Recherche pour Air ambiant

Conformément aux exigences de la Directive Européenne 2008/50/CE [1], certaines Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) réalisent des prélèvements de benzène par pompage sur tubes à l’aide de préleveurs depuis déjà quelques années, d’autres ont commencé à s’équiper au cours de l’année 2009. Dans ce contexte, l’INERIS accompagne les AASQA lors de l’équipement et la mise en oeuvre de préleveurs actifs en les conseillant sur l’application du guide de recommandations rédigé dans le cadre du GT benzène (mesure de débit, d’installation des tubes, précautions analytiques), assurant le lien entre constructeurs et utilisateurs, prospectant continuellement afin d’identifier de nouvelles techniques, suivant la construction de préleveurs « faits maison » au sein de certains réseaux, de plus en plus nombreux à se lancer dans cette voie. Au cours des discussions menées en 2010 dans le cadre de rencontres techniques (journée organisée par AIRPARIF) et de la commission de suivi benzène-HAP-métaux, il a été décidé de limiter le nombre de modèles de préleveurs développés à trois maximum en respectant les exigences de la Directive, du guide technique de recommandations [2] rédigé dans le cadre du GT benzène et de la norme NF EN 14662-1. À partir de 2014, un cahier des charges sera mis à disposition des AASQA pour la mise au point des préleveurs comprenant entre autre l’ensemble des recommandations. En 2011, des préleveurs « faits maison » et commerciaux ont fait l’objet de l’évaluation de leurs niveaux de blanc et de performance lors d’essais en chambre d’exposition [4]. En 2012, afin de compléter les travaux en atmosphère simulée, des essais sur le site trafic Auteuil d’AIRPARIF ont été réalisés en utilisant les préleveurs mis au point par Air LR, Air Breihz et AirAQ et le SYPAC V2 de TERA Environnement. À l’exception du SYPAC, dont le logiciel a montré des dysfonctionnements, l’ensemble des préleveurs a présenté des résultats satisfaisants [6]. En 2013, de nouveaux essais en atmosphère réelle ont été réalisés. Quatre préleveurs, deux « faits maison » par ATMOSF’Air Bourgogne et Air Lorraine, ainsi que deux commerciaux SYPAC de TERA Environnement, ont fait l’objet de l’évaluation de leur fiabilité pendant sept semaines sur le site industriel de Feyzin. Cette campagne de validation sur le terrain n’a pas eu les résultats que l’on pouvait attendre, par rapport à la campagne menée en 2012 en atmosphère réelle et au cours de laquelle les valeurs d’incertitude d’un préleveur étaient conformes aux exigences de la norme. Les écarts observés sur les résultats de concentration de benzène de chaque préleveur n’ont pas permis d’identifier la source de ces divergences qui se sont produites au cours de cet exercice d’intercomparaison. Par ailleurs, il semble difficile de trouver une explication à ces écarts, dans la mesure où des essais métrologiques visant à vérifier le bon fonctionnement du préleveur avant l’installation sur site n’ont pas été réalisés. Par contre, cette vérification sera exigée à partir de la prochaine campagne d’intercomparaisons de mesures des préleveurs benzène.   1. Directive européenne 2008/50/CE, DIRECTIVE OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL on ambient air quality and cleaner air for Europe Disponible sur : http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2008:152:0001:0044:FR:PDF, 2008. 2. Guide de recommandation, et al., Guide technique de recommandation concernant la mesure du benzène en air ambiant. 2009. Disponible sur http://pro-lcsqa2.lcsqa.org/fr/rapport/2009/emd-ineris/mesure-benzene-guide-technique-recommandations-concernant-mesure-benzene-air. 4. Rapport LCSQA, L. Chiappini, and S. Fable, Surveillance du benzène 1/3: surveillance du benzène par échantillonnage actif, application de la norme 14662-1. 2011. Disponible sur : http://pro-lcsqa2.lcsqa.org/fr/rapport/2011/ineris/surveillance-benzene. 6. Rapport LCSQA, L. Chiappini, and S. Fable, Surveillance du benzène 1/3: surveillance du benzène par échantillonnage actif, application de la norme 14662-1. 2012. Disponible sur : http://pro-lcsqa2.lcsqa.org/fr/rapport/2012/ineris/surveillance-benzene.

