Recherche pour Air ambiant

Cette note technique porte sur l’optimisation du système de génération d’air ambiant dit « pieuvre » dopé en benzène. Ce système est utilisé lors des comparaisons moyens mobiles organisées par le LCSQA/INERIS[1] depuis plusieurs années et permet la génération d’une matrice réelle comportant des interférents potentiels tout en contrôlant les niveaux de concentrations du ou des polluants considérés. Ce système est constitué de 24 piquages permettant le prélèvement simultané de 24 participants et avait fait l’objet d’une première caractérisation en 2014[2].   [1] /fr/rapport/2014/ineris/intercomparaison-moyens-mobiles-mesures-rochelle-2014 [2]/fr/rapport/2014/ineris/etude-faisabilite-systeme-dopage-pieuvre-generation-benzene-cadre-comparaison-in

Le LCSQA-INERIS a rédigé ce guide afin de fournir une aide aux utilisateurs des TEOM-FDMS dans les AASQA. Il a principalement été rédigé à partir des retours d'expérience de chacune des AASQA lors de réunions techniques. Il est rappelé l’importance de suivre les préconisations de la dernière version en vigueur du guide d’utilisation des TEOM-FDMS « Guide méthodologique pour la surveillance des PM10 et PM2,5 par TEOM-FDMS dans l’air ambiant » disponible sur le site du LCSQA, www.lcsqa.org. (rubrique Guides méthodologiques). L’utilisation conjointe des deux guides doit permettre l’identification et résolution des problèmes rencontrés lors de l’utilisation des TEOM-FDMS.

Différentes AASQA sont aujourd’hui équipées de granulomètres UFP 3031, avec lesquels elles réalisent des études sur les particules ultrafines en air ambiant. Ces AASQA et le LCSQA/INERIS sont désormais fédérés au sein d’un groupe de travail spécifique, le GT « PUF », rattaché à la CS PM du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air. Un exercice d’intercomparaison a été réalisé en juillet 2014, rassemblant l’ensemble des UFP 3031 français. L’objectif a été d’une part d’évaluer les performances de cette technologie dans sa dernière configuration en date, et d’autre part de disposer d’un retour d’expérience sur les pratiques de mise en oeuvre par les différents acteurs français. Cet exercice a permis d’identifier différents points techniques sur lesquels progresser, désormais intégrés dans le programme de travail du GT, et pris en compte dans les discussions avec le constructeur. Les données produites ont permis d’effectuer une évaluation quantitative des performances de l’UFP 3031. Le canal de mesure dédié à la gamme 200 – 800 nm présente des performances limitées : il est par conséquent recommandé de limiter son utilisation à un usage « informatif ». Le reste de la gamme de mesure (5 canaux allant de 20 à 200 nm) présente des performances jugées satisfaisantes.

La surveillance du nombre, de la granulométrie et de la composition chimique desparticules fines dans l’air ambiant apparaît comme un enjeu majeur pour unemeilleure compréhension de l’impact sanitaire des aérosols. Il en va de même pour l’étude de leurs impacts climatiques. Ainsi, la communauté scientifiqueeuropéenne s’est-elle engagée depuis quelques années dans des actionsprospectives consacrées aux particules submicroniques.C’est dans ce contexte que la présente action du LCSQA a été proposée dès 2003, avec pour objectif principal de documenter la situation française par la mise en oeuvre in situ de techniques de comptage et de caractérisation de la distribution en taille. Un axe majeur de cette action a consisté, en collaboration avec AIRPARIF, àassurer un suivi des particules submicroniques sur le site de fond urbain deGennevilliers, lors de campagnes de mesure hivernales reconduitesannuellement. Des campagnes estivales ont également été réaliséesponctuellement sur ce site afin d’étudier la variabilité saisonnière des sources et des processus de formation. Ces travaux mettent en évidence les rôles majeursjoués par le trafic automobile et, en été, par les processus photochimiques, sur lesniveaux de concentrations de particules ultrafines (PUF) en région parisienne.Dès 2003, cette action a été menée sous la forme d’une campagne hivernale de 5semaines, effectuée à l’aide de granulomètres de laboratoire de type SMPS (10 – 500 nm) et APS (0,5 μm – 20 μm). A partir de 2009, nous avons cherché àallonger le temps de mesurage, afin de bénéficier d’une meilleure assisestatistique : pour ce faire, nous avons porté nos efforts sur l’étude d’un nouveaugranulomètre développé spécifiquement pour la surveillance en air ambiant, le 3031 (société TSI). A ce stade, et étant donné les difficultés posées par l’utilisation de sourcesradioactives sur le territoire national, le 3031 semble être l’instrument le plusindiqué pour les activités de surveillance. La réflexion n’est cependant pas close,avec notamment l’émergence de nouvelles pistes instrumentales (compteur à eau), mais aussi le besoin de poursuivre les exercices de comparaison avec unSMPS et de recueillir de nouveaux retours d’expérience.Différentes AASQA développent désormais des actions régionales sur lesparticules ultrafines. A leur demande, le LCSQA/INERIS fait évoluer son activitésur les particules submicroniques en développant une activité de support. Il s’agira tout particulièrement pour 2012, d’organiser des exercices d’intercomparaisonvisant à mieux connaître les performances du granulomètre 3031 ainsi qu’à veillerà l’homogénéité des mesures réalisées au sein du dispositif national (en particulier en Ile de France, Rhône-Alpes, Aquitaine et PACA).

