Recherche pour CARA

  Cette note technique présente une synthèse des différentes opérations d’assurance qualité réalisées sur les Aerosol Chemical Speciation Monitors (ACSMs) depuis leur installation au sein du programme CARA du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air. Il inclut notamment un tour d’horizon des différentes interventions techniques effectuées sur ces ACSMs ainsi que des étalonnages réalisés. Ce travail de synthèse permet également de documenter l’évolution temporelle des paramètres d’étalonnage ainsi que des artefacts de mesure pour chaque instrument, et de dresser un retour d’expérience aussi exhaustif que possible à l’échelle de l’ensemble du parc instrumental du programme CARA. Synthesis  of quality assurance operations for aerosol mass spectrometers within the CARA program This technical note provides a summary of the various quality assurance operations achieved on the Aerosol Chemical Speciation Monitors (ACSMs) since their implementation within the (CARA program) of the national air quality monitoring system. It includes an overview of the different technical interventions performed on these ACSMs as well as the calibrations carried out. This synthesis also documents each instrument's temporal evolution of calibration parameters and measurement artifacts. It offers as comprehensive feedback as possible across the entire instrument fleet of the CARA program..

  Le présent rapport synthétise les résultats obtenus lors de l’étude de la composition chimique des particules fines (PM) et des sources d’aérosol organique (AO) sur 13 sites urbains français du Programme CARA du dispositif national du Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l’Air (LCSQA) pour la période 2015-2021. Ce travail a été réalisé dans le cadre d’une thèse de doctorat financée par le LCSQA. Sur cette période, les concentrations annuelles moyennes de PM1 varient globalement entre 7 (à Rennes) et 16 µg m-3 (à Paris-Boulevard Périphérique Est ; BPEst), avec un niveau moyen de l’ordre de 10 (± 8) µg m-3 pour les 14 sites étudiés. Les résultats obtenus indiquent clairement la domination de l’AO (40 à 60 %) au sein de cette classe de taille, en particulier pour les niveaux de concentrations de PM1 les plus élevés, soulignant l’influence de la combustion de la biomasse lors des épisodes de pollution en hiver, mais aussi l’impact de la formation d’aérosols organiques secondaire (AOS) en été, en particulier pour les sites du centre et du sud de la France (Marseille, Poitiers, Talence et Lyon) sous l’effet de processus photochimiques plus intenses. À l’inverse, les contributions relatives de nitrate (NO3, 25-30 %) sont plus prononcées sur les sites de la moitié nord (ATOLL, Creil, Gennevilliers, …), en raison de conditions météorologiques plus favorables au maintien du nitrate d’ammonium en phase particulaire, jouant un rôle important lors des épisodes de pollution printaniers. L'analyse des sources d’AO a montré l'existence de facteurs communs entre les différents sites de mesure (stations), comprenant les facteurs primaires, liés principalement aux émissions du trafic et de la combustion de biomasse, et les facteurs oxygénés secondaires. D’autres facteurs spécifiques (e.g., activités de cuisson, émissions liées aux activités industrielles et/ou au transport maritime) ont pu également être mis en évidence sur certains sites. D’une manière générale, les facteurs oxygénés dominent l’AO (66 %), confirmant l’importance des processus de vieillissement et de formation secondaire. Néanmoins, on observe une augmentation de la contribution du facteur directement lié à la combustion de biomasse (BBOA) pour les plus fortes concentrations hivernales d’AO, confirmant également le rôle majeur joué par cette source sur les niveaux de PM en fond urbain. L’ensemble de ces résultats peut aider à orienter les politiques visant à améliorer la qualité de l'air, contribuer à améliorer la précision des modèles, et alimenter de futures études d’expologie. Alors que la baisse des émissions à l’échappement automobile devrait se poursuivre dans les années à venir, le chauffage au bois restera probablement une source importante d'aérosols carbonés en France/Europe. La poursuite des observations automatiques au sein du programme CARA permettra également d’alimenter les études visant à mieux appréhender les impacts du dérèglement climatique sur les conditions de formation des aérosols secondaires (organiques et inorganiques). Enfin, les différents jeux de données français issus de ce travail revêtent une grande importance pour différentes communautés scientifiques partenaires partageant l'objectif d'améliorer la qualité de l'air et de réduire les émissions de polluants. Outre leur utilisation dans des exercices de comparaison mesures-modèles, il pourrait être intéressant d’envisager la réalisation d’études d’expologie pour quantifier l’exposition