Recherche pour AASQA

CONTEXTE ET OBJECTIFS Les AASQA font un usage croissant de la modélisation à l’échelle de la ville et de la rue afin de cartographier les zones exposées aux dépassements de seuils, répondre aux obligations du rapportage et évaluer des plans d’action locaux. Dans ce contexte, il est indispensable d’avoir une connaissance approfondie des possibilités et limites des modèles et de la qualité des résultats produits. Cette information est importante pour le Ministère de l’Ecologie, responsable de la mise en œuvre en France de la Directive sur la qualité de l’air (2008/50/CE) qui doit être en mesure de justifier le choix de certains outils auprès de la Commission européenne. Elle l’est aussi pour les AASQA qui doivent pouvoir démontrer aux autorités locales que leurs pratiques correspondent à l’état de l’art.

 

  Attention : Ce document cadre est obsolète - il a été revu en juillet 2016. La note "Conformité technique des appareils de mesure pour la surveillance réglementaire de la qualité de l'air" de juillet 2016 annule et remplace le document cadre de 2015. Aller à Conformité technique des appareils de mesure.   Modalités d'évaluation des dispositifs de mesure pour la surveillance réglementaire de la qualité de l'air ambiant en vue de leur homologation Dans le cadre de leurs activités au sein du Laboratoire National de Référence (tel que prescrit dans la Directive 2008/50/CE ‐ article 3 ‐ et notifié par le Ministère en charge de l’environnement) et de son rôle de coordinateur technique de la surveillance de la qualité de l’air, les membres du LCSQA ont proposé au Ministère, qui l’a approuvé, un schéma d’homologation des appareillages utilisés par les AASQA pour la mesure de polluants atmosphériques réglementés. Il est prévu que le même schéma d’homologation soit étendu à tout appareil de mesure utile au Dispositif National français (ex : système de mesure indicative), à la demande de fournisseur ou du Ministère en charge de l’environnement. L’homologation est à terme destinée à tout dispositif de mesure de polluant de l’air ambiant en référence aux Directives et textes français, c’est à dire tout dispositif (électrique ou non) utilisé pour la surveillance de la qualité de l’air dans la chaîne de mesure (du prélèvement au rapatriement de données en Poste Central). Il est prévu un schéma d’homologation similaire pour les Systèmes d’Acquisition de Mesure et les Postes Centraux, schéma qui sera décrit dans un document spécifique. Pour répondre aux exigences européennes (notamment l’annexe VI.D « introduction de nouveaux appareils » de la Directive 2008/50/CE), les appareils automatiques et les préleveurs (gaz et/ou particules) sont les premiers dispositifs pris en considération. Les collecteurs de précipitation et les systèmes d’acquisition de mesure seront concernés à court terme (2015‐2016). Une demande d’homologation peut être faite par un constructeur ou par son distributeur sur le territoire français. Dans le cas du distributeur, les responsabilités liées au schéma d’homologation lui incombent. Le dossier d’homologation est étudié par les membres du LCSQA, en collaboration avec la Commission de Suivi couvrant le (ou les) polluant(s) concerné(s). En fonction des éléments du dossier, un avis technique détaillé sur la demande d’homologation est formulé par le LCSQA – Mines Douai, auprès du Ministère en charge de l’environnement. Ce dernier décide de l’homologation ‐ ou non ‐ de l’appareillage concerné. Un appareillage se voit accordé une homologation dans la configuration technique de fonctionnement et d’utilisation qui lui a permis de répondre aux exigences techniques du référentiel d’étude (norme, guide…). Cela permet de spécifier le contexte technique d’utilisation du dispositif (ex : station climatisée, moyen mobile…) et d’assigner le statut de mesure (ex : mesure fixe, mesure indicative…). D’autres exigences peuvent également être prises en compte (ex : la gestion de sources radioactives couverte par l’autorisation délivrée par l’Autorité de Sûreté Nucléaire). Un suivi technique de l’homologation est assuré par les membres du LCSQA avec l’aide du demandeur de l’homologation (cf. § 3.5) et des AASQA (ex : au travers de tests de suivi d’équivalence, de retours d’expérience des utilisateurs…). Ainsi, dans le cas de méthodes dites « équivalentes », les résultats du suivi en continu de l’équivalence géré au niveau national par le LCSQA sont pris en compte dans le processus d’homologation pour contrôler et valider l’adéquation des conditions spécifiques de sites rencontrés lors du suivi et celles de la démonstration d’équivalence initiale. Le suivi d’équivalence à l’échelle nationale intègre les typologies de site3 et les conditions climatiques représentatives de la France. Toute modification (technique, informatique) d’un appareil homologué implique a minima l’information du LCSQA ‐ Mines Douai qui donnera, au Ministère en charge de l’environnement, un avis technique sur l’impact de la modification sur l’homologation de l’appareillage (cf. § 3.5), après concertation avec les Commissions de Suivi couvrant le (ou les) polluant(s) concerné(s).

