Recherche pour Air ambiant

La détermination sélective des polluants atmosphériques dans les phases gazeuse et particulaire apparaît comme d’un grand intérêt pour la compréhension et l’interprétation de la chimie de l’atmosphère et des modes de transfert des polluants. Parmi les polluants gazeux azotés, l’ammoniac NH3 est le troisième composé le plus abondant dans l’atmosphère après le diazote N2 et le monoxyde d’azote NO. Par ailleurs, l’ion ammonium NH4+ (associé aux sulfates SO42-, nitrates NO3- ou chlorures Cl-), présent en quantité non négligeable dans les dépôts atmosphériques mais aussi dans la fraction particulaire, est issu principalement de la transformation de l’ammoniac NH3. Ces dépôts d’espèces azotées sous forme de retombées sèches ou humides (précipitations) présentent outre l’impact sanitaire, un rôle important dans les processus d’eutrophisation et d’acidification des sols et donc un impact sur les écosystèmes. Une des difficultés du suivi de l'évolution à long terme des niveaux de ce polluant réside dans la connaissance partielle des sources d'ammoniac liées essentiellement aux activités agricoles (élevage, culture). L'ammoniac est le plus mal connu des polluants cités dans la Directive NEC-2 (EU-2016/2284) et les cadastres d'émission restent peu précis, ce qui rend la surveillance globale et systématique techniquement difficile. Il apparait donc important de développer une approche métrologique pour la mesure de l’ammoniac afin de mieux appréhender ce polluant gazeux. Cela permettra de définir l’exactitude des instruments de mesure utilisés et le niveau de confiance à accorder aux résultats de mesure ; lequel se quantifie par l’incertitude de mesure. Un étalon d’ammoniac dans l’air basé sur la méthode de génération dynamique par perméation en phase gazeuse sur une gamme de fractions molaires allant de 1 à 400 nmol/mol (1 à 400 ppb) a été développé et permet le raccordement et l’étalonnage dans les laboratoires du LCSQA-LNE, des analyseurs automatiques, avec des incertitudes élargies relatives inférieures à 2 % (k=2). Néanmoins, ce raccordement ne peut être délocalisé jusqu’à la station de mesure et l’article 16 de l’arrêté du 16 avril 2021 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air ambiant requiert des AASQA la participation aux comparaisons inter laboratoires (CIL) préconisées par le LCSQA. Or à ce jour, ces essais de comparaison n’existent que pour les polluants réglementés. Six AASQA, deux laboratoires de recherche et le LCSQA (représenté par IMT Nord Europe) ont participé aux premiers exercices de comparaison dédiés à la mesure spécifique d’ammoniac avec deux objectifs principaux : (i) valider la faisabilité technique de la génération d’un mélange gazeux d’ammoniac dans une ligne spécifique ; (ii) évaluer le biais potentiel en comparant des analyseurs automatiques d’ammoniac utilisant différents principes de mesure. La ligne de prélèvement des gaz a montré son applicabilité pour la génération de concentrations stables et répétables en ammoniac sur une gamme allant jusqu’à 50 ppb et avec des durées de stabilisation, autant sur gaz de zéro qu’en point d’échelle inférieures à 5 minutes. Les résultats ont montré une bonne cohérence des mesures pour la majorité des instruments testés et aussi bien sur une matrice synthétique générée avec de l’ammoniac dilué dans de l’air sec que sur les mesures réalisées directement en air ambiant (écarts relatifs systématiques à la médiane jusqu’à plus de 25%). Par ailleurs, certaines technologies semblent plus à même de suivre les variations de la dynamique temporelle des concentrations et d’atteindre des limites de détection inférieures à 0,50 ppb avec des répétabilités de mesure meilleures que 1%.     