des populations aux particules et à leur composition chimique, ce qui permettrait d’alimenter des études épidémiologiques visant à évaluer leurs effets sur la santé, en lien également avec les travaux actuels sur le potentiel oxydant des particules (Daellenbach et al., 2020 ; Weber et al., 2021). Selon la taille des agglomérations étudiées et la nature des données sanitaires pouvant être mises en regard des mesures atmosphériques, des séries temporelles de l’ordre de 3 ans peuvent en effet s’avérer suffisantes à la réalisation de ce genre d’analyse. A ce titre, ces données sont d’ores et déjà partagées et utilisées dans le cadre du projet européen RI-URBANS (2021-2025), qui vise à relever les défis et les besoins sociétaux liés à la qualité de l'air dans les villes européennes afin d’y réduire la pollution de l'air à l’aide de nouvelles stratégies d'évaluation des impacts de la pollution de l'air sur la santé des populations (https://riurbans.eu/). Exploitation of the first six years of automated data from the CARA program (Chemical composition of PM, 2015-2021) This report summarizes the results obtained from the study of the chemical composition of fine particulate matter (PM) and organic aerosol (OA) sources at 13 French urban sites in the CARA Program of the Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air (LCSQA) for the period 2015-2021. This work was carried out as part of a PhD thesis funded by the LCSQA. Over this period, mean annual PM1 concentrations ranged from 7 (in Rennes) to 16 µg m-3 (in Paris-Boulevard Périphérique Est; BPEst), with a mean level of around 10 (± 8) µg m-3 for the 14 sites studied. The results obtained clearly indicate the dominance of OA (40-60 %) within this size class, particularly for the highest PM1 concentration levels, underlining the influence of biomass combustion during winter pollution episodes, but also the impact of secondary organic aerosol (SOA) formation in summer, especially for sites in central and southern France (Marseille, Poitiers, Talence and Lyon) under the effect of more intense photochemical processes. Conversely, the relative contributions of nitrate (NO3, 25-30 %) are more pronounced at sites in the northern half of France (ATOLL, Creil, Gennevilliers, etc.), due to meteorological conditions more favorable to the maintenance of ammonium nitrate in the particulate phase, which plays an important role during springtime pollution episodes. The analysis of OA sources showed the existence of common factors between the different measurement sites (stations), including primary factors, linked mainly to emissions from traffic and biomass combustion, and secondary oxygenated factors. Other specific factors (e.g. cooking activities, emissions linked to industrial activities and/or shipping) were also identified at certain sites. Generally, oxygenated factors dominate the OA (66 %), confirming the importance of ageing and secondary formation processes. Nevertheless, an increase in the contribution of the factor directly linked to biomass combustion (BBOA) was observed for the highest winter concentrations of OA, also confirming the major role played by this source on PM levels in the urban background. These results can help guide policies aimed at improving air quality, contribute to improving model accuracy, and feed into future epidemiological studies. While automobile exhaust emissions are set to continue falling over the coming years, wood heating is likely to remain a major source of carbonaceous aerosols in France/Europe. The continuation of automatic observations within the CARA program will also provide input for studies aimed at gaining a better understanding of the impacts of climate change on the formation conditions of secondary aerosols (organic and inorganic). Finally, the various French datasets resulting from this work are of great importance to different partner scientific communities sharing the objective of improving air quality and reducing pollutant emissions. In addition to their use in measurement-model comparison exercises, it could be interesting to consider epidemiological studies aimed at quantifying the effects of aerosols on health, also in connection with current work on the oxidizing potential of particulate matter (Daellenbach et al., 2020; Weber et al., 2021). Depending on the size of the agglomerations studied and the nature of the health data that can be compared with atmospheric measurements, time series of the order of 3 years may be sufficient for this type of analysis. In this respect, these data are already being shared and used as part of the European RI-URBANS project (2021-2025), which aims to address the challenges and societal needs associated with air quality in European cities, with a view to reducing air pollution through new strategies for assessing the impact of air pollution on citizens' health (https://riurbans.eu/).

