Recherche pour Air ambiant

Depuis 2011, l’INERIS est partenaire associé du réseau européen ACTRIS (Aerosols, Clouds, and Trace gases Research InfraStructure Network) du programme de recherche « FP7-Infrastructures ». Ce projet vise notamment l’harmonisation des techniques d’observation des particules atmosphériques, des espèces gazeuses à courte durée de vie et des nuages à l’échelle européenne. Dans ce cadre et à travers le pilotage du programme CARA (Caractérisation chimique des particules) pour le LCSQA (Laboratoire central de surveillance de la qualité de l’air), l’INERIS a organisé une comparaison inter laboratoires analytique  (CIL) au premier semestre 2013. Cet essai portait sur l’analyse du lévoglucosan et de ses isomères (mannosan et galactosan) reconnus pour être des composés organiques majeurs dans l’étude des sources de particules, notamment pour identifier la source combustion de biomasse (chauffage au bois). La comparaison inter laboratoire a été ouverte prioritairement aux membres du réseau ACTRIS puis à tous les laboratoires européens. Sur 15 inscrits, dont 3 français (tous sont impliqués dans l’analyse du levoglucosan pour les AASQA), 13 laboratoires ont rendus des résultats. Les participants ont reçu les matériaux d’essais suivants à analyser: ‐ un matériau de référence commercialisé par le NIST (National Institut of   Standards and Technology) (SRM 1649b, urban dust). ‐ trois matériaux solides (poinçons de filtre) préparés par l’INERIS et issus de   prélèvements d’air ambiant pour deux d’entre eux, le troisième étant un   blanc de terrain. Les prélèvements ont été effectués sur filtre en quartz à l'aide d'un préleveur grand volume de type ANDERSEN, équipé d'une tête PM10, à un débit de 70 m3/h. Chaque filtre était découpé avec un emporte-pièce en 16 poinçons de 47 mm de diamètre. Aucune norme n’encadre actuellement l’analyse du lévoglucosan et de ses isomères. Les laboratoires ont mis en oeuvre leurs propres méthodes analytiques. Ceci a permis d’obtenir des informations sur les performances analytiques des laboratoires ainsi que sur la comparabilité des données au niveau européen. La plupart des laboratoires ont obtenu des Z-scores (indicateur statistique de performance) satisfaisants. Seuls deux laboratoires présentent des valeurs aberrantes (13320 et 13373) sur le lévoglucosan et un seul (13312) sur le mannosan et/ou le galactosan. De plus, trois laboratoires (13320, 13373 et 13337) présentent des écart-types de répétabilité supérieurs à 10 %. Les écart-types de reproductibilité sont de l’ordre de 20-25% pour le lévoglucosan et le mannosan mais de 30 à 60 % pour le galactosan. Un laboratoire (13358) a obtenu un résultat d’analyse sur le filtre blanc très élevé. Les limites de quantification évaluées par les participants semblent globalement être plus faibles pour les utilisateurs de chaînes analytiques de type GC/MS que ceux utilisant la HPLC. Aucun impact de la procédure analytique mise en oeuvre n’a été détecté lors des traitements statistiques dans les résultats obtenus dans le cadre de cette CIL. Les incertitudes élargies calculées dans le cadre de cette CIL pour le lévoglucosan et le mannosan sont satisfaisantes et par exemple, cohérentes avec celles requises pour l’analyse du benzo[a]pyrene dans l’air ambiant (Directive européenne 2004/107/CE) ( Les AASQA collaborant avec des laboratoires français impliqués dans l’analyse du levoglucosan et ses isomères sont invités à se rapprocher de ces derniers afin de prendre connaissance de leurs résultats.

