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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.

  L'objectif de cette étude est d’effectuer des comparaisons interlaboratoires entre le LCSQA-LNE et les AASQA pour s’assurer du bon fonctionnement de la chaîne nationale d’étalonnage et pouvoir détecter d’éventuelles anomalies auxquelles il conviendra d’apporter des actions correctives. Contrôle qualité du bon fonctionnement de la chaîne d’étalonnage en NO/NOx, NO2, CO et SO2 : Le but est de faire circuler des mélanges gazeux de fraction molaire inconnue (NO/NOx de l’ordre de 200 nmol/mol, CO de l’ordre de 9 µmol/mol, NO2 de l’ordre de 200 nmol/mol et SO2 de l’ordre de 100 nmol/mol) dans les niveaux 3 pour valider les différents raccordements effectués dans le cadre de la chaîne nationale d’étalonnage. Ces mélanges gazeux ont été titrés par le LCSQA-LNE puis envoyés à des niveaux 3. Ces niveaux 3 ont ensuite déterminé la fraction molaire de ces mélanges gazeux avant et après réglage de l’analyseur de station avec l’étalon de transfert 2-3, puis les ont renvoyés au LCSQA-LNE qui les a titrés de nouveau. Des comparaisons interlaboratoires ont été réalisées de mars à décembre 2017 avec les réseaux de mesure ATMO Hauts de France, ORA REUNION, MADININAIR, LIG’AIR, Qualitair Corse, ATMO Occitanie, AIR BREIZH, ORA GUYANE et AIR PL. En règle générale, les AASQA communiquent au LCSQA-LNE les fractions molaires mesurées soit sans les incertitudes élargies associées, soit avec des incertitudes de mesure inexploitables (inférieures à celles du LCSQA-LNE, valeurs très élevées…). Dans ces conditions, il n'est pas possible de traiter les résultats par des méthodes statistiques. Par conséquent, dans le présent document, le traitement des données est effectué en s'appuyant sur l'ensemble des résultats obtenus depuis 2002 lors des campagnes précédentes qui ont conduit à définir des intervalles maximums dans lesquels doivent se trouver les écarts relatifs entre les fractions molaires déterminées par le LCSQA-LNE et celles déterminées par les niveaux 3 après élimination des valeurs jugées aberrantes. Les résultats montrent que : Globalement la chaîne nationale d'étalonnage mise en place pour assurer la traçabilité des mesures de SO2, de NO/NOx, de NO2 et de CO aux étalons de référence fonctionne correctement ; Le fait de régler l’analyseur avec l’étalon de transfert 2-3 améliore les écarts relatifs, ce qui met en évidence une dérive de la réponse des analyseurs au cours du temps.   Contrôle qualité du bon fonctionnement de la chaîne d’étalonnage en O3 : Comme pour les composés SO2, NO/NOx, CO et NO2, le but est de faire circuler, dans les niveaux 3, un générateur d’ozone portable délivrant un mélange gazeux à une fraction molaire voisine de 100 nmol/mol pour valider les différents raccordements effectués dans le cadre de la chaîne nationale d’étalonnage. La présente comparaison interlaboratoires a été effectuée avec 9 niveaux 3 en 2017, à savoir : ATMO NORMANDIE, AIR PACA, ATMO Haut de France, ORA Réunion, ATMO Grand Est, ATMO Occitanie, ATMO Nouvelle-Aquitaine, Qualitair Corse et ORA GUYANE. En 2016, une comparaison avec GWAD’AIR avait été menée ; néanmoins, l’étalonnage retour du générateur n’avait pu être effectué par le LCSQA-LNE qu’en mars 2017, vu les problèmes de renvoi du générateur vers la métropole. Par conséquent, les résultats n’ayant pu être intégrés dans le rapport de 2016, ils ont été rajoutés dans le présent rapport. Les résultats obtenus en 2017 montrent que les écarts relatifs entre les fractions molaires en O3 déterminées par les 10 réseaux de mesure et celles déterminées par le LCSQA-LNE sont compris entre +4% et -6% si on ne prend pas en compte la 5ème mesure (-8,3 %) et la 7ème mesure (-6,5 %) du réseau 6, ainsi que la 3ème mesure (-7,4 %) du réseau 8.   De plus, les écarts relatifs observés entre les valeurs des AASQA et du LCSQA-LNE sont aléatoirement répartis de part et d’autre de zéro.

