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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.

La présente note vise à recenser les travaux réalisés en 2011 par le LCSQA dans le cadre du programme CARA. Après une description du contexte de cette étude, les différentes actions du cahier des charges du programme CARA 2011 (cf. Annexe 1) sont reprises une à une. Cette note de synthèse fait suite à la rédaction de différents rapports et notes relatives aux différentes actions du programme 2011. Ces rapports et notes sont disponibles sur le site web du LCSQA (www.lcsqa.org/rapports), et sont identifiés ici par le biais de leur titre, rédacteur(s) et « numéro de référence INERIS ». Seules les thématiques n’ayant pu faire l’objet de rapports ou notes, en raison d’impondérables techniques ou de réaffectation en cours d’année des moyens initialement envisagés à de travaux non prévus mais jugés prioritaires par le ministère, sont détaillées ci-dessous. Le programme CARA, « caractérisation chimique des particules » a été mis en place depuis le début de l'année 2008, en réponse au besoin de compréhension et d'information sur l'origine des épisodes de pollution particulaire mis en évidence par les pics de PM10 du printemps 2007. Créé et géré par le LCSQA, ce dispositif aujourd’hui pérenne, fonctionne en étroite collaboration avec les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) mais également ponctuellement avec des laboratoires universitaires (LSCE, LGGE, LCME, LCP-IRA…). Notamment basé sur la spéciation chimique d’échantillons de particules atmosphériques prélevées sur filtre en plusieurs points du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air, il a comme objectifs de : Déterminer les principales sources de PM, afin d’aider à l’élaboration de plans d’actions adaptés, Optimiser le système PREV’AIR via des exercices de comparaison des mesures aux sorties de modèles, afin de permettre une meilleure anticipation des épisodes de fort dépassement des valeurs limites en PM10 (et PM2,5), Apporter un appui technique et scientifique aux AASQA dans la mise en œuvre de campagnes de spéciation chimique des PM, Réaliser un retour d’expérience et assurer une veille scientifique sur les méthodologies et projets nationaux permettant une meilleure connaissance des propriétés physico-chimiques des PM, de leurs sources et mécanismes de formation.

Ce rapport présente les campagnes de mesure de PM10 et PM2,5 réalisées entre fin 2021 et début 2024 en collaboration avec ATMO Grand Est, AtmoSud, Atmo Normandie, et Qualitair Corse, dans le cadre du suivi de l’adéquation des analyseurs automatiques des PM à la méthode de référence demandé par de l’arrêté du 16 avril 2021 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air ambiant. Cette action est réalisée en accord avec les préconisations de la norme NF EN 16450 encadrant l’utilisation des analyseurs automatiques de PM.  Check of suitability of automatic measurement system of PM by ongoing comparisons with the reference methodThis report presents the PM10 and PM2.5 measurement campaigns carried out between 2021 and 2024 in collaboration with ATMO Grand Est, AtmoSud, Atmo Normandie, and Qualitair Corse, as part of monitoring the suitability of automatic PM analyzers to the reference method required by the decree of April 16th 2021 relating to the national ambient air quality monitoring system and in accordance with the recommendations of standard NF EN 16450 governing the use of automatic PM analyzers.

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   .

