Recherche pour Air ambiant

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 18 mars 2021. Mise en application : 18 mars 2021

  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. Il a été approuvé en CPS (comité de pilotage de la surveillance) du 18 mars 2021. Mise en application : 18 mars 2021

L’article 27 de l’arrêté du 19 avril 2017 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l’air ambiant dispose que le LCSQA est tenu d’« effectuer le suivi du coût de la mise en œuvre de la surveillance » de la qualité de l’air. Tel est l’objet de ce rapport qui analyse les évolutions budgétaires du dispositif, sur les 5 dernières années. En 2018, le financement du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air est de 71M€, ce qui représente une augmentation de 1% sur 5 ans. De plus, en 2018 l’Etat finance directement, par des subventions, le dispositif national de surveillance de la qualité de l’air à hauteur de 33,6% et par des moindres recettes fiscales via la taxe générale sur les activités polluantes (TGAP) à hauteur de 36,3%. Le financement des AASQA représente 91,8% du financement total de la surveillance de la qualité de l’air sur la période, en augmentation sur 5 ans, passant de 90,1% en 2014 à 92,3% du financement total en 2018. En 5 ans, les financements des AASQA ont augmenté de 3,5% passant de 63,3M€ en 2014 à 65,5M€ en 2018. Les financements du LCSQA représentent 7,7% sur la période ; ils sont en baisse sur 5 ans passant de 9,4% du financement total du dispositif en 2014 à 7,3% en 2018. La baisse est de 21% depuis 2014. Le financement de la mise en œuvre opérationnelle de la plate-forme Prev’Air est en baisse de 29% sur 5 ans, passant de 400k€ en 2014 à 284k€ en 2018. De par sa structure et son mode de financement, seul le coût de mise en œuvre opérationnelle du système Prev’Air, hors travaux de développement scientifique, peut être estimé aisément. Le financement de la mise en œuvre opérationnelle de Prev’Air représente 0,5% du financement total de la surveillance de la qualité de l’Air sur la période.

  Attention : Ce guide 2013 est obsolète ; il a fait l'objet d'une révision en 2016 applicable au 1er février 2017. Lire le guide révisé "Guide méthodologique pour la surveillance des PM10 et PM2.5 par TEOM-FDMS dans l'air ambiant" (2016)   Ce guide se conçoit comme le référentiel français en termes d’exigences de qualité des données obtenues par TEOM-FDMS sur l’ensemble du territoire pour la surveillance des PM10 et PM2,5 comme préconisé par l’arrêté du 21 octobre 2010 relatif aux modalités de surveillance de la qualité de l'air et à l'information du public. Il a pour objectif principal de définir les exigences minimales en matière de contrôles et assurances qualités (AC/QC) à respecter pour garantir une mesure fiable par TEOM-FDMS de la matière particulaire (PM) dans l’air ambiant au sein du dispositif français de surveillance de la qualité de l’air. Les critères AC/QC définis dans ce guide se basent sur la spécification technique TS16450 «Air ambiant — Systèmes automatisés de mesurage de la concentration de matière particulaire (PM10 ; PM2,5) » élaborée par le comité technique CEN/TC 264 et soumise actuellement au vote formel. Les retours d’expériences des AASQA, obtenus lors des réunions d’échanges organisées par le LCSQA depuis décembre 2012, ont également été pris en compte et ont permis d’affiner et d’adapter aux TEOM-FDMS les critères définis dans la TS16450. Il revient à chaque AASQA de les mettre en œuvre selon la périodicité indiquée, de les documenter et de mettre en place les actions correctives adéquates en cas de non respect des exigences minimales. Pour ce faire, le LCSQA continuera son travail de centralisation des retours d’expérience AASQA et de synthèse des problèmes rencontrés et solutions trouvées au travers de rapports annuels et de son site internet. Toutes remarques et propositions de corrections de ce guide sont les bienvenues et peuvent être adressées directement au LCSQA.