  Référentiel technique national Ce guide fait 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. Il a été approuvé en CPS (comité de pilotage de la surveillance) du 24 septembre 2020. Mise en application : 1er janvier 2021     Ce document participe à la mise à jour du guide sur la validation et l’agrégation des données (ADEME, 2003). Ce dernier est désormais séparé en deux parties, l’une sur l’agrégation des données et l’autre sur la validation des données. La partie consacrée à l’agrégation des données a fait l’objet de travaux spécifiques en 2013/2014 et est actuellement abordée dans un document spécifique . La partie portant sur la validation des données est quant à elle divisée en deux sous-parties : •           L’une traitée en 2014-2015 dans le cadre d’un groupe de travail organisé au sein de la Commission de Suivi « Mesures automatiques » et qui porte sur la validation des données de mesures automatiques  ; •           L’autre traitée dans le cadre d’un groupe de travail organisé au sein de la Commission de Suivi « Benzène, HAP et métaux lourds » et qui porte sur la validation des données de mesures à analyse différée des polluants HAP, benzène, métaux lourds, NO2, et la spéciation des PM2.5 ; ces travaux font l’objet du présent document. Note : compte-tenu du constat actuel de l’absence de surveillance du mercure dans les dépôts en France, ce polluant n’est pas repris dans ce guide. Sa mesure dans les dépôts doit donc se conformer aux termes de la norme NF EN 15853 (Qualité de l’air ambiant – Méthode normalisée pour la détermination des dépôts de mercure). L’objectif principal de ce guide est de fournir aux acteurs de la qualité de l’air les informations nécessaires pour la validation et l’expertise des données issues de mesures à analyse différée afin de garantir le niveau de qualité souhaité ou exigé des informations produites par les Associations Agréées de la Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) et d’harmoniser les pratiques au niveau national. Il explicite les prérequis et les connaissances que doivent maîtriser les personnes habilitées pour pouvoir effectuer la validation et l’expertise des données. Il détaille les différentes étapes du processus de validation et d’expertise. A partir de ces éléments généraux, ce guide décline également les règles et critères de validation et d’expertise applicables aux différents types de polluants à analyse différée couverts par la réglementation en vigueur.

Conformément aux Directives européennes sur la qualité de l’air et à leur transposition en droit français, les AASQA doivent caractériser les situations de dépassement de seuil dans les zones dont elles assurent la surveillance. Pour tout dépassement observé, il convient d’évaluer la surface en dépassement et d’estimer, selon le cas, la population exposée (seuil pour la protection de la santé) ou la superficie d’écosystème exposée (seuil pour la protection de la végétation). La caractérisation des situations de dépassement en milieu urbain fait l’objet du présent rapport. Elle nécessite de disposer d’une information précise sur la distribution spatiale des concentrations dans l’agglomération. La modélisation de la dispersion est de plus en plus utilisée par les AASQA afin d'obtenir une telle information. Néanmoins, pour limiter les temps de calcul, les données ne sont généralement pas modélisées sur des grilles régulières mais sur des maillages adaptés aux variations des concentrations (plus lâches en situation de fond, et resserrés à proximité des axes routiers). C'est pourquoi il est important de définir une méthode d'interpolation qui spatialise intégralement les données du modèle. L'interpolateur linéaire est largement utilisé. L'hypothèse de linéarité est arbitraire mais peut-être considérée comme valide, principalement à de faibles distances et lorsque les concentrations varient faiblement. Des interpolateurs plus sophistiqués existent. Le krigeage, méthode d’estimation géostatistique, tient compte de la covariance spatiale des concentrations et permet d'interpoler après définition d'un modèle de covariance et d'un voisinage de points à prendre en compte. Apparue plus récemment, la méthode fondée sur la triangulation de Delaunay consiste à parcourir les triangles définis par les points de sortie du modèle et à interpoler linéairement les concentrations le long des arêtes. Elle permet de construire des polygones dans lesquels les concentrations sont comprises entre deux valeurs. Afin d’être évalués et comparés, ces interpolateurs ont été appliqués à différents jeux de données de modélisation fournis par les AASQA. Ces données résultent de simulations effectuées sur les agglomérations de Bourges, Nantes, Niort, Orléans, Reims et Tours. Le NO2, polluant  pour lequel les données étaient les plus nombreuses, a été retenu pour cette analyse. Dans toutes les validations réalisées, l’interpolateur linéaire et l’interpolateur de Delaunay se révèlent les plus précis. Le krigeage ordinaire, dans son emploi usuel, est mal adapté à des données de typologie contrastée (fond/trafic) ; pour une utilisation appropriée, le modèle géostatistique doit être modifié, ce qui requiert des développements supplémentaires. Quelle que soit la méthode, la qualité de l’interpolation est liée à  l’organisation spatiale du maillage de modélisation qui, outre une couverture régulière des zones de fond, doit permettre une bonne représentation des gradients de concentration près des routes et doit donc s’adapter au comportement du polluant considéré dans l’espace, qui n’est évidemment pas le même s’il s’agit de NO2, d’O3 ou de particules. Dans les exemples étudiés, l’interpolation a été réalisée sans prise en compte des données de mesure. La deuxième partie du rapport offre un aperçu des méthodes qui existent