Ce rapport synthétise les travaux 2014-2015 du programme CARA (Le programme CARA - Caractérisation chimique et sources des particules). Outre l’impact du transport de particules d’origine naturelle (poussières sahariennes et aérosols issus d’émissions volcaniques), l’analyse des épisodes de pollution confirme le rôle majeur joué par la matière organique (issue en particulier du chauffage au bois) et le nitrate d’ammonium (particules secondaires dérivant notamment des émissions véhiculaires et agricoles) sur les niveaux de PM10, respectivement en période hivernale et en fin d’hiver - début de printemps. Afin d’apporter une réponse adaptée au besoin grandissant de compréhension immédiate de ces épisodes, le programme CARA s'est attaché au cours de ces dernières années au développement d’un dispositif d’observation en temps réel de la composition chimique des PM. Dans la continuité des travaux précédents ayant permis d’identifier et de tester deux instruments particulièrement adaptés au cadre opérationnel (i.e., l’Aethalomètre multi-longueur d’ondes de type AE33 et l’Aerosol Chemical Speciation Monitor), une large place a été accordée en 2014-2015 à l’accompagnement des AASQA pour le déploiement de ces analyseurs sur quelques sites d’intérêt national. Ce suivi a notamment intégré un soutien technique pour la mise en œuvre et la calibration des instruments, la création et l’animation de « groupes utilisateurs » spécifiques, la réalisation d’exercices d’intercomparaisons, ainsi qu’une collaboration active entre AASQA et LCSQA pour le traitement et la valorisation des données. Concernant la détermination des principales sources de PM, une étude menée simultanément sur dix sites de fond urbains métropolitains entre novembre 2014 et avril 2015 illustre clairement l’importance des contributions de la combustion de biomasse à l’échelle nationale, non seulement lors des épisodes de pollution hivernaux mais également sur les concentrations de fond (i.e., entre 18 % et 36 % des PM10 selon l’agglomération étudiée, sur cette période incluant également le début du printemps). Les analyses par Positive Matrix Factorization en cours (notamment sur les sites CARA du nord de la France et à Grenoble) confirment ces observations, ainsi que la forte influence des aérosols secondaires (organiques et inorganiques) tout au long de l’année. Outre les émissions particulaires à l’échappement, le transport routier agit comme un contributeur majeur des précurseurs gazeux (NOx et composés organiques volatils) nécessaires à la formation des ces aérosols secondaires. Son impact en site de proximité automobile inclut également les phénomènes d’abrasion (freins, pneus, chaussée) et de remise en suspension (30-35 % des PM10, en moyenne annuelle, en bordure de périphérique parisien). Enfin, l’analyse d’un très large panel de filtres du programme CARA dans le cadre des projets INACS et INACS-2 a permis de mettre en évidence, à l’aide d’une méthodologie novatrice (basée sur l’analyse isotopique), l’origine principalement agricole de l’ammonium lors des épisodes de pollution printaniers.   Le programme CARA a été mis en place en 2008, à l’initiative du LCSQA, pour répondre à une forte demande du ministère et des AASQA d’amélioration des connaissances sur les sources et origines des épisodes de pollution particulaire d’ampleur nationale et d’identification des principales sources de PM à l’échelle (pluri-)annuelle. Basé sur une étroite collaboration avec les AASQA volontaires mais aussi avec des laboratoires universitaires, ce programme assure également un transfert de compétences de la recherche vers l’opérationnel.

