Recherche pour INERIS

Après une première partie retraçant les faits marquants sur la période 2020-2021, le rapport d'activité présente l'ensemble des démarches mises en œuvre et les actions réalisées pour assurer la coordination du dispositif français de surveillance de la qualité de l'air selon les quatre principales orientations décrites dans le contrat de performance 2016-2021 signé avec le ministère de la transition écologique : Assurer la qualité des données de l’observatoire et les adéquations avec les exigences européennes et les besoins de surveillance Assurer la centralisation au niveau national, l’exploitation et la mise à disposition des données produites par le dispositif de surveillance Améliorer les connaissances scientifiques et techniques du dispositif pour accompagner la mise en œuvre des plans d’action et anticiper les enjeux futurs du dispositif Assurer la coordination, l’animation et le suivi du dispositif national de surveillance Le rapport s'achève sur la présentation de l'organisation du LCSQA ainsi que des principaux chiffres clés, des indicateurs et jalons prioritaires. Notons que 2021 constitue une étape finale dans la réalisation des objectifs fixés dans le contrat de performance du LCSQA 2016-2021 et dont le bilan est positif au regard des indicateurs retenus. Le LCSQA a pu maintenir sa capacité d’expertise scientifique et technique tout en respectant les obligations définies dans la réglementation, comme la réalisation des audits techniques des AASQA et le maintien et la mise à jour du Référentiel Technique National en produisant des notes stratégiques et des guides méthodologiques. Parmi les principaux sujets traités par le LCSQA en 2020-2021, on peut retenir : En collaboration avec le BQA et les AASQA, l'élaboration d'une stratégie harmonisée de surveillance de la concentration totale en nombre des particules (ultra)fines et la définition d'une stratégie de suivi pérenne des pesticides dans l’air. L’ensemble des travaux du LCSQA concernant les polluants d’intérêt national et émergents (Particules Ultra Fines, potentiel oxydant des particules, 1,3-butadiène, NH3, H2S, pesticides) est décrit dans un dossier technique dédié (publié prochainement) ; La poursuite des travaux sur les systèmes capteurs pour la surveillance de la qualité de l’air avec notamment leur couplage avec des drones et la mise à disposition d’algorithmes « open-source » pour réaliser des cartographies à partir de systèmes capteurs mobiles (SESAM) ; L’ouverture et la valorisation auprès du public des données de qualité de l’air avec la mise en service, en septembre 2021, du nouveau site Geod’air, système national de gestion des données de qualité de l’air ; la poursuite de la collaboration avec le Gouvernement de la Nouvelle Calédonie qui s’est traduite par la fourniture à la Direction de l'Industrie, des Mines et de l'Energie de la Nouvelle-Calédonie de plusieurs guides méthodologiques et notes techniques, en lien avec la publication en janvier 2021 de l'arrêté relatif à l'amélioration de la qualité de l'air. L'accompagnement de Scal’Air (organisme de surveillance de la qualité de l’air en Nouvelle-Calédonie) s'est traduit par la finalisation de la comparaison interlaboratoire concernant la mesure automatique des particules (PM10 et PM2.5), et l’appui technique pour la mise en œuvre de la modélisation à Nouméa.

L’élaboration et l’évaluation des plans d’action visant à améliorer la qualité de l’air nécessitent l’identification et la quantification des principales sources d’émissions. Deux grands types de méthodologies sont alors principalement utilisées : celles se basant sur l’utilisation de modèles numériques permettant de simuler le devenir des polluants dans l’atmosphère à partir de cadastres d’émission, de la paramétrisation des conditions météorologiques et des processus physico-chimiques de (trans-)formation des PM ; celles se basant sur la mesure des propriétés physico-chimiques des particules sur un site récepteur (« modèles récepteurs »). Ces derniers rendent compte des situations réelles et sont aujourd’hui couramment utilisés au sein de la communauté scientifique et par les acteurs de la surveillance de la qualité de l’air. Un guide méthodologique pour leur mise en œuvre a été édité en 2014 et révisé en 2019 dans le cadre des travaux du forum Européen pour la modalisation de la qualité de l’air (FAIRMODE).[1] Le LCSQA/Ineris s’est fortement impliqué dans ces travaux, en collaboration avec le Joint Research Center. La présente note relie les différents chapitres du guide européen (indiqués en bleu) à certains des principaux points d’attention à considérer lors de la mise en œuvre de ce type outils statistiques, et en particulier de la Positive Matrix Factorization (PMF). Elle ne constitue donc pas un substitut à une lecture attentive et une application rigoureuse du guide européen.   [1] https://ec.europa.eu/jrc/en/publication/european-guide-air-pollution-source-apportionment-receptor-models

