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Résumé de la note "Usage et performances des outils Vigilance et Prev'air Urgences - Retour d'expérience" Afin de répondre aux exigences de l’arrêté du 26 mars 2014 concernant le déclenchement des procédures d’information et d’alerte, les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air doivent être en mesure d’estimer sur leur territoire de compétence les surfaces et populations potentiellement touchées par des dépassements de seuil. Pour les accompagner dans cette tâche, le LCSQA a mis en place les outils Vigilance (initialement nommé Alerte) et PREv’Air-urgence. Ce dernier concerne des développements spécifiques ont été réalisés à partir de la chaine de modélisation nationale PREV’AIR. La chaîne de calcul dédiée aux épisodes a été mise en place, dédiée à la prévision des dépassements des valeurs limite de qualité de l’air et PREV’AIR-Urgence est désormais opérationnel. La présente note en décrit le fonctionnement et les performances obtenues en 2015. En parallèle, les travaux de développement d’un nouvel outil VIGILANCE ont été lancés fin 2014. Il a été présenté aux acteurs concernés (MEEM, DREAL, AASQA) en mars 2015, et déployé officiellement le 15/04/2015 sur le site web du LCSQA. Une notice utilisateur rédigée par le LCSQA est également disponible sur le site. Dans le présent document, les grands principes de l’outil sont rappelés, ainsi qu’un premier retour d’expérience suite à sa mise en œuvre depuis mi-2015.

La note "Essais d’adéquation du FIDAS 200 à la mesure réglementaire en France – Bilan des essais 2013-2015" rend compte des résultats d'essais pour les mesures de PM10 et PM2,5, obtenus suite aux campagnes de mesure réalisées de 2013 à 2015 en collaboration avec différentes associations agrées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA) : AIR PACA, AIRPARIF,ASPA,ATMO AUVERGNE, ATMO CHAMPAGNE-ARDENNEet QUALITAIR CORSE. Ces essais ont consisté à évaluer la cohérence des mesures FIDAS vis-à-vis de la méthode de référence décrite dans la norme NF EN 12341 (Air ambiant - Systèmes automatisés de mesurage de la concentration de matière particulaire (PM10; PM2,5)), en cohérence, lorsque cela était possible, avec les préconisations de la norme prEN16450 (Air ambiant - Méthode normalisée de mesurage gravimétrique pour la détermination de la concentration massique MP10 ou MP2,5 de matière particulaire en suspension). Les résultats ont montré un bon accord des mesures du FIDAS 200 avec celles obtenues par la méthode de référence sur les sites de fond urbain. Sur ce type de site, les performances du FIDAS évaluées dans ce travail sont tout à fait similaires à celles obtenues pour les autres systèmes de mesure automatiques (AMS) actuellement homologués. Sur les sites trafic, les résultats n’ont pas été satisfaisants. Suite à cette observation, le constructeur a proposé une évolution de l’algorithme de traitement des données spécifiquement dédié à la mesure sur site trafic. Les résultats préliminaires ont montré une amélioration des résultats pour la fraction PM10 mais avec un biais toujours important pour la fraction PM2,5. En l’état, l’utilisation d’un FIDAS sur site trafic nécessiterait l’utilisation d’une fonction de correction qui devrait être propre à chaque site et déterminée à l’aide de mesures gravimétriques.L’ensemble de ces résultats ne sont pas définitifs et les essais seront poursuivis au cours de l’année 2016.