La compréhension de la pollution atmosphérique et l’amélioration de la qualité de l’air nécessitent l’identification et la quantification des contributions des principales sources d’émission. Pour ce faire, deux grands types de méthodologies sont principalement utilisées : (i) celles se basant sur l’utilisation de modèles numériques permettant de simuler le devenir des polluants dans l’atmosphère à partir de cadastres d’émission et de la paramétrisation des conditions météorologiques et des processus physico-chimiques de (trans-)formation des PM ; (ii) celles se basant sur la mesure de la composition chimique (et/ou de la granulométrie) des particules sur un site récepteur et l’utilisation de traceurs spécifiques aux différentes sources étudiées. Si les modèles numériques doivent permettre d’apporter des informations en tout point du territoire et selon des échelles temporelles aussi larges que souhaité, leur validation nécessite des comparaisons avec les résultats obtenus par la mise en œuvre de méthodologies expérimentales. En raison de leur coût, ces dernières ne peuvent être que ponctuelles (dans l’espace et/ou dans le temps). Néanmoins, basées sur l’observation, elles rendent compte de situations réelles et constituent une étape importante pour une meilleure maîtrise de ces outils. Le rapport "Programmes de recherche expérimentaux pour l'étude des sources de PM en air ambiant" constitue une mise à jour du rapport de veille bibliographique sur les études scientifiques visant l’identification et la quantification des sources de particules fines dans l’air ambiant (PM10 et PM2,5) en France. Plus spécifiquement, il traite des travaux de recherche impliquant des AASQA et/ou le LCSQA, et met l’accent sur la mise en œuvre de méthodologies de traitement de données expérimentales pour l’amélioration des connaissances sur les sources anthropiques en milieu urbain au cours des dix dernières années. Ce travail est également intégré au projet SOURCES, co-financé par l’ADEME (2014-2017) et mis en œuvre par les auteurs du présent rapport. Parmi les points marquants de ce travail de veille, et d’un point de vue méthodologique, on notera que : l’ensemble des projets décrits ici mettent en œuvre des méthodologies de traitement de données relativement élaborées, dépassant l’utilisation des approches mono-traceurs ; les différents programmes et projets de recherche mis en œuvre ces dernières années ont permis à la France de combler son retard dans l’utilisation de l’outil PMF (Positive Matrix Factorization) par rapport à ses voisins européens ; les approches basées sur la mesure des isotopes stables de différents constituants de la phase particulaire restent encore trop peu utilisées, en raison des coûts élevés d’analyse et de la faible disponibilité des quelques chaînes analytiques dédiées à ce type de mesures ; les méthodologies basées sur la mesure automatique de la composition chimique des PM se développent rapidement. Les principales conclusions concernant les contributions des sources majeures de PM sont également mises en exergue pour chacune des études répertoriées dans ce rapport.

Dans le domaine de la qualité de l’air, les citoyens sont de plus en plus demandeurs d’informations relatives aux polluants de l’air qu’ils respirent en temps réel (nature, concentrations, etc.). Ainsi, les nouvelles technologies (internet, réseaux, blogs, vidéos …) permettent un partage d'informations quasi-instantané. Pour répondre à cette pression citoyenne et ce besoin d’accéder à l’information rapidement, une multitude de capteurs à coût réduit, pour certains couplés à des smartphones, ont été développés et mis sur le marché : ils permettent un recueil collaboratif des données et une démultiplication des observations afin de pouvoir réaliser un diagnostic rapide de la qualité environnementale. Certains de ces capteurs se sont largement développés et ont été mis en œuvre par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) afin d’étudier l’évolution des mesures de concentrations en polluants avec une fréquence de mesure élevée pour évaluer l’exposition humaine ainsi que les tendances à court et moyen termes. Compte tenu des avancées technologiques et mises sur le marché permanentes de nouveaux appareils, ce rapport présente une synthèse de la veille technologique effectuée sur les capteurs disponibles sur le marché à fin octobre 2018. Il présente un inventaire aussi exhaustif que possible des capteurs ainsi que des techniques mises en œuvre, des résultats d’essais d’évaluation de leurs performances et un premier recensement des utilisations de ces capteurs par les AASQA. Grâce à cette étude, il a été répertorié de premiers éléments clés qu’un futur utilisateur doit connaître afin de déterminer quelles caractéristiques un capteur devrait satisfaire pour répondre à une série d’usages prédéfinis. Dans la poursuite des travaux du LCSQA sur les capteurs, il a été convenu de développer une base de données sur les capteurs (CAPT’AIR) afin de permettre, pour les acteurs du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air, un accès simplifié (mise en place de requêtes) aux informations techniques et aux usages (caractéristiques techniques, retours d’expérience, essais métrologiques, évaluation sur le terrain, etc.) ainsi qu’une mise à jour rapide de la veille technologique. Le but ultime d’un tel outil est de pouvoir identifier simplement quel capteur ou quel type de capteur serait le mieux adapté à un usage donné.