Ce rapport présente les performances des prévisions nationales opérées dans le cadre de la plateforme Prev’Air (www.prevair.org) pour l’année 2023. L’objectif est de montrer des éléments d’appréciation de la qualité de la production Prev’air. Ce rapport traite successivement de l’évaluation des prévisions des concentrations des quatre polluants O3, NO2, PM10 et PM2.5, fournis quotidiennement par le système Prev’Air, du jour courant J jusqu’à J+3. L’estimation du comportement des outils est réalisée grâce à des indicateurs statistiques qui permettent de comparer les résultats de modélisation avec les observations validées de la base de données nationale GEOD’air, elle-même alimentée par les AASQA (associations agréées de surveillance de la qualité de l’air) et développée par le LCSQA. Une attention particulière est portée à l’évaluation des performances de Prev’Air concernant la détection des seuils réglementaires. Cet exercice a pour objectif d’estimer l’aptitude des modèles à prévoir spécifiquement les épisodes de pollution. L’ozone est évalué sur une période de 6 mois comprenant les mois de l’été 2023 (avril à septembre). Les autres polluants (PM10, PM2.5, NO2) sont évalués sur l’ensemble de l’année 2023. L’année 2023 a connu peu d’épisodes de pollution persistants d’ampleur nationale. L’évaluation de ces épisodes est effectuée à la fois sur les prévisions brutes de Prev’Air et sur les prévisions avec adaptation statistique, qui visent à corriger les biais systématiques du modèle brut par un processus d’apprentissage historique en fonction des conditions météorologiques. Cette prévision corrigée statistiquement sert généralement de référence à l’expertise de l’équipe Prev’Air pour la communication en cas d’épisode de pollution de l’air, et sert également de base aux calculs du module AMU, qui vérifie les critères de l’arrêté mesure d’urgence[1]. Les prévisions Prev’Air pour les DROM des caraïbes ont également été évaluées. Les prévisions sur les DROM de l’océan Indien, produites à partir de mai 2022, sont, quant à elles, évaluées pour la première fois dans ce rapport. Dans l’ensemble, le comportement de Prev’Air est satisfaisant avec une bonne aptitude à respecter les objectifs de qualité définis dans le référentiel technique national[2] (RTN), qui a établi ces valeurs cibles pour les différents scores concernant l’ozone et les PM10. Le RTN définit aussi le contenu à faire figurer dans les rapports annuels d’évaluation des plateformes de prévisions constituant le référentiel technique national. Les prévisions avec adaptation statistique disponibles sur la métropole respectent les objectifs de performance et ont permis la plupart du temps d’anticiper l’occurrence des épisodes de pollution et d’identifier les principales zones affectées. Les prévisions brutes rencontrent plus de difficultés à satisfaire les objectifs de qualité, notamment dans les DROM. La composition chimique des particules (PM1) et du carbone suie prévue par Prev’Air a été évaluée avec l’aide des données CARA[3]. Dans l’ensemble, ces performances sont stables par rapport à l’année précédente.   [1] Arrêté du 7 avril 2016 relatif au déclenchement des procédures préfectorales en cas d'épisodes de pollution de l’air    ambiant [2] https://www.lcsqa.org/fr/referentiel-technique-national [3] Favez et al. (Atmosphere, 2021) CARA program   Performances of Prev’air in 2023   This report presents the performances in 2023 of the national forecasts carried out within the Prev'Air platform (www.prevair.org). The objective is to assess the quality of Prev'Air production. This report deals successively with the evaluation of the O3, NO2, PM10 and PM2.5 concentrations forecasts, daily provided by the Prev'Air system, from day D to D+3. The behavior of this system is estimated using conventional statistical indicators, which allow the modelling results to be compared with validated observations from the national GEOD'air database, itself fed by the AASQA (accredited air quality monitoring associations) and developed by the LCSQA. Particular attention is paid to the evaluation of Prev’Air’s forecasts regarding the detection of regulatory thresholds. The objective of this exercise is to estimate the capacity of the models to specifically anticipate pollution episodes. Ozone is evaluated over a period of six months including the months of summer 2023 (April to September). The other pollutants (PM10, PM2.5, NO2) are assessed over the whole year 2023. Few persistent episodes of national scope were noted during 2023. The evaluation of these episodes is carried out both on Prev’Air’s raw forecasts and on the statistical adaptation of CHIMERE which aims at correcting the systematic biases of the raw model through a historical learning process based on meteorological conditions. This statistically corrected forecast generally serves as a reference to the expertise of the Prev’Air team for communication in the event of an air pollution episode. It is also a base for the calculations of the AMU module, which checks the criteria of the emergency measure decree[1]. The Prev'Air forecasts for the Caribbean DROMs have been assessed as well. The forecasts for the Indian Ocean overseas territories, produced from May 2022, are evaluated for the first time in this report. On the whole, the performance of Prev’Air is satisfactory with a good ability to meet the quality objectives defined in the national technical reference document[2] which established these target values for the different scores for ozone and PM10. This document also defines the content to be included in the annual evaluation reports of the forecasting platforms involved in the national air quality monitoring system. The forecasts with statistical adaptation match the performance objectives and have mostly allowed to anticipate the occurrence of pollution episodes and to identify the main affected areas. Raw forecasts are less satisfactory to comply with the quality objective, particularly in the DROM. Elemental carbon and composition of PM1 predicted by Prev’Air was assessed using CARA[3] data. Overall, those performances are stable compared to the previous year.   [1] Decree of 7 April 2016 relating to the triggering of prefectural procedures in the event of episodes of ambient air    pollution [2] https://www.lcsqa.org/fr/referentiel-technique-national [3] Favez et al. (Atmosphere, 2021) CARA program   .