Depuis 2011, l’INERIS est partenaire associé du réseau européen ACTRIS (Aerosols, Clouds, and Trace gases Research InfraStructure Network) du programme de recherche « FP7-Infrastructures ». Ce projet vise notamment l’harmonisation des techniques d’observation des particules atmosphériques, des espèces gazeuses à courte durée de vie et des nuages à l’échelle européenne. Dans ce cadre et à travers le pilotage du programme CARA (Caractérisation chimique des particules) pour le LCSQA (Laboratoire central de surveillance de la qualité de l’air), l’INERIS a organisé une comparaison inter laboratoires analytique  (CIL) au premier semestre 2013. Cet essai portait sur l’analyse du lévoglucosan et de ses isomères (mannosan et galactosan) reconnus pour être des composés organiques majeurs dans l’étude des sources de particules, notamment pour identifier la source combustion de biomasse (chauffage au bois). La comparaison inter laboratoire a été ouverte prioritairement aux membres du réseau ACTRIS puis à tous les laboratoires européens. Sur 15 inscrits, dont 3 français (tous sont impliqués dans l’analyse du levoglucosan pour les AASQA), 13 laboratoires ont rendus des résultats. Les participants ont reçu les matériaux d’essais suivants à analyser: ‐ un matériau de référence commercialisé par le NIST (National Institut of   Standards and Technology) (SRM 1649b, urban dust). ‐ trois matériaux solides (poinçons de filtre) préparés par l’INERIS et issus de   prélèvements d’air ambiant pour deux d’entre eux, le troisième étant un   blanc de terrain. Les prélèvements ont été effectués sur filtre en quartz à l'aide d'un préleveur grand volume de type ANDERSEN, équipé d'une tête PM10, à un débit de 70 m3/h. Chaque filtre était découpé avec un emporte-pièce en 16 poinçons de 47 mm de diamètre. Aucune norme n’encadre actuellement l’analyse du lévoglucosan et de ses isomères. Les laboratoires ont mis en oeuvre leurs propres méthodes analytiques. Ceci a permis d’obtenir des informations sur les performances analytiques des laboratoires ainsi que sur la comparabilité des données au niveau européen. La plupart des laboratoires ont obtenu des Z-scores (indicateur statistique de performance) satisfaisants. Seuls deux laboratoires présentent des valeurs aberrantes (13320 et 13373) sur le lévoglucosan et un seul (13312) sur le mannosan et/ou le galactosan. De plus, trois laboratoires (13320, 13373 et 13337) présentent des écart-types de répétabilité supérieurs à 10 %. Les écart-types de reproductibilité sont de l’ordre de 20-25% pour le lévoglucosan et le mannosan mais de 30 à 60 % pour le galactosan. Un laboratoire (13358) a obtenu un résultat d’analyse sur le filtre blanc très élevé. Les limites de quantification évaluées par les participants semblent globalement être plus faibles pour les utilisateurs de chaînes analytiques de type GC/MS que ceux utilisant la HPLC. Aucun impact de la procédure analytique mise en oeuvre n’a été détecté lors des traitements statistiques dans les résultats obtenus dans le cadre de cette CIL. Les incertitudes élargies calculées dans le cadre de cette CIL pour le lévoglucosan et le mannosan sont satisfaisantes et par exemple, cohérentes avec celles requises pour l’analyse du benzo[a]pyrene dans l’air ambiant (Directive européenne 2004/107/CE) ( Les AASQA collaborant avec des laboratoires français impliqués dans l’analyse du levoglucosan et ses isomères sont invités à se rapprocher de ces derniers afin de prendre connaissance de leurs résultats.

Le prélèvement et l’analyse de substances phytosanitaires dans le milieu atmosphérique font l’objet de sous-traitance analytique des échantillons recueillis à des laboratoires d’analyse indépendants respectant les modalités décrites dans la norme NF X 43 059. Etant donné la diversité et l’évolution constante des substances recherchées, un essai d’intercomparaison analytique a été organisé par le LCSQA/INERIS. Cette intercomparaison fait partie des actions soutenues par Ecophyto. Son financement a été assuré par le MEEM (programme LCSQA) et l’ONEMA (plan Ecophyto). Sept laboratoires ont répondu favorablement à l’appel à participation. Les 27 substances à analyser ont été sélectionnées à partir du croisement de la liste socle d’Ecophyto et des substances recherchées actuellement par une majorité d’AASQA. Les matériaux d’essai destinés aux laboratoires ont été conditionnés et dopés par l’INERIS. Ils comprenaient 3 matrices : ¨       Matrice PUF propre ¨       Matrice PUF chargé en polluants atmosphériques ¨       Matrice PUF/résine XAD2 propre. Ainsi que les séries suivantes : ¨       Série C0 : blancs. ¨       Série C1 : dopage de l’ensemble des substances sur mousses propres à une concentration basse (inférieure au µg/substance en moyenne). ¨       Série C2 : dopage de l’ensemble des substances sur mousses contaminées à une concentration haute (de l’ordre du µg/substance en moyenne). ¨       Série C3 : dopage de la moitié des substances sur mousses propres à une concentration basse (inférieure au µg/substance en moyenne). ¨       Série C4 : dopage de la moitié des substances sur mousses contaminées à une concentration haute (de l’ordre du µg/substance en moyenne). ¨       Série C5 : dopage de l’ensemble des substances sur résine XAD2 à une concentration haute (de l’ordre du µg/substance en moyenne et du mg pour le folpel). Cet exercice a permis de mettre en évidence l’état de l’art au niveau du traitement analytique des échantillons de pesticides dans l’air ambiant. Il repose sur un faible nombre de participants mais qui disposent tous d’équipements analytiques similaires. La forte disparité observée dans les résultats nous interpelle dans la mesure où elle conduit à un risque élevé d’ « effet laboratoire » ou de distorsion lors de la communication des résultats selon le laboratoire en charge des échantillons. On notera toutefois que quelques laboratoires se détachent des autres par leurs meilleurs résultats. Il appartient donc aux autres laboratoires de tirer les enseignements de cet exercice et d ‘améliorer leurs pratiques.