Inter-Laboratory Comparison for gaseous pollutants – Application to ammonia analysers The selective determination of atmospheric pollutants in the gaseous and particulate phases appears to be of great interest for the understanding and interpretation of the atmospheric chemistry and the transfer of pollutants. Ammonia (NH3) is the third most abundant nitrogen compound in the atmosphere after dinitrogen N2 and nitric oxide NO. Furthermore, ammonium ions NH4+ (in association with SO42-, NO3- or Cl-), are present in significant quantities in atmospheric deposition but also in the particular fraction and come mainly from the transformation of NH3. These dry or wet deposition have, in addition to the health impact, an important role in eutrophication or soil acidification. One of the difficulties in monitoring the long-term evolution of pollution levels is due to the lack of knowledge of the sources of ammonia essentially linked to agricultural activities (livestock, soil cultivation). Ammonia is the most poorly known of the pollutants cited in the NEC-2 Directive (EU-2016/2284) and the emission registers remain imprecise, which makes global and systematic monitoring technically difficult. It therefore seems important to develop a metrological approach for measuring ammonia in order to better understand this gaseous pollutant. This will define the accuracy of the measuring instruments used and the level of confidence to be given to the measurement results; which is quantified by the measurement uncertainty. A standard for ammonia in air based on the dynamic generation method by gas phase permeation over a wide range of mole fractions from 1 to 400 nmol/mol (1 to 400 ppb) with relative expanded uncertainties of less than 2% (k=2) has been developed by LNE in France for automatic analyzers. Nevertheless, this control cannot be done in measuring station. In addition, the article 16 of the decree of April 16, 2021 relating to the national ambient air quality monitoring system requires for monitoring networks to participate to intercomparisons exercces. However, to date, these exercices only exist for regulated pollutants. Six French air quality monitoring networks, two research laboratories and the French reference laboratory (represented by IMT Nord Europe) took part in a first intercomparison exercise for ammonia with two main objectives: (i) validate the technical feasibility of generating a gaseous mixture of ammonia in a specific line; (ii) assess potential bias by comparing automatic ammonia analyzers using different measurement principles. The gas sampling line has shown its applicability for the generation of stable and repeatable ammonia concentrations over a range of up to 50 ppb and with stabilization times, both on zero gas and at scale points below 5 minutes. The results showed good consistency of the measurements for the majority of the instruments tested on both synthetic matrix generated with ammonia diluted in dry air and on the measurements carried out directly in ambient air (systematic relative deviations from the median up to more than 25%). Furthermore, some technologies seem better able to follow variations in the temporal dynamics of concentrations and to achieve detection limits of less than 0.50 ppb with measurement repeatabilities better than 1%.

Ce rapport présente les résultats des mesures de PM10 et PM2,5 réalisées entre 2019 et 2021 en collaboration avec ATMO Grand Est, Atmo Réunion, Atmo Occitanie, Atmo Haut-de-France, Atmo Auvergne-Rhône-Alpes et AtmoSud dans le cadre du suivi de l’adéquation des analyseurs automatiques des PM à la méthode de référence demandé par l’arrêté du 16 Avril 2021  relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air ambiant et en accord avec les préconisations de la norme NF EN 16450 encadrant l’utilisation des analyseurs automatiques de PM. Ces résultats s’inscrivent dans la suite des études menées depuis 2013 et sont en accord avec les conclusions du bilan réglementaire réalisé sur la période entre 2016 et 2019.     Verification of suitability of automatic measurement system of PM by ongoing comparisons with the reference method 2019-2021  This report presents the results of PM10 and PM2.5 measurements carried out between 2019 and 2021 in collaboration with ATMO Grand Est, Atmo Réunion, Atmo Occitanie, Atmo Haut-de-France, Atmo Auvergne-Rhône-Alpes and AtmoSud as part of the monitoring of the adequacy of automatic measurement systems of PM to the reference method required by the decree of 16 April 2021 on the national ambient air quality monitoring network and in accordance with the recommendations of the EN standard governing the use of automatic PM analysers. These results are in line with the studies carried out since 2013 and are consistent with the conclusions of the regulatory review carried out between 2016 and 2019.  