en matière de correction des sorties de modèle par intégration des observations. Les méthodes dérivées de la géostatistique ainsi que les derniers travaux en matière d'assimilation de données en milieu urbain sont abordés sous forme de revue documentaire. Ces éléments pourront servir à la planification de travaux ultérieurs. La troisième partie du rapport est consacrée à l’estimation des zones en dépassement et des populations exposées. La sensibilité des résultats aux paramètres de l’estimation est examinée. Si le maillage d’interpolation a peu d’influence dans la gamme de résolution testée (1m, 5m ou 10m), le mode de croisement entre zones de dépassement et population spatialisée a un effet notable. Un croisement maille à maille, si la population est préalablement répartie sur le maillage d’interpolation, ou, ce qui revient au même, un croisement au prorata de la surface de bâtiment intersectée est recommandé. Les conclusions de ce travail seront reprises en 2016 dans une note de synthèse méthodologique et technique sur l’évaluation de la population et des écosystèmes exposés. Leur adaptation aux agglomérations et zones de grande taille sera examinée en 2016 avec les AASQA concernées. Télécharger l'annexe technique au rapport (parution 2016)

Conformément aux Directives européennes sur la qualité de l’air et à leur transposition en droit français, les AASQA doivent caractériser les situations de dépassement de seuil dans les zones dont elles assurent la surveillance. Pour tout dépassement observé, il convient d’évaluer la surface en dépassement et d’estimer, selon le cas, la population exposée (seuil pour la protection de la santé) ou la superficie d’écosystème exposée (seuil pour la protection de la végétation). La caractérisation des situations de dépassement en milieu urbain fait l’objet du présent rapport. Elle nécessite de disposer d’une information précise sur la distribution spatiale des concentrations dans l’agglomération. La modélisation de la dispersion est de plus en plus utilisée par les AASQA afin d'obtenir une telle information. Néanmoins, pour limiter les temps de calcul, les données ne sont généralement pas modélisées sur des grilles régulières mais sur des maillages adaptés aux variations des concentrations (plus lâches en situation de fond, et resserrés à proximité des axes routiers). C'est pourquoi il est important de définir une méthode d'interpolation qui spatialise intégralement les données du modèle. L'interpolateur linéaire est largement utilisé. L'hypothèse de linéarité est arbitraire mais peut-être considérée comme valide, principalement à de faibles distances et lorsque les concentrations varient faiblement. Des interpolateurs plus sophistiqués existent. Le krigeage, méthode d’estimation géostatistique, tient compte de la covariance spatiale des concentrations et permet d'interpoler après définition d'un modèle de covariance et d'un voisinage de points à prendre en compte. Apparue plus récemment, la méthode fondée sur la triangulation de Delaunay consiste à parcourir les triangles définis par les points de sortie du modèle et à interpoler linéairement les concentrations le long des arêtes. Elle permet de construire des polygones dans lesquels les concentrations sont comprises entre deux valeurs. Afin d’être évalués et comparés, ces interpolateurs ont été appliqués à différents jeux de données de modélisation fournis par les AASQA. Ces données résultent de simulations effectuées sur les agglomérations de Bourges, Nantes, Niort, Orléans, Reims et Tours. Le NO2, polluant  pour lequel les données étaient les plus nombreuses, a été retenu pour cette analyse. Dans toutes les validations réalisées, l’interpolateur linéaire et l’interpolateur de Delaunay se révèlent les plus précis. Le krigeage ordinaire, dans son emploi usuel, est mal adapté à des données de typologie contrastée (fond/trafic) ; pour une utilisation appropriée, le modèle géostatistique doit être modifié, ce qui requiert des développements supplémentaires. Quelle que soit la méthode, la qualité de l’interpolation est liée à  l’organisation spatiale du maillage de modélisation qui, outre une couverture régulière des zones de fond, doit permettre une bonne représentation des gradients de concentration près des routes et doit donc s’adapter au comportement du polluant considéré dans l’espace, qui n’est évidemment pas le même s’il s’agit de NO2, d’O3 ou de particules. Dans les exemples étudiés, l’interpolation a été réalisée sans prise en compte des données de mesure. La deuxième partie du rapport offre un aperçu des méthodes qui existent en matière de correction des sorties de modèle par intégration des observations. Les méthodes dérivées de la géostatistique ainsi que les derniers travaux en matière d'assimilation de données en milieu urbain sont abordés sous forme de revue documentaire. Ces éléments pourront servir à la planification de travaux ultérieurs. La troisième partie du rapport est consacrée à l’estimation des zones en dépassement et des populations exposées. La sensibilité des résultats aux paramètres de l’estimation est examinée. Si le maillage d’interpolation a peu d’influence dans la gamme de résolution testée (1m, 5m ou 10m), le mode de croisement entre zones de dépassement et population spatialisée a un effet notable. Un croisement maille à maille, si la population est préalablement répartie sur le maillage d’interpolation, ou, ce qui revient au même, un croisement au prorata de la surface de bâtiment intersectée est recommandé. Les conclusions de ce travail seront reprises en 2016 dans une note de synthèse méthodologique et technique sur l’évaluation de la population et des écosystèmes exposés. Leur adaptation aux agglomérations et zones de grande taille sera examinée en 2016 avec les AASQA concernées.

