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Mise en service en 2015, l’application Vigilance atmosphérique permet de recueillir et diffuser en temps réel des informations relatives aux épisodes de pollution dans l’air ambiant ainsi qu’aux procédures préfectorales déclenchées lors de ces épisodes. La présente note dresse un bilan des informations saisies dans Vigilance de 2016 à 2018. Elle ne constitue pas une analyse rétrospective détaillée des épisodes réellement survenus, l’application n’ayant pas été conçue dans cet objectif, mais fait ressortir les principales caractéristiques des déclarations. Les épisodes sont majoritairement déclarés sur prévision et sont généralement associés à un dépassement du seuil d’information et de recommandation. Plus fréquents en hiver pour les PM10 (en ce qui concerne la métropole) et en été pour l’ozone, ils sont le plus nombreux dans les régions suivantes : Auvergne-Rhône-Alpes (PM10 et O3), Île-de-France (PM10 et O3), Hauts-de-France (PM10), Grand Est (PM10 et O3), PACA (O3) et la zone des Caraïbes dans son ensemble (PM10). S’agissant du SO2, quelques épisodes sont constatés chaque année dans 4 à 5 régions, et qui sont dus soit à des dysfonctionnements ponctuels d’installations industrielles (épisodes de courte durée au voisinage de zones industrielles), soit à des émissions volcaniques (La Réunion).  L’année 2018 a été marquée par une diminution du nombre d’épisodes de PM10 hivernaux et printaniers déclarés mais, du fait d’un été chaud et ensoleillé, par une augmentation du nombre d’épisodes d’ozone. Entre 550 et 900 procédures préfectorales par an ont été déclarées entre 2016 et 2018. Si toutes les procédures n’ont pas de mesures associées, en 2018, la plupart des procédures d’alerte comprenaient 3 à 5 mesures. Les différents secteurs d’activité (agricole, résidentiel-tertiaire, industriel et transports) sont représentés.

L’absorption de rayonnement bêta et la mesure par variation de fréquence constituent à ce jour les 2 techniques usuelles en AASQA pour la mesure automatique de la concentration massique des particules en suspension dans l’air ambiant. Ceci est la conséquence de la démonstration d’équivalence obtenue en 2006, confirmée en 2008, 2010 et 2011 par les exercices d’intercomparaison sur site menés par le LCSQA. Concernant les jauges radiométriques Bêta, le système centralisé de gestion administrative des sources radioactives mis en place depuis 2010 a facilité les démarches administratives pour les AASQA. Compte tenu du redéploiement technique en vue de respecter l’échéance de 2013 fixée par la Directive 2008/50/CE sur la conformité des techniques de mesure, des AASQA ont adopté cette technique ou envisagent de le faire. Ce rapport est une version provisoire (soumise à validation de la CS « Mesures automatiques » et du CPS) du guide technique de recommandations concernant la mesure des particules PM10 et PM2.5 dans l’air ambiant par l’utilisation d’une jauge radiométrique par atténuation de rayonnement bêta. Les jauges radiométriques homologuées actuellement sur le sol français pour la surveillance réglementaire des particules dans l’air ambiant sont : - La BAM 1020 de Met One Instruments, Inc ; - La MP101M d’Environnement SA. Ce guide doit fournir une aide aux utilisateurs en leurs fournissant une première liste de procédures à mettre en oeuvre ainsi qu’un échéancier à respecter pour permettre le bon fonctionnement de l'outil en routine. Il a été rédigé sur la base des documents et échanges avec les constructeurs et/ou distributeurs français ainsi qu’à partir du retour d’expérience du personnel des AASQA (journées techniques des AASQA, journées utilisateurs, etc.). Il comprend pour chacun des appareils des éléments permettant d’effectuer une installation sur site conforme aux recommandations des constructeurs, de mettre en place les procédures de maintenances et de vérifications périodiques nécessaires au bon fonctionnement et de réaliser les contrôles QA/QC en adéquation avec la spécification technique XP CEN/TS 16450 « Air ambiant - Systèmes automatisés de mesurage de la concentration de matière particulaire (PM10, PM2,5) » de Juillet 2013 (2ème édition); . Par ailleurs il comprend en dernier lieu, une partie relative au rendu des résultats (validation et agrégation des données, calcul des incertitudes).