Créé et coordonné depuis 2008 par le LCSQA/Ineris, le programme CARA a pour objectif de mieux connaître (au niveau national) la composition chimique des particules en suspension dans l'air ambiant (PM) et leurs diverses origines en milieu urbain. Il fonctionne en étroite collaboration avec les Associations de surveillance de la qualité de l’air (ASQAA) et des laboratoires académiques, permettant de mettre en œuvre des méthodologies novatrices, simples et robustes pour les acteurs de la surveillance de la qualité de l'air, dans une optique d’aide à la décision. Quelques-uns des principaux résultats produits par ce programme au cours des dix dernières années sont présentés dans ce rapport, notamment en ce qui concerne les techniques de mesure et procédures de traitement des données, ainsi que les connaissances acquises sur les principales sources de PM. Des méthodes off-line et on-line sont utilisées en respectant des procédures d'assurance et de contrôle qualité appropriées, comprenant notamment des exercices de comparaison inter-laboratoires (CIL). Des études de sources sont menées à l'aide de divers outils statistiques de type modèle récepteur. Les résultats présentés soulignent globalement le rôle prépondérant du chauffage au bois résidentiel (pendant la saison froide) et du transport routier (émissions à l’échappement et hors échappement, toute l'année), ainsi que la part importante des poussières minérales et des particules biogéniques primaires (principalement pendant la saison chaude). Les phénomènes de transport à longue distance, par exemple l'advection d’aérosols inorganiques secondaires du secteur continental européen et des poussières sahariennes dans les Antilles françaises, sont également présentés dans ce document. L'utilisation des mesures d'isotopes stables (δ15N) et de divers marqueurs moléculaires organiques, permettant de mieux comprendre respectivement les origines de l'ammonium et des différentes fractions d'aérosols organiques, est également abordée. NB : Le présent rapport correspond à la traduction française d’un article scientifique publié en janvier 2021 dans la revue Atmosphere et disponible au lien ci-dessous : https://www.mdpi.com/2073-4433/12/2/207     The CARA program has been developed since 2008 by the French reference laboratory for air quality monitoring (LCSQA) and the regional monitoring networks to gain a better knowledge at the national level on the particulate matter (PM) chemistry and its diverse origins in urban environments. It results of strong collaborations with international-level academic partners, allowing to bring state-of-the-art, straightforward and robust results and methodologies within operational air quality stakeholders (and subsequently, decision makers). Here, we illustrate some of the main outputs obtained over the last decade thanks to this program, regarding methodological aspects (both in terms of measurement techniques and data treatment procedures) as well as acquired knowledge on the predominant PM sources. Offline and online methods are used following well-suited quality assurance and quality control procedures, notably including inter-laboratory comparison exercises. Source apportionment studies are conducted using various receptor modeling approaches. Overall, the results presented herewith underline the major influences of residential wood burning (during the cold period) and road transport emissions (exhaust and non-exhaust ones, all along the year), as well as substantial contributions of mineral dust and primary biogenic particles (mostly during the warm period). Long-range transport phenomena, e.g., advection of secondary inorganic aerosols from the European continental sector and of Saharan dust into the French West Indies, are also discussed in this paper. Finally, we briefly address the use of stable isotope measurements (δ15N) and of various organic molecular markers for a better understanding of the origins of ammonium and of the different organic aerosol fractions, respectively.

