Recherche pour Air ambiant

Un essai européen d’intercomparaison monopolluant portant sur la mesure de particules en continu a été réalisé en septembre et octobre 2010 sur la station fixe de Creil. Il a réuni 4 participants : Atmo-Lorraine Nord (France) Atmo Auvergne (France) AEAT (Grande-Bretagne) VMM (Belgique) constituant un parc de 6 analyseurs gravimétriques TEOM avec module FDMS (type 8500) dont un équipé de membrane et sécheur ancienne génération dit type B et les cinq autres avec le type C, dernière version en vigueur. Pour la réalisation de l’exercice, un système de dopage de particules développé au préalable par le LCSQA/INERIS en collaboration avec LNIndustries et permettant une distribution homogène a été mis en œuvre. La génération de particules est assurée par une combustion incomplète de propane. L’estimation de l’incertitude globale de mesure (ICR) du groupe d’analyseurs TEOM avec modules FDMS équipés de tête PM10, a été estimée à 35% dans les conditions de dopageà la valeur limite journalière, et s’explique par une dispersion importante des données. Il en ressort que, dans ces conditions particulières, la qualité des mesures ne respecte pas les exigences de la Directive européenne en terme d’intervalle de confiance (25 %) à la valeur limite journalière. Par contre, cette même incertitude, estimée sur des mesures effectuées dans l’air ambiant sans dopage et après élimination de 2 appareils au fonctionnement incertain, est alors de 20 % et respecte l’objectif de qualité de la mesure recommandé par la Directive Européenne. Pour ce qui est des mesures obtenues avec dopage de l’air ambiant, le résultat obtenu est décevant et pourrait vraisemblablement être amélioré par un allongement de la durée de chaque palier de dopage (8 h minimum), ce qui est pour le moment inenvisageable avec le générateur de particules actuel. En effet, les TEOM FDMS sont conçues pour fournir une moyenne horaire de la concentration, la durée de nos dopages actuels (2 à 3 h maximum) et un traitement des données quart-horaires ne sont adaptés à ce type d’analyseur. Dans cet objectif, des tests complémentaires d’autres systèmes de génération (sels, particules calibrées,…) seront proposés en tests de faisabilité courant 2011 En parallèle, le générateur actuel, basé sur une combustion, sera vérifié puis intégré dans un boitier de protection par  LNIndustries dans le but d’améliorer la stabilité et la répétabilité de la génération de particules. Des essais visant à qualifier ce nouveau conditionnement auront lieu courant 2011.

L'étude des performances des appareils de mesure est une mission pérenne du LCSQA/INERIS. Ce rapport 2009 est dédié au préleveur de particules de type MicroVol (distribués en France par Ecomesure). Les PM (PM10 et PM2.5) occupant aujourd'hui une place prioritaire dans le cadre de la surveillance de la qualité de l'air, la mesure indicative de ces polluants constitue un réel besoin. Parmi les outils potentiellement intéressants pour réaliser ce type de mesure, l'échantillonneur de PM de type MicroVol présente un certain nombre d'avantages: bas prix, léger et peu encombrant, pouvant être installé directement à l'extérieur, et permettant de réaliser en plus de la pesée des filtres, des analyses chimiques des particules prélevées. Ce rapport permet de réaliser un premier bilan de l'utilisation, assez limitée, de cet instrument par les Associations Agrées de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQA), et de présenter des tests réalisés à l'INERIS sur la tenue du débit. Outre les avantages cités plus haut, sa facilité d'utilisation et son faible bruit sont mis avant. Par ailleurs, les premiers tests réalisés par les AASQA indiquent généralement une bonne corrélation entre les mesures gravimétriques réalisées à l'aide de ce préleveur et les mesures par TEOM-FDMS. L'utilisation du MicroVol pour l'étude de variations relatives des PM en air ambiant semble donc envisageable. Néanmoins, en raison de son faible débit (3 L/min pour les PM10), l'échantillonnage par MicroVol doit être réalisé