allow the modelling results to be compared with validated observations from the national GEOD'air database, itself fed by the AASQA (air quality monitoring associations) and developed by the LCSQA. Particular attention is paid to the evaluation of Prev'Air' forecasts regarding the detection of regulatory thresholds. The objective of this exercise is to estimate the capacity of the models to specifically anticipate pollution episodes. Ozone is evaluated over the summer months of 2019 (April to September). The other pollutants (PM10, PM2.5, NO2) are assessed over the whole year 2019. A few pollution episodes occurred during this year: two for ozone, from June 27 to July 8 (in 2 phases) and from July 23 to 26, and one for PM10, in the second half of February. The evaluation of these episodes is carried out both on Prev'Air's raw forecasts and on the statistical adaptation of the Chimere which aims at correcting the systematic biases of the raw model through a historical learning process. The gains obtained by the statistical model lie in its ability to correct the over- and underestimations of concentrations computed by the raw model. This statistically corrected forecast generally serves as a reference to the expertise of the Prev'air team for communication in the event of an air pollution episode. For the first time, the Prev'air forecasts for the Caribbean DROMs have been assessed and show satisfactory performances. On the whole, the performance of Prev'Air is satisfactory with a good ability to meet the quality objectives defined by the forecasting working group (composed of the LCSQA and the AASQA) which established these target values for the different scores as well as the content to be included in the annual evaluation reports of the forecasting platforms involved in the national air quality monitoring system. The forecasts with statistical adaptation match the performance objectives and have mostly allowed to anticipate the occurrence of pollution episodes and to identify the main affected areas. Raw forecasts are less satisfactory to comply with the quality objective, particularly in the DROM.  

La détermination sélective des polluants atmosphériques dans les phases gazeuse et particulaire apparaît comme d’un grand intérêt pour la compréhension et l’interprétation de la chimie de l’atmosphère et des modes de transfert des polluants. Parmi les polluants gazeux azotés, l’ammoniac NH3 est le troisième composé le plus abondant dans l’atmosphère après le diazote N2 et le monoxyde d’azote NO. Par ailleurs, l’ion ammonium NH4+ (associé aux sulfates SO42-, nitrates NO3- ou chlorures Cl-), présent en quantité non négligeable dans les dépôts atmosphériques mais aussi dans la fraction particulaire, est issu principalement de la transformation de l’ammoniac NH3. Ces dépôts d’espèces azotées sous forme de retombées sèches ou humides (précipitations) présentent outre l’impact sanitaire, un rôle important dans les processus d’eutrophisation et d’acidification des sols et donc un impact sur les écosystèmes. Une des difficultés du suivi de l'évolution à long terme des niveaux de ce polluant réside dans la connaissance partielle des sources d'ammoniac liées essentiellement aux activités agricoles (élevage, culture). L'ammoniac est le plus mal connu des polluants cités dans la Directive NEC-2 (EU-2016/2284) et les cadastres d'émission restent peu précis, ce qui rend la surveillance globale et systématique techniquement difficile. Il apparait donc important de développer une approche métrologique pour la mesure de l’ammoniac afin de mieux appréhender ce polluant gazeux. Cela permettra de définir l’exactitude des instruments de mesure utilisés et le niveau de confiance à accorder aux résultats de mesure ; lequel se quantifie par l’incertitude de mesure. Un étalon d’ammoniac dans l’air basé sur la méthode de génération dynamique par perméation en phase gazeuse sur une gamme de fractions molaires allant de 1 à 400 nmol/mol (1 à 400 ppb) a été développé et permet le raccordement et l’étalonnage dans les laboratoires du LCSQA-LNE, des analyseurs automatiques, avec des incertitudes élargies relatives inférieures à 2 % (k=2). Néanmoins, ce raccordement ne peut être délocalisé jusqu’à la station de mesure et l’article 16 de l’arrêté du 16 avril 2021 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air ambiant requiert des AASQA la participation aux comparaisons inter laboratoires (CIL) préconisées par le LCSQA. Or à ce jour, ces essais de comparaison n’existent que pour les polluants réglementés. Six AASQA, deux laboratoires de recherche et le LCSQA (représenté par IMT Nord Europe) ont participé aux premiers exercices de comparaison dédiés à la mesure spécifique