La  note "programme CARA : bilan des travaux 2016" synthétise les principaux travaux 2016 du programme CARA, mis en place en 2008, à l’initiative du LCSQA, pour répondre à une forte demande du ministère et des AASQA d’amélioration des connaissances sur les sources et origines des épisodes de pollution particulaire d’ampleur nationale. Basé sur une étroite collaboration avec les AASQA volontaires ainsi qu’avec des laboratoires universitaires, ce programme assure également un transfert de compétences de la recherche vers l’opérationnel. Afin d’apporter une réponse adaptée au besoin grandissant de compréhension immédiate de ces épisodes, le programme CARA s'est attaché au cours de ces dernières années au développement d’un dispositif d’observation en temps réel de la composition chimique des PM. Ce dispositif, unique en Europe, a notamment permis de mettre en évidence le rôle majeur joué par les émissions locales de combustion (chauffage et transport routier) dans la survenue d’un épisode de pollution persistant au cours des trois premières semaines de décembre 2016. Par ailleurs, un travail de veille bibliographique sur les travaux de recherche récents indique une utilisation accrue des outils statistiques de type « modèle sources-récepteur » pour l’identification et la quantification des sources de particules fines dans l’air ambiant en France. En particulier, les méthodes de type Positive Matrix Factorization (PMF) sont aujourd’hui fortement utilisées par différents laboratoires universitaires, notamment en collaboration avec le LCSQA et les AASQA. Ce travail de veille a été co-financé par l’ADEME dans le cadre du projet SOURCES. Enfin, une analyse approfondie de 15 jeux de données obtenus pour des sites du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air a également été réalisée dans le cadre de ce programme. Ce travail a notamment permis de consolider la connaissance des principales sources chroniques de PM en fond urbain à l’échelle nationale.

Ce rapport présente les performances des prévisions nationales opérées dans le cadre de la plateforme Prev’Air (www.prevair.org) pour l’année 2022. L’objectif est de montrer des éléments d’appréciation de la qualité de la production Prev’air. Ce rapport traite successivement de l’évaluation des prévisions des concentrations des quatre polluants O3, NO2, PM10 et PM2.5, fournis quotidiennement par le système Prev’Air, du jour courant J jusqu’au J+3. L’estimation du comportement des outils est réalisée grâce à des indicateurs statistiques qui permettent de comparer les résultats de modélisation avec les observations validées de la base de données nationale GEOD’air, elle-même alimentée par les AASQA (associations agréées de surveillance de la qualité de l’air) et développée par le LCSQA. Une attention particulière est portée à l’évaluation des performances de Prev’Air concernant la détection des seuils réglementaires. Cet exercice a pour objectif d’estimer l’aptitude des modèles à prévoir spécifiquement les épisodes de pollution. L’ozone est évalué sur les mois de l’été 2022 (avril à septembre). Les autres polluants (PM10, PM2.5, NO2) sont évalués sur l’ensemble de l’année 2022. L’année 2022 a connu peu d’épisodes de pollution persistants d’ampleur nationale. L’évaluation de ces épisodes est effectuée à la fois sur les prévisions brutes de Prev’Air et sur les prévisions avec adaptation statistique, qui visent à corriger les biais systématiques du modèle brut par un processus d’apprentissage historique. Cette prévision corrigée statistiquement sert généralement de référence à l’expertise de l’équipe Prev’air pour la communication en cas d’épisode de pollution de l’air, et sert également de base aux calculs du module AMU, qui vérifie les critères de l’arrêté mesure d’urgence[1]. Les prévisions Prev’Air pour les DROM des caraïbes ont également été évaluées. Les prévisions sur les DROM de l’océan Indien, produites à partir de mai 2022, seront évaluées à compter de 2024 (rapport de performances portant sur l’année 2023). Dans l’ensemble, le comportement de Prev’Air est satisfaisant avec une bonne aptitude à respecter les objectifs de qualité