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Métrologie de la qualité de l'air

Généralités

La métrologie comprend d'une part l'assurance qualité et d'autre part le développement et la validation des outils de mesure.

L'articulation générale des programmes répond à une logique de surveillance, avec d'une part des travaux de même nature pour tous les polluants, selon une approche technologique, et d'autre part des travaux plus spécifiques par familles de polluants, quand la technique l'exige.

Assurance qualité et traçabilité

Afin de répondre à la mission du LCSQA de mettre en place des actions permettant de s'assurer et de maintenir la qualité et la traçabilité des mesures effectuées par les AASQA, le LCSQA conduit des travaux sur les chaînes nationales d'étalonnage (animation, maintien des étalons de référence, raccordements, améliorations techniques, développement de la chaîne NO2).

Il organise également, des comparaisons interlaboratoires au niveau national pour vérifier la qualité de la mesure sur l'ensemble de la chaîne métrologique, pour les polluants réglementés surveillés en continu, selon différentes approches complémentaires (circulation de bouteilles, exercices d'intercomparaisons stations fixes/stations mobiles et exercices de groupes).

Il participe à la création des outils et guides nécessaires à l'estimation des incertitudes de mesure, dans le but de répondre aux exigences des Directives européennes, et participe à leur application sur le terrain.

Développement des outils de mesures

L'ensemble des programmes du LCSQA concernant les méthodologies de mesure de la qualité de l'air comprend différents volets qui s'articulent selon une logique technique par polluants ou par technologies, avec au sein de chaque volet un équilibre entre les activités opérationnelles et les activités prospectives.

Les priorités, au sein de ce programme, portent sur les difficultés qui existent ou vont apparaître dans l'application des réglementations européennes (y compris la nouvelle directive intégrée), en particulier pour ce qui concerne les particules (PM10 et PM2,5), les polluants de la 4ème directive fille (HAP et métaux) et les BTX.

Etude des appareils de mesures automatiques

En parallèle aux travaux de développement de méthodes organisés par polluant, le LCSQA assure un programme d'appui sur les techniques de surveillance automatique des polluants classiques, avec deux orientations principales. Le premier élément concerne des essais visant à réduire les incertitudes et s'intéresse aux performances des instruments installés en stations (étude des interférences, évaluation des générateurs d'ozone...), en complément de l'activité de certification proprement dite qui, depuis 2004 avec la création de l'ACIME (Association de Certification des Instruments de Mesure pour l'Environnement), n'est plus dans le champ du LCSQA. Les conclusions de ces travaux pourront être notamment utilisées dans le cadre des propositions d'optimisation de la surveillance en poste fixe. La seconde orientation concerne davantage une activité de veille technologique sur les nouveaux principes de mesures (y compris les indicateurs optiques).

Les particules

Les travaux sur les particules sont prioritaires et mobilisent des moyens importants, notamment dans la définition, l'application et le suivi de la stratégie nationale de surveillance des PM10 et PM2,5, définie par le MEDDE en application notamment de la nouvelle directive intégrée sur la qualité de l'air.

Il s'agit ainsi de fiabiliser la stratégie française de prise en compte de la part volatile des particules, mais également de définir les techniques de surveillance les plus appropriées (types d'analyseurs utilisés pour les PM2,5 en fonction de l'évaluation recherchée) et les stratégies d'évaluation des particules (part respective PM10 – PM2,5 et dimensionnement de la surveillance en fonction des différents besoins nationaux et locaux).

Un programme de surveillance des particules submicroniques a également été initié dès 2003, en lien avec les problématiques sanitaires (PNSE) et la demande européenne de mise en œuvre de stations multi -instrumentées, pour laquelle le LCSQA participe à la définition et l'application pratique.

Les Composés Organiques Volatils

La majorité des travaux vise à améliorer et à diversifier les méthodes de mesure des COV disponibles pour les AASQA.

Les actions seront principalement axées sur l'aide apportée aux AASQA dans le cadre de la surveillance réglementaire du Benzène (intercomparaisons, recommandations...) et notamment l'extension de l'utilisation des tubes actifs rendus nécessaires par la nouvelle directive intégrée et aujourd'hui peu utilisés pour la surveillance des BTX. Ces travaux portent également sur la mesure des COV précurseurs de l'ozone et celle des COV toxiques, par la mise au point de techniques dérivées de la mesure des BTX.

En dernier lieu, compte tenu de l'expérience nationale importante dans la mesure des COV en mode on -line, le LCSQA participe à l'exploitation de la base de données constituée.

Les polluants de la 4ème directive fille

La 4ème directive fille concernant les métaux, le mercure et les HAP a été publiée fin 2004. Les années 2005 et 2006 ont permis au LCSQA de mener des travaux et programme pilotes en termes de méthodes et de stratégies de surveillance, et de compléter les acquis sur certains sujets (mesures dans les retombées par exemple).

Le LCSQA participe aujourd'hui, en collaboration avec les groupes de travail correspondants, à la définition d'une stratégie de surveillance pour ces polluants (techniques de prélèvement et d'analyse, emplacement, durée et répétition des mesures).

Il s'agira ensuite d'assurer le suivi de son application dans les AASQA en poursuivant notamment les campagnes d'intercomparaison des laboratoires d'analyses. Dans un futur proche, le raccordement de cette nouvelle forme de surveillance au référentiel national défini par ailleurs pourra être envisagé afin d'assurer si nécessaire une fiabilité satisfaisante sur l'ensemble de la chaîne de prélèvement et d'analyse.