  Ce document 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. Ce rapport est une mise à jour du guide technique de recommandations pour le prélèvement et l’analyse des HAP dans l’air ambiant rédigé en décembre 2011 (Albinet, 2011). Il a été validé en Comité de Pilotage de la Surveillance en novembre 2015. Date d'application : 1er janvier 2016   Ce guide est à considérer comme le référentiel français en matière d’exigence de qualité des données obtenues sur l’ensemble du territoire pour la surveillance des HAP dans l’air ambiant en se basant sur les normes NF EN 12341 (AFNOR, 2014), norme NF EN 15549 (AFNOR, 2008), spécification technique XP CEN/TS 16645 (AFNOR, 2013)] et dans les dépôts en se basant sur la norme NF EN 15980 (AFNOR, 2011e). Il s’articule de la façon suivante :   Un chapitre sur le prélèvement et l’analyse du benzo[a]pyrène (B[a]P) et des 6 autres HAP de la Directive 2004/107/CE dans l’air ambiant : Les mises à jour concernent :  l’intégration de l’ensemble des résolutions prises à l’unanimité en CS « benzène-HAPmétaux lourds » et approuvée en CPS depuis 2011 (disponibles sur le site web du LCSQA : /fr/commissions-suivi-groupes-travail/resolutions-adoptees) ; L’intégration des exigences de la spécification technique XP CEN/TS 16645 pour le prélèvement et l’analyse des 6 autres HAP de la Directive (et du B[g,h,i]P) dans les PM10 dans l’air ambiant ; L’intégration des exigences de la norme NF EN 12341 relative au prélèvement des PM10 et applicable pour le prélèvement des HAP particulaires ; Des recommandations sur l’estimation des incertitudes qui font référence aux fichiers Excel mis à disposition par le LCSQA auprès des AASQA ; Les résultats des derniers exercices de comparaisons inter-laboratoires organisés par le LCSQA (section 2.7).  2. Un chapitre concernant le prélèvement et l’analyse autour des sources ponctuelles : Le traitement de cette problématique dans la Directive 2004/107/CE n’est pas très clair et la CS « Benzène - HAP- Métaux » doit encore travailler dessus pour proposer la meilleure méthode possible pour appréhender ce type de sources pour la surveillance des HAP. 3. Un chapitre concernant le prélèvement et l’analyse des HAP dans les dépôts : Une adéquation du guide et des procédures mise en oeuvre dans la cadre du dispositif MERA et des sites ruraux nationaux a été faite. 4. Un chapitre concernant la modélisation : Les textes réglementaires européens introduisent la prise en compte de la modélisation et de l’analyse objective de manière conditionnelle, afin de produire un niveau d’information sur la qualité de l’air, complémentaire aux mesures. Ce chapitre propose des éléments de définition de l’estimation objective et fait un état des études de modélisation des concentrations atmosphériques des HAP qui ont été menées par différents acteurs. 5. Un chapitre proposant une liste des éléments essentiels que les AASQA doivent faire apparaître dans leur cahier des charges lors de leur demande de réalisation des analyses des HAP auprès de leurs laboratoires prestataires.