définis dans le référentiel technique national[2], qui a établi ces valeurs cibles pour les différents scores concernant l’ozone et les PM10 ainsi que le contenu à faire figurer dans les rapports annuels d’évaluation des plateformes de prévisions constituant le référentiel technique national. Les prévisions avec adaptation statistique disponibles sur la métropole respectent les objectifs de performance et ont permis la plupart du temps d’anticiper l’occurrence des épisodes de pollution et d’identifier les principales zones affectées. Les prévisions brutes rencontrent plus de difficultés à satisfaire les objectifs de qualité, notamment dans les DROM. La composition chimique des particules (PM1) prévue par Prev’air a été évaluée avec l’aide des données CARA[3].  La part d’ammonium, de nitrates, de sulfates et de matière organique est un peu moins bien représentée dans la spéciation des PM1 qu’en 2021.   1] Arrêté du 7 avril 2016 relatif au déclenchement des procédures préfectorales en cas d'épisodes de pollution de l'air ambiant [2] https://www.lcsqa.org/fr/referentiel-technique-national [3] Favez et al. (Atmosphere, 2021) CARA program   Performances of Prev’air in 2022   This report presents the performances in 2022 of the national forecasts carried out within the Prev'Air platform (www.prevair.org). The objective is to assess the quality of Prev'air production. This report deals successively with the evaluation of the O3, NO2, PM10 and PM2.5 concentrations forecasts, daily provided by the Prev'Air system, from day D to D+3. The behavior of this system is estimated using conventional statistical indicators, which allow the modelling results to be compared with validated observations from the national GEOD'air database, itself fed by the AASQA (accredited air quality monitoring associations) and developed by the LCSQA. Particular attention is paid to the evaluation of Prev’Air’s forecasts regarding the detection of regulatory thresholds. The objective of this exercise is to estimate the capacity of the models to specifically anticipate pollution episodes. Ozone is evaluated over the summer months of 2022 (April to September). The other pollutants (PM10, PM2.5, NO2) are assessed over the whole year 2022. Few persistent episodes of national scope were noted during 2022. The evaluation of these episodes is carried out both on Prev’Air’s raw forecasts and on the statistical adaptation of CHIMERE which aims at correcting the systematic biases of the raw model through a historical learning process. This statistically corrected forecast generally serves as a reference to the expertise of the Prev’air team for communication in the event of an air pollution episode. It is also a base for the calculations of the AMU module, which checks the criteria of the emergency measure decree[4]. The Prev'air forecasts for the Caribbean DROMs have been assessed as well. The forecasts for the Indian Ocean overseas territories, produced from May 2022, will be evaluated from 2024 (performance report covering the year 2023). On the whole, the performance of Prev’Air is satisfactory with a good ability to meet the quality objectives defined in the national technical reference document[5] which established these target values for the different scores for ozone and PM10 as well as the content to be included in the annual evaluation reports of the forecasting platforms involved in the national air quality monitoring system. The forecasts with statistical adaptation match the performance objectives and have mostly allowed to anticipate the occurrence of pollution episodes and to identify the main affected areas. Raw forecasts are less satisfactory to comply with the quality objective, particularly in the DROM. The composition of PM1 predicted by Prev’air was assessed using CARA[6] data. Ammonium, nitrates, sulphates, and organic part are predicted less accurately than in 2021.   [4] Decree of 7 April 2016 relating to the triggering of prefectural procedures in the event of episodes of ambient air pollution [5] https://www.lcsqa.org/fr/referentiel-technique-national [6] Favez et al. (Atmosphere, 2021) CARA program   .

