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Les Matériaux de Référence (MR) permettent d’assurer la traçabilité des mesures et de valider les méthodes analytiques. Or, actuellement, il n’existe pas de matériaux de référence, en France, disponibles pour la mesure du benzène et du toluène en air ambiant par prélèvement passif sur cartouche de Carbograph 4. Le LNE a donc proposé : De développer un système de chargement de cartouches de Carbograph 4 en benzène et en toluène à partir d’un matériau de référence gazeux; De mettre en oeuvre ces cartouches lors d'un exercice d'intercomparaison pour évaluer les performances des laboratoires effectuant les analyses des prélèvements passifs de benzène et de toluène réalisées par les AASQA. La première partie de l'étude a consisté à développer une méthode de chargement de cartouches de Carbograph 4 en benzène et en toluène à partir d'un matériau de référence gazeux en bouteille préparé par le LNE. La deuxième partie a consisté à étudier la faisabilité d’un exercice de comparaison interlaboratoires en organisant une première comparaison en interne entre les membres du LCSQA avec des cartouches de référence de Carbograph 4 dopées par le LNE en benzène et en toluène afin de roder le protocole et de s’assurer qu’aucune des étapes de l’exercice n’entraînaient de difficultés majeures. Les résultats obtenus ont montré que lors de cette comparaison intra-LCSQA, les masses de benzène et de toluène analysées par les participants (INERIS, EMD et LNE) et celles déposées par le LNE n'étaient pas significativement différentes au vu des incertitudes de mesure. Au vu des résultats obtenus lors de cette seconde partie, un exercice de comparaison interlaboratoires élargi à des laboratoires réalisant des analyses d’échantillonneurs passifs pour les AASQA., a pu être mis en oeuvre pour évaluer les capacités de ces laboratoires à analyser le benzène et le toluène piégés sur des cartouches de type Perkin-Elmer remplies de Carbograph 4. Les laboratoires ayant participé à cette comparaison sont : ATMO Picardie, EMD, INERIS, Laboratoire de chimie d'AIRPARIF, Fondazione Salvatore Maugeri (FSM), Laboratoire Interrégional de Chimie (LIC) Schiltigheim, Centre d'Analyses Environnementales et LNE. Concernant le benzène, hormis deux résultats d'analyse jugés significativement différents des masses chargées par le LNE (un des points du laboratoire E avec un écart relatif de 20 % et le premier point du laboratoire G avec un écart relatif de -8 %), les laboratoires A, B, C, D, E, F, G et H ont fourni des masses de benzène analysées non significativement différentes des masses déposées par le LNE. Cependant, il est à noter l’écart systématique du laboratoire D pour le benzène (écart relatif de 6%). Concernant le toluène, le laboratoire E a fourni des résultats très éloignés de la valeur de référence pour chacune des cartouches (écart relatif de 40 %), pouvant s'expliquer par des conditions analytiques non optimales pour l’analyse du toluène ainsi retenu sur du Carbograph 4. De même, le laboratoire G présente deux masses analysées significativement différentes des masses déposées. Hormis ces valeurs, les laboratoires A, B, C, D, F, G et H ont fourni des masses de toluène analysées non significativement différentes des masses déposées. Cependant, de même que précédemment, il est à noter l’écart systématique du laboratoire D pour le toluène (écart relatif de 11%). La directive européenne indique que l'incertitude élargie sur les mesures de benzène prélevé sur des cartouches ne doit pas dépasser la valeur de 25 % sur la valeur limite de 5 µg/m3, cette incertitude comprenant l'analyse et le prélèvement. Par conséquent, l'ensemble des laboratoires est conforme à ce critère, puisque les incertitudes d'analyse sont comprises entre 2 et 14 %.