sur une période relativement longue (quelques jours), ce qui implique une alimentation sur secteur, par le biais de panneaux solaires, ou d'une autre batterie que celle proposée avec l'instrument. La durée de l'échantillonnage semble également être à l'origine d'une perte, par re-volatilisation, d'espèces semi-volatiles au cours du prélèvement. Parmi les optimisations envisageables, le montage en aval de la tête de coupure d'un collecteur d'eau permettrait de protéger le débitmètre (très sensible à l'humidité) ; et la mise en place de supports spécifiques semble nécessaire à l'installation sécurisée de l'instrument en extérieur. Un autre point important est la faible résistance de l'instrument aux basses températures, ATMO-Rhône-Alpes ayant constaté plusieurs problèmes techniques durant les prélèvements hivernaux. Enfin, en vue de la réalisation d'études de cartographie, le prélèvement simultané de PM sur filtres et de composés gazeux sur cartouches apparaît comme envisageable, l'ajout d'une cartouche en aval du porte-filtre, tel que développé à l'INERIS, n'entraînant pas de perte de charge rédhibitoire au bon fonctionnement de l'instrument (pour une utilisation aux alentours de 20°C).

Conformément aux exigences de la Directive Européenne intégrée (2008/50/CE),certaines AASQA réalisent des prélèvements de benzène par pompage sur tubes à l’aide de préleveurs depuis déjà quelques années, d’autres ont commencé à s’équiper au cours de l’année 2009. Dans ce contexte, le LCSQA accompagne les AASQA lors de l’équipement et la mise en oeuvre de préleveurs actifs en les conseillant en application du guide de recommandations rédigé dans le cadre du GT benzène (mesure de débit, d’installation des tubes, précautions analytiques…), assurant le lien entre constructeurs et utilisateurs, prospectant continuellement afin d’identifier de nouveaux systèmes de prélèvement. Ainsi, au cours de l’année 2010, les travaux sur le benzène se sont entièrement tournés vers le prélèvement actif par pompage sur tube en : Testant un préleveur commercialisé par la société ECOMESURE (MCZ). Cinq semaines d’essai ont été menées en atmosphère simulée dans la chambre d’exposition de l’INERIS, dans les conditions standard (20°C, 50 % d’humidité relative, 1 m s-1 de vitesse de vent et 5 μg m-3 de benzène). Au cours de ces cinq semaines, une régulation correcte du débit de prélèvement avec des dérives inférieures aux 5 % exigés par la norme norme NF EN 14 662-1 a pu être constatée. Le préleveur a cependant présenté des différences de mesure entre les deux tubes. Malgré la reproductibilité médiocre entre les deux tubes prélevés simultanément, les résultats exploitables obtenus sont en bon accord avec les deux autres systèmes utilisés avec des valeurs de dispersion comprises entre 0.3 et 7 %. Il est possible, pour expliquer la différence entre les deux mesures, d’incriminer la présence de fuite ou le positionnement de la chambre d’insertion, une mauvaise régulation du débit au cours du temps. L’appareil est en cours de tests chez le fournisseur et les résultats de ces tests sont attendus pour conclure sur les performances du préleveur pour la surveillance du benzène en air ambiant. Organisation d’une journée d’échanges entre utilisateurs et constructeurs Cette journée a été organisée afin de faire le point sur l’utilisation des préleveurs au sein des AASQA, sur les problèmes techniques rencontrés sur le terrain et les moyens de les résoudre. Implication dans les travaux menés par les AASQA afin de mettre au point leur propre préleveur Malgré l’effort de discussion mené lors de la journée utilisateur et les travaux d’amélioration réalisés par les constructeurs pour palier les dysfonctionnements rencontrés lors de l’utilisation des préleveurs, il semblerait que la tendance soit plutôt en faveur du développement de préleveurs par les AASQA, en particulier pour des raisons économiques. Dans ce contexte, il est évident que le LCSQA se doit d’accompagner les réseaux dans cette démarche en testant par exemple les préleveurs ainsi développés.