Le plan national de réduction des émissions de polluants atmosphériques (PREPA) 2017-2021 prévoit d’évaluer et de réduire la présence des produits phytopharmaceutiques dans l’atmosphère. Dans ce contexte, la modélisation peut être un outil d’aide à la décision pour cartographier les concentrations atmosphériques des pesticides et ainsi évaluer l’exposition de la population. L’étude de la qualité de l’air passe depuis plusieurs années par le développement et l’exploitation d’outils de modélisation de la pollution atmosphérique couvrant les échelles locales, régionale et mondiale. Les modèles ainsi développés peuvent être adaptés et appliqués à la dispersion des pesticides dans l’atmosphère. Deux types de modèles peuvent être utilisés pour déterminer les concentrations dans l’air de pesticides : Les modèles de dispersion à l’échelle locale peuvent être utilisés pour déterminer l’exposition des riverains. Les modèles actuels présentent cependant des limitations dans la représentation des processus physiques intervenant dans le transport atmosphérique des pesticides. Les modèles de chimie-transport, comme le modèle CHIMERE dont une version pesticide a été récemment développée et prenant en compte l’influence des processus physico-chimiques (dégradation, partage gaz-particule, déposition) sur les concentrations, néanmoins à une résolution en général plus grossière que les modèles locaux. L’une des principales difficultés réside en l’estimation des émissions de pesticides qui exige de coupler des données spatiotemporelles d’application de pesticides à un modèle de volatilisation des pesticides depuis le sol et le couvert végétal. La distribution spatiale d’application des pesticides peut être estimée avec les données de la BNVD-S (la Banque Nationale des Ventes de produits phytopharmaceutiques par les Distributeurs agréés spatialisée). La distribution temporelle peut être obtenue à partir d’enquêtes. Du fait de l’incertitude sur certains paramètres utilisés dans les modèles de volatilisation, il peut être nécessaire de calibrer les modèles à partir de données expérimentales.   Air pollution models of pesticides in the atmosphere The 2017-2021 French National Plan for the Reduction of Air Pollutant Emissions (PREPA) expressed the need for assessing and reducing the presence of pesticides in the atmosphere. Air pollution models covering local, regional and global scales could be applied to the dispersion of pesticides in the atmosphere and thus assess population exposure. Two types of models can be used to determine air concentrations of pesticides: Local scale dispersion models can be used to determine the exposure of local residents. However, these models have limitations in the representation of the physical processes involved in the atmospheric transport of pesticides.  Regional chemistry-transport models, in particular the pesticide version of the CHIMERE model have been recently developed to take into account the influence of physicochemical processes (degradation, gas-particle partitioning, deposition) on concentrations, although at a generally lower spatial resolution. One of the main difficulties lies in the estimation of pesticide emissions, which requires coupling a model of pesticide volatilization from soil and canopy to spatiotemporal data of pesticide application. The spatial distribution of pesticides can be estimated with data from BNVD-S (the National Bank of Sales of Plant Protection Products by Spatialized Authorized Distributors). The temporal distribution can be obtained from surveys. Due to the uncertainty of some parameters used in the volatilization models, it may be necessary to calibrate the models with experimental data.