Le LCSQA apporte son appui technique sur la chaîne d'acquisition et de transmission de données sur la qualité de l'air à l'ensemble des AASQA, au Ministère de l'Ecologie, du Développement durable, des Transports et du Logement ainsi qu'à l'ADEME. Les actions menées en 2010 concernent : Assistance aux AASQA -  Support technique Depuis le début de l'année, le LCSQA a traité 3 demandes provenant des associations agréées de surveillance de la qualité de l'air. Ces demandes ont concerné les points suivants : Configuration d’un modem GSM Siemens pour une connexion avec une station FDE SAPWinCE Configuration d’une voie de mesure de type METEK en LCV3.1 sous POLAIR Prise en compte des informations techniques TEOM FDMS sous XAIR -  Assurance qualité station Le LCSQA a finalisé le développement et effectué la validation d’un émulateur multiprotocoles de mesures numériques, dont la vocation est d’être un outil de simulation contribuant à la démarche d’assurance qualité des AASQA appliquée aux stations d’acquisition. L’application a pour objectif d’intégrer les protocoles numériques des analyseurs les plus couramment utilisés dans les réseaux de mesure et de permettre à l’utilisateur, via une interface simple d’émuler jusqu’à trois mesures, avec la possibilité de lancer des scénarios permettant de vérifier l’agrégation de la moyenne quart horaire des mesures simulées. Expertise sur la chaine d’acquisition et de transmission de données -  Evaluation de la compatibilité du protocole de communication IP entre les stations d’acquisition et les postes centraux Le LCSQA a réalisé des tests de communication afin d’évaluer la compatibilité du dialogue IP entre les postes centraux et les stations d’acquisition de fournisseurs différents. Les tests entre le poste POLAIR de CEGELEC et la station SAM WI d’ISEO se sont révélés systématiquement négatifs. Les résultats obtenus confirment une incompatibilité des dialogues IP entre les 2 systèmes malgré des spécifications techniques proches et basées sur le protocole http. Concernant la communication entre le poste central XR d’ISEO et la station SAP WinCE de FDE, ce dernier  a effectué les modifications dans la version V2.12 pour que le dialogue IP de la station soit adapté au poste central XR. Les tests de communication effectués montrent que les échanges IP entre le poste XR et la station sont opérationnels sur l’ensemble des fonctionnalités testées. -  Langage de commande : Analyse des besoins et améliorations Les actions initialement prévues pour le recensement et l’analyse des besoins des réseaux liés aux fonctionnalités des stations ont été suspendues et repoussées en 2011 afin des les intégrer dans une démarche plus globale sur le système d’information de l’Air dans le cadre de la coordination technique de la surveillance de la qualité de l’Air confiée au LCSQA. -  Participation aux Journées techniques organisées par les constructeurs : Le LCSQA a participé aux Journées techniques organisées par les constructeurs : Journées Club Utilisateurs ISEO organisées les 23 et 24 juin 2010, Club Utilisateurs POLAIR organisé par la société CEGELEC du 21 au 23 septembre 2010, afin de prendre connaissance des bilans de fonctionnement, des évolutions proposées par les constructeurs ainsi que des besoins exprimés par les 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, afin de pouvoir continuer à produire des prestations de qualité 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 d’étalonnage » de décembre 2018. La deuxième partie a porté sur l’amélioration de la méthode de fabrication gravimétrique des mélanges gazeux de référence en bouteille. Pour les composés NO, CO et BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), les étalons de référence sont des mélanges gazeux de référence en bouteille (quelques µmol/mol à quelques centaines de µmol/mol) qui sont préparés par le LCSQA/LNE par la méthode gravimétrique selon la norme ISO 6142-1 : ces mélanges gazeux sont ensuite dilués par voie dynamique pour étalonner les mélanges gazeux utilisés par les AASQA. Les rampes de fabrication actuellement utilisées par le LCSQA/LNE ont été mises en service il y a une vingtaine d’années et sont donc vieillissantes. L’étude menée en 2017 (cf. rapport « Maintien et amélioration des étalons » de décembre 2017) a permis de réaliser un état des lieux des rampes de préparation de mélanges gazeux de référence sur le plan pratique, sécuritaire et métrologique. Le constat effectué