En France, une surveillance est effectuée par la plupart des AASQA depuis 2007 de façon continue ou ponctuelle, pour le Pb, As, Cd et Ni dans les PM10 afin de répondre aux directives européennes (2008/50/CE et 2004/107/CE). Les objectifs de Mines Douai, au sein du LCSQA, sont d'assurer un rôle de conseil et de transfert de connaissances auprès des AASQA, de procéder à des travaux permettant de garantir la qualité des résultats, de participer activement aux travaux de normalisation européens et de réaliser une veille technologique sur les nouvelles méthodes de prélèvement et d’analyse susceptibles d’optimiser les coûts tout en respectant les objectifs de qualité.Au cours de l'année 2013, les travaux réalisés dans le cadre du LCSQA ont porté sur les actions suivantes : -  Fourniture de filtres vierges en fibre de quartz. Des filtres sont achetés par lots et leurs    caractéristiques chimiques sont contrôlées, avant d’être redistribués aux AASQA sur simple    demande de leur part. En 2013, 3675 filtres en fibre de quartz (Pall et Whatman) ont été    distribués auprès de 16 AASQA différentes. - Participation au comité de suivi « Benzène, métaux, HAP » sur la stratégie de mesure de   As, Cd, Ni, Pb dans l’air ambiant et au groupe de travail « caractérisation chimique et sources   des PM ». -  Organisation d'un exercice de comparaison inter-laboratoires (Annexe 1). Cette année, 9    laboratoires indépendants ont participé à cet exercice : Laboratoire Carso (Lyon), Ianesco    Chimie (Poitiers), Laboratoire départemental de Haute-Garonne (Launaguet), Laboratoire de    Rouen (Rouen), Micropolluants Technologie (Thionville), Laboratoires des Pyrénées et des    Landes (Lagor), TERA Environnement (Crolles), INERIS (Creil) et LUBW (Allemagne). Les analyses préparatoires réalisées aux Mines de Douai sont inclues dans la présentation des résultats de cet exercice sous la forme d'un dixième laboratoire participant. Nous avons distribué à chaque laboratoire quatre filtres empoussiérés collectés pendant l’hiver 2012-2013, dont les teneurs en métaux correspondent à un site urbain de fond ainsi que 10 filtres vierges en fibre de quartz. Comme en 2011, une solution synthétique et une solution étalon produite à partir de filtres collectés à l’EMD puis minéralisés et analysés précisément par le Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE) ont également été introduites dans l’exercice d’intercomparaison afin de discriminer les erreurs liées à l’analyse proprement dite de celles liées à la phase de minéralisation. Un MRC contenant des particules déposées sur filtre produit par le LNE a également été distribué aux participants avec son certificat afin d’évaluer les taux de récupération en métaux lors de la minéralisation des PM10. Les résultats de cette intercomparaison sont globalement positifs (Annexe 1). Malgré les faibles teneurs contenues sur les filtres empoussiérés, les 10 laboratoires participant ont détecté les quatre métaux présents dans les échantillons impactés sur filtres. De plus, les laboratoires respectent globalement les objectifs de qualité des directives européennes (25 % pour Pb et 40 % pour As, Cd et Ni) au niveau des valeurs cibles avec des incertitudes moyennes (norme FD-X43-070) de 28% (As), 31% (Cd), 52% (Ni) et 28% (Pb). L’étape de minéralisation représente la plus importante source relative d’incertitude, comprise entre 43 et 56% de l’incertitude globale selon l’élément considéré. Il faut souligner que six laboratoires ayant participé aux cinq derniers exercices d’intercomparaison ont obtenu de bons résultats pour les quatre éléments visés par rapport aux critères de qualité requis, démontrant ainsi une bonne maîtrise sur le long terme de ce type d’analyses. Les résultats obtenus sur les solutions étalons synthétiques (Ech 4) et issues de minéralisation de filtres (Ech 5) sont globalement satisfaisants avec des écarts par rapport à la médiane inférieurs à 20%. La reproductibilité est de 5% pour le Pb et de 10 à 30% pour les autres métaux pour ces 2 échantillons. On observe un écart sur le dosage du plomb sur les deux solutions étalons pour certains laboratoires. Les écarts par rapport aux valeurs certifiées du