    Cette note 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. Elle a fait l'objet d'une résolution approuvée en CPS (comité de pilotage de la surveillance) du 16 décembre 2021. Mise en application : 1er janvier 2022   Conformément aux exigences de l’arrêté du 16 avril 2021 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air ambiant en France, le LCSQA est en charge, en collaboration avec les AASQA, d’assurer le suivi en continu de l’adéquation entre la méthode de référence et les AMS conformes pour la mesure des PM en France. En 2020, le LCSQA a publié un rapport présentant le bilan des résultats issus des campagnes de mesure réalisées entre 2016 et 2019 et répondant aux exigences de la norme NF EN 16450 en termes de nombre et de répartition des données. Il s’est attaché à comparer et à mettre en perspective les résultats avec ceux obtenus dans les deux bilans indicatifs de trois ans réalisés sur les périodes 2013-2016 et 2015-2017. Le rapport présente également un bilan global regroupant l’ensemble des données acquises depuis 2013. Les conclusions de ce rapport portent uniquement sur la France métropolitaine, les DROM n’ayant pas encore fait l’objet de campagnes de mesure validées. A l’issue de ce rapport, une note de synthèse portant sur les conclusions a été rédigée à l’attention du ministère de la transition écologique.     On going verification of suitability of automated measuring system with the referece method: summary of results In accordance with the requirements of the decree of 16 April 2021 on the national ambient air quality monitoring system in France, the LCSQA is in charge, in collaboration with the AASQA, of on-going check of equivalence between the reference method and the compliant AMS for the measurement of PM in France. In 2020, the LCSQA published a report presenting the results of the measurement campaigns carried out between 2016 and 2019 and meeting the requirements of standard NF EN 16450 in terms of the number and distribution of data. It has endeavoured to compare and put the results into perspective with those obtained in the two three-year indicative assessments carried out over the periods 2013-2016 and 2015-2017. The report also presents an overall assessment of all the data acquired since 2013. The conclusions of this report only concern metropolitan France, as the DROMs have not yet been the subject of validated measurement campaigns. A summary note, based on the conclusions of this report, has been written for the Ministry of Ecological Transition.

  Attention : Ce guide 2013 est obsolète ; il a fait l'objet d'une révision en 2016 applicable au 1er février 2017. Lire le guide révisé "Guide méthodologique pour la surveillance des PM10 et PM2.5 par TEOM-FDMS dans l'air ambiant" (2016)   Ce guide se conçoit comme le référentiel français en termes d’exigences de qualité des données obtenues par TEOM-FDMS sur l’ensemble du territoire pour la surveillance des PM10 et PM2,5 comme préconisé par l’arrêté du 21 octobre 2010 relatif aux modalités de surveillance de la qualité de l'air et à l'information du public. Il a pour objectif principal de définir les exigences minimales en matière de contrôles et assurances qualités (AC/QC) à respecter pour garantir une mesure fiable par TEOM-FDMS de la matière particulaire (PM) dans l’air ambiant au sein du dispositif français de surveillance de la qualité de l’air. Les critères AC/QC définis dans ce guide se basent sur la spécification technique TS16450 «Air ambiant — Systèmes automatisés de mesurage de la concentration de matière particulaire (PM10 ; PM2,5) » élaborée par le comité technique CEN/TC 264 et soumise actuellement au vote formel. Les retours d’expériences des AASQA, obtenus lors des réunions d’échanges organisées par le LCSQA depuis décembre 2012, ont également été pris en compte et ont permis d’affiner et d’adapter aux TEOM-FDMS les critères définis dans la TS16450. Il revient à chaque AASQA de les mettre en œuvre selon la périodicité indiquée, de les documenter et de mettre en place les actions correctives adéquates en cas de non respect des exigences minimales. Pour ce faire, le LCSQA continuera son travail de centralisation des retours d’expérience AASQA et de synthèse des problèmes rencontrés et solutions trouvées au travers de rapports annuels et de son site internet. Toutes remarques et propositions de corrections de ce guide sont les bienvenues et peuvent être adressées directement au LCSQA.