Depuis 2012, le LCSQA propose d’une part, de réaliser une série de contrôles métrologiques des analyseurs de mercure en laboratoire afin de vérifier leur bon fonctionnement et les qualifier au regard d’une série de tests définis, et de procéder à des essais d’intercomparaison en laboratoire et en situation de terrain afin de déterminer et vérifier le respect de l’exigence de la Directive Européenne en matière d’incertitude de mesures. Des tests de linéarité (gamme 0-300 ng/m3), de dérive sur 7 jours (concentration stabilisée de 50 ng/m3) et de sensibilité à la variation de température (10°C-22°C-35°C) ont été réalisés en laboratoire entre 2013 et 2015 sur les analyseurs Tekran et Lumex. Ils ont permis de constater : que les analyseurs Tekran sont linéaires et peu soumis au phénomène de dérive (1%> sur 7 jours). Dans ces conditions, le LCSQA recommande d’effectuer des étalonnages automatiques à fréquence hebdomadaire. Il apparait toutefois des écarts excessifs (>15%) entre les étalonnages internes des différents appareils. Le LCSQA propose de résoudre ce problème en procédant à l’étalonnage externe  qui permettra de vérifier pour chaque appareil la valeur de la vitesse de diffusion de la source à perméation donnée par le constructeur. Enfin, la sensibilité à la température des appareils Tekran est faible et estimée à + 0.3 ng/°C pour les températures inférieures à la température ambiante, et - 0.3 ng/°C pour les températures supérieures; que les appareils Lumex sont  linéaires et peu soumis à la dérive (environ 5% sur 7 jours). Sur la base des étalonnages internes de chaque appareil, on note des écarts de mesure entre appareils de l’ordre de 13 % qui reste dans la tolérance des constructeurs (15 %). Ces appareils présentent une forte sensibilité à la variation de température ambiante, particulièrement notable lorsque la température est instable. A température stabilisée, l’influence est estimée entre + 0,3 ng/°C et +0,6 ng/°C. A la lumière du comportement incohérent d’un des analyseurs testés, il apparait important de souligner l’intérêt d’effectuer un contrôle métrologique dès lors qu’une opération de mise à jour du software a été effectuée.   A l’avenir, le LCSQA propose de poursuivre le contrôle des analyseurs des AASQA avec une périodicité de 2 ans, en passant en revue alternativement les analyseurs Lumex et Tekran et de procéder ponctuellement au regroupement de l’ensemble des appareils afin de réaliser une intercomparaison visant à vérifier le respect des incertitudes de la Directive européenne 2004/107/CEet de la norme NF EN 15852. Techniquement, les  tests de linéarité seront réalisés dans la gamme habituelle 0-300 ng/m3, et sur demande d’AASQA dans une gamme plus réduite. L’essai de répétabilité sera effectué consécutivement. Les appareils Tekran feront l’objet de tests de linéarité avec étalonnage interne puis externe pour mettre en évidence et déterminer les décalages et les évolutions dans le temps des sources d’étalonnage internes. L’influence de la variation de température, et en particulier les fortes perturbations lors des phases transitoires, sur les appareils Lumex sera vérifiée en procédant à des variations de températures plus progressives. La sensibilité des appareils des 2 constructeurs à la variation d’humidité reste à effectuer. Le mode opératoire est à établir afin de procéder à des variations progressives.