MRC sont en moyenne de 7 à 10 % relatif pour As, Cd, Pb et 23% pour Ni. - Analyse des métaux, métalloïdes et éléments majeurs dans des échantillons de PM10 collectés dans le cadre du programme CARA à Nogent sur Oise pendant une année.L’application de traitement statistique (ACP) et de modèles source-récepteur en cours doit permettre l’identification des principales sources de particules affectant la zone (Aérosol secondaire, combustion de biomasse, trafic automobile, aérosol marin, poussière détritique,…). - Etude de faisabilité d’une comparaison inter-laboratoire portant sur les analyses de métaux dans les dépôts atmosphériques. Une CIL portant sur la partie analyse est envisageable sous une forme similaire à celle mise en place pour l’analyse des métaux réglementés dans les PM10. Pour la partie prélèvement fortement dépendante de la géographie et de la météorologie locale, seule une validation station par station permet de répondre aux recommandations de la norme.

  Ce guide et ses annexe font partie du référentiel technique national, conformément à l'arrêté du 16 avril 2021 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air ambiant.

Le dioxyde d'azote (NO2) fait partie des espèces traces que l'on retrouve dans l'atmosphère et qui impacte directement la santé et l'environnement. La Directive 2008/50/CE fournit desexigences et des recommandations pour le suivi réglementaire des concentrations de cetteespèce dans l’air ambiant (implantation des capteurs, différentes valeurs limites et seuils). Lanorme NF EN 14211 décrit la méthode de référence pour la mesure de NO et des NOx parchimiluminescence. Cette méthode présente quelques inconvénients : mesure indirecte duNO2, gestion des espèces interférentes, fiabilité des mesures lorsque les fluctuations de concentration sont brutales, etc. Pour pallier à ces inconvénients, de nouveaux analyseurs deNO2 dans l'air ambiant permettant de réaliser des mesures directes ou non, à temps deréponse rapide et pour des très faibles teneurs sont ou seront prochainement disponibles sur le marché. Deux appareillages ont été identifiés : l’analyseur spécifique de NO2 AS32Md’Environnement SA (développement au stade de la présérie) et l’analyseur de NO & NO2T200UP BLC d’API (déjà sur le marché). Au cours de l'année 2012, les travaux de Mines Douai réalisés dans le cadre du LCSQA ontporté sur les actions suivantes :   _ Evaluation des performances en laboratoire de l’appareil pour la mesure directe et rapide du NO2 AS32M d’Environnement SA. Les tests réalisés sont basés sur les tests décrits dansl’approbation par type des analyseurs automatiques d’oxydes d’azote (NF EN 14211) et dans le guide de démonstration d’équivalence. Toutefois, les essais se sont limités aux paramètressuivant : linéarité, temps de réponse, répétabilité, dérive, influence de l’humidité et de gaz telsque l’O3, le CO, le SO2 et le NO. Cette évaluation s’est poursuivie par un essaid’intercomparaison avec plusieurs autres analyseurs par chimiluminescence (API,ThermoScientific) réalisé par le LMPA (Laboratoire de Métrologie des PolluantsAtmosphériques) de l’Ecole des Mines de Douai dans le cadre de la chaîne d’étalonnage desanalyseurs de polluants atmosphériques de la région Nord-Pas de Calais   _ Etude du principe de mesure mis en jeu dans l’AS32M pour identifier d’autres espècespotentiellement interférentes.   _Tester du comportement sur le terrain de l’AS32M d’Environnement SA (et du T200UP Blue Light Converter d’API). Compte tenu de la livraison tardive des appareils, ces essais sontdécalés en 2013. Selon les prévisions actuelles, ces instruments seront placés en station fixe, en parallèle d’un appareil classique de mesure par chimiluminescence dans deux typologiesdifférentes de sites : un site de proximité trafic (Roubaix) et sur un site sous influence marine (Outreau) afin de rendre compte le mieux possible des potentialités d’utilisation des deuxappareils dans les réseaux de surveillance de la qualité de l’air et de tester l’influenced’espèces interférentes potentielles (composés bromés et iodés). Pour la mise en oeuvre deces essais sur le terrain, la collaboration technique d’Atmo Nord-Pas de Calais a été sollicitée.