En France, une surveillance est effectuée par la plupart des AASQA depuis 2007 de façon continue ou ponctuelle, pour le Pb, As, Cd et Ni dans les PM10 afin de répondre aux directives européennes (2008/50/CE et 2004/107/CE). Les objectifs de Mines Douai, au sein du LCSQA, sont d'assurer un rôle de conseil et de transfert de connaissances auprès des AASQA, de procéder à des travaux permettant de garantir la qualité des résultats, de participer activement aux travaux de normalisation européens et de réaliser une veille technologique sur les nouvelles méthodes de prélèvement et d’analyse susceptibles d’optimiser les coûts tout en respectant les objectifs de qualité.Au cours de l'année 2013, les travaux réalisés dans le cadre du LCSQA ont porté sur les actions suivantes : -  Fourniture de filtres vierges en fibre de quartz. Des filtres sont achetés par lots et leurs    caractéristiques chimiques sont contrôlées, avant d’être redistribués aux AASQA sur simple    demande de leur part. En 2013, 3675 filtres en fibre de quartz (Pall et Whatman) ont été    distribués auprès de 16 AASQA différentes. - Participation au comité de suivi « Benzène, métaux, HAP » sur la stratégie de mesure de   As, Cd, Ni, Pb dans l’air ambiant et au groupe de travail « caractérisation chimique et sources   des PM ». -  Organisation d'un exercice de comparaison inter-laboratoires (Annexe 1). Cette année, 9    laboratoires indépendants ont participé à cet exercice : Laboratoire Carso (Lyon), Ianesco    Chimie (Poitiers), Laboratoire départemental de Haute-Garonne (Launaguet), Laboratoire de    Rouen (Rouen), Micropolluants Technologie (Thionville), Laboratoires des Pyrénées et des    Landes (Lagor), TERA Environnement (Crolles), INERIS (Creil) et LUBW (Allemagne). Les analyses préparatoires réalisées aux Mines de Douai sont inclues dans la présentation des résultats de cet exercice sous la forme d'un dixième laboratoire participant. Nous avons distribué à chaque laboratoire quatre filtres empoussiérés collectés pendant l’hiver 2012-2013, dont les teneurs en métaux correspondent à un site urbain de fond ainsi que 10 filtres vierges en fibre de quartz. Comme en 2011, une solution synthétique et une solution étalon produite à partir de filtres collectés à l’EMD puis minéralisés et analysés précisément par le Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE) ont également été introduites dans l’exercice d’intercomparaison afin de discriminer les erreurs liées à l’analyse proprement dite de celles liées à la phase de minéralisation. Un MRC contenant des particules déposées sur filtre produit par le LNE a également été distribué aux participants avec son certificat afin d’évaluer les taux de récupération en métaux lors de la minéralisation des PM10. Les résultats de cette intercomparaison sont globalement positifs (Annexe 1). Malgré les faibles teneurs contenues sur les filtres empoussiérés, les 10 laboratoires participant ont détecté les quatre métaux présents dans les échantillons impactés sur filtres. De plus, les laboratoires respectent globalement les objectifs de qualité des directives européennes (25 % pour Pb et 40 % pour As, Cd et Ni) au niveau des valeurs cibles avec des incertitudes moyennes (norme FD-X43-070) de 28% (As), 31% (Cd), 52% (Ni) et 28% (Pb). L’étape de minéralisation représente la plus importante source relative d’incertitude, comprise entre 43 et 56% de l’incertitude globale selon l’élément considéré. Il faut souligner que six laboratoires ayant participé aux cinq derniers exercices d’intercomparaison ont obtenu de bons résultats pour les quatre éléments visés par rapport aux critères de qualité requis, démontrant ainsi une bonne maîtrise sur le long terme de ce type d’analyses. Les résultats obtenus sur les solutions étalons synthétiques (Ech 4) et issues de minéralisation de filtres (Ech 5) sont globalement satisfaisants avec des écarts par rapport à la médiane inférieurs à 20%. La reproductibilité est de 5% pour le Pb et de 10 à 30% pour les autres métaux pour ces 2 échantillons. On observe un écart sur le dosage du plomb sur les deux solutions étalons pour certains laboratoires. Les écarts par rapport aux