Ce rapport synthétise les principaux travaux 2018 et 2019 du programme CARA (« CARActérisation chimique des particules ») du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air. Fonctionnant en étroite collaboration avec les Associations agréées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA) volontaires et des laboratoires universitaires, ce programme permet notamment de documenter, depuis une dizaine d’année, la composition chimique et les origines des particules atmosphériques affectant la qualité de l’air. Il intègre également la mise en œuvre d’outils statistiques et/ou de modélisation numérique, visant à l’amélioration des systèmes de prévision ainsi qu’à l’évaluation de possibles mesures de réduction des concentrations en air ambiant. Dans ce cadre, une étude spécifique a également été consacrée à l’ozone, polluant gazeux secondaire en interaction avec la phase particulaire.   Si des dépassements de valeurs limites journalières fixées pour les PM10 sont encore fréquemment observés sur le territoire, notamment en fin d’hiver-début de printemps sous l’effet de l’accumulation des émissions primaires (dont le chauffage résidentiel et le transport routier) et la formation de particules secondaires (nitrate d’ammonium et aérosols organiques secondaires), aucun épisode de longue durée (> 3 jours) et de large échelle spatiale (impliquant simultanément plusieurs régions voisines) n’a été observé en métropole sur la période 2018-2019. En revanche, la survenue de pics de concentration de courte durée en bordure littoral Manche et mer du Nord entre la fin de l’hiver et le début de l’été semble répondre à des processus complexes, qu’il s’agira d’explorer sur la période 2020-2021. Il est également à noter que 2018 et 2019 ont été marquées par de fortes intrusions de poussières sahariennes en zone Caraïbe ainsi que par d’importants épisodes estivaux de pollution à l’ozone. Pour ce dernier polluant, l’analyse des épisodes de l’été 2019 illustre l’effet bénéfique attendu d’une diminution des émissions des substances précurseurs (oxydes d’azote (NOx) et composés organiques volatils) sur quasiment l’ensemble du territoire, malgré la complexité des processus chimiques mis en jeu (avec de possibles augmentations localisées dans les grandes agglomérations et bassins industriels). Ces résultats confirment l’intérêt de la mise en place de plans de réduction ambitieux des émissions concernant toutes les activités humaines, en particulier en zone urbaine et fortement émettrice de NOx. Par ailleurs, l’étude sur le long-terme menée depuis 2008 au niveau de la station grenobloise Les Frênes (fond urbain) indique une baisse significative des concentrations de PM10, mais également du carbone élémentaire (EC) et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). En revanche, les concentrations hivernales de PM issues de la combustion de biomasse ne présentent pas de tendance significative sur la période 2011-2017, conduisant à une augmentation de leur contribution relative aux PM10. Le chauffage au bois reste donc l’un des principaux leviers d’actions pour l’amélioration de la qualité de l’air à Grenoble, et il apparait nécessaire de poursuivre cette étude, afin notamment d’aider à la bonne évaluation de l’efficacité des politiques publiques mises en œuvre (dont les « fonds air bois ») en région Auvergne-Rhône-Alpes, comme sur d’autres territoires. De même, la baisse notable (env. 0,4 µg/m3 / an) des concentrations de matière organique au SIRTA (fond régional, Ile de France) ne peut être que très partiellement attribuée à une diminution des émissions par le chauffage au bois sur la période 2011-2018. Si l’on note une diminution de l’ordre de 80 ng/m3 / an de la fraction organique directement imputable à la combustion de biomasse, aucune tendance significative n’est observée à ce stade pour la fraction de carbone suie liée à cette même source ni pour la fraction organique primaire la moins oxydée (issue de la combustion d’hydrocarbures mais également au chauffage au bois). Dans le même temps, on note une diminution très légère (env. 20 ng/m3 / an) mais statistiquement significative de la part de carbone suie émise par la combustion d’énergie fossile (incluant les émissions automobiles à l’échappement). Cette tendance pourrait s’accompagner d’une réduction de l’influence de l’ensemble des composés organiques volatils d’origines anthropiques sur la formation d’aérosols organiques secondaires, dont la composante la plus oxydée explique globalement la moitié de la baisse observée des concentrations de matière organique totale. Enfin, les travaux réalisés en 2018 et 2019 ont également pris la forme de nombreuses collaborations scientifiques avec des acteurs académiques (inter-)nationaux, permettant notamment la révision du guide européen pour l’utilisation d’outils statistiques d’identification et de quantification des sources des polluants atmosphériques, ainsi que la publication dans des revues à comité de lecture d’une dizaine d’articles basés, en totalité ou pour partie, sur des résultats obtenus dans le cadre du programme CARA.