Au niveau réglementaire, les directives européennes relatives à la surveillance de la qualité de l’air fixent des seuils d’incertitude sur les concentrations mesurées par les AssociationsAgréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) « au voisinage de la valeur limiteappropriée ». Il est donc nécessaire d’évaluer les incertitudes associées aux mesurages. Aussi, les normesdécrivant les méthodes de mesure, élaborées depuis 2005, intègrent-elles des procédures ou des exemples d'estimation de ces incertitudes. Une lecture attentive de ces normes montrequ’elles ne sont cependant pas très faciles d’application et qu‘elles peuvent être interprétées de diverses façons, ce qui peut conduire à des résultats très différents. Par conséquent, pour répondre aux exigences des directives et aider les AASQA à estimerleurs incertitudes sur la base de procédures harmonisées, le LCSQA a rédigé un guidepratique pour estimer l’incertitude sur les mesures effectuées à l’air ambiant. Ce guide eststructuré en huit parties, correspondant chacune à une technique de mesure particulière applicable à un ou plusieurs composés. Une fois finalisées, les différentes parties ont étévalidées en Commission de normalisation X43D « Air ambiant » de l’AFNOR et publiées sousforme de fascicules de documentation. Il a également été élaboré un guide de « Recommandations techniques pour la mise en oeuvre de la partie 2 du guide d'estimation des incertitudes portant sur les mesuragesautomatiques de SO2, NO, NO2, NOx, O3 et CO réalisés sur site » (novembre 2010).Dans le cadre de l’assistance aux AASQA pour le calcul des incertitudes, la mission duLCSQA en 2012 a porté sur les 2 points suivants : ·  Le développement d’une méthodologie différente de celle décrite dans la norme NF ISO 11222 - Qualité de l'air - Détermination de l’incertitude de mesure de la moyennetemporelle des mesurages de la qualité de l’air pour estimer la contribution des donnéesmanquantes dans le calcul d’incertitude associée aux moyennes horaires ; ·  La mise en équation de l’estimation des incertitudes associée aux moyennes temporellescalculées sur différents pas de temps (horaire, 8 heures, journalier, annuel).Cette étude a été menée dans le cadre d’un sous-groupe de travail du GT "Incertitude"composé d'AIRPARIF, d'AIR NORMAND, de l’ASPA et du LCSQA. Le fascicule de documentation FD X43-070-2 sera remis à jour pour la fin du premiersemestre 2013 pour intégrer les différents points abordés dans le guide de recommandationsLCSQA de novembre 2010 et l'estimation détaillée des incertitudes sur les moyennestemporelles. Par ailleurs, il a été décidé de créer la Commission de Suivi « Mesuresautomatiques NO/NOx, SO2, O3, CO, particules » et de mettre en sommeil le Groupe de Travail « Incertitudes » à la fin des travaux de 2012 (une réactivation sera possible enfonction des besoins de la CS).L’objectif général de cette nouvelle Commission de Suivi « Mesures automatiques NO/NOx,SO2, O3, CO, particules » est de s’assurer de la conformité des mesures de polluantsréglementés réalisées au moyen d’analyseurs automatiques, avec les exigences des directives européennes et des normes EN associées. (...)