  Référentiel technique national   Ce guide 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 : 15 décembre 2020     L’objectif du présent document est de compléter les exigences de la norme NF EN 16450 « Air ambiant - Systèmes automatisés de mesurage (AMS) de la concentration de matière particulaire (PM10 ; PM2,5) » d’avril 2017 concernant le contrôle des paramètres dits « critiques » (c’est-à-dire ayant une influence majeure sur le résultat de mesure). La norme privilégie la température ambiante, la pression ambiante, l’humidité relative ambiante et le débit total de prélèvement. Il s’agit essentiellement de recommandations (voire de points de vigilance essentiels) pour chaque type d’appareil de mesure automatique (AMS) utilisé par les Associations Agréées pour la Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) pour la surveillance réglementaire des particules en suspension. Si ce complément aux guides méthodologiques du RTN (Référentiel Technique National) s’appuie sur les critères d’exigence de la norme NF EN 16450, il est cependant possible de privilégier les exigences spécifiées par le constructeur pour les AMS déployés dans le réseau national de surveillance de la qualité de l’air avant la parution de cette norme. Pour certains AMS, le critère d’action fixé par le constructeur peut s’avérer moins exigeant que celui de la norme tout en permettant d’assurer a priori la bonne qualité des mesures. En effet, le suivi réalisé par le LCSQA de l’équivalence des AMS par rapport à la méthode gravimétrique de référence (selon la norme NF EN 12341 « Air ambiant - Méthode normalisée de mesurage gravimétrique pour la détermination de la concentration massique PM10 ou PM2,5 de matière particulaire en suspension » en vigueur) permet de vérifier le respect de l’objectif de qualité des données qui en terme d’incertitude relative des AMS doit être ≤ 25 % au niveau de la valeur limite journalière (Tableau 1 du chapitre 7.2 de la norme NF EN 16450). Ce document est intégré au RTN, les exigences associées se substituent à celles des guides méthodologiques spécifiques à chaque AMS dans l’attente de leur révision. Les révisions à venir des guides méthodologiques spécifiques à chaque type d’AMS s’appuieront également sur le retour d’expérience des AASQA dans la mise en œuvre des présentes recommandations.

La stratégie de surveillance nationale de la concentration en nombre des particules (PNC) développée par le LCSQA se situe dans une approche impliquant l’utilisation de Compteurs à Noyaux de Condensation (CNC). Ce nouveau parc analytique de CNC sera déployé et contrôlé périodiquement en accord avec la méthode normalisée décrite au sein de la spécification technique XP CEN/TS 16976:2016 « Air ambiant - Détermination de la concentration en nombre de particules de l'aérosol atmosphérique » faisant appel à la procédure de la norme ISO 27891:2015 « Concentration particulaire en nombre - Étalonnage de compteurs de particules d’aérosol à condensation » et adapté selon les recommandations du guide pour l’utilisation des CNC. Dans ce cadre, une activité d’étalonnage des CNC des AASQA est à prévoir en lien avec la mise en place d’une chaîne nationale de traçabilité métrologique. Ce rapport présente ainsi la procédure d’étalonnage des CNC en accord avec le cadre normatif précité et le cahier des charges technique, financier et humain dédié à la construction d’un banc national d’étalonnage des CNC au sein du LCSQA.     Definition of the calibration procedure for condensation particle counters (CPC) The national particle number concentrations (PNC) survey strategy developed by LCSQA is an approach involving the use of condensation particle counters (CNC). This new CNC analytical park will be deployed and verified periodically in accordance with the standardized method described in the technical specification XP CEN / TS 16976: 2016 “ Ambient air - Determination of the particle number concentration of atmospheric aerosol ” which also involves the procedure of standard ISO 27891: 2015 "Particulate concentration in number - Calibration of condensing aerosol particle counters". In this context, a calibration activity for the national CNCs needs to be planned in connection with the establishment of a national metrological traceability chain. Therefore, this report presents the CNC calibration procedure in accordance with the normative context and the technical, financial and human specifications dedicated to the implementation of a national CNC calibration bench within LCSQA.  