  Référentiel technique national Ce document 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 18 décembre 2025. Mise en application : 31 mars 2026     Ce document constitue la mise à jour du guide méthodologique LCSQA paru en 2020, relatif à l’utilisation de l’aéthalomètre multi-longueurs d’onde AE33 (ou AE36) fabriqué par « Magee Scientific » en air ambiant. Cet instrument permet la mesure des concentrations de carbone suie (ou Black Carbon, BC), émis par les sources de combustion. Cette version modifiée du guide porte sur la réorganisation et la vérification des différents chapitres de l’ancienne version. Elle inclut ensuite une évaluation des critères de traitement et de validation des données BC, ainsi que des aspects liés à leur acquisition. Enfin, le dernier chapitre, consacré à l’intégration des données dans les postes centraux, a également été mis à jour après concertation avec les Associations agréées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA). Ce guide méthodologique ne constitue pas un mode opératoire ou un manuel d’utilisation. Le lecteur est invité à se reporter au manuel fourni par le distributeur pour les informations relatives au fonctionnement de l’instrument lui-même. Ce document s’attache à recenser les bonnes pratiques, les fréquences de maintenance, les différentes étapes inhérentes à la validation des données ainsi que les méthodes d’exploitation des données à travers notamment l’utilisation d’un modèle d’estimation des sources reliées aux combustions de biomasse ou de carburant fossile. Il a été rédigé sur la base des documents des constructeurs, des échanges avec le distributeur, de l’état de l’art scientifique. Il s’appuie aussi sur les retours d’expérience des utilisateurs des AASQA, émis lors des différentes réunions de travail animées par le LCSQA. Enfin, il intègre les retours des séminaires techniques à destination des AASQA, organisées conjointement avec le constructeur, le distributeur français et le LCSQA. Ce guide pour l’utilisation des AE33 pourra être remis à jour en fonction des retours d’expériences des utilisateurs, des préconisations du constructeur ou des avancées de l’état de l’art scientifique.   Abstract   This document is an updated version of the methodological guide from the Central Laboratory for Air Quality Monitoring (LCSQA) concerning the use of the multi-wavelength aethalometer AE33 (or AE36) manufactured by Magee Scientific for ambient air measurements. This instrument enables the measurement of black carbon (BC) concentrations, emitted by combustion sources. This revised version of the guide focuses on reorganizing and reviewing the various chapters of the previous edition. It also includes an assessment of the criteria for processing and validating BC data, as well as aspects related to data acquisition. Finally, the last chapter, dedicated to the integration of data into central databases, has also been updated following consultation with the accredited Air Quality Monitoring Associations (AASQA). This methodological guide is not an operating procedure or a user manual. Readers are encouraged to refer to the manual provided by the distributor for information regarding the operation of the instrument itself. This document aims to compile best practices, maintenance frequencies, the different steps involved in data validation, as well as methods for data analysis, notably through the use of a model that estimates contributions from biomass or fossil fuel combustion sources. It has been written based on manufacturer documentation, discussions with the distributor, and the scientific state of the art. It also draws on feedback from AASQA users gathered during various working meetings led by LCSQA. Lastly, it incorporates insights from technical seminars for the AASQA, jointly organized with the manufacturer, the French distributor, and the LCSQA. This guide for the use of AE33 instruments may be updated in the future based on user feedback, manufacturer recommendations, and advances in scientific knowledge.

Rapport "Impact de la combustion de biomasse sur les concentrations de PM10 dans 10 agglomérations du programme CARA au cours de l’hiver 2014-2015". Cette étude s’inscrit dans la continuité des travaux menés depuis une dizaine d’années par le LCSQA (en étroite collaboration avec des laboratoires de recherche, dont le LGGE) afin de mieux évaluer l’impact du chauffage résidentiel au bois sur les niveaux de PM10 enregistrés sur différentes stations du dispositif national de surveillance. Pour réaliser ce type d’étude, il est généralement recouru à l’analyse de marqueurs organiques spécifiques, tel que le levoglucosan, prélevés sur filtres. Il est ensuite possible d’estimer la quantité de matière particulaire (PM) provenant de la combustion de biomasse en appliquant différents facteurs multiplicatifs aux concentrations obtenues pour ces marqueurs. Ces dernières années ont également vu l’émergence d’analyseurs automatiques de la composition chimique des particules permettant notamment l’identification et la mesure en temps réel des particules liées à cette source. En particulier, de récents tests en AASQA ont permis de vérifier la robustesse et la fiabilité de l’Aethalomètre multi-longueurs d’onde de type AE33, conduisant à son implantation sur différents sites urbains de fond du dispositif national entre 2013 et 2014. Dans le cadre de ses travaux pour le LCSQA, l’INERIS a alors proposé de réaliser une étude combinant des mesures sur filtres et des mesures par AE33 au cours de l’hiver 2014-2015. Le présent rapport rend compte des résultats obtenus à l’aide des mesures sur filtres, réalisées pour 10 sites de fond urbain du programme CARA au sein de grandes agglomérations françaises (constituant à ce jour le plus large panel de sites étudiés simultanément en France). Les prélèvements ont été réalisés sur une période hivernale élargie s’étendant de mi-novembre 2014 à mi-avril 2015. Sur cette période, les contributions journalières moyennes aux PM10 de la combustion de biomasse sont globalement comprises entre 18% et 36%, les plus faibles niveaux étant obtenus pour Marseille et les plus élevés pour Grenoble. Parmi les autres agglomérations étudiées, Bordeaux et Poitiers présentent également des contributions journalières très élevées (environ 30%). Pour les autres sites (Rouen, Reims, Strasbourg, Nantes, Lyon, et Nice), cette contribution est estimée à environ 20%. Ces résultats sont en bon accord avec ceux obtenus précédemment, pour certains de ces sites ou pour d’autres agglomérations françaises, confirmant l’importance de l’influence du chauffage résidentiel au bois sur la qualité de l’air de l’ensemble du territoire métropolitain en hiver. Les résultats obtenus dans le cadre decette étude permettront d’affiner la méthodologie d’exploitation des données issues de la mesure automatique.