Les résultats obtenus lors de la Comparaison Inter-Laboratoires (CIL) HAP 2015 sur le matériau de référence certifié PM10 (NIST SRM 2787) ont montré une sous-estimation, par l’ensemble des participants, de 40 %, en moyenne, des concentrations en benzo[a]pyrène par rapport aux valeurs certifiées. Ces résultats étaient préoccupants car ils mettaient en évidence soit un réel problème de mise en œuvre ou les limites techniques des normes et guides relatives à l’analyse des HAP sur les matrices air ambiant (EN NF 1549 et XP TS/CEN 16645, Guide méthodologique HAP LCSQA 2015), soit, une remise en cause des valeurs de concentrations indiquées dans le certificat d’analyse du MRC. Ainsi, un travail spécifique à ce MRC a été réalisé par le LCSQA et le GIE LIC afin d’évaluer la pertinence de son utilisation et/ou de comprendre les difficultés rencontrées pour son analyse lors de la CIL HAP 2015. Les résultats de ces travaux ont finalement montré que les valeurs certifiées et de références indiquées sur le certificat d’analyse sont tout à fait correctes et reproductibles. Ils ont également mis en évidence que si les normes européennes en vigueur pour l’analyse des HAP dans l’air ambiant sont mises en œuvre correctement, la quantification des HAP réalisée est exacte (juste et fidèle/reproductible). De plus, il convient de bien veiller lors de l’analyse des MRC à se conformer à la prise d’essai préconisée sur le certificat d’analyse afin d’éviter tout problème d’inhomogénéité. Le LCSQA valide donc l’utilisation du MRC SRM 2787 (PM10) en tant que matériau de contrôle qualité des performances de la méthode (extraction et analyse rendement d’extraction entre 80 et 120 %) des HAP dans l’air ambiant pour une prise d’essai minimum de 30 mg.

  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 14 juin 2018. Mise en application : 14 juin 2018 PCIT, 2018 Ce guide a été révisé en mars 2019. Ses modifications portent sur la partie A (éléments généraux et transversaux).  

  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.  

Les particules atmosphériques sont constituées d’une très grande variété d’espèces chimiques, dont la nature et les concentrations varient suivant les sources d’émission et l’intensité des mécanismes secondaires donnant lieu à la formation de nouvelles particules et/ou à leur transformation dans l’atmosphère. Ainsi, l’étude de la composition chimique des particules permet d’obtenir des indications sur les sources et les processus contribuant à l’évolution des concentrations observées en air ambiant. Le présent rapport rend compte d’une analyse géochimique multisites des concentrations moyennes saisonnières des composés majeurs et de quelques espèces traces des PM en France métropolitaine. Il s’appuie sur les résultats obtenus au cours de ces dernières années pour 19 sites de typologies différentes (11 urbains, 2 trafics, 3 vallées alpines, et 3 ruraux), dans le cadre du programme CARA et/ou de projets coordonnés par l’IGE. Ce travail, conduit en parallèle d’une vaste étude de sources de PM via l’utilisation de modèle sources-récepteur de type Positive Matrix Factorization dans le cadre le projet SOURCES cofinancé par l’ADEME, apporte une vision globale des principales sources de PM et de leurs impacts en fonction des caractéristiques du site étudié. Les principaux résultats obtenus sont repris ci-dessous : Des concentrations maximales en matière organique et en levoglucosan sont observées en période hivernale sur la quasi-totalité des sites étudiés, témoignant de la grande influence de la source de combustion de la biomasse liée au chauffage domestique (en tout premier lieux dans les vallées alpines, mais également sur l’ensemble des niveaux de fond urbain) ; Des concentrations maximales en nitrate d’ammonium sont observées au printemps, en particulier dans la partie nord de la France, en lien notamment avec les émissions agricoles de NH3 et les conditions météorologiques favorisant la formation d’aérosols secondaires semi-volatils ; Des concentrations relativement élevées de sulfate sont observées en été sur la plupart des sites du sud de la France, reflétant l’importance de l’impact des émissions par combustion de fioul lourd et de l’intensité des processus photochimiques ; Des concentrations maximales en polyols sont observées en été et/ou en automne sur l’ensemble des sites étudiés, suggérant un impact non négligeable des émissions biogéniques primaires (e.g., spores fongiques) ; Des concentrations plus importantes en Cu, Sb et Ba (émis par l’usure de certaines pièces mécaniques des véhicules, pneus/freins) sont observées sur les deux sites trafics de Roubaix et Strasbourg, confirmant l’influence des émissions automobiles hors échappement au niveau local.  La détermination des espèces chimiques prises en compte pour la présente étude permet une description préliminaire des principales sources anthropiques de PM pouvant influencer les niveaux de concentrations en air ambiant. Néanmoins, selon les sites, une caractérisation chimique plus fine peut s’avérer nécessaire à une meilleure description d’autres sources primaires locales (e.g., activité industrielle spécifique) et/ou des phénomènes de formation des aérosols secondaires (tels que les aérosols organiques secondaires biogéniques ou anthropiques).