Depuis 2011, l’INERIS est partenaire associé du réseau européen ACTRIS (Aerosols, Clouds, and Trace gases Research InfraStructure Network) du programme de recherche « FP7-Infrastructures ». Ce projet vise notamment l’harmonisation des techniques d’observation des particules atmosphériques, des espèces gazeuses à courte durée de vie et des nuages à l’échelle européenne. Dans ce cadre et à travers le pilotage du programme CARA (Caractérisation chimique des particules) pour le LCSQA (Laboratoire central de surveillance de la qualité de l’air), l’INERIS a organisé une comparaison inter laboratoires analytique  (CIL) au premier semestre 2013. Cet essai portait sur l’analyse du lévoglucosan et de ses isomères (mannosan et galactosan) reconnus pour être des composés organiques majeurs dans l’étude des sources de particules, notamment pour identifier la source combustion de biomasse (chauffage au bois). La comparaison inter laboratoire a été ouverte prioritairement aux membres du réseau ACTRIS puis à tous les laboratoires européens. Sur 15 inscrits, dont 3 français (tous sont impliqués dans l’analyse du levoglucosan pour les AASQA), 13 laboratoires ont rendus des résultats. Les participants ont reçu les matériaux d’essais suivants à analyser: ‐ un matériau de référence commercialisé par le NIST (National Institut of   Standards and Technology) (SRM 1649b, urban dust). ‐ trois matériaux solides (poinçons de filtre) préparés par l’INERIS et issus de   prélèvements d’air ambiant pour deux d’entre eux, le troisième étant un   blanc de terrain. Les prélèvements ont été effectués sur filtre en quartz à l'aide d'un préleveur grand volume de type ANDERSEN, équipé d'une tête PM10, à un débit de 70 m3/h. Chaque filtre était découpé avec un emporte-pièce en 16 poinçons de 47 mm de diamètre. Aucune norme n’encadre actuellement l’analyse du lévoglucosan et de ses isomères. Les laboratoires ont mis en oeuvre leurs propres méthodes analytiques. Ceci a permis d’obtenir des informations sur les performances analytiques des laboratoires ainsi que sur la comparabilité des données au niveau européen. La plupart des laboratoires ont obtenu des Z-scores (indicateur statistique de performance) satisfaisants. Seuls deux laboratoires présentent des valeurs aberrantes (13320 et 13373) sur le lévoglucosan et un seul (13312) sur le mannosan et/ou le galactosan. De plus, trois laboratoires (13320, 13373 et 13337) présentent des écart-types de répétabilité supérieurs à 10 %. Les écart-types de reproductibilité sont de l’ordre de 20-25% pour le lévoglucosan et le mannosan mais de 30 à 60 % pour le galactosan. Un laboratoire (13358) a obtenu un résultat d’analyse sur le filtre blanc très élevé. Les limites de quantification évaluées par les participants semblent globalement être plus faibles pour les utilisateurs de chaînes analytiques de type GC/MS que ceux utilisant la HPLC. Aucun impact de la procédure analytique mise en oeuvre n’a été détecté lors des traitements statistiques dans les résultats obtenus dans le cadre de cette CIL. Les incertitudes élargies calculées dans le cadre de cette CIL pour le lévoglucosan et le mannosan sont satisfaisantes et par exemple, cohérentes avec celles requises pour l’analyse du benzo[a]pyrene dans l’air ambiant (Directive européenne 2004/107/CE) ( Les AASQA collaborant avec des laboratoires français impliqués dans l’analyse du levoglucosan et ses isomères sont invités à se rapprocher de ces derniers afin de prendre connaissance de leurs résultats.