  Les outils de surveillance de la qualité de l’air que constituent les réseaux de mesure et la modélisation bénéficient aujourd’hui d’une maturité suffisante pour être mobilisés au service de l’évaluation des politiques de réduction d’émission de polluants. En France, en fonction des polluants, les mesures sont disponibles depuis le début des années 1990. Le Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l’Air (LCSQA), laboratoire national de référence, est en charge de la collecte des données d’observation produites en région par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA), de leur intégration dans la base de données nationale de qualité de l’air, GEOd’air, et de l’exploitation de celle-ci, en appui au Ministère en charge de l’Environnement, pour l’élaboration de bilans nationaux et le rapportage réglementaire en application des Directives européennes sur la qualité de l’air. Le LCSQA analyse également ces données pour élaborer des diagnostics sur l’évolution passée et future de la qualité de l’air en France, à l’aide de méthodes d’analyse statistique et géostatistique, et de modélisation. En s’inspirant de travaux méthodologiques innovants menés dans un contexte européen, pour l’Agence Européenne de l’Environnement (EEA) ou pour la convention onusienne sur le Transport de la Pollution Atmosphérique à Longue Distance (CLRTAP), l’INERIS, et l’IMT Lille-Douai, membres du LCSQA, ont réalisé cette année une analyse objective des tendances de qualité de l’air à l’aide des données disponibles. L’originalité de cette étude réside dans les méthodes utilisées et dans les critères de représentativité et d’assurance qualité imposés sur les données de façon à disposer de la meilleure estimation des tendances. Les résultats issus de cette étude permettent de confirmer l’amélioration progressive de la qualité de l’air en France comme une conséquence des stratégies et plans d’action destinés à la réduction des émissions issues des différents secteurs d’activité, et qui sont mis en œuvre depuis plusieurs années. Ce signal positif concerne la plupart des polluants réglementés présents dans l’air ambiant sous forme gazeuse et particulaire et dans les retombées atmosphériques. Ainsi, sur la période 2000-2010, ciblée dans le cadre de cette étude car mieux documentée, les concentrations de dioxyde d’azote (NO2) dans l’air ambiant ont baissé de 17,3%, et celles de particules PM10 (pour les particules de diamètre inférieur à 10 microns) de 15,1% alors que les pics d’ozone (O3) ont été réduits de 3,8%. Les tendances à la baisse des niveaux de particules et des pics d’ozone se confirment, et voire s’accentuent pour les années les plus récentes. Les métaux lourds dans les PM10 ont aussi baissé substantiellement, mais les tendances sont moins claires pour les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans les PM10, dont le benzo[a]pyrène. En revanche, les composés soufrés dans les retombées atmosphériques ont baissé très largement, et cette baisse a été accompagnée d’un rétablissement du pH des retombées atmosphériques, mettant fin aux records d’acidité des années 1990. Il convient toutefois de noter que certaines de ces tendances restent influencées par la variabilité des conditions météorologiques d’une année à l’autre, ce qui peut conduire à nuancer certaines conclusions. De plus, des inquiétudes demeurent encore pour les tendances de composés azotés (nitrate et ammonium) dans les particules et dans les retombées atmosphériques qui stagnent depuis les années 2000. Le déploiement de modèles de qualité de l’air sur une longue période temporelle a permis d’évaluer leur capacité à reproduire ces évolutions afin de renforcer la confiance dans ce type d’outils. Les modèles numériques peuvent par ailleurs être utilisés pour des études de sensibilité, qui nous ont conduit à conclure quant au rôle primordial des stratégies de réduction d’émissions de polluant dont l’impact est supérieur aux autres facteurs tels que la variabilité météorologique ou le transport intercontinental de polluants.  