Le rapport intitulé « Recommandations techniques pour l’utilisation du granulomètre UFP 3031 » fournit les recommandations nécessaires à la mise en œuvre de cet appareil. Elles sont basées sur le retour d’expérience des utilisateurs français. Ces recommandations complètent les informations disponibles également dans les manuels d’utilisation fournis par le constructeur. Par ailleurs, ce document répertorie les principales questions méthodologiques d’actualité pourle granulomètre UFP 3031, et fait un point sur leur avancement. Ce document de recommandations techniques a été rédigé de façon concise, afin de faciliter son utilisation sur le terrain. L’UFP 3031 (TSI) est un granulomètre utilisé pour la mesure en continu des particules ultrafines. Il est actuellement mis en œuvre par trois AASQA françaises (AIRAQ, AIR PACA, AIR Rhône-Alpes), membres du groupe de travail « Particules Ultra Fines » (GT PUF).

  Les données de population spatialisées sur la France selon la méthodologie nationale "MAJIC" (Létinois, 2014 et 2015) ont été réactualisées fin 2015 pour être diffusées aux AASQA. La note de 2015 intitulée "Fourniture des données de population spatialisées selon la méthodologie nationale" précise la nature de ces mises à jour et les contrôles qualité effectués.

Le granulomètre UFP 3031 est jusqu’ici le principal appareil utilisé par les Associations de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) pour le mesurage des particules ultrafines sur le terrain. Un exercice d’intercomparaison a été organisé en juin 2015, rassemblant cette communauté. Il fait suite à une première édition qui s’est tenue dans les mêmes conditions en juillet 2014. L’une des spécificités du panel 2015 a été de rassembler, d’une part un ensemble d’appareils bénéficiant des dernières évolutions techniques et d’un contrôle récent chez le constructeur, et d’autre part un appareil n’ayant pas bénéficié de ces évolutions, ni d’un contrôle technique récent. L’exercice a tout d’abord mis en évidence la nécessité d’améliorer les conditions de transport, pour garantir une meilleure protection du matériel. Il a également permis de constater une amélioration des protocoles de maintenance chez les utilisateurs, avec néanmoins la nécessité de poursuivre les efforts dans ce domaine, en particulier en ce qui concerne le nettoyage de la ligne de prélèvement. L’exercice 2015 confirme une conclusion de l’étude menée en 2014, à savoir que le canal de mesure dédié à la gamme 200 – 800 nm présente des performances limitées : il est recommandé de limiter son utilisation à un usage « informatif ». Cet exercice a permis de revenir sur des problèmes techniques rencontrés par deux appareils, problèmes non-invalidants toutefois. Il a également mis en évidence une sur-estimation très importante de la concentration sur le canal 200 – 800 nm d’un participant, en l’occurrence l’appareil n’ayant pas bénéficié de contrôle technique récent. La comparaison avec un granulomètre (SMPS) de référence fait apparaître un écart en légère augmentation entre 2014 et 2015. Il conviendra à l’avenir de vérifier s’il s’agit d’un écart ponctuel ou d’une réelle tendance. En l’attente, ces résultats tendent à indiquer que les évolutions technologiques mises en place entre l’exercice 2014 et l’exercice 2015 (nouvelle version du logiciel prenant en compte les incidents rencontrés, nouveau chargeur de maintenance plus aisée) n’ont pas entraîné de différence notable sur la mesure. Des études de cas ont été réalisées en comparant certaines paires d’UFP 3031, mettant en évidence les difficultés rencontrées par l’appareil n’ayant pas disposé de maintenance et de contrôles constructeur récents (> 1 an), et confirmant la nécessité d’une maintenance et d’un contrôle réguliers des matériels.  L’intervalle de confiance de reproductibilité a été déterminé en considérant les appareils de manière indépendante. Cette méthode permet de mener le calcul sur un nombre aussi large que possible d’entités, même si le nombre restreint d’appareils limite d’un point de vue statistique la portée de l’évaluation. L’intervalle de confiance ainsi estimé se situe globalement au dessous de 25 %.