Ce rapport présente une synthèse des informations disponibles dans la base de données Capt’Air mise en place depuis 2019 pour recenser des systèmes capteurs utilisés pour l’évaluation de la qualité de l’air et des expérimentations menées en laboratoire ou sur le terrain avec ces derniers. La première partie établit une comparaison avec d’autres bases de données nationales ou internationales permettant de bien cerner les forces, mais également certaines limites de Capt’Air. Les principaux avantages de Capt’Air résident dans le fait que c’est une base de données évolutive et qu’elle est complétée par des utilisateurs expérimentés, membres du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air (AASQA et LCSQA). L’hétérogénéité des protocoles tests est aussi un fort de Capt’Air. En effet, le fait que les expérimentations recensées sont menées selon différents protocoles permet de pouvoir extrapoler les performances de certains usages définis. Néanmoins, Capt’Air montre également quelques limitations comme l’absence d’informations sur certains paramètres fondamentaux (reproductibilité, taux de recouvrement de données etc..) Ou encore le manque d’informations sur les protocoles utilisés pour les expérimentations renseignées qui peut laisser à interprétation les résultats consignés.  Puis, une exploitation statistique des informations disponibles dans la base de données montre que les polluants pour lesquels des expérimentations sont renseignées, sont principalement les polluants réglementés au sens de la Directive 2008/50/CE et plus particulièrement les PM2,5, les PM10 et le NO2. De plus, la très grande majorité de ces expérimentations sont des évaluations métrologiques (80-90%), de courte durée (< 6 mois) et menées en air ambiant extérieur (>70%). Pour finir, il est à noter que plus de 60% des 69 systèmes capteurs recensés ne sont associées qu’à 1 à 2 expérimentations. Par ailleurs, une analyse plus fine des données présentes dans Capt’Air a permis d’identifier les systèmes capteurs présentant les meilleures performances globales vis-à-vis de plusieurs critères qualitatifs (mise en œuvre, versatilité, énergie et fiabilité) et quantitatifs (R2Max et pente associée à R2MAX) . On retrouve notamment : l’ATMOTRACK version 1.2 et le POLLUTRACK pour la mesure des concentrations massiques en PM2,5 ; l’ATMOTRACK version 1.2 pour la mesure des concentrations massiques en PM10 ; le système WT1 de RUBIX et le CAIRNET V2 pour la mesure des concentrations en NO2 ; l’AQMESH version 4.0 pour la mesure des concentrations en O3. Enfin, au regard des résultats de l’exploitation ainsi que d’un premier retour d’expérience des utilisateurs de Capt’Air, des évolutions sont envisagées afin d’améliorer la base de données. La possibilité de faire une recherche en fonction de l’utilisation envisagée ( cartographie, amélioration de la couverture spatiale et/ou temporelle etc..)  fait partie des pistes de réflexion principale.     Analysis of data from Capt’Air: the French IT tool for census of  information on air quality sensors and their uses   This report presents a review of the database Capt’Air set up since 2019 to identify sensor systems used for the assessment of air quality and experiments carried out in the laboratory or in the field with them. In the first section, a comparison with other data bases from all around the world puts forward strength but also limitations of Capt’Air. The main advantages of Capt’Air come from its own definition. Indeed, Capt’Air is meant to be an evolutive database filled out by members of the national air monitoring network (LCSQA and AASQA). The heterogeneity of experimental protocols is also a strength of Capt'Air. Indeed, the fact that the identified experiments are carried out according to different protocols makes it possible to extrapolate performances for certain defined uses. However, Capt’Air also shows some limitations such as some missing fundamental information (reproducibility, data recovery rate, etc..) Or the lack of information on the protocols used for the informed experiments which may leave the recorded results open to interpretation. At this stage, the statistical exploitation of the database shows that PM2.5, PM10 and NO2 are the main pollutants studied in Capt’Air. Moreover, the majority of experiments are short metrological experiments with ambient outdoor air[1]. Another point is the fact that a lot of sensor system found in Capt’Air are associated with only few experiments. Sensor system with best performances regarding some qualitative (implementation, versatility, energy and reliability) and quantitative (R2MAX and slope associated to R2MAX) criteria are also put forward. We found in particular:  ATMOTRACK 1.2 and POLLUTRACK for PM2.5, ATMOTRACK 1.2 for PM10, RUBIX WT1 and CAIRNET V2 for NO2,  AQMESH 4.0 for O3. Finally, based on the statistical exploitation results and also a feedback from Capt’Air users, upgrades are considered in order to develop the database. A reflection will be undertaken on the possibility to do a search based on considered use   [1] We insist that we do not judge, we only extract informations provided on a limited and non-exhaustive number of systems and experiments.