valeurs certifiées du MRC sont en moyenne de 7 à 10 % relatif pour As, Cd, Pb et 23% pour Ni. - Analyse des métaux, métalloïdes et éléments majeurs dans des échantillons de PM10 collectés dans le cadre du programme CARA à Nogent sur Oise pendant une année.L’application de traitement statistique (ACP) et de modèles source-récepteur en cours doit permettre l’identification des principales sources de particules affectant la zone (Aérosol secondaire, combustion de biomasse, trafic automobile, aérosol marin, poussière détritique,…). - Etude de faisabilité d’une comparaison inter-laboratoire portant sur les analyses de métaux dans les dépôts atmosphériques. Une CIL portant sur la partie analyse est envisageable sous une forme similaire à celle mise en place pour l’analyse des métaux réglementés dans les PM10. Pour la partie prélèvement fortement dépendante de la géographie et de la météorologie locale, seule une validation station par station permet de répondre aux recommandations de la norme.

Au niveau réglementaire, les directives européennes relatives à la surveillance de la qualité de l’air fixent des seuils d’incertitude sur les concentrations mesurées par les AssociationsAgréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) « au voisinage de la valeur limiteappropriée ». Il est donc nécessaire d’évaluer les incertitudes associées aux mesurages. Aussi, les normesdécrivant les méthodes de mesure, élaborées depuis 2005, intègrent-elles des procédures ou des exemples d'estimation de ces incertitudes. Une lecture attentive de ces normes montrequ’elles ne sont cependant pas très faciles d’application et qu‘elles peuvent être interprétées de diverses façons, ce qui peut conduire à des résultats très différents. Par conséquent, pour répondre aux exigences des directives et aider les AASQA à estimerleurs incertitudes sur la base de procédures harmonisées, le LCSQA a rédigé un guidepratique pour estimer l’incertitude sur les mesures effectuées à l’air ambiant. Ce guide eststructuré en huit parties, correspondant chacune à une technique de mesure particulière applicable à un ou plusieurs composés. Une fois finalisées, les différentes parties ont étévalidées en Commission de normalisation X43D « Air ambiant » de l’AFNOR et publiées sousforme de fascicules de documentation. Il a également été élaboré un guide de « Recommandations techniques pour la mise en oeuvre de la partie 2 du guide d'estimation des incertitudes portant sur les mesuragesautomatiques de SO2, NO, NO2, NOx, O3 et CO réalisés sur site » (novembre 2010).Dans le cadre de l’assistance aux AASQA pour le calcul des incertitudes, la mission duLCSQA en 2012 a porté sur les 2 points suivants : ·  Le développement d’une méthodologie différente de celle décrite dans la norme NF ISO 11222 - Qualité de l'air - Détermination de l’incertitude de mesure de la moyennetemporelle des mesurages de la qualité de l’air pour estimer la contribution des donnéesmanquantes dans le calcul d’incertitude associée aux moyennes horaires ; ·  La mise en équation de l’estimation des incertitudes associée aux moyennes temporellescalculées sur différents pas de temps (horaire, 8 heures, journalier, annuel).Cette étude a été menée dans le cadre d’un sous-groupe de travail du GT "Incertitude"composé d'AIRPARIF, d'AIR NORMAND, de l’ASPA et du LCSQA. Le fascicule de documentation FD X43-070-2 sera remis à jour pour la fin du premiersemestre 2013 pour intégrer les différents points abordés dans le guide de recommandationsLCSQA de novembre 2010 et l'estimation détaillée des incertitudes sur les moyennestemporelles. Par ailleurs, il a été décidé de créer la Commission de Suivi « Mesuresautomatiques NO/NOx, SO2, O3, CO, particules » et de mettre en sommeil le Groupe de Travail « Incertitudes » à la fin des travaux de 2012 (une réactivation sera possible enfonction des besoins de la CS).L’objectif général de cette nouvelle Commission de Suivi « Mesures automatiques NO/NOx,SO2, O3, CO, particules » est de s’assurer de la conformité des mesures de polluantsréglementés réalisées au moyen d’analyseurs automatiques, avec les exigences des directives européennes et des normes EN associées. (...)