Les micro-capteurs de gaz low-cost constituent depuis quelques années des outils émergents permettant d’obtenir des mesures indicatives de la qualité de l’air. Ces données sont particulièrement intéressantes pour les AASQA car, en complément des méthodes de référence, ces instruments permettraient une surveillance continue et spatialisée à moindre coût. La directive européenne sur la qualité de l’air autorise bien des mesures indicatives dans les zones où les concentrations ne dépassent pas 50% des seuils maximaux mesurés par la méthode de référence, en revanche, la notion même de « mesures indicatives» n’y est pas du tout détaillée. Il doit être démontré que l’objectif de qualité des mesures est, au pire, deux fois moindre que celui des méthodes de référence, ce qui est désigné par «incertitude relative élargie», mais là encore, la directive n’apporte aucune précision quant à la méthode à utiliser pour cette démonstration. Il existe donc actuellement un vide en matière de protocole de qualification permettant d’harmoniser les caractéristiques métrologiques fournies dans les fiches techniques des micro-capteurs destinés à donner une information indicativesur la pollution de l’air, en particulier en ce qui concerne les polluants inorganiques réglementés.

En réponse à l’accroissement des exigences européennes en matière de contrôle qualité des mesures automatiques de PM (se matérialisant par un projet de norme, actuellement au stade de spécification technique : TS 16450), le LCSQA/INERIS a mis en oeuvre en 2011-2012 un programme de suivi d’équivalence des mesures de concentrations journalières de PM10 par TEOM-FDMS. Cette étude a été rendue possible par la participation active des AASQA (Air Lorraine, Air PACA, AIRPARIF et Atmo NPdC), ayant contribué à assurer la disponibilité de sites appartenant au dispositif « réglementaire », la réalisation des mesures automatiques selon leurs protocoles habituels, et/ou le prélèvement des filtres selon les modalités de la norme NF EN 12341.Cette étude consiste en la réalisation d’exercices de comparaison entre les moyennes horaires obtenues par TEOM-FDMS selon les conditions de mesure au sein du dispositif national et les mesures manuelles (gravimétriques) constituant la méthode de référence définie par la Directive 2008/50/CE. Les campagnes ont été réalisées en respectant autant que possible les préconisations de la TS 16450 sur cinq sites de différentes typologies, localisés sur la moitié Nord(-Est) et le quart Sud-Est de la France, i.e. sur des territoires fréquemment soumis à des dépassements de valeurs limites fixées pour les PM10. Les mesures automatiques réalisées par TEOM-FDMS ont été comparées aux mesures de référence, selon la dernière version (v2.9) du logiciel de traitement de données élaboré par le RIVM et recommandé par la Commission européenne. En considérant l’ensemble de la série de données, la régression linéaire orthogonale obtenue indique une pente de 0,96 et une ordonnée à l’origine de 2,5. Compte tenu des incertitudes relativement faibles, associées à ces deux valeurs, elles sont à considérer comme significativement différentes de 1 et 0. Ainsi, une correction systématique des résultats obtenus par TEOM-FDMS pourrait permettre une amélioration globale des exercices de comparaison avec la méthode de référence. Néanmoins, ce type de correction engendrerait une augmentation de l’incertitude relative élargie (13,8% au lieu de 13,0% sans correction). De ce fait, et comme préconisé par la TS 16450, il est jugé ici inadéquat d’appliquer une fonction de correction aux mesures par TEOM-FDMS. Par ailleurs, l’incertitude obtenue lors de ces tests pour les mesures automatiques par TEOM-FDMS se situe dans une gamme (de 10 à 15%) pour laquelle la TS 16450 préconise, en l’état, la réalisation du suivi d’équivalence sur un minimum de 3 sites représentatifs des différentes conditions d’utilisation au sein du dispositif. Au vu de l’avancement du projet de norme (nécessitant des travaux de validation réalisés dans le cadre d’un appel d’offre lancé au premier trimestre 2013 ainsi qu’une nouvelle phase de rédaction puis de soumission au Etats Membres), la publication de cette norme n’est pas à prévoir avant 2017 et le caractère contraignant de sa mise en oeuvre avant 2018. Néanmoins, les difficultés d’utilisation rencontrées par les AASQA pour les différents types d’analyseurs de PM incitent au renforcement d’un programme pérenne de suivi d’équivalence cohérent à l’échelle nationale, incluant également les PM2.5, ainsi que l’application de guides méthodologiques nationaux répondant aux exigences européennes en matière de maintenance des analyseurs et de contrôle qualité des données.

La note "Suivi d’équivalence des systèmes de mesures automatiques (AMS) PM" rend compte des résultats du suivi d’équivalence des AMS PM en PM10 et et PM2,5 obtenus lors des campagnes réalisées en 2015. Ces campagnes ont été menées en collaboration avec Air Lorraine, AIRPARIF, ATMO Auvergne et ATMO Champagne-Ardenne selon les préconisations de la norme prEN 16450. Les résultats obtenus confortent ceux présentés dans la synthèse des campagnes réalisées entre 2011 et 2014 par le LCSQA en collaboration avec les AASQA volontaires.