Dans ce rapport nous évaluons les performances des modèles mis en oeuvre dans la plateforme de prévision et de cartographie de la qualité de l’air, PREV’AIR. Cette estimation du comportement des outils est réalisée par des indicateurs statistiques classiques et les observations obtenues en temps quasi réel de la base de données alimentée par les AASQA (associations de surveillance de la qualité de l’air). En 2012, les performances affichées par les modèles sont assez stables par rapports aux années antérieures pour ce qui concerne CHIMERE, la version n’ayant pas évolué. Le modèle a fait preuve d’une aptitude excellente à détecter les quelques épisodes d’ozone et s’est comporté plutôt bien sur les épisodes de particules de l’année 2012 notamment grâce à sa version corrigée par adaptation statistique. Enfin, suite à la migration de la plateforme PREV’AIR sur une nouvelle machine de calcul dotée de 256 processeurs en 2011, de nouvelles prévisions haute résolution ont été mises en place et ont fonctionné en mode quasi opérationnel en 2012 pour fournir des séries de données dont les résultats ont été exploités et évalués dans ce rapport. L’accroissement de résolution donne des résultats très prometteurs en zone urbaine. PREV’AIR a encore été très sollicité en 2012 notamment pour la fourniture de données analysées sur des années passées. Ces actions spécifiques s’ajoutent aux données quotidiennement fournis aux 70 utilisateurs.Des premières demandes ont été formulées par les utilisateurs sur leurs besoins en nouveaux produits pour le rapportage européen.  Ceci a nécessité le déploiement de nouveaux traitements pour le calcul de plusieurs indicateurs de la qualité de l’air dans PREV’AIR.

A la mi avril 2010, l’Europe a été perturbée par l’éruption du volcan islandais Eyjafjallajokull dont les émissions du nuage de cendres ont entrainé la fermeture de la grande majorité de l’espace aérien d’Europe du Nord pendant plusieurs jours. La modélisation du panache de cendres, mise en oeuvre par l’INERIS et d’autres équipes de modélisation européennes, a permis de prévoir son arrivée dans le nord de la France avec un impact maximal potentiel, dans l’air ambiant, sur le Nord-est, coïncidant avec les épisodes de particules secondaires de nitrate d’ammonium communément observés au printemps. Dans ce contexte, CARA, dispositif de surveillance des PM en France géré par le LCSQA avec l’appui local des AASQA, a été activé afin de répondre à la demande du Ministère de l’Ecologie, de l’Energie, du Développement Durable et de la Mer (MEEDDM) d’évaluer le plus rapidement possible la contribution locale potentielle du nuage de cendres sur la qualité de l’air en France. Pour traiter de cette question, l’INERIS a élaboré une approche combinant trois aspects : des modèles chimie-transport à partir de CHIMERE, des mesures Lidar réalisées sur le plateau de Saclay (Essonne, Institut Pierre Simon Laplace) afin de suivre le passage du nuage dans la couche limite à la verticale de ce point, et des mesures de spéciation chimique des particules au sol en différents sites. Ce rapport illustre la mise en oeuvre de ces trois aspects et montre comment leur synergie a permis d’évaluer l’impact des émissions volcaniques sur la qualité de l’air en France. Il fait suite à un rapport intermédiaire publié en avril 2010, focalisé sur l’activation du dispositif CARA, ainsi que les résultats et conclusions qui ont pu en être tirés. Le fonctionnement en routine sur l’ensemble de l’année du dispositif CARA, la réactivité et l’efficacité des AASQA ont permis une récupération rapide de filtres d’intérêt et par conséquent d’alimenter quasiment en temps réel l’expertise auprès des pouvoirs publics afin de mettre en place les mesures appropriées. Le suivi du panache par mesures optiques ainsi que sa modélisation ont permis de localiser les points d’intérêt pour le prélèvement d’échantillons et de faire le lien entre l’éruption islandaise et les pics de PM observés au niveau du sol. Les analyses réalisées dans le cadre de la présente étude ont révélé un impact des émissions particulaires volcaniques sur la qualité de l’air relativement limité dans l’espace (essentiellement nord-est de la France) et dans le temps (surtout les 18 et 19 avril). Bien que non-négligeable localement, l’apport de cendres volcaniques n’a pas été à l’origine d’une augmentation exceptionnelle des niveaux de PM10 dans l’air ambiant, restés globalement en deçà de 70 μg.m-3 en moyenne journalière sur les stations de fond. Un épisode de nitrate d’ammonium notamment lié aux conditions météorologiques favorables était prévu à cette même période par le système Prev’air et n’a pas eu l’ampleur attendue. La présence de cendres volcaniques dans la couche limite semblerait avoir eu pour conséquence de limiter localement la formation d’aérosols secondaires probablement par le biais d’interactions avec la phase gazeuse. Au-delà de l’évaluation de l’apport du nuage de cendres sur la qualité de l’air, cet évènement a démontré la capacité du dispositif CARA à jouer son rôle d’outil de compréhension des épisodes de pollution en apportant rapidement des éléments d’information y compris lors de situations exceptionnelles. La complémentarité avec les systèmes de modélisation et de prévision numérique de la qualité de l’air mis en oeuvre dans le cadre de Prev’air et par l’INERIS a également été établi.