La surveillance du nombre, de la granulométrie et de la composition chimique desparticules fines dans l’air ambiant apparaît comme un enjeu majeur pour unemeilleure compréhension de l’impact sanitaire des aérosols. Il en va de même pour l’étude de leurs impacts climatiques. Ainsi, la communauté scientifiqueeuropéenne s’est-elle engagée depuis quelques années dans des actionsprospectives consacrées aux particules submicroniques.C’est dans ce contexte que la présente action du LCSQA a été proposée dès 2003, avec pour objectif principal de documenter la situation française par la mise en oeuvre in situ de techniques de comptage et de caractérisation de la distribution en taille. Un axe majeur de cette action a consisté, en collaboration avec AIRPARIF, àassurer un suivi des particules submicroniques sur le site de fond urbain deGennevilliers, lors de campagnes de mesure hivernales reconduitesannuellement. Des campagnes estivales ont également été réaliséesponctuellement sur ce site afin d’étudier la variabilité saisonnière des sources et des processus de formation. Ces travaux mettent en évidence les rôles majeursjoués par le trafic automobile et, en été, par les processus photochimiques, sur lesniveaux de concentrations de particules ultrafines (PUF) en région parisienne.Dès 2003, cette action a été menée sous la forme d’une campagne hivernale de 5semaines, effectuée à l’aide de granulomètres de laboratoire de type SMPS (10 – 500 nm) et APS (0,5 μm – 20 μm). A partir de 2009, nous avons cherché àallonger le temps de mesurage, afin de bénéficier d’une meilleure assisestatistique : pour ce faire, nous avons porté nos efforts sur l’étude d’un nouveaugranulomètre développé spécifiquement pour la surveillance en air ambiant, le 3031 (société TSI). A ce stade, et étant donné les difficultés posées par l’utilisation de sourcesradioactives sur le territoire national, le 3031 semble être l’instrument le plusindiqué pour les activités de surveillance. La réflexion n’est cependant pas close,avec notamment l’émergence de nouvelles pistes instrumentales (compteur à eau), mais aussi le besoin de poursuivre les exercices de comparaison avec unSMPS et de recueillir de nouveaux retours d’expérience.Différentes AASQA développent désormais des actions régionales sur lesparticules ultrafines. A leur demande, le LCSQA/INERIS fait évoluer son activitésur les particules submicroniques en développant une activité de support. Il s’agira tout particulièrement pour 2012, d’organiser des exercices d’intercomparaisonvisant à mieux connaître les performances du granulomètre 3031 ainsi qu’à veillerà l’homogénéité des mesures réalisées au sein du dispositif national (en particulier en Ile de France, Rhône-Alpes, Aquitaine et PACA).

La directive européenne 2008/50/CE [1] concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe impose aux Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) la mise en place d’une stratégie de surveillance du benzène. Certaines d’entre elles ont choisi depuis 2009, de s’équiper de préleveurs afin de réaliser des prélèvements par pompage sur tube selon la norme NF EN 14662-1. Le LCSQA a accompagné les AASQA pour la mise en oeuvre des préleveurs actifs sur le terrain et le guide méthodologique (2014) [2] pour la surveillance du benzène a été mis à jour dans ce sens. Dans ce contexte certaines AASQA ont fait le choix de fabriquer leurs propres préleveurs. Ainsi, lors des discussions menées en 2010 dans le cadre de rencontres techniques avec les membres des AASQA il a été décidé de limiter le nombre de modèles de préleveurs développés par les AASQA, à un maximum de trois en respectant les exigences de la directive, du guide méthodologique et de la norme NF EN 14662-1. Depuis 2011, des préleveurs commerciaux et « fait maison » ont fait l’objet d’évaluations de leurs performances métrologiques lors des essais en atmosphère simulée (chambre d’exposition) [3] et en atmosphère réel (site urbain à porte d’Auteuil et site industriel à Feyzin) [4][5]. En 2013, quatre préleveurs ont fait l’objet des essais de comparaison sur le site de Feyzin d‘Air Rhône-Alpes. Lors de cette campagne, les résultats n’ont pas été satisfaisants contrairement aux campagnes précédents [5]. En 2014, trois nouveaux préleveurs conçus par AirAQ, AIRPARIF et Air Normand, ainsi que le préleveur commercial SYPAC d’ORAMIP ont été soumis à des tests de réception métrologique avant leur installation sur le terrain afin d’évaluer leurs caractéristiques de performance dans des conditions équitables. Les résultats des essais nous ont permis de comparer non seulement la performance des appareils mais aussi d’identifier dans certains cas la source responsable de la dispersion de mesure observée. Les résultats de la campagne de validation sur le terrain de 2014 sont plus satisfaisants que ceux obtenus pendant la campagne menée en 2013. En général les critères imposés par la directive européenne et ceux fixés dans le guide méthodologique ont été respectés, en particulier la dérive du débit et l’écart relatif entre deux tubes d’un même préleveur. Ainsi, les résultats d’incertitude de mesure pour le benzène n’ont pas été totalement satisfaisants. Cependant, des écarts ont été relevés entre les deux méthodes de référence citées par la directive, celle par pompage sur tubes actifs et celle par pompage et mesure automatique.