a montré qu’il était nécessaire d’améliorer un certain nombre de points. Fin 2017, un schéma d’une nouvelle rampe incluant des améliorations a été réalisé (filtration, ciblage, alimentation en gaz purs…). Un premier devis nécessaire à la réalisation de cette rampe a été réalisé par la société « Les Automatismes Appliqués ». Au cours de l’année 2018, de nombreuses discussions ont eu lieu avec le fournisseur pour affiner le schéma de la rampe de fabrication, le cahier des charges ainsi que le devis. Cette rampe devrait nous permettre une plus grande souplesse d’utilisation et une plus grande maîtrise des impuretés (H2O, O2…) pouvant réagir avec les gaz d’intérêt. La justesse et les incertitudes sur les fractions molaires des mélanges gazeux préparés seront ainsi améliorées. La commande a été passée courant septembre 2018. Le montage de la rampe commencera début 2019. La troisième partie a porté sur l’amélioration de la qualité des étalonnages. En 2012, le LNE a finalisé la méthode de mesure permettant de déterminer la pureté des gaz de zéro en bouteille en s’assurant qu’ils contiennent des impuretés en concentrations inférieures à 1 nmol/mol pour NO, NO2 et SO2 et inférieures à 100 nmol/mol pour CO afin de répondre aux exigences des normes européennes NF EN 14211, NF EN 14212, NF EN 14625 et NF EN 14626. Cette méthode est basée sur la mise en œuvre d’un spectromètre DUAL QC-TILDAS-210 de la société Aerodyne Research. Cette méthodologie a été ensuite mise en œuvre pour raccorder l’air zéro en bouteille des laboratoires de niveau 2 tous les 6 mois. Le retour d’expérience montre que cette technique s’avère difficile d’utilisation (nombreuses pannes) et coûteuse en maintenance. Pour ces raisons, le LNE a reconsidéré la méthodologie actuellement mise en œuvre avec le spectromètre DUAL QC-TILDAS-210 pour la mesure des impuretés dans les gaz de zéro. Fin 2016, le LNE s'est équipé d'un spectromètre Infra-Rouge à Transformée de Fourier (FTIR) de marque Brüker et de modèle V70 fonctionnant sous vide, doté d’un interféromètre Rocksolid et d'une source IR haute puissance (Globar). Des simulations effectuées avec le spectromètre FTIR ont montré qu’il était nécessaire de s’équiper d’une cellule à long trajet optique pouvant être mise sous pression afin de mesurer des traces de NO, NO2, SO2 et CO dans les gaz de zéro (air et azote) et répondre aux exigences des normes européennes en termes de limites de détection. Après avoir effectué une bibliographie, une cellule a été commandée en mars 2018 et n’est toujours pas livrée à ce jour. La société International Crystal Laboratories localisée aux USA a rencontré des problèmes d’approvisionnement de certaines pièces vendues par très peu de fournisseurs, puis des problèmes d’alignement des miroirs. La quatrième partie a porté sur une étude de faisabilité pour le développement d’étalons de référence pour l’ammoniac. L’objectif de cette étude est de mettre en place une infrastructure métrologique permettant de garantir la qualité des mesures d'ammoniac (NH3) réalisées par le dispositif de surveillance de la qualité de l’air et de comparer les données mesurées par les différents pays. L’étude sur le développement d’étalons de référence pour l’analyse du NH3 dans l’air ambiant a porté en 2018 sur la réalisation d’une bibliographie sur les besoins des utilisateurs d’analyseurs de NH3, la définition des moyens techniques à mettre en œuvre et la rédaction d’un cahier des charges du matériel nécessaire à la production de Matériaux de Référence Certifiés (MRC) de NH3. Deux solutions ont été investiguées pour le développement de ces étalons, l’une basée sur la fabrication de mélanges gazeux gravimétriques en bouteille à une fraction molaire de 10 µmol/mol associée à une dilution dynamique et l’autre reposant sur la perméation en phase gazeuse avec un double étage de dilution. Suite à l’étude bibliographique, le LCSQA/LNE a retenu la seconde technique basée sur la perméation en phase gazeuse pour la génération de mélanges gazeux de référence de NH3 permettant ainsi l’étalonnage des analyseurs sur leur gamme d’analyse. Le LCSQA/LNE a ensuite défini un cahier des charges et a lancé un appel d’offre en mai 2018 conformément à la procédure légale en vigueur. A la suite de cet appel d’offres, la société 2Mprocess a été retenue, car elle a répondu à tous les critères du cahier des charges. Ce système a été ensuite commandé en septembre 2018 et devrait être livré en février 2019.