Conformément aux exigences de la Directive Européenne 2008/50/CE [1] et aux recommandations du guide pour la surveillance du benzène dans l’air ambiant (version 2014) [2], les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) réalisent depuis plusieurs années des prélèvements de benzène par pompage actif. Le guide de recommandations dans sa version actuelle donne des préconisations concernant la mise en œuvre des lignes de prélèvement associées aux analyseurs automatiques et aux préleveurs actifs. Des travaux réalisés en 2015 ont montré que pour garantir au mieux la fiabilité des mesures actives du benzène et des autres composés aromatiques d’intérêt (toluène, éthylbenzène et xylènes), il convenait de privilégier l’utilisation de lignes de prélèvement ayant le plus faible volume mort possible, en acier inoxydable pour la surveillance des composés aromatiques ramifiés et que pour le benzène uniquement, le PFA (un copolymère du Téflon « PTFE ») pouvait convenir. Cette solution est difficile à mettre en œuvre sur le terrain pour l’installation de certains points de mesure à cause de la rigidité des tubulures en acier inoxydable. Ce constat a conduit à la réalisation d’une nouvelle série d’essais avec des lignes réalisées à partir de matériaux souples et de longueur n’excédant pas 5 mètres (longueur maximale utilisée par les AASQA). Les essais réalisés ont permis de tester l’influence de deux matériaux : le PFA (un copolymère du « PTFE ») et le PTFE (souvent appelé « Téflon ») et de la passivation des lignes avant leur première utilisation. Sur la base des expérimentations menées en laboratoire, les recommandations en matière de ligne de prélèvement pour le prélèvement et la mesure des composés aromatiques sont : de limiter au maximum le volume mort en privilégiant des lignes de faible section (1/8’’) et les plus courtes possibles ( de procéder au remplacement complet des lignes de prélèvement plutôt qu’à leur nettoyage. La fréquence de remplacement ne doit pas excéder 2 années mais est laissée au libre arbitre des utilisateurs en fonction notamment de la typologie du site et de son taux d’empoussièrement ; pour le prélèvement ou la mesure du benzène uniquement, d’utiliser indifféremment des lignes de prélèvement en acier inoxydable, en PFA ou en PTFE dont la longueur maximale est fixée à 10m et ayant subies une étape préalable de passivation ; pour le prélèvement ou la mesure simultané du benzène, du toluène et de l’éthylbenzène d’utiliser indifféremment des lignes de prélèvement en acier inoxydable ou en PFA dont la longueur maximale est fixée à 10m et ayant subies une étape préalable de passivation ; pour le prélèvement ou la mesure simultané de l’ensemble des BTEX,  seul l’acier inoxydable peut convenir.  

L’organisation de comparaisons inter laboratoires est une des missions du LCSQA requises par l’arrêté du 19 avril 2017 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l’air ambiant (cf. article 23 concernant la Conformité du dispositif et qualité des données). Ce type d’exercice doit être mené dans le respect des exigences prescrites dans la norme harmonisée pour les essais d’aptitude (NF EN ISO/CEI 17043 - Evaluation de la conformité - Exigences générales concernant les essais d’aptitude - 2010). Une ligne de distribution de gaz a été élaborée et qualifiée en vue de l’exercice bisannuel de comparaison inter laboratoires pour les laboratoires dits « niveaux 2 » impliqués dans la chaîne nationale d’étalonnage des analyseurs automatiques de polluants gazeux inorganiques. Les polluants couverts sont le dioxyde de soufre (SO2), les oxydes d’azote (NO/NO2/NOx), l’ozone (O3) et le monoxyde de carbone (CO). Le dispositif consiste en un système de génération de gaz (pour une gamme de concentration allant de quelques ppb à la proche ppm) et d’une ligne isolée en verre passivé d’environ 15 mètres de long sur laquelle des points d’entrée permettant aux participants (10 minimum) de prélever un échantillon pour mesure sur analyseur automatique. Outre la détermination (pour chaque polluant) de la gamme de concentration atteignable, des tests d’homogénéité de ligne et de stabilité en concentration et en paramètres environnementaux (température et humidité relative) ont été menés pour qualifier le dispositif. Cet outil est opérationnel et sera utilisé lors du prochain ECIL « niveaux 2 » programmé en octobre 2018.