Le présent document a pour but de synthétiser des éléments concernant la mesure de composés tels que l’ammoniac, l’hydrogène sulfuré ou encore les composés organiques volatils de  type soufrés. Ces substances peuvent être nocives pour l’environnement et pour l’homme et peuvent également être à l’origine de nuisances olfactives pour ce dernier.     Le  premier  volet  de  l’étude  est  un  complément  à  l’étude menée  en 2013 sur  la mesure du  H2S par une méthode de prélèvement passif utilisant des Radiello code 170. Cette étude a permis de  confirmer l’adéquation entre le débit d’échantillonnage donné par le fabricant et le débit d’échantillonnage déterminé en laboratoire à partir des résultats obtenus sur des expérimentations menées en chambre d’exposition sur des atmosphères contenant de faibles concentration en H2S ( ppb). Compte-tenu de l’incertitude sur la concentration générée en H2S dans la chambre d’exposition (± 5% sur la concentration déterminée par l’analyseur automatique utilisé en contrôle), des sources  d’incertitude sur l’analyse des cartouches code 170 (dilution, droite d’étalonnage, etc.) et de  l’incertitude sur le débit d’échantillonnage (± 5,2 %), il semble tout a fait pertinent, pour cette gamme de concentration ( RH=50%), d’utiliser le débit d’échantillonnage donné par le fabricant (soit 69 mL.min-1 à 25°C).     Le deuxième volet réalisé pour répondre à une demande des AASQA concernant les potentialités d’utilisation des instruments de mesure pour l’H2S dans l’air ambiant, a conduit à la réalisation d’une campagne de comparaison de 4 instruments et du préleveur passif Radiello code 170, sur le  terrain et en laboratoire. Les actions LCSQA-MD ont notamment compris la participation à l’installation du matériel, la mise à disposition des moyens d’étalonnage (diluteur, bouteilles étalon, chambre d’exposition, canisters) et le traitement des données lors de la campagne de  terrain mise en place par Air Normand puis la réalisation d’un exercice de comparaison en  laboratoire avec les mêmes dispositifs afin de déterminer au regard du guide de démonstration d’équivalence des méthodes de surveillance de l’air ambiant les paramètres suivants (EC Working  Group, 2010) : temps de réponse, répétabilité au zéro et au point d’échelle (100 ppb), dérive court-terme, linéarité et influence de l’humidité relative (80% à 23°C). En fonction du besoin de  surveillance, les différents dispositifs ont présenté des avantages et des inconvénients dans la  mise en œuvre   et   les   contraintes   d’utilisation,   qu’il   convient   de   mettre   en    regard   des performances métrologiques afin de sélectionner le dispositif le plus en adéquation au  regard du type de surveillance à mettre en place (moyen mobile, réseau connecté, station fixe, etc.)   Le troisième volet de l’étude concerne plus spécifiquement la mesure des composés organiques soufrés (mercaptans et sulfures) par des méthodes de prélèvement passif. Cette étude a  montré que les Radiello code 147 contenant du Tenax ne sont ni  adaptés pour effectuer une quantification des COV soufrés présents dans l’air ambiant ni même pour  effectuer  un  screening   étant  donnée  l’importance  de  la  dégradation  de  ces composés  au  cours  du  temps.  