Recherche pour Air ambiant

Après une première partie retraçant les faits marquants de l'année 2018, le rapport d'activité présente l'ensemble des démarches mises en oeuvre et les actions réalisées en 2018 pour assurer la coordination du dispositif français de surveillance de la qualité de l'air selon les quatre principales orientations du contrat d'objectif : Assurer la qualité des données de l’observatoire et les adéquations avec les exigences européennes et les besoins de surveillance Assurer la centralisation au niveau national, l’exploitation et la mise à disposition des données produites par le dispositif de surveillance Améliorer les connaissances scientifiques et techniques du dispositif pour accompagner la mise en œuvre des plans d’action et anticiper les enjeux futurs du dispositif Assurer la coordination, l’animation et le suivi du dispositif national de surveillance Le rapport s'achève sur la présentation de l'organisation du LCSQA ainsi que des principaux chiffres clés, des indicateurs et jalons prioritaires. Parmi les principaux sujets traités par le LCSQA en 2018, on peut retenir : des travaux sur les micro-capteurs réalisés avec notamment l’organisation du premier essai national d’aptitude sur le terrain de micro-capteurs pour la mesure de gaz et de particules dans l’air ambiant. L’avancement des travaux a ensuite été présenté en fin d’année lors d’un séminaire réunissant les membres du dispositif mais également des intervenant extérieurs comme par exemple le Joint Research Centre (JRC) de la Commission Européenne et des acteurs nationaux de la santé. Un dossier technique est consacré aux travaux du LCSQA sur la thématique micro-capteurs. Télécharger le dossier technique "les micro-capteurs". Une campagne nationale de mesure des résidus de pesticides dans l'air, lancée en juin, sous la coordination du LCSQA, en collaboration avec l’Agence nationale de sécurité sanitaire (Anses), et le réseau des AASQA fédéré par Atmo France. L’organisation d’un séminaire réunissant les membres du dispositif national de surveillance mais également l’Anses afin de préparer collectivement la contribution française au processus de révision des directives européennes sur la qualité de l’air souhaité par la Commission. Un important travail a démarré en 2018 sous la coordination du LCSQA et en collaboration avec les AASQA, concernant la prévision de la qualité de l’air et notamment les processus de contrôle qualité et assurance qualité à harmoniser et à mettre en œuvre collectivement. Ces travaux aboutiront à la définition d’un référentiel national pour la mise en œuvre de la modélisation et de la prévision de la qualité de l’air. En 2018 le LCSQA est devenu l’organisme de référence technique pour le Gouvernement de la Nouvelle Calédonie avec lequel les trois membres du LCSQA ont signé une convention de collaboration sur la période 2018-2022 renouvelable. Les travaux du LCSQA réalisés en 2018 ont été financés par la Direction Générale de l'Énergie et du Climat (bureau de la qualité de l’air) du Ministère de la Transition Écologique et Solidaire (MTES) mais ont également bénéficié d’un financement de la part de l’Agence française pour la biodiversité dans le cadre du Plan Ecophyto 2018 et de l'Anses dans le cadre du dispositif de phytopharmacovigilance (PPV) sur les travaux concernant les pesticides.  

Le rapport "Campagne d’étalonnage des ACSM 2017 : Application d’une nouvelle méthode d’étalonnage et comparaison des mesures" présente les résultats d’une campagne d’étalonnage et de comparaison des ACSM qui s’est déroulée en trois étapes successives, entre le 11 et le 29 mai 2017. Elle a rassemblé l’ensemble des ACSM en fonctionnement dans les AASQA. Dans un premier temps, les ACSM ont été configurés avec les paramètres d’étalonnages existants, déterminés lors de précédentes campagnes en station. Ils ont ensuite été connectés à l’air ambiant en parallèle à l’aide d’une ligne de prélèvement équipée d’une tête PM2,5 et laissés en fonctionnement du 11 au 15 Mai. L’objectif de cette première phase était de comparer les performances des ACSM pour la mesure des cinq espèces chimiques majeures : Matière Organique (OM), Nitrate (NO3-), ammonium (NH4+), sulfate (SO42-) et Chlore (Cl-). Les résultats de cette comparaison ont permis de montrer que les mesures des Q-ACSM participants étaient assez peu dispersées pour l’ensemble des espèces chimiques. Des comparaisons des mesures ACSM avec des mesures de la composition chimique de filtres prélevés dans la fraction PM1 ont également démontré la justesse des valeurs des efficacités d’ionisation (IE) et des efficacités d’ionisation relative de l’ammonium (RIE NH4) utilisés. Ces mêmes résultats ont montré par ailleurs une sous-estimation des mesures des des concentrations de sulfate par Q-ACSM. Dans un deuxième temps, des opérations d’étalonnage ont été menées sur l’ensemble des instruments afin de déterminer les efficacités d’ionisation (IE) et des efficacités d’ionisation relative de l’ammonium (RIE NH4). Une nouvelle procédure d’étalonnage a également été testée dans le but notamment d’améliorer les valeurs des efficacités d’ionisation relatives du sulfate (RIE SO4). Les coefficients d’étalonnages mesurés via les deux approches sont présentés dans ce rapport. A l’issue des opérations d’étalonnage, les ACSM ont été laissés en fonctionnement, du 19 au 29 mai, en parallèle pour la mesure de l’air ambiant. L’objectif était alors de comparer les performances des ACSM après étalonnage et de discuter des résultats des deux méthodes d’étalonnage appliquées. Après étalonnage, la dispersion des mesures ACSM a été réduite de manière notable. De plus, la nouvelle méthode d’étalonnage a permis une meilleure détermination des RIE SO4 plus satisfaisante que ceux qui étaient obtenus avec l’ancienne procédure.

Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont des agents carcinogènes génotoxiques pour l’homme et leurs effets sur la santé sont principalement dus aux concentrations retrouvées dans l’air ambiant, et en particulier sur les particules. C’est pourquoi la directive 2004/107/CE a établi la nécessité d’améliorer la surveillance et l’évaluation de la qualité de l’air, en introduisant le suivi des HAP et plus particulièrement du benzo(a)pyrène (B[a]P). Cette surveillance des HAP implique deux étapes : des prélèvements d'air ambiant sur filtres effectués par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQA) et l'analyse de ces prélèvements en laboratoire afin de déterminer les concentrations de HAP. La pertinence d'un tel dispositif de surveillance de l'air repose sur la qualité des informations obtenues. Elle peut être garantie de façon pérenne en développant des processus de quantification impliquant un raccordement des mesures réalisées par les AASQA à un même étalon de référence détenu par un laboratoire de référence. Cette procédure permet d'assurer la traçabilité des mesures réalisées sur site et de comparer les mesures effectuées par l’ensemble des AASQA dans le temps et dans l'espace. Dans le cas des analyses en laboratoire, le LCSQA-LNE a, entre autres, pour objectif d'établir la traçabilité métrologique des résultats d'analyse en développant des matériaux de référence certifiés (MRC) caractérisés avec des méthodes de référence primaires : l'utilisation de ces MRC lors des analyses en laboratoire permet de s'assurer de la justesse et de la fidélité des résultats, et de valider la méthode d’analyse. Une synthèse bibliographique sur les MRC de HAP a été réalisée en 2006 et a permis de mettre en évidence que les références de certains MRC disparaissent des catalogues et de montrer que seulement deux types de MRC dans les particules étaient disponibles : un pour l’analyse des particules diesel et l’autre pour l’analyse de poussières dans les habitations. Mais, ces matériaux proposés ne sont pas représentatifs des particules prélevées dans l’air ambiant.   C'est pourquoi le LCSQA-LNE a proposé de développer un MRC adapté à la problématique de la mesure des HAP dans l'air ambiant qui se présentera sous la forme de particules dopées avec des HAP déposées sur des filtres.   La production d'un tel MRC comprend plusieurs phases : ·         Le développement de la méthode d'analyse permettant de caractériser le MRC. ·         La préparation du MRC (mise au point de la méthode de dopage de particules avec les HAP et détermination du mode d’impactage des particules sur le filtre). ·         L’étude d’homogénéité et de stabilité dans le temps du MRC.   La méthode d’analyse des HAP dans les particules par ASE (Accelerated solvent extraction) ayant été finalisée et validée en 2010, il a été entrepris de travailler sur le développement du MRC en 2011 (phases 2 et 3).   Des recherches ont été entreprises concernant la deuxième étape du développement du MRC à savoir sur la nature des particules à doper. Après de nombreux contacts avec les fabricants et la réalisation d'une étude bibliographique, il a été décidé de travailler sur des cendres d’incinération de déchets urbains et/ou industriels. Une fois ce choix de particules effectué, le LCSQA-LNE a réalisé des essais préliminaires qui ont permis d’aboutir à une méthode optimisée de préparation des matériaux de référence :   1.     Dopage des particules avec un mélange liquide des 8 HAP étudiés, 2.     Tamisage des particules dopées pour garantir l’homogénéité après le dopage, 3.     Impactage de 15 mg de cendres dopées sur filtre par « écrasement ».     Ces essais ayant permis de développer une méthode robuste de préparation des matériaux de référence, un lot de 38 filtres a été préparé pour pouvoir entreprendre la troisième étape de l’étude et effectuer des essais d’homogénéité et de stabilité, étapes clés dans le cadre du développement de nouveaux matériaux de référence. Ces essais en cours de réalisation permettront de juger le matériau de référencesur son degré d’homogénéité et sa stabilité dans le temps (moyen et long terme).   En 2012, il est prévu d’envoyer un filtre à l’INERIS pour analyse afin de comparer nos résultats. La dernière étape consistera en la rédaction des procédures et fonds de calcul liés à la fabrication du matériau de référence de HAP.

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.

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).

La surveillance du nombre, de la distribution en taille (granulométrie) et de la composition chimique des particules fines dans l’air ambiant apparaît comme un enjeu majeur pour une meilleure compréhension de l’impact sanitaire des aérosols. Depuis la fin des années 90, la communauté scientifique européenne a développé des actions consacrées à la mesure des particules submicroniques (de diamètre inférieur à 1 μm), et notamment les particules ultrafines (PUF), particules dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 100 nm (0,1 μm). Mi-2018, l’Anses a publié un rapport recommandant notamment de renforcer la surveillance des PUFs, classées comme polluants prioritaires (catégorie 1). Le groupe d’experts à l’origine de ce rapport a notamment considéré que les données épidémiologiques montraient l’existence d’effets sanitaires avérés. Suite à cette publication, le ministère en charge de l’environnement a demandé au LCSQA d’étudier les besoins d’évolutions du réseau de surveillance nationale actuel pour y répondre.

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).