L'objectif est de maintenir un bon niveau de performances métrologiques pour les étalons de référence SO2, NO, NO2, CO, O3 et BTX (benzène, toluène, xylènes) utilisés pour titrer les étalons des AASQA, afin de pouvoir continuer à produire des prestations de qualité.La première partie de l'étude 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 et amélioration des chaînes  nationales d’étalonnage » de novembre 2009.La deuxième partie a porté sur le développement de méthodes de référence pour étalonner les mélanges gazeux de p-xylène, de m-xylène et d'éthyl-benzène utilisés par les AASQA.Cette étude comprend 2 parties : Le développement de mélanges gazeux de référence de p-xylène, de m-xylène et d'éthyl-benzène (Préparation de mélanges gazeux de référence de p-xylène, de mxylène et d'éthyl-benzène par la méthode gravimétrique et validation de leur préparation à partir de matériaux de référence gazeux d'un autre Laboratoire de Métrologie), Le développement d'une méthode d'étalonnage basée sur l'utilisation des mélanges gazeux de référence ci-dessus et permettant de titrer les mélanges gazeux de pxylène, de m-xylène et d'éthyl-benzène utilisés par les AASQA . L'étude 2009 a porté sur le 2ème point, c'est à dire sur le développement de la méthode d'étalonnage commencé en 2008.La mise en place de la méthode d’étalonnage des six composés BTEX s’est poursuivie en 2009 avec : L'optimisation de la méthode chromatographique afin d’obtenir une bonne séparation des six composés en un temps acceptable grâce à l’installation d’une vanne cryogénique sur le four et au changement du type de piège, La validation de la linéarité de cette méthode sur un domaine de concentration restreint correspondant au protocole d’étalonnage utilisé, La détermination des limites de détection et de quantification, Le début de l’étude de reproductibilité Parallèlement à cette étude, le LNE a travaillé à la mise au point d’une méthode d’analyse des impuretés contenues dans les étalons qui seront utilisés ultérieurement pour les étalonnages des mélanges gazeux de BTEX.Néanmoins, l’avancée de cette étude a été fortement perturbée par des problèmes de communication provoquant parfois l’arrêt du chromatographe en cours d’analyses. Ce problème n’a pas été résolu à ce jour malgré de nombreux essais effectués par le fabricant.Fin décembre 2009, le fabricant est intervenu pour essayer de résoudre le problème de communication évoqué ci-dessus : lors du changement d'une carte électronique, le chromatographe est complètement tombé en panne.A ce jour, le chromatographe a été repris par le fabricant pour réparation. La troisième partie a porté sur le développement de méthodes de référence pour talonner des mélanges gazeux de formaldéhyde qui pourraient être ensuite utilisés par es AASQA pour régler des analyseurs placés principalement sur des sites industriels.Le LNE s'est équipé d'un chromatographe en phase gazeuse GC450 VARIAN comprenant un éthaniseur et une détection FID.L'ensemble des essais réalisés avec ce chromatographe ne nous ont pas permis d’arriver à ne solution satisfaisante pour l’analyse du formaldéhyde à basse concentration. De plus, les ultiples problèmes techniques rencontrés sur l’appareil n’ont pas pu être résolus par le fabricant malgré sa forte implication à vouloir les résoudre.Par conséquent, l’appareil a été repris en décembre 2009 par le fabricant qui a remboursé le LNE (remboursement au prix d'achat de l'appareil).La suite de l'étude consistera donc dans un premier temps à identifier un autre moyen analytique pour analyser le formaldéhyde.Les premiers essais réalisés avec un chromatographe du LNE équipé d’une détection HID et d’un système de pré-concentration « maison » sont encourageants et permettent d'entrevoir de nouvelles pistes, mais il semblerait que la durée de vie de ce détecteur en fonctionnement argon/He soit courte. Des contacts avec la société VICI qui fabrique le détecteur HID sont en cours. Un détecteur à photoionisation (PID) pourrait également être envisagé.D’autres techniques analytiques sont également possibles comme les diodes lasers, le spectromètre infra-rouge, ou encore le CRDS (Cavity Ring Down Spectroscopy). Ces techniques sont par contre moins sensibles (quelques nmol/mol).La quatrième partie a porté sur la détermination des caractéristiques métrologiques du comparateur de masse AX32004 de la société METTLER.Le LNE a pour mission au sein du LCSQA de garantir la traçabilité des mesures réalisées par les AASQA aux étalons de référence nationaux sur l'ensemble du territoire français.Le LNE a développé des matériaux de référence gazeux dans des bouteilles pour les composés NO, CO et BTX en se basant sur la méthode gravimétrique décrite dans la norme internationale ISO 6142, garantissant ainsi un