Il   conviendra  donc  pour  ce  type  de  prélèvement  de travailler à la recherche et à la  qualification d’un autre type d’adsorbant limitant la réactivité des composés soufrés. En revanche,  pour des prélèvements actifs de courtes durées (i.e. inférieures à 30 minutes) ou pour l’étalonnage des systèmes analytiques, le Tenax pourrait convenir à condition d’effectuer la thermodésorption immédiatement après le prélèvement ou à défaut il conviendra de définir au préalable des conditions  de conservation des cartouches adéquates.     Le dernier volet apporte des éléments concernant la nuisance olfactive et présente les  différentes  méthodes  qui  peuvent  être  mises  en  œuvre.  Dans  le  cadre  de  la surveillance des odeurs,  la nature complexe des mélanges susceptibles de générer des perceptions d’odeur orientera souvent les investigations vers la mise en place d’observatoire associant la population riveraine et/ou d’études ponctuelles à l’aide de jury de nez pour assurer la surveillance dans l’environnement des  nuisances olfactives. Le suivi dynamique des concentrations dans l’air ambiant est souvent utilisé en complément, notamment dans le cas de suivi en proximité de source émettant cette substance.

D’importants épisodes de pollution particulaire ont impacté la métropole (en particulier la façade ouest, le bassin parisien, l’Alsace et Rhône-Alpes) en fin d’année 2014 - début d’année 2015. Cette note synthétise les résultats obtenus pour ces épisodes dans le cadre du programme CARA, notamment par analyses chimiques de filtres prélevés par les AASQA sur 13 sites du dispositif national au cours de ces épisodes. Les interprétations scientifiques proposées dans cette note pourront être consolidées en cours d’année 2015, notamment à l’aide d’une analyse plus approfondie des mesures réalisées par aethalomètres multi-longueurs d’onde. La variabilité spatiale et temporelle des niveaux de PM10 observée autour du 1er janvier 2015 est principalement liée aux fluctuations des concentrations de matière organique. Cette dernière fraction constitue près des ⅔ de l’ensemble des PM10 pour les sites de fond urbain ayant pu être étudiés et présentant un dépassement du seuil journalier de 50μg/m3. L’analyse du contenu en lévoglucosan sur l’ensemble des filtres disponibles permet de conclure à la forte influence de la source « combustion de biomasse » sur ces niveaux de matière organique. Ces résultats sont à relier en premier lieu à l’utilisation accrue du chauffage au bois au cours des vacances et jours fériés, couplée à des conditions météorologiques défavorables à la dispersion des polluants autour du 1er janvier 2015, en particulier sur la partie ouest de la France. Sur l’ensemble des sites étudiés ici, seul celui de proximité automobile de Strasbourg Clémenceau présente des dépassements du seuil journalier de 50μg/m3 ne pouvant être directement expliqués par la combustion de biomasse.