Cette note technique rend compte de l’opportunité d’établir un protocole pour la caractérisation métrologique en laboratoire de micro-capteurs pour la mesure indicative des particules. Ce travail sera complété en 2018 pour aboutir le cas échéant à un protocole opérationnel qui prendra en compte les remarques et propositions des utilisateurs et des membres du groupe de travail « Micro-capteurs pour l’évaluation de la qualité de l’air ». Les micro-capteurs constituent, depuis quelques années, des outils émergents qui pourraient par exemple être utilisés pour obtenir des mesures indicatives des polluants gazeux et particulaires réglementés au titre de la Directive européenne 2008/50/CE sur la qualité de l’air [1]. Ces données sont particulièrement intéressantes pour le dispositif national car, en complément des méthodes de référence, ces instruments permettraient une surveillance continue et spatialisée à coût modéré. La Directive 2008/50/CE définit le nombre de points de mesure et le type de méthode à mettre en œuvre par chaque Etat Membre pour la détermination des teneurs en polluants gazeux et particulaires et leur adéquation vis-à-vis des valeurs cibles et limites définies. Pour les particules, si ces niveaux sont inférieurs au seuil d’évaluation supérieur (SES), des mesures indicatives ou par estimation objective peuvent être mises en place. Pour ce type de mesure, il doit être démontré que l’objectif de qualité des mesures présente une incertitude relative élargie inférieure à deux fois celle imposée pour les méthodes de référence. Le guide de démonstration d’équivalence (2010) [2] apporte des précisions sur la méthode à utiliser pour effectuer cette démonstration mais n’indique pas de protocole particulier destiné aux capteurs utilisés pour les mesures de qualité de l’air. Devant ces manques en matière de protocole de caractérisation, un groupe de travail au niveau du Comité Européen de Normalisation (CEN, WG 42 « Gas sensors ») s’est constitué pour travailler sur l’élaboration d’une spécification technique sur la caractérisation des performances des capteurs pour la détermination de la concentration des polluants réglementés dans l’air ambiant (gaz dans un premier temps). Les réflexions de ce groupe de travail s’inspirent des études menées par le JRC [3] depuis 2013, et sont également alimentées par la démarche simplifiée de caractérisation en laboratoire des capteurs de gaz adaptée pour le suivi de la pollution de l’air aux polluants gazeux et particulaires réglementés, sur laquelle le LCSQA travaille depuis 2015 [4].   [1] - Note technique LCSQA Episodes de pollution particulaire de mi-Janvier 2017  - Eléments de compréhension à partir des mesures automatiques (période du 18 au 23 janvier 2017), le 24 Janvier 2017 Olivier Favez - Tanguy Amodéo (INERIS), Ref. INERIS-DRC-17-159637-00915A [2] – Guide to the demonstration of equivalence of ambient air monitoring methods – Jan 2010 - http://ec.europa.eu/environment/air/quality/legislation/pdf/equivalence… [3] - Protocol of evaluation and calibration of low-cost gas sensors for the monitoring of air pollution – L. Spinelle, M. Aleixandre, M. Gerboles, JRC Technical Reports, 2013 [4] - LCSQA n°2200997038 / Validation du protocole métrologique micro-capteurs polluants gazeux réglementaires- N. REDON, F. DELCOURT, S. CRUNAIRE, N. LOCOGE - Mars 2017

Initiés en 2001, les premiers travaux méthodologiques de validation pour le prélèvement et l’analyse des pesticides reposaient sur une liste d’une trentaine de molécules. Depuis 2006, le LCSQA/INERIS a effectué annuellement des tests visant à valider l’efficacité de piégeage de nouvelles substances par la réalisation de dopages dynamiques selon la procédure décrite dans la norme NF XPX 43058. Les résultats de ces travaux sont compilés dans cette note.   Suite à la mise en évidence de l’inadaptation de la méthodologie de prélèvement décrite dans la norme NF XPX 43058 pour un certain nombre de substances présentant des caractéristiques de volatilité prononcées, des travaux de développement ont montré que l’utilisation de résine XAD2 permettait une nette amélioration de l’efficacité de piégeage pour la plupart de ces substances, sans toutefois se généraliser à l’ensemble. Depuis 2009, les travaux du LCSQA/INERIS se sont poursuivis dans l’optique de finaliser les tests de validation dans ces conditions de piégeage et en se focalisant principalement sur les substances présentant des résultats négatifs sur mousse PUF, non encore testées, ou particulièrement volatiles. Les résultats de ces travaux sont compilés dans cette note.   Au regard de ces résultats, il apparaît que la mise en œuvre d’un support « sandwich » constitué de mousse PUF et de résine XAD2, sans être infaillible, permet une amélioration sensible de l’efficacité de piégeage de la plupart des substances volatiles, parmi lesquelles on retrouve les plus recherchées par les AASQA (lindane, trifluraline, dichlorvos, chlorpyrifos,…), sans en dégrader celles des substances semi-volatile. Il convient donc d’envisager l’évolution de la méthode de prélèvement normalisée actuelle vers ce nouveau dispositif afin d’en élargir le champ d’application.