Recherche pour Air ambiant

Une étude de faisabilité d'un protocole d’évaluation en laboratoire de capteurs pour la mesure des concentrations massiques particulaires a été menée entre 2017 et 2018 par le LCSQA-IMT Lille Douai. Ces essais ont porté sur deux natures de particules (poussières d’Arizona et chlorure de potassium) représentatives d’une fraction particulaire l’air ambiant. En 2019, le LCSQA-LNE a repris ces travaux dans le but d’optimiser ce protocole d’évaluation de par la mise en place d’une instrumentation spécifique associée à la génération d’aérosols et aux mesures de référence autour d’une chambre d’exposition. Concernant la génération des particules en phase aérosols, un générateur en voie humide ayant une stabilité temporelle adaptée aux essais a été impliqué dans le cadre d’une production de poussières d’Arizona. Couplés à cette même chambre, des instruments de référence ont été utilisés pour les mesures de distributions granulométriques en nombre (SMPS+APS) et de concentrations massiques (TEOM 50°C équipé d’une tête PM10/PM2,5) avec des résolutions temporelles inférieures à la minute. Le banc d’essais développé dans le cadre de cette étude a ensuite été mis en œuvre pour définir des modes opératoires pour la détermination de certaines performances des capteurs telles que la linéarité, la justesse, les limites de détection et la répétabilité (conditions de réalisation des essais et traitement statistique). Ces modes opératoires ont ensuite été mis en application sur des capteurs disponibles en laboratoire pour tester leur robustesse. Les essais et les résultats obtenus montrent qu’ils sont adaptés à la détermination de la linéarité, la justesse, les limites de détection et la répétabilité des capteurs. En termes de perspectives, il s’agira d’optimiser ce protocole d’évaluation en y associant des conditions de température et d'humidité relative contrôlées afin de tester l'effet de ces paramètres sur les performances des capteurs. Concernant la température, une gamme globale allant de 5°C à 40°C est prévue en lien avec une gamme d’humidité relative allant de 10% à 85%. Le premier challenge de cette nouvelle étude consistera à déterminer des points de fonctionnement en termes de température et d’humidité relative. Par la suite, pour chacun de ces points de fonctionnement, des gammes de concentrations particulaires en nombre et en masse seront identifiées et optimisées en injectant au sein de la chambre d’exposition des aérosols plus ou moins hygroscopiques (huiles, sels, dust, …) et possédant des indices de réfraction connus.

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.