Les autres polluants toxiques

Le LCSQA poursuit des travaux sur d'autres polluants toxiques de manière à accompagner le dispositif national de surveillance dans sa prise en compte de nouveaux enjeux vis à vis de la santé ou de l'environnement. Il s'agit de travaux de recherches relatives à des polluants émergeants ou nouveaux (pesticides, formadéhyde, etc.).

Chaîne nationale d'étalonnage et assurance qualité

Les travaux du LCSQA dans ce domaine concernent tous les aspects techniques nécessaires aux AASQA leur permettant d'assurer une qualité métrologique satisfaisante :

  • Mise en place de la chaîne d'Etalonnage
  • Investigations pour la mise en place de nouveaux étalons de référence
    • polluants gazeux prochainement réglementés
    • particules
  • Certification des appareils
  • Développement des exercices d'intercomparaison

Rapports publiés

Evaluations métrologiques des instruments

L'étude des performances des instruments de mesure des polluants atmosphériques concerne d'une part, l'évaluation normalisée des caractéristiques complètes des appareils mis sur le marché, fonctionnant selon des principes physico -chimiques éprouvés et utilisés couramment en surveillance de la qualité de l'air, et d'autre part, la détermination des performances des appareils de nouvelles générations.

Dans le premier cas, les essais sont réalisés en laboratoire, sur banc de génération d'atmosphère, selon des procédures consignées dans la norme française NF X 20 300. Leur objectif est d'apporter des éléments de décision et de choix de fournisseur aux Associations de surveillance de la qualité de l'air et à l'ADEME pour l'équipement des stations de mesure.

Dans le second cas, il s'agit de déterminer les possibilités d'utilisation de nouveaux appareils apparaissant sur le marché, et cela dans de bonnes conditions métrologiques au sein des réseaux de surveillance de la qualité de l'air (nouveaux polluants ou nouveaux principes de mesure ou d'échantillonnage).

Dans cette logique, les travaux du LCSQA concernent actuellement :

L'expérience acquise de longue date au sein du LCSQA dans le domaine de la métrologie permet d'apporter aux AASQA un appui technique permanent dans l'exploitation métrologique des stations de mesure :

  • Assistances ponctuelles en cas de problèmes sur les analyseurs
  • Formations à la demande, pour utiliser de nouveaux instruments ou réaliser des tests métrologiques

Développement de méthodes de mesure

En parallèle à l'évaluation des performances des instruments existant sur le marché, le LCSQA s'est attaché à apporter un appui aux AASQA pour la mesure de "nouveaux polluants" concernés par une obligation de surveillance à l'avenir ou faisant l'objet de réflexions au plan européen.

Ces travaux sont initiés dans la suite logique des actions de veille technologique et de réglementation, et concernent essentiellement les polluants considérés, soit comme toxiques, soit comme précurseurs de la pollution photochimique (listes OMS, EPA, ...).

Il est, en effet, nécessaire d'anticiper les besoins à l'aide de travaux de mise au point de techniques de mesures de ces polluants afin d'être prêt à la réalisation de campagnes de mesures et, d'études d'exposition des populations vis -à -vis de ces composés afin d'en connaître l'impact (mesures intérieures, extérieures, sur individus).

Actuellement, les polluants suivants font l'objet d'investigations spécifiques :

Actions normatives

Le LCSQA a toujours été très impliqué au sein des instances normatives et réglementaires aussi bien au niveau français qu'au niveau européen et international (ISO).

Le LCSQA contribue à l'élaboration des textes de référence dans le domaine de la surveillance de la qualité de l'air non seulement par l'animation de groupes de travail, par la participation aux différentes commissions, par la rédaction de normes, mais aussi par une forte implication aux essais d'intercomparaisons organisés au niveau français et européen.

Les travaux de normalisation et d'appui à la réglementation font partie intégrante des missions des chefs de projet dans le cadre des études spécifiques citées précédemment :

  • Groupe de travail européen chargé de rédiger le projet de directive fille HAP
    (E. Léoz - Ineris)
  • Groupe de travail européen chargé de rédiger le projet de directive fille mercure
    (F. Marlière - Ineris)
  • WG du TC 264 du CEN sur les méthodes à long trajet optique pour la mesure de la qualité de l'air ambiant (DOAS et FTIR),
    (E. Frejafon - Ineris)
  • WG 11 du TC 264 du CEN sur l'utilisation des échantillonneurs par diffusion pour la détermination des gaz et vapeurs.
    (N. Gonzalez - Ineris)

Outre ces sujets spécifiques, le LCSQA participe aux travaux suivants :

  • Commissions AFNOR X 43A, X 43D (air ambiant) et sous -groupe sur le calibrage des analyseurs, et X 43E (aspects généraux)
    Correspondants (Emd - Ineris - Lne)
  • Groupes de travail du TC 264 du CEN :
    • WG 12 sur la mesure de SO2, NO/NOx, O3, et CO
      (Y. Godet - Ineris)
    • WG 13 sur la mesure du benzène
      (Y. Godet - Ineris)
      (N. Gonzalez - Ineris)
    • WG 14 sur la mesure du plomb, cadmium, arsenic et nickel
      (A. Robache - Emd)
  • Groupes de travail du TC 146/SC4/WG2 et WG4 de l'ISO.