Le développement de plus en plus rapide des technologies de vol autonome attire l'attention de nombreux secteurs économiques mais également de divers domaines scientifiques. La diversité des drones aériens associée au faible encombrement et faible poids des capteurs pour la mesure de qualité de l'air laisse envisager des applications comme par exemple la possibilité d'instrumenter des zones difficiles d'accès avec des instruments classiques et/ou de réaliser des profils verticaux de concentration des principaux polluants en zones urbaines et rurale dans les 200 premiers mètres d’altitudes où les régimes chimiques varient très fortement à cause des processus de dispersion (très influencés par la rugosité du terrain) et d’émissions. Cependant, l'utilisation de capteurs pour la mesure de qualité de l'air en mobilité, de plus soumis à des changements rapides de niveaux de concentrations et de conditions climatiques, mérite d'être évaluée sur le plan métrologique. Ainsi, l'Ineris a réalisé une première étude de faisabilité de ce type de couplage pour la mesure des particules, portant sur l’évaluation de l’impact d'un drone multirotor sur la mesure des capteurs PM, via l’influence de la distance entre le drone et les systèmes capteurs. Pour ce faire, le choix a été fait de prendre comme référence des mesures effectuées au moyen d'un compteur optique FIDAS. Ce dernier a été installé sur une Plateforme Elévatrice Mobile de Personnes (PEMP) de 18 mètres, en prenant soin d'installer les capteurs de PM à bas cout au même niveau que la tête de prélèvement du FIDAS. Le choix d'installer les capteurs et l'instrument de référence sur la même plateforme a été fait afin de faire varier, d’une part la distance entre une source de PM et les systèmes de mesure et d’autre part, la distance entre les systèmes de mesure et le drone. Les résultats obtenus lors de cette étude ont montré la possible influence du drone multirotor sur une mesure effectuée à l'aide de capteurs. Si la comparaison des concentrations mesurées par capteurs et par FIDAS sur des niveaux de concentrations faibles en PM (air ambiant, PM1 et PM2,5 3 et PM10 3) n’a pas mis en évidence d’impact du drone multirotor (ratio mesure capteur/FIDAS non affecté par la distance du drone), cette même comparaison à des concentrations plus élevées (50 µg/m3 en moyenne) a mis en évidence, un impact de la distance du drone multirotor par rapport aux capteurs. Ainsi, une distance minimale à respecter de 2 m entre les capteurs et le drone multirotor a été estimée sur la base des essais menés.     Coupling drones/sensors: feasibility study for an application to air quality monitoring   The fast development of autonomous flight technologies is attracting the attention of many economic sectors but also of various scientific fields. The diversity of unmanned aerial vehicles (UAV commonly named drone) associated with the small size and low weight of sensors for air quality monitoring suggests applications such as the possibility of instrumenting hard-to-reach areas with conventional instruments and/or of carrying out vertical concentration profiles of the main pollutants in urban and rural areas in the first 200 metres of altitude where chemical regimes vary very strongly due to dispersion processes (highly influenced by the roughness of the terrain) and emissions. However, the use of sensors to measure air quality in mobility, which are also subject to rapid changes in concentration levels and climatic conditions, need to be evaluated from a metrological point of view. Thus, Ineris carried out a first feasibility study of this type of coupling for PM measurement, focused on the evaluation of the impact of a multi-rotor UAV on the measurement of PM sensors, via the influence of the distance between the UAV and the sensor systems. To do this, the choice was made to use measurements taken using a FIDAS optical counter as a reference. The latter was installed on an 18-metre Mobile Elevating People Platform (MEWP), taking care to install the low-cost PM sensors at the same level as the FIDAS sampling head. The choice to install the sensors and the reference instrument on the same platform was made in order to vary the distance between a PM source and the measurement systems on one hand, and the distance between the measurement systems and the UAV on the other. The results of this study showed the possible influence of the multi-rotor UAV on a sensor-based measurement. While the comparison of concentrations measured by the sensors and by the FIDAS on low PM concentrations (ambient air, PM1 and PM2.5 3 and PM10 3) did not showed any significant impact of the multi-rotor UAV (sensor/FIDAS measurement ratio not affected by the distance of the UAV), this same comparison at higher concentrations (50 µg/m3 on average) revealed an impact of the distance of the multi-rotor UAV from the sensors. Thus, a minimum distance of 2 m between the sensors and the multi-rotor UAV was estimated based on this first feasibility study.