Conformément à la demande de la Commission Européenne pour un contrôle renforcé de la qualité des mesures réglementaires dans l’air ambiant en Europe, le groupe de travail WG15 du CEN/TC 264, auquel participe le LCSQA, travaille depuis 2009  à la rédaction d’un texte à caractère normatif pour la mesure des PM à l’aide des méthodes automatiques. Ce texte (prEN 16450), actuellement à l’état de projet de norme et vraisemblablement applicable en 2016, implique le suivi d’équivalence des analyses automatiques de PM pour chaque classe de taille (PM10 et PM2,5) et chaque type d’instrument homologué en France. Ce suivi se traduit par la réalisation périodique d’exercice d’intercomparaison (3 à 4 exercices annuels) avec la méthode de référence sur un nombre de sites devant être représentatifs de l’ensemble des conditions rencontrées sur le territoire national (en termes de typologie de station mais également de climat et de niveau de PM et interférents). De plus, un nombre minimum de points autour de la valeur limite est requis pour l’évaluation annuelle sur les trois dernières années glissantes de l’incertitude autour de cette valeur. Ainsi compte-tenu des ces obligations, il était nécessaire de définir une douzaine de stations pour être représentatifs du « climat de PM » au niveau national. La détermination de ces douze stations et la planification des campagnes d’intercomparaison a été réalisées en 2015 après un appel à candidature auprès des AASQA. Ce rapport présente le bilan des campagnes de 2011 à 2014 mais ne doit pas conduire à des conclusions hâtives sur la performance des AMS actuellement homologués en France et permet simplement d’indiquer une tendance sur leur performance. En effet, la pr EN 16450 définit différentes exigences (i.e. représentativité des sites) et calculs statistiques pour déterminer la nécessité d’appliquer une fonction de correction aux données produites par les AMS. Ces exigences n’étant pas actuellement réglementaires et pour certaines encore non respectées, l’application d’une fonction de correction ne doit pas être réalisée. L’application ou non d’une fonction de correction aux données produites par les AMS PM homologués en France devra être décidée à l’horizon 2019 sur la base des résultats obtenus entre 2016 et 2018 conformément aux prescriptions de la norme prEN 16450. Si la nécessité d’appliquer une fonction de correction se confirme, il peut être nécessaire d’envisager la redéfinition du domaine d’application de celle-ci. En effet, actuellement la fonction est calculée pour s’appliquer de façon uniforme au niveau national.  Il pourrait être pertinent de réaliser une exploitation des données sur d’autres sous-ensembles (i.e. niveau régional et/ou par typologie de site) que ceux déjà pris en compte. 

En réponse à des sollicitations régionales et en concertation avec le LCSQA, certaines AASQA ont récemment acquis des granulomètres de type UFP3031 (commercialisés par la société TSI) pour la mesure des particules ultrafines. Trois d’entre elles (Air Rhône-Alpes, AirAq et AirPACA) sont actuellement équipées de cet instrument. Ce dernier présente l’intérêt de ne pas utiliser de source radioactive ni de butanol contrairement à la plupart des autres granulomètres disponibles sur le marché et/ou utilisés pour des travaux de recherche. En 2012 et 2013, les travaux du LCSQA sur les particules ultra-fines ont essentiellement porté sur la préparation et la réalisation d’exercices d’intercomparaison de ces granulomètres. Ainsi, trois intercomparaisons en laboratoire ont été organisées à l’institut TROPOS (Leipzig, Allemagne). Cet institut dispose en effet d’un granulomètre considéré comme méthode de référence par la communauté scientifique européenne. Une intercomparaison a également été organisée dans une station d’Atmo Picardie afin d’évaluer le comportement des analyseurs et de leur ligne de prélèvement en conditions réelles d’utilisation. L’objectif des campagnes réalisées à Leipzig étaient de vérifier le respect des critères de bon fonctionnement définis avec le constructeur. Seuls les deux instruments d’Air Rhône-Alpes ont pu prendre part à l’ensemble de ces campagnes. Des écarts significatifs vis-à-vis de ces critères ont été observés lors des trois campagnes. En particulier, malgré des résultats relativement satisfaisants lors de la première campagne (janvier 2012), les comparaisons par rapport à la méthode de référence d’octobre 2012 indiquent une nette surestimation (e.g. de 10 à 40%) pour les classes de taille les plus fines (20-30nm, 30-50nm et 50-70nm) et une sous-estimation (jusqu’à 20%) pour les classes de taille les plus grosses (>100 nm). Cependant, une tendance à l’amélioration a pu être constatée lors de la troisième intercomparaison (mars 2013), suggérant l’absence de dérive systématique sur les instruments et la période étudiée. Concernant les tests de reproductibilité, malgré des résultats globalement encourageants pour les différents couples d’analyseurs d’Air Rhône-Alpes et d’AirAq, l’inhomogénéité des protocoles de calibration (e.g. à l’aide du SMPS TROPOS pour les instruments d’Air Rhône-Alpes et du SMPS TSI pour ceux d’AirAq et Air PACA) pourrait engendrer une différence de comportement d’un site de mesure à l’autre en fonction des situations. L’ensemble des résultats obtenus montrent que les appareils de type UFP3031 testés en 2012 et 2013 semblent pouvoir fournir des informations utiles et suffisamment fiables pour une surveillance indicative en air ambiant sous réserve d’une optimisation de leurs protocoles de maintenance et de contrôle qualité et de l’homogénéisation de leur procédure de calibration. Les travaux 2014 porteront notamment sur ces points d’améliorations.