raccordement au kilogramme étalon.Jusqu’à présent, les concentrations des différents constituants contenus dans le mélange gazeux sont calculées à partir de séries de pesées successives de la bouteille à l’aide de balances de précision (portée de 15 kg avec une résolution de 2 mg) et de réservoirs dans lesquels sont introduits les composés purs par exemple (portée de 2,3 kg avec une résolution de 0,1 mg).Cependant, pour pouvoir être conforme à la norme internationale ISO 6142, il convenait de réaliser des pesées de type « Borda » (ABBA) pour compenser l’influence de la poussée de l‘air sur les bouteilles. Dans le cas de la pesée d'une bouteille, ce protocole de pesée consiste à effectuer une double pesée de la bouteille dans laquelle va être réalisé le mélange gazeux de référence gravimétrique (pesées B) encadrée par une double pesée d’une bouteille tare (pesées A). Dans le cas de la pesée d'un réservoir, le même protocole est suivi en remplaçant la bouteille de gaz par le réservoir.Des recherches ont permis de montrer que le comparateur de masse AX32004 commercialisé par la société METTLER-TOLEDO permettait de répondre à ces exigences. Par conséquent, le LNE s'est équipé de cet appareil en 2008.Cette étude décrit la mise en service du comparateur de masse, la détermination de ses caractéristiques métrologiques propres et sa mise en oeuvre (adaptation) pour la préparation des mélanges gazeux de référence gravimétriques.Les résultats montrent que cet appareil est juste, répétable et reproductible dans le temps comme annoncé par le fabricant : les valeurs de ces paramètres sont en adéquation avec celles exigées par le LNE pour la fabrication des mélanges gazeux de référence gravimétriques. D’après les résultats obtenus, les incertitudes sur les masses de gaz déterminées au moyen du comparateur de masse auront pour composantes majoritaires les volumes des réservoirs et des bouteilles. Les principales améliorations apportées par le comparateur sont les suivantes : Réduire au maximum les incertitudes liées au matériel utilisé pour réaliser les pesées. Eviter de nombreuses manipulations de bouteilles pesant plus de 15 kg par les opérateurs. Gagner des étapes lors de la fabrication des mélanges gazeux de référence gravimétriques. Grâce au comparateur, des masses plus faibles de gaz vont pouvoir être déterminées avec une incertitude suffisante et permettre ainsi de fabriquer des mélanges gazeux de référence gravimétriques en une seule étape au lieu de deux. Le comparateur ayant été évalué, les procédures de fabrication des mélanges gazeux de référence gravimétriques vont être modifiées afin de respecter au mieux les recommandations de la norme NF EN ISO 6142.

Après une première partie retraçant les faits marquants de l'année 2018, le rapport d'activité présente l'ensemble des démarches mises en oeuvre et les actions réalisées en 2018 pour assurer la coordination du dispositif français de surveillance de la qualité de l'air selon les quatre principales orientations du contrat d'objectif : Assurer la qualité des données de l’observatoire et les adéquations avec les exigences européennes et les besoins de surveillance Assurer la centralisation au niveau national, l’exploitation et la mise à disposition des données produites par le dispositif de surveillance Améliorer les connaissances scientifiques et techniques du dispositif pour accompagner la mise en œuvre des plans d’action et anticiper les enjeux futurs du dispositif Assurer la coordination, l’animation et le suivi du dispositif national de surveillance Le rapport s'achève sur la présentation de l'organisation du LCSQA ainsi que des principaux chiffres clés, des indicateurs et jalons prioritaires. Parmi les principaux sujets traités par le LCSQA en 2018, on peut retenir : des travaux sur les micro-capteurs réalisés avec notamment l’organisation du premier essai national d’aptitude sur le terrain de micro-capteurs pour la mesure de gaz et de particules dans l’air ambiant. L’avancement des travaux a ensuite été présenté en fin d’année lors d’un séminaire réunissant les membres du dispositif mais également des intervenant extérieurs comme par exemple le Joint Research Centre (JRC) de la Commission Européenne et des acteurs nationaux de la santé. Un dossier technique est consacré aux travaux du LCSQA sur la thématique micro-capteurs. Télécharger le dossier technique "les micro-capteurs". Une campagne nationale de mesure des résidus de pesticides dans l'air, lancée en juin, sous la coordination du LCSQA, en collaboration avec l’Agence nationale de sécurité sanitaire (Anses), et le réseau des AASQA fédéré par Atmo France. L’organisation d’un séminaire réunissant les membres du dispositif national de surveillance mais également l’Anses afin de préparer