1. Présentation des travaux L’objectif de cette étude est d’assurer le maintien de la méthode par absorption de rayonnement bêta en tant que technique usuelle en AASQA de mesure desparticules en suspension dans l’air ambiant. En 2011, seule la jauge bêta MP101MRST du fabricant français Environnement SA a bénéficié du statut de méthodeéquivalente en PM10 et est donc utilisée en AASQA. Le système de gestion centralisée des sources radioactives autorisé par l’Autorité de Sûreté Nucléaire en 2010 n’a donc concerné que cet appareil en 2011. Un accompagnement dans la mise en oeuvre de cet appareil au sein du dispositif français de surveillance de la qualité de l’air est proposé, au travers de la mise en place du système centralisée de gestion des sources radioactives (en lien avec l’ASN) ainsi que d’un programme d’Assurance Qualité/Contrôle Qualité (QA/QC)spécifique. Les améliorations technologiques apportées à cet appareil par le constructeur nécessitent d’être également étudiées. Les travaux effectués en 2011 ont porté sur 4 axes : Une veille technologique sur les nouveaux radiomètres Bêta arrivant sur le marché ; L’étude des modifications techniques apportées par Environnement SA sur le radiomètre MP101M-RST ; Le suivi du programme d’Assurance Qualité/Contrôle Qualité (QA/QC) via une assistance à l’utilisation en AASQA des radiomètres Bêta et la participation à une intercomparaison nationale ; Le suivi du système centralisé de gestion des sources radioactives pour les radiomètres bêta utilisés par les AASQA. 2. Principaux résultats obtenus Plusieurs modèles de jauges radiométriques sont apparues sur le marché européen ces dernières années. Une description du principe de fonctionnement etune analyse technique du modèle 5014i/5030i de la société américaine Thermo Scientific et des modèles Swam 5A Dual Channel et PBL Mixing de la sociétéitalienne FAI Instruements sont présentées dans ce rapport et montrent que ces appareils sont prometteurs. Notamment l’appareil italien, Swam 5A Dual Channel,permet dans sa version la plus sophistiquée d’effectuer une mesure automatique de la concentration et du nombre de particules de 2 fractions granulométriques différentesassociables à une mesure gravimétrique manuelle. L’appareil américain, 50140i, permet quant à lui d’effectuer une mesure automatique quasi-instantanée avec une couverture temporelle d’échantillonnage proche de 100%.Ces appareils sont reconnus comme « conforme » aux réglementations nationales (américaine, canadienne ou italienne) en vigueur pour le contrôle automatique des particules dans l’air ambiant (PM10 et/ou PM2.5). Cependant, pour que ces appareils puissent être utilisés par les AASQA, il reste aux constructeurs ou distributeurs respectifsà accomplir la démarche auprès de l’ASN de demande d’autorisation de commercialisation sur le sol français. Les études d’intercomparaison menées chez le constructeur Environnement SA ou par le LCSQA-EMD sur le site de Douai-Dorignies ont montré que pour la mesure des PM10,l’utilisation d’une source 14C à 1,84 MBq au lieu de la source traditionnelleà 3,66 MBq ne modifie pas de manière flagrante les caractéristiques de mesure de l’appareil par absorption de rayonnements Bêta MP101M-RST. Pour les deux études, une légère minoration est à noter mais elle reste dans le domaine de l’incertitude de mesure : ainsi, une concentration de 50 μg/m3mesurée sur une jauge MP101M équipée de l’ancienne source équivaudrait à une concentration de 48 μg/m3 sur une jauge équipée de la nouvelle source. Le présent rapport inclut un chapitre destiné à fournir une aide aux utilisateurs des différentes générations de radiomètres Bêta MP101M d’Environnement SA se trouvantdans les AASQA. Ce guide a été construit sous la forme d’un protocole d’assurance et de contrôle qualité des mesures en routine, à partir des expériences de chacune des AASQA, rencontrées au cours de la journée d'échange organisée en 2010 ou des journées techniques des AASQA qui ont lieu chaque année et à partir des échanges réalisés par le LCSQA avec le constructeur. Ce guide devra être remis à jour régulièrement et toutes les remarques et propositions de corrections sont lesbienvenues et peuvent être adressées directement au LCSQA-EMD. Depuis avril 2010, le LCSQA-EMD est autorisé par l’Autorité de Sûreté Nucléaire à gérer de manière centralisée les sources radioactives 14C utilisées en AASQA dans les jauges radiométriques. En 2011, l’ASN a réalisé un audit de ce système centralisé dont les conclusions ont été satisfaisantes. Les axes d’amélioration qui seront à traiter en 2012 concernent la formation en radioprotection du personnel AASQA, les échanges d’informations entre la PCR nationale et les référents techniques AASQA et l’étude de l’augmentation du volume d’activité maximale.