  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. Mise en application : 2015   La législation européenne sur la surveillance de la qualité de l’air requiert la cartographie des zones géographiques de dépassement d’une valeur limite et l’estimation du nombre d’habitants exposés au dépassement.  De nombreuses cartographies sont élaborées au niveau local et national pour répondre à cette exigence.  Les cartographies des populations exposées à la pollution de l’air ambiant nécessitent deux variables : les concentrations de polluant d’une part et la population d’autre part, ainsi qu’une méthodologie permettant de croiser ces deux informations.  Le LCSQA a été chargé de travailler sur cette problématique afin d’harmoniser les méthodes employées en France dans le domaine de la surveillance de la qualité de l’air. Le présent rapport s’attache spécifiquement au calcul de la répartition spatiale des populations. Complétant des travaux réalisés en 2013, il développe une approche adaptée à toutes les résolutions spatiales rencontrées pour une étude de la qualité de l’air. La méthode de spatialisation nommée « MAJIC » permet une description très fine de la population à une échelle locale.  Elle exploite plus particulièrement les données des locaux d’habitation de la base MAJIC foncière délivrée par la DGFiP.  Ces données sont croisées avec des bases de données spatiales de l’IGN (BD PARCELLAIRE et BD TOPO) et les statistiques de population de l’INSEE pour estimer un nombre d’habitants dans chaque bâtiment d’un département.  Les limites de la méthodologie identifiées lors de la précédente étude ont pu être levées, ce qui a permis d’appliquer cette méthode en tout point du territoire.  Cette méthodologie garantit ainsi une homogénéité des données de population spatialisée utilisées dans le cadre de la surveillance de la qualité de l’air, que ce soit au niveau local ou au niveau national. Les travaux menés par le LCSQA dans la présente étude ont permis d’automatiser les traitements pour limiter au maximum les futurs travaux nécessaires à la mise à jour de la base de données de population.  Du fait de contraintes sur l’accès aux données MAJIC et de la complexité de la méthodologie MAJIC, le LCSQA assure la mise en oeuvre de cette approche et met à disposition des AASQA les données spatiales de la population qui en sont issues.  Ces données nécessitant une validation locale, des échanges sont prévus entre les AAS.QA et le LCSQA pour corriger si nécessaire les données élaborées par le LCSQA.

Le LCSQA assure chaque année une assistance technique et méthodologique relative au traitement statistique des données et à l’élaboration de cartographies. La présente note synthétise les actions réalisées en 2012 dans ces différents domaines pour le compte des AASQA. Ces actions sont de plusieurs natures : travail de méthode, aide ponctuelle, formation. Toutes ont pour objet le développement et la mise en oeuvre d’une approche cohérente, qui va de la collecte de données à l’analyse statistique ou géostatistique de ces dernières. Parmi les tâches réalisées en 2013, on relèvera notamment: - l’organisation d’une session supplémentaire de formation en statistique, en collaboration avec l’université de Nantes ; - une aide à l’exploitation géostatistique de campagnes d’échantillonnage et à l’élaboration de cartographies avec le logiciel R ; - un appui sur l’évaluation de la représentativité des stations à partir de cartes de krigeage.