Comparaison inter-laboratoires pour la mesure des métaux (As, Cd, Ni et Pb) dans les PM10

Type de documents
Rapport d’étude
Référentiel technique national
Non
Année programme
2020
Auteurs
L. Alleman ; C. Oster
Nom de l'organisme
IMT LD ; LNE
Mots clés
Analyse chimique ; Benzène ; Arsenic ; HAP ; Métaux ; Particules ; PM10 , Source PM

Le LCSQA  a organisé en 2020 le dixième exercice de comparaison inter-laboratoires (CIL) pour la mesure des métaux réglementés dans les PM10. Cette CIL permet de déterminer si les critères de qualité des directives 2004/107/EC, 2008/50/CE et 2015/1480/UE l’analyse de l’As, Cd, Ni et Pb dans les PM10 sont atteints par les laboratoires d’analyse, d’évaluer la fidélité des méthodes de mesures utilisées et d’identifier les principales sources d’incertitudes. Il est important de contrôler la qualité de mesures des laboratoires réalisant des analyses de métaux pour les AASQA en France, afin de garantir la justesse et l'homogénéité (absence de biais entre les laboratoires) des résultats obtenus au niveau national. Elle permet en outre aux AASQA d’effectuer un choix avisé de leurs laboratoires d’analyse pour l’année N+1 sur la base de critères techniques objectifs.

En 2020, 5 laboratoires indépendants ont participé à cet exercice : Laboratoire Carso (Lyon), Ianesco Chimie (Poitiers), Laboratoire départemental 31 EVA (Launaguet), Micropolluants Technologie (Thionville) et TERA Environnement (Crolles), auxquels s’ajoute le laboratoire de l’IMT Lille Douai.

Chaque laboratoire a analysé 4 filtres impactés de particules prélevées sur un site urbain avec des concentrations en métaux variables et dix filtres vierges en fibre de quartz (issus du même lot) transmis par le LCSQA-IMT Lille Douai. L’analyse de 10 échantillons de leur matériau de référence certifié (MRC) habituel a permis d’estimer les taux de récupération lors de la minéralisation des particules. En complément, deux solutions étalons de concentrations connues en métaux certifiés par le LCSQA-LNE, ont aussi été analysés par les laboratoires. En outre, 6 éléments supplémentaires (Co, Cu, Hg, Mn, V, Zn) ont été proposés en option pour l’analyse dans les différents échantillons fournis. Tous les participants ont utilisé la méthode de la norme EN 14902 : 2005, incluant une attaque en milieu fermé par minéralisateur micro-ondes à l'aide d'un mélange HNO3/H2O2 et une analyse par ICP-MS.

Le traitement statistique des résultats a permis de montrer que les résultats obtenus par les différents laboratoires sont globalement satisfaisants et comparables à ceux de la CIL de 2017. Tous les laboratoires détectent l’As, le Cd, le Ni et le Pb sur les filtres impactés de PM10 avec 100 % de leurs résultats avec de Z-scores compris entre -2 et 2. Les principales difficultés des analyses sur filtres sont identifiées pour le Ni dont les teneurs étaient particulièrement faibles lors de cet exercice.

Les résultats obtenus sur les 2 solutions étalons sont satisfaisants avec une reproductibilité inter-laboratoires de 6 % à 10 % pour les éléments Cd, Ni et Pb quelles que soient la solution étalon et de l’ordre de 15% pour l’arsenic dans la solution à plus basses teneurs (norme 5725-2). Les concentrations mesurées ne montrent pas de biais systématiques par rapport à la valeur de référence du LNE.

Les très faibles teneurs analysées lors de cette CIL montrent la capacité des laboratoires à mesurer avec l’incertitude requise, les éléments As, Cd, Ni et Pb (et pour certains également Mn, V, Cu, Zn, Co et Hg) pour des prélèvements hebdomadaires sur un site urbain de fond et la possibilité de réaliser un historique fiable des concentrations ambiantes à des teneurs réalistes.

 

Inter-laboratory comparison for the measurement of As, Cd, Ni and Pb in PM10

In 2020, the LCSQA organized the tenth inter-laboratory comparison exercise (CIL) for the measurement of regulated metals in PM10. This CIL allows determining whether the quality criteria of directives 2004/107/EC, 2008/50/EC and 2015/1480/UE for the analysis of As, Cd, Ni and Pb in PM10 are met by laboratories, evaluate the reliability of the measurement methods used and identify the main sources of uncertainty. It is important to control the quality of measurements from laboratories carrying out metal analysis for AASQA in France, in order to guarantee the accuracy and homogeneity (absence of bias between laboratories) of the results obtained at national level. It also allows AASQA to make an informed choice of their analysis laboratories for year N + 1 on the basis of objective technical criteria.

In 2020, 5 independent laboratories took part in this exercise: Laboratoire Carso (Lyon), Ianesco Chimie (Poitiers), Departmental laboratory 31 EVA (Launaguet), Micropolluants Technologie (Thionville) and TERA Environnement (Crolles), to which is added the laboratory from IMT Lille Douai.

Each laboratory analyzed 4 filters impacted by particles taken from an urban site with variable metal concentrations and ten virgin quartz fiber filters (from the same batch) transmitted by LCSQA-IMT Lille Douai. Analysis of 10 samples of their usual Certified Reference Material (RCM) allowed recovery rates to be estimated during particle mineralization. In addition, two standard solutions of known metal concentrations, certified by the LCSQA-LNE, were also analyzed by the laboratories. In addition, 6 additional elements (Co, Cu, Hg, Mn, V, Zn) were offered as options for analysis in the various samples provided. All participants used the method of EN 14902:2005, including an attack in a closed environment by microwave mineralizer using a mixture of HNO3/H2O2 and analysis by ICP-MS.

The statistical processing of the results has shown that the results obtained by the various laboratories are generally satisfactory and comparable to those of the CIL of 2017. All the laboratories detect As, Cd, Ni and Pb on the impacted filters. of PM10 with 100% of their results with Z-scores between -2 and 2. The main difficulties on filters analysis are identified for Ni which had particularly low concentrations during this CIL.

The results obtained on the 2 standard solutions are satisfactory with an inter-laboratory reproducibility of 6% to 10% for the elements Cd, Ni and Pb whatever the standard solution and in the order of 15% for As in the low concentration solution (standard 5725-2). The measured concentrations do not show any systematic bias compared to the LNE reference value.

The very low contents analyzed during this CIL show the capacity of the laboratories to measure, with the required uncertainty, the elements As, Cd, Ni and Pb (and for some also Mn, V, Cu, Zn, Co and Hg) for weekly samples at an urban background site and the possibility of making a reliable monitoring of ambient concentrations at realistic levels.