Le TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) est un appareil de mesure très répandu au sein des réseaux de surveillance de la qualité de l’air. Il est capable de mesurer en continu la concentration massique des particules en suspension dans l’air (en µg/m3), ce qui le rend préférable à la méthode gravimétrique qui nécessite des analyses postérieures au prélèvement. A l’heure actuelle, cet appareil est étalonné à l’aide de cales étalons raccordées au système international. Ces cales, de masses connues, permettent de vérifier aisément la constante d’étalonnage de l’appareil. Néanmoins, elles présentent deux inconvénients majeurs : Leur masse est de l’ordre de 80 mg alors que les concentrations massiques de particules dans l’air ambiant sont plutôt de l’ordre de quelques µg. Un tel étalonnage ne permet pas de prendre en compte tout le système de prélèvement en amont de la mesure de la masse. Par conséquent, le LNE a proposé de développer une méthode d’étalonnage en masse du TEOM qui tienne compte des particularités décrites ci-dessus et qui consiste à : Injecter des particules ayant des concentrations connues et stables dans le temps d'une part, sur le filtre du TEOM en passant par le système de prélèvement (hors tête de prélèvement) et d'autre part, sur un filtre externe, Comparer les concentrations massiques mesurées par le TEOM avec les concentrations massiques « vraies » mesurées par la méthode de référence (méthode gravimétrique) sur le filtre. De plus, cette méthode doit tenir compte des spécificités des AASQA, puisqu'elle doit pouvoir être facilement mise en oeuvre directement par les AASQA dans les stations de mesure pour l'étalonnage de leurs TEOM. Cette étude a commencé en 2006 avec le TEOM 50°C. Toutefois, depuis 2006, il a été décidé de mettre en place des stations de référence pour les PM dans chaque AASQA pour pouvoir ajuster les données PM des autres stations de mesure : cette procédure consiste à mettre en parallèle un TEOM 50°C et un TEOM-FDMS dans les stations de référence et à ajuster ensuite les données PM des autres stations en utilisant les écarts constatés entre le TEOM 50°C et le TEOM-FDMS . Dans cette procédure, le TEOMFDMS peut donc être considéré comme une référence. Par conséquent, au vu de ces nouveaux choix techniques, il a été demandé au LNE de réorienter l'étude sur l'étalonnage des analyseurs automatiques de particules en étudiant le TEOM-FDMS à la place du TEOM 50°C. L'étude 2008 avait donc pour objectif de reprendre la procédure d'étalonnage développée pour le TEOM 50°C et basée sur l'utilisation d'un g énérateur de particules GFG 1000 (PALAS) afin de l'adapter au TEOM-FDMS. Cependant, en reprenant les essais avec le TEOM-FDMS, toutes les avancées des deux dernières années sur le TEOM 50°C ont dû être remis es en question. En effet, cet appareil a des paramètres fixes pour son fonctionnement, et qui ne peuvent pas être modifiés pour pouvoir le coupler avec le générateur GFG 1000 (PALAS). De ce fait, le filtre du TEOM-FDMS se colmate rapidement avec une très petite quantité de particules. Pour essayer de résoudre le problème, plusieurs hypothèses de génération de particules ont été émises et des essais ont été effectués pour chacune d’elles. Les résultats de ces essais montrent que le seul générateur compatible avec le TEOM-FDMS est le nébuliseur de brouillard salin AGK 2000 (PALAS). Il permet de générer des masses de particules compatibles avec la gamme d'étalonnage (0 à 1000 µg), sans colmatage prématuré du filtre du TEOM-FDMS. Par conséquent, l’étude menée en 2009 a porté sur l'optimisation de la méthode d'étalonnage du générateur AGK 2000 (PALAS) et sur la réalisation de premiers essais de couplage entre ce générateur de particules et le TEOM-FDMS. Cette étude a donc permis d'optimiser le protocole d’étalonnage du générateur AGK 2000 (PALAS) en utilisant un porte-filtre, un régulateur de débit massique (RDM) et des filtres de protection. Toutefois, des améliorations devront être apportées pour diminuer le taux d'humidité sur les filtres placés sur le porte-filtre, afin d'améliorer la répétabilité et la reproductibilité du protocole d’étalonnage. De premiers essais de couplage de ce générateur avec un TEOM-FDMS montrent qu'il n'y a plus de problème de colmatage du filtre du TEOM-FDMS Par contre, il est observé des écarts significatifs entre les masses délivrées par le générateur et celles mesurées par le TEOM-FDMS (de l'ordre de 10 %). L’étude proposée pour 2010 portera sur les points suivants : Amélioration de la répétabilité et de la reproductibilité du protocole d’étalonnage du générateur AGK 2000 (PALAS) en mettant en place des solutions techniques pour diminuer le taux d'humidité sur les filtres placés sur le porte-filtre ; Optimisation du couplage entre le générateur et le TEOM-FDMS ; Détermination de la faisabilité de la mise en oeuvre sur site de la procédure d'étalonnage du TEOM-FDMS développée en laboratoire par le LCSQA-LNE ; ceci sera effectué en appliquant la procédure à des TEOM-FDMS sur le site du LCSQAINERIS ; Suivi à moyen terme du comportement du générateur.