Le dioxyde d'azote (NO2) fait partie des espèces traces que l'on retrouve dans l'atmosphère et qui impacte directement la santé et l'environnement. La Directive 2008/50/CE fournit desexigences et des recommandations pour le suivi réglementaire des concentrations de cetteespèce dans l’air ambiant (implantation des capteurs, différentes valeurs limites et seuils). Lanorme NF EN 14211 décrit la méthode de référence pour la mesure de NO et des NOx parchimiluminescence. Cette méthode présente quelques inconvénients : mesure indirecte duNO2, gestion des espèces interférentes, fiabilité des mesures lorsque les fluctuations de concentration sont brutales, etc. Pour pallier à ces inconvénients, de nouveaux analyseurs deNO2 dans l'air ambiant permettant de réaliser des mesures directes ou non, à temps deréponse rapide et pour des très faibles teneurs sont ou seront prochainement disponibles sur le marché. Deux appareillages ont été identifiés : l’analyseur spécifique de NO2 AS32Md’Environnement SA (développement au stade de la présérie) et l’analyseur de NO & NO2T200UP BLC d’API (déjà sur le marché). Au cours de l'année 2012, les travaux de Mines Douai réalisés dans le cadre du LCSQA ontporté sur les actions suivantes :   _ Evaluation des performances en laboratoire de l’appareil pour la mesure directe et rapide du NO2 AS32M d’Environnement SA. Les tests réalisés sont basés sur les tests décrits dansl’approbation par type des analyseurs automatiques d’oxydes d’azote (NF EN 14211) et dans le guide de démonstration d’équivalence. Toutefois, les essais se sont limités aux paramètressuivant : linéarité, temps de réponse, répétabilité, dérive, influence de l’humidité et de gaz telsque l’O3, le CO, le SO2 et le NO. Cette évaluation s’est poursuivie par un essaid’intercomparaison avec plusieurs autres analyseurs par chimiluminescence (API,ThermoScientific) réalisé par le LMPA (Laboratoire de Métrologie des PolluantsAtmosphériques) de l’Ecole des Mines de Douai dans le cadre de la chaîne d’étalonnage desanalyseurs de polluants atmosphériques de la région Nord-Pas de Calais   _ Etude du principe de mesure mis en jeu dans l’AS32M pour identifier d’autres espècespotentiellement interférentes.   _Tester du comportement sur le terrain de l’AS32M d’Environnement SA (et du T200UP Blue Light Converter d’API). Compte tenu de la livraison tardive des appareils, ces essais sontdécalés en 2013. Selon les prévisions actuelles, ces instruments seront placés en station fixe, en parallèle d’un appareil classique de mesure par chimiluminescence dans deux typologiesdifférentes de sites : un site de proximité trafic (Roubaix) et sur un site sous influence marine (Outreau) afin de rendre compte le mieux possible des potentialités d’utilisation des deuxappareils dans les réseaux de surveillance de la qualité de l’air et de tester l’influenced’espèces interférentes potentielles (composés bromés et iodés). Pour la mise en oeuvre deces essais sur le terrain, la collaboration technique d’Atmo Nord-Pas de Calais a été sollicitée.