d’ammoniac avec deux objectifs principaux : (i) valider la faisabilité technique de la génération d’un mélange gazeux d’ammoniac dans une ligne spécifique ; (ii) évaluer le biais potentiel en comparant des analyseurs automatiques d’ammoniac utilisant différents principes de mesure. La ligne de prélèvement des gaz a montré son applicabilité pour la génération de concentrations stables et répétables en ammoniac sur une gamme allant jusqu’à 50 ppb et avec des durées de stabilisation, autant sur gaz de zéro qu’en point d’échelle inférieures à 5 minutes. Les résultats ont montré une bonne cohérence des mesures pour la majorité des instruments testés et aussi bien sur une matrice synthétique générée avec de l’ammoniac dilué dans de l’air sec que sur les mesures réalisées directement en air ambiant (écarts relatifs systématiques à la médiane jusqu’à plus de 25%). Par ailleurs, certaines technologies semblent plus à même de suivre les variations de la dynamique temporelle des concentrations et d’atteindre des limites de détection inférieures à 0,50 ppb avec des répétabilités de mesure meilleures que 1%.     Inter-Laboratory Comparison for gaseous pollutants – Application to ammonia analysers The selective determination of atmospheric pollutants in the gaseous and particulate phases appears to be of great interest for the understanding and interpretation of the atmospheric chemistry and the transfer of pollutants. Ammonia (NH3) is the third most abundant nitrogen compound in the atmosphere after dinitrogen N2 and nitric oxide NO. Furthermore, ammonium ions NH4+ (in association with SO42-, NO3- or Cl-), are present in significant quantities in atmospheric deposition but also in the particular fraction and come mainly from the transformation of NH3. These dry or wet deposition have, in addition to the health impact, an important role in eutrophication or soil acidification. One of the difficulties in monitoring the long-term evolution of pollution levels is due to the lack of knowledge of the sources of ammonia essentially linked to agricultural activities (livestock, soil cultivation). Ammonia is the most poorly known of the pollutants cited in the NEC-2 Directive (EU-2016/2284) and the emission registers remain imprecise, which makes global and systematic monitoring technically difficult. It therefore seems important to develop a metrological approach for measuring ammonia in order to better understand this gaseous pollutant. This will define the accuracy of the measuring instruments used and the level of confidence to be given to the measurement results; which is quantified by the measurement uncertainty. A standard for ammonia in air based on the dynamic generation method by gas phase permeation over a wide range of mole fractions from 1 to 400 nmol/mol (1 to 400 ppb) with relative expanded uncertainties of less than 2% (k=2) has been developed by LNE in France for automatic analyzers. Nevertheless, this control cannot be done in measuring station. In addition, the article 16 of the decree of April 16, 2021 relating to the national ambient air quality monitoring system requires for monitoring networks to participate to intercomparisons exercces. However, to date, these exercices only exist for regulated pollutants. Six French air quality monitoring networks, two research laboratories and the French reference laboratory (represented by IMT Nord Europe) took part in a first intercomparison exercise for ammonia with two main objectives: (i) validate the technical feasibility of generating a gaseous mixture of ammonia in a specific line; (ii) assess potential bias by comparing automatic ammonia analyzers using different measurement principles. The gas sampling line has shown its applicability for the generation of stable and repeatable ammonia concentrations over a range of up to 50 ppb and with stabilization times, both on zero gas and at scale points below 5 minutes. The results showed good consistency of the measurements for the majority of the instruments tested on both synthetic matrix generated with ammonia diluted in dry air and on the measurements carried out directly in ambient air (systematic relative deviations from the median up to more than 25%). Furthermore, some technologies seem better able to follow variations in the temporal dynamics of concentrations and to achieve detection limits of less than 0.50 ppb with measurement repeatabilities better than 1%.

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. Cedéveloppement 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 Cestravaux sont utiles dans le cadre des actions actuelles du CEN WG15 sur l’établissement d’une méthode normalisée pour la mesure automatique des particules.