  Référentiel technique national 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. Il a été approuvé en CPS (comité de pilotage de la surveillance) du 15 décembre 2020. Mise en application : 1er janvier 2021         La note « Stratégie de surveillance nationale de la concentration en nombre totale des particules (ultra)fines » propose des éléments d’orientation de la stratégie de surveillance de la concentration en nombre des particules fines (PNC), majoritairement constituées de particules ultrafines (PUF), au sein du dispositif national. Il apparait primordial que les mesures issues de cette surveillance soient homogènes et comparables sur l’ensemble du dispositif national et, à plus long terme, avec les données recueillies par les autres Etats Membres. Une généralisation de la mesure de la distribution granulométrique en nombre des particules fines (dont les PUF) semble à ce jour prématurée, étant donné i) qu’aucun dispositif commercial disponible actuellement sur le marché ne permet de répondre strictement aux préconisations de la spécification technique CEN/TS 17434 (en cours de parution), qui détaille la configuration instrumentale optimale requise pour ce type de mesure ; et ii) que les discussions avec les acteurs sanitaires n’ont pas permis de statuer sur la pertinence avérée d’une surveillance de la concentration en nombre selon une gamme de taille précise et liée aux mesures de la distribution granulométrique en nombre. Ainsi, il est proposé à ce stade de privilégier la mesure de la concentration totale en nombre des particules fines à l’aide de CNC (compteurs à noyaux de condensation) répondant aux spécifications décrites dans la spécification technique CEN/TS 16976. Les sources primaires d’émission des PUF étant souvent similaires à celles des NOx, la stratégie proposée ici est tout d’abord inspirée de celle de la surveillance du NO2. Compte-tenu des équipements déjà disponibles, un premier objectif d’une vingtaine de sites équipés de CNC (conformes aux spécifications techniques de la CEN/TS 16976) semble un minimum requis à l’horizon fin 2021-début 2022 pour alimenter à court-terme les réflexions sur le volet sanitaire. A moyen terme, un parc instrumental d’environ 50 CNC répartis sur l’ensemble du territoire permettrait d’atteindre environ 10% du nombre total de stations actuellement équipées pour la mesure réglementaire du NO2. Afin d’alimenter les travaux sur les impacts sanitaires des PUF sur la base de jeux de données aussi complets que possible, il est notamment recommandé de combiner des mesures du PNC avec des mesures automatiques de carbone suie et/ou des composés chimiques majeurs au sein des particules fines sur l’ensemble des sites multi-instrumentés du programme CARA (https://www.lcsqa.org/fr/le-dispositif-cara). Ces éléments d’orientation stratégique pourront également être ajustés en fonction des développement métrologiques proposés par les constructeurs, ainsi que d’éventuelles futures recommandations de la part des autorités sanitaires.   National monitoring strategy for (Ultra)fine particles total number concentration This note proposes guiding elements for the monitoring strategy for the particles number concentration (PNC), mainly consisting of ultrafine particles (UFP), within the national system. It appears essential that the measures resulting from this monitoring be homogeneous and comparable across the entire national system and, in the longer term, with the data collected by other Member States. A generalization of the measurement of the particle size distribution in number of fine particles (including PUFs) seems to date premature, given i) that no commercial device currently available on the market makes it possible to strictly meet the recommendations of the technical specification CEN / TS 17434 (in press), which details the optimal instrumental configuration required for this type of measurement; and ii) that the discussions with the health actors did not make it possible to rule on the proven relevance of monitoring the number concentration according to a precise size range and linked to the measurements of the particle size distribution in number. Thus, it is proposed at this stage to favor the measurement of the total number concentration of fine particles using CPC (condensation Particles counters) meeting the specifications described in technical specification CEN / TS 16976. Since the primary sources of UFP emissions are often similar to those of NOx, the strategy proposed here is first of all inspired by that of NO2 monitoring. Taking into account the equipment already available, an initial objective of around twenty sites equipped with CPC (in accordance with the technical specifications of CEN / TS 16976) seems a minimum required by the end of 2021-beginning of 2022 to supply short- end the reflections on the health component. In the medium term, an instrument park of around 50 CPCs distributed throughout the country would make it possible to reach around 10% of the total number of stations currently equipped for the regulatory measurement of NO2. In order to feed the work on the health impacts of UFPs on the basis of data sets as complete as possible, it is in particular recommended to combine measurements of the PNC with automatic measurements of carbon soot and / or major chemical compounds within fine particles on all the multi-instrumented sites of the CARA program (https://www.lcsqa.org/fr/le-dispositif-cara). These elements of strategic orientation may also be adjusted depending on the metrological developments proposed by the manufacturers, as well as any future recommendations from the health authorities.