Un modèle récepteur de type Positive Matrix Factorization (PMF) pour l’estimation des sources de HAP dans l’air ambiant a été mis en œuvre. L’étude a été réalisée en utilisant les données issues de la surveillance réglementaire des HAP en France. Les données (> 5 ans) proviennent de 3 régions (Ile de France, Rhône-Alpes et Nord-Pas-de-Calais) et comprennent 11 sites de mesures : 3 trafics, 1 industriel et 7 urbains. L’analyse des profils chimiques HAP a montré qu’il n’y avait pas de différences significatives entre les typologies de sites. Seul le site de type industriel présentait une signature plus spécifique. La réalisation d’une étude des sources d’émission des HAP, basée uniquement sur les profils chimiques, semble très difficile. Le modèle récepteur PMF a été appliqué sur les données HAP en faisant varier le nombre de facteurs (sources) de 3 à 5. Les résultats ont montré la difficulté d’utiliser en l’état le logiciel sur des sites influencés par 1 ou 2 sources (i.e. site industriel, nombre de facteur minimum limité à 3). Afin d’obtenir des facteurs interprétables, la nécessité absolue de disposer de mesures de HAP, aussi bien en phase gazeuse que particulaire, a été mise en évidence. Les PMF effectuées sur les sites d’AIRPARIF et Air Rhône-Alpes ont permis de faire ressortir 5 facteurs distincts sur les sites urbains et 4 facteurs sur les sites trafics. Six sources potentielles de HAP ont été identifiées : « pétrole imbrulé », « véhiculaire », « diesel + essence », « résidentiel 1 », « résidentiel 2 » et « industriel ». La source « pétrole imbrulé » a été identifiée comme source prépondérante sur les sites urbains (> 40 %) suivie des sources véhiculaire et résidentielle (20 - 30%). L’étude des facteurs obtenus pour les sites trafics révèle une différenciation des sources plus difficile avec un nombre si limité de HAP (13 HAP). Les émissions du secteur routier (sources « véhiculaire » + « diesel + essence » + , dans une moindre mesure, « pétrole imbrulé ») semblent avoir une influence majeure (> 90 %) sur les concentrations en BaP (seul HAP réglementé) sur l’ensemble des sites urbains d’Ile de France. Une différence significative entres les sites urbains de la région Ile de France et de la région Rhône-Alpes a également été mise en avant avec des concentrations en BaP qui semblent être également liées aux émissions dues au secteur résidentiel (40 - 50 %) à Grenoble et Saint-Etienne. L’amélioration de la qualité de la base de données et la mesure (phase gazeuse + particulaire) de HAP plus caractéristiques de certaines sources permettraient d’évaluer la fiabilité des conclusions suggérées par cette étude exploratoire.

L’objectif de cette étude était d’évaluer et de comparer différentes technologies de filtre à ozone de type dénudeur permettant de limiter l’artéfact de mesure des HAP (incluant le B[a]P) lié à leur dégradation au cours du prélèvement dû à leur réaction avec l’ozonenotamment.Trois technologies dénudeurs, à base de MnO2, liquide ionique et charbon actif et compatibles avec des préleveurs haut débit (30 m3 h-1) et bas débit (1 et 2,3 m3 h-1), ont ététestées lors d’une campagne de terrain réalisée en Avril 2011 sur le site de Passy en Haute-Savoie. Les résultats obtenus ont permis de montrer le bénéfice de telles technologies sur lamesure du B[a]P car la sous-estimation des concentrations du B[a]P peut être de l’ordre de 15 à 45 %. Les différences de résultats observées entre les différentes technologiesdénudeurs testées ont permis de mettre en évidence que cette sous estimation des concentrations en HAP (B[a]P) ne semble pas uniquement liée à leur dégradation parl’ozone. D’autres oxydants et notamment le NO2 peuvent avoir un impact très important sur la mesure des concentrations atmosphériques en B[a]P. Finalement, les résultats obtenus iciont permis de montrer qu’à l’heure actuelle aucune technologie dénudeur ozone n’est compatible avec une surveillance réglementaire des HAP. Ainsi, le LCSQA, mais également le groupe CEN TC264 WG 21, ne recommande pas l’utilisation des dénudeurs ozonecommerciaux actuels (haut débit ou bas débit à base de MnO2) car il est évident que leurdéveloppement et leur validation ne sont pas complètes. Aucun système dénudeur normatifn’a pu être défini à ce jour. Le développement et la validation d’autres types de dénudeur àoxydants (incluant O3 et NO2) doit être encouragée.