Ce rapport synthétise les principaux travaux 2018 et 2019 du programme CARA (« CARActérisation chimique des particules ») du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air. Fonctionnant en étroite collaboration avec les Associations agréées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA) volontaires et des laboratoires universitaires, ce programme permet notamment de documenter, depuis une dizaine d’année, la composition chimique et les origines des particules atmosphériques affectant la qualité de l’air. Il intègre également la mise en œuvre d’outils statistiques et/ou de modélisation numérique, visant à l’amélioration des systèmes de prévision ainsi qu’à l’évaluation de possibles mesures de réduction des concentrations en air ambiant. Dans ce cadre, une étude spécifique a également été consacrée à l’ozone, polluant gazeux secondaire en interaction avec la phase particulaire.   Si des dépassements de valeurs limites journalières fixées pour les PM10 sont encore fréquemment observés sur le territoire, notamment en fin d’hiver-début de printemps sous l’effet de l’accumulation des émissions primaires (dont le chauffage résidentiel et le transport routier) et la formation de particules secondaires (nitrate d’ammonium et aérosols organiques secondaires), aucun épisode de longue durée (> 3 jours) et de large échelle spatiale (impliquant simultanément plusieurs régions voisines) n’a été observé en métropole sur la période 2018-2019. En revanche, la survenue de pics de concentration de courte durée en bordure littoral Manche et mer du Nord entre la fin de l’hiver et le début de l’été semble répondre à des processus complexes, qu’il s’agira d’explorer sur la période 2020-2021. Il est également à noter que 2018 et 2019 ont été marquées par de fortes intrusions de poussières sahariennes en zone Caraïbe ainsi que par d’importants épisodes estivaux de pollution à l’ozone. Pour ce dernier polluant, l’analyse des épisodes de l’été 2019 illustre l’effet bénéfique attendu d’une diminution des émissions des substances précurseurs (oxydes d’azote (NOx) et composés organiques volatils) sur quasiment l’ensemble du territoire, malgré la complexité des processus chimiques mis en jeu (avec de possibles augmentations localisées dans les grandes agglomérations et bassins industriels). Ces résultats confirment l’intérêt de la mise en place de plans de réduction ambitieux des émissions concernant toutes les activités humaines, en particulier en zone urbaine et fortement émettrice de NOx. Par ailleurs, l’étude sur le long-terme menée depuis 2008 au niveau de la station grenobloise Les Frênes (fond urbain) indique une baisse significative des concentrations de PM10, mais également du carbone élémentaire (EC) et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). En revanche, les concentrations hivernales de PM issues de la combustion de biomasse ne présentent pas de tendance significative sur la période 2011-2017, conduisant à une augmentation de leur contribution relative aux PM10. Le chauffage au bois reste donc l’un des principaux leviers d’actions pour l’amélioration de la qualité de l’air à Grenoble, et il apparait nécessaire de poursuivre cette étude, afin notamment d’aider à la bonne évaluation de l’efficacité des politiques publiques mises en œuvre (dont les « fonds air bois ») en région Auvergne-Rhône-Alpes, comme sur d’autres territoires. De même, la baisse notable (env. 0,4 µg/m3 / an) des concentrations de matière organique au SIRTA (fond régional, Ile de France) ne peut être que très partiellement attribuée à une diminution des émissions par le chauffage au bois sur la période 2011-2018. Si l’on note une diminution de l’ordre de 80 ng/m3 / an de la fraction organique directement imputable à la combustion de biomasse, aucune tendance significative n’est observée à ce stade pour la fraction de carbone suie liée à cette même source ni pour la fraction organique primaire la moins oxydée (issue de la combustion d’hydrocarbures mais également au chauffage au bois). Dans le même temps, on note une diminution très légère (env. 20 ng/m3 / an) mais statistiquement significative de la part de carbone suie émise par la combustion d’énergie fossile (incluant les émissions automobiles à l’échappement). Cette tendance pourrait s’accompagner d’une réduction de l’influence de l’ensemble des composés organiques volatils d’origines anthropiques sur la formation d’aérosols organiques secondaires, dont la composante la plus oxydée explique globalement la moitié de la baisse observée des concentrations de matière organique totale. Enfin, les travaux réalisés en 2018 et 2019 ont également pris la forme de nombreuses collaborations scientifiques avec des acteurs académiques (inter-)nationaux, permettant notamment la révision du guide européen pour l’utilisation d’outils statistiques d’identification et de quantification des sources des polluants atmosphériques, ainsi que la publication dans des revues à comité de lecture d’une dizaine d’articles basés, en totalité ou pour partie, sur des résultats obtenus dans le cadre du programme CARA.