collectivement la contribution française au processus de révision des directives européennes sur la qualité de l’air souhaité par la Commission. Un important travail a démarré en 2018 sous la coordination du LCSQA et en collaboration avec les AASQA, concernant la prévision de la qualité de l’air et notamment les processus de contrôle qualité et assurance qualité à harmoniser et à mettre en œuvre collectivement. Ces travaux aboutiront à la définition d’un référentiel national pour la mise en œuvre de la modélisation et de la prévision de la qualité de l’air. En 2018 le LCSQA est devenu l’organisme de référence technique pour le Gouvernement de la Nouvelle Calédonie avec lequel les trois membres du LCSQA ont signé une convention de collaboration sur la période 2018-2022 renouvelable. Les travaux du LCSQA réalisés en 2018 ont été financés par la Direction Générale de l'Énergie et du Climat (bureau de la qualité de l’air) du Ministère de la Transition Écologique et Solidaire (MTES) mais ont également bénéficié d’un financement de la part de l’Agence française pour la biodiversité dans le cadre du Plan Ecophyto 2018 et de l'Anses dans le cadre du dispositif de phytopharmacovigilance (PPV) sur les travaux concernant les pesticides.  

Le rapport « Utilisation des données de micro-capteurs pour la modélisation et la cartographie de la qualité de l’air » synthétise l’état d’avancement des travaux du LCSQA, qui s’inscrivent dans la feuille de route du GT micro-capteurs et de la CS modélisation, et portent sur l’utilisation des données de micro-capteurs pour la modélisation et la cartographie de la qualité de l’air. Elle s’appuie sur l’analyse bibliographique livrée en septembre 2018 et les récents développements réalisés en collaboration avec des AASQA, des startups et des laboratoires de recherche. Parmi les récents travaux de cartographie avec les données de micro-capteurs, deux catégories de méthodes susceptibles de se recouper ou d’être combinées émergent : les méthodes statistiques spécifiques (Land Use Regression, agrégation spatiale, et apprentissage statistique) et l’interpolation géostatistique par krigeage. Les développements du LCSQA s’appuient sur cette dernière (krigeage en dérive externe) pour fusionner les observations de micro-capteurs fixes et mobiles avec les données modélisées afin d’estimer des concentrations de polluants à l’échelle urbaine. L’approche est testée à Nantes à partir d’observations de PM10 fournies par AtmoTrack. Un prétraitement est réalisé sur les données brutes pour éliminer les valeurs aberrantes et corriger le biais sur la variation journalière des concentrations de fond. La variabilité et l’incertitude de mesure sont considérées dans le krigeage afin de pondérer l’importance des observations dans l’estimation. Les micro-capteurs mobiles offrent une densité d’échantillonnage jamais atteinte par les moyens de mesure traditionnels. Une plus grande maîtrise des incertitudes de mesure apparaît comme une condition nécessaire pour en tirer le meilleur profit dans la cartographie de la qualité de l’air.   Use of low-cost sensor observations for air quality modelling and mapping The report “Use of low-cost sensor observations for air quality modelling and mapping” summarizes the progress of the LCSQA work on the use of low-cost sensor observations for air quality modelling and mapping at the urban scale. This is part of the road map of the low-cost sensor working group and the modelling scientific commission. This work is based on the bibliographic analysis which has been published in September 2018 and on the new developments in collaboration with several AASQAs, startups and research laboratories. Among the recent studies that use low-cost sensor observations for air quality mapping, two categories of methods emerge: specific statistical approaches (Land Use Regression model, spatial aggregation, and machine learning) and geostatistical interpolation via kriging. LCSQA developments are based on the latter (kriging with an external drift) to combine the low-cost sensor observations and the dispersion model calculations to estimate pollutant concentrations at the urban scale. The approach is tested in Nantes using PM10 observations provided by AtmoTrack sensors. A preprocessing is applied on raw data to remove outliers and to correct the bias related to the daily variation of the background concentrations. The variability and the measurement uncertainty are considered in kriging to weight the observations in the estimation. Mobile low-cost sensors provide a unique sampling coverage in space and time compared to regulatory measurements. A better control of measurement uncertainty seems to be a necessary condition to get the most out of these new observations for air quality mapping.