Recherche pour Air ambiant

La mise en place d’une surveillance des résidus de pesticides dans l’air au niveau national est une priorité définie dans le cadre du plan d’action gouvernemental sur les produits phytopharmaceutiques et du plan national de réduction des émissions de polluants atmosphériques (PREPA) 2017-2021. Dans un rapport d’expertise publié en octobre 2017, suite à une saisine des ministères en charge de l’agriculture, de l’écologie, de la santé et du travail, l’Anses a fait des recommandations sur la conduite et les modalités de mise en œuvre d’une campagne exploratoire de mesures sur une année complète afin de mieux connaitre l’exposition chronique de la population générale et de définir à terme une stratégie de surveillance des pesticides dans l’air. En préparation de cette campagne, un protocole de mesure harmonisé sur l’ensemble du territoire national, financé par l’Agence Française de la Biodiversité (AFB) au sein du plan Ecophyto (LCSQA/INERIS DRC-18-174282-07109A), a été défini sur la base de validations métrologiques menées par l’INERIS, dans le cadre de ses travaux pour le LCSQA, en lien avec deux associations agréées de surveillance de la qualité de l'air (AASQA), Atmo Grand Est et Air PACA, et des recommandations de l’Anses. Cette note de synthèse reprend les éléments techniques principaux de ce protocole harmonisé ainsi que le résultat des échanges et travaux entre les partenaires mobilisés (de décembre 2017 à juin 2018) pour cette campagne exploratoire (AASQA, LCSQA/INERIS et Anses) qui ont permis d’aboutir au protocole de mesure mis en œuvre dans cette campagne (juin 2018 à juin 2019). Les principaux éléments du protocole reposent sur les points suivants : la sélection de 81 substances parmi la liste de 89 substances prioritaires de l’Anses la sélection de 50 sites de mesures répartis sur le territoire national (métropole + DROM) selon la production agricole (40% de sites en grandes cultures, 22% de sites viticoles, 18% de sites arboricoles, 14% de sites en maraichage et 6% de sites d’élevage) et les zones d’habitation (52% de sites urbains/péri-urbains et 48% de sites ruraux) une fréquence d’échantillonnage répartie sur l’année, variant de 1/mois à plusieurs/semaine en fonction des traitements et des substances mesurées un échantillonnage hebdomadaire sur préleveur Partisol équipé d’une coupure granulométrique PM10 pour les substances semi-volatiles un échantillonnage de 48h sur préleveur Digitel équipé d’une coupure granulométrique PM10 pour le glyphosate et ses dérivés une configuration de piégeage sur filtre et mousse de polyuréthane (PUF) la sous-traitance analytique des échantillons confiée via la passation d’un marché à un seul laboratoire, et permettant ainsi d’avoir des limites de quantifications uniques pour les substances recherchées.

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.

  Une version actualisée a été publiée en 2019 : consulter la version actualisée   Dans le domaine de la qualité de l’air, les citoyens sont de plus en plus demandeurs d’information en temps réel relatives aux polluants de l’air qu’ils respirent (nature, concentrations, etc.). Ainsi, les nouvelles technologies (internet, réseaux, blogs, vidéos …) permettent un partage d'informations en temps réel. Face à cette pression citoyenne à laquelle s’ajoutent un contexte réglementaire de plus en plus contraignant et un besoin de priorisation des actions et d’exigences de connaissances, une multitude de capteurs à coût réduit, pour certains couplés aux smartphones, permettent un recueil collaboratif des données et une démultiplication des observations afin de pouvoir réaliser un diagnostic rapide de la qualité environnementale. Certains capteurs se sont largement développés et ont été mis en œuvre par les Associations Agréées de la Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) afin de disposer d’informations en temps réel sur l’évolution des mesures et des expositions humaines ainsi que sur les tendances à court et moyen termes. Ce rapport présente une synthèse de la veille technologique effectuée sur les micro-capteurs. Elle permet de réaliser d’une part, un inventaire aussi exhaustif que possible des micro-capteurs à fin octobre 2018 actuellement disponibles sur le marché ainsi que des techniques mises en œuvre, compte tenu des avancées technologiques et mises sur le marché permanentes de nouveaux appareils. D’autre part, elle a conduit à réaliser un premier recensement des utilisations de ces micro-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 quel micro-capteur utiliser en fonction de l’usage prédestiné. Dans la poursuite des travaux du LCSQA sur les micro-capteurs en 2018, il a été convenu de développer une base de données sur les micro-capteurs et les expérimentations qui y sont associées afin de permettre aux acteurs du dispositif, un accès simplifié (mise en place de requêtes) aux informations (caractéristiques techniques, retours d’expérience, essais métrologiques, évaluation sur le terrain, etc.) et une mise à jour rapide de la veille technologique. Le but final étant de pouvoir identifier quel capteur serait le mieux adapté pour un usage donné.

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.