Dans le cadre de la mise en œuvre des exigences qualité fixées par le ministère chargé de l’environnement, un essai de comparaison inter laboratoires (CIL) analytique a été organisé par le LCSQA (INERIS en collaboration avec le LNE) au premier semestre 2018, pour les laboratoires d’analyse sous-traitants des AASQA (Association Agréée pour la Surveillance de la Qualité de l’Air). Les inscriptions ont été également ouvertes à des laboratoires européens appliquant les prescriptions des textes normatifs relatifs à l’analyse du Benzo[a]pyrène (B[a]P) et des autres HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques) concernés par la Directive 2004/107/CE ainsi que sur le phénanthrène, le fluoranthène et le benzo[g,h,i]pérylène. Cet exercice comprenait des matrices de concentrations différentes en HAP afin de prendre en compte les gammes de travail habituelles des laboratoires réalisant l’analyse de filtres issus de prélèvements haut débit ou bas débit. Chaque participant a donc reçu les matériaux suivants : 3 poinçons de filtre issus de prélèvements d’air ambiant pour deux d’entre eux, le troisième étant un blanc de laboratoire. Les prélèvements ont été effectués sur filtre en quartz à l'aide d'un préleveur grand volume de type Graseby-Andersen, équipé d'une tête PM10, à un débit de 70 m3/h. Chaque filtre était découpé avec un emporte-pièce en 20 morceaux de 37 mm de diamètre. Trois filtres notés 18/172774_F1, F2 et F-blanc ont ainsi été envoyés aux participants ; 1 matériau de référence certifié (MRC) par l’IRMM (ERM®-CZ100, fine dust PM10 like) envoyé en double mais identifiés comme 2 matériaux distincts pour les participants et donc notés 18/172224_MRC1 et MRC2. 3 matériaux liquides de référence certifiés (MRC) préparés par le LNE, constitués de trois solutions étalons notées : 18/172774_S1, S2 et S3. Les solutions S1 et S2 étaient identiques. Finalement, 17 laboratoires européens (dont 13 français) ont participé à cette CIL. Une grande amélioration des résultats a pu être observée par comparaison à ceux obtenus lors des CIL organisées en 2014 et 2015 (Verlhac, 2014, Verlhac and Albinet, 2015). Les dernières recommandations et la rencontre organisée avec les laboratoires sous-traitants des AASQA pour l’analyse des HAP (04/07/2016, https://www.lcsqa.org/system/files/commission/Web_CS-cr-lcsqa_rex_hap_aal_2016-vf.pdf) ont été certainement bénéfiques. Mis à part pour le MRC solide, les incertitudes obtenues, notamment pour le B[a]P, respectent celles qui sont admises par la Directive et la TS XP/CEN 16645 montrant que la dispersion des laboratoires est bien meilleure. Néanmoins, quelques laboratoires doivent encore améliorer leurs procédures analytiques car ils ont obtenu des mauvais résultats (majoritairement non acceptables c’est-à-dire ayant un |score z| ≥ 3) pour la plupart des matériaux et HAP testés (180430, 180458 et dans une moindre mesure, 18096, pour les solutions certifiées). De plus, les laboratoires 180458 and 180481 n’ont fourni aucun résultat pour le MRC solide et le laboratoire 180429 a seulement fourni des résultats pour le B[a]P pour tous les matériaux de l’essai. Enfin, sur la base des zêta -scores, les incertitudes de mesure ne sont toujours pas correctement évaluées par la plupart des participants. Les laboratoires français sont donc invités à suivre les recommandations fournies par le LCSQA (Albinet, 2015) afin d’estimer les incertitudes sur l’analyse des HAP.   Rapport intermédiaire (juillet 2018) et annexes This document is a synthesis of the results submitted by the participants during the interlaboratory comparison (ILC) for the analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in ambient air organized in 2018 by the LCSQA. This report does not contain any comment or discussion on the submitted data (values higher or lower than a factor of 10 from the participant average results were excluded). It can be subject to modification especially in the calculations of the reference values and z-scores. The data is thus temporary. The final results and discussions will be available in the final version of the report and sent to all participants. Il s'agit d'un rapport intermédiaire (résultats préliminaires).