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L’usage des micro-capteurs en qualité de l’air connaît un essor rapide, comme en témoignent la presse scientifique internationale ainsi que les discussions conduites au niveau européen (FAIRMODE et AQUILA notamment) et français (GT « Micro-Capteurs pour l’évaluation de la qualité de l’air » lancé en 2017 et animé par le LCSQA). Les expériences réalisées avec des micro-capteurs se multiplient (utilisation fixe ou mobile dans différents types d’environnement urbain, sur des moyens de transport, pour le suivi de l’exposition individuelle, comme outils de sensibilisation…), à l’initiative des acteurs traditionnels de la surveillance, des collectivités locales, ou d’opérateurs privés. L’abondance des informations ainsi collectées pose la question de l’exploitation des données et des possibilités offertes par ces nouvelles technologies pour la surveillance réglementaire de la qualité de l’air.

Le principe d’une surveillance obligatoire de la qualité de l’air intérieur dans les lieux clos recevant du public a été introduit lors du Grenelle Environnement et acté dans le second plan national santé-environnement (PNSE2) ainsi que dans la loi n°2010-788 du 12 juillet 2010 portant engagement national pour l'environnement (article 180). De ce fait, le Laboratoire central de surveillance de la qualité de l'air (LCSQA) a été missionné, en 2008, pour élaborer des protocoles de mesure pour différentes substances pouvant faire l’objet d’une surveillance. Ces protocoles visaient à préconiser, pour chacune d'entre elles, des méthodes de prélèvement et d’analyse ainsi que des stratégies d’échantillonnage permettant de renseigner des niveaux globaux de concentrations dans les lieux concernés. Ainsi, en 2008, des protocoles ont été élaborés par le LCSQA [LCSQA (2008)] pour la surveillance du formaldéhyde et du benzène. Dans un premier temps, ces travaux ont été consacrés aux lieux scolaires et d'accueil de la petite enfance. La construction de ces protocoles a été réalisée en collaboration étroite avec un groupe de suivi spécialement mis en place à cet effet et composé de nombreux experts des environnements intérieurs et acteurs de la surveillance de la qualité de l'air ambiant.  Par ailleurs, afin de définir les modalités d’une future surveillance à caractère réglementaire, une campagne pilote a été conduite au niveau national sur la période 2009-2011. Diligentée et financée par le ministère en charge de l’écologie, en lien avec les ministères chargés de la santé, de l’éducation nationale et de la famille, cette campagne a été menée avec l’appui technique et organisationnel, au niveau national, de l’Institut national de l’environnement industriel et des risques (INERIS), dans le cadre de ses missions au sein du Laboratoire central de surveillance de la qualité de l’air (LCSQA), et du Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB). Les mesures ont été réalisées par les Associations agréées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA). Des spécialistes en audit technique des bâtiments sont également intervenus pour le diagnostic technique des établissements. Au total, 316 établissements répartis sur l’ensemble du territoire ont été concernés entre 2009 et 2011. Lors de cette campagne, deux polluants prioritaires ont été mesurés : le formaldéhyde et le benzène. Par ailleurs, le niveau de confinement a été évalué et un diagnostic technique de chaque établissement a été réalisé afin de disposer d'une description précise du bâtiment et de son environnement proche (ventilation, systèmes de chauffage, revêtements et mobiliers …). Si cette campagne a permis de renseigner sur un plan national les niveaux de concentrations rencontrés dans les écoles et les crèches, elle a également été l’occasion de tester en conditions réelles les protocoles élaborés en 2008 et d’optimiser, via le retour d’expérience réalisé, la méthodologie et les modalités à mettre en œuvre dans la perspective d’une surveillance à caractère réglementaire. C’est sur cette base que le présent document a été établi, afin de fournir aux opérateurs de la surveillance un référentiel pour le formaldéhyde et le benzène concernant la stratégie d’échantillonnage ainsi que le positionnement des résultats obtenus. Pour mémoire, l’Observatoire de la Qualité de l’Air Intérieur poursuit ses actions de recherche sur les lieux de vie fréquentés par les enfants. A ce titre, une campagne nationale de mesures dans les écoles va débuter prochainement avec un objectif de connaissance des expositions des enfants à la pollution de l’air intérieur (large panel de composés visés

Après une première partie retraçant les faits marquants de l'année 2017, le rapport d'activité présente l'ensemble des démarches mises en oeuvre et les actions réalisées en 2017 pour assurer la coordination du dispositif français de surveillance de la qualité de l'air selon les quatre principales orientations du contrat d'objectif : 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.

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

Le TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) est un appareil de mesure très répandu au sein des Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA). Il est capable de mesurer en continu la concentration massique des particules en suspension dans l’air (en μg/m3), ce qui le rend préférable à la méthode gravimétrique qui nécessite des pesées postérieures au prélèvement. A l’heure actuelle, cet appareil est étalonné à l’aide de cales étalons raccordées au système international. Ces cales, ayant des masses de l’ordre de 80-100 mg, permettent de vérifier laconstante d’étalonnage de la microbalance. Le contrôle de sa linéarité est effectuée grâce à trois cales étalons ayant des différences de masses de l’ordre de la dizaine de mg. En considérant un débitvolumique du TEOM-FDMS de 3 L/min, la valeur limite pour les PM10 (50 μg/m3 en moyenne journalière) représente une masse particulaire d’environ 2 μg sur 15 min de prélèvement. Ladifférence de masse des cales étalons n’est donc pas représentative des masses particulaires atmosphériques prélevées sur un quart d’heure. De plus, l’utilisation de ces cales ne permet pas deprendre en compte un éventuel dysfonctionnement du système de prélèvement en amont de la mesure de la masse et du système de filtration intrinsèque à la microbalance. Par conséquent, le LNE a proposé de développer une méthode d’étalonnage en masse des TEOM-FDMS qui consiste à : - Générer et prélever des particules ayant des concentrations connues et stables dans le temps (prélèvement de masses particulaires inférieures à 5 mg sur une demi-heure pour l’année 2013 pour cette phase d’optimisation avec un objectif de descendre à une masse particulaire inférieure à 500 μg sur une demi-heure en 2014), d'une part sur le filtre du TEOM-FDMS en passant par lesystème de prélèvement (hors tête de prélèvement), et d'autre part sur un filtre externe, -  Puis comparer les masses mesurées par le TEOM-FDMS avec les masses « vraies » mesurées par la méthode gravimétrique sur le filtre externe. En considération de l’ensemble des éléments précités, cette méthode a également été développéepour mettre en place un étalonnage des TEOM-FDMS (1) - pour une gamme de masse inférieure àcelle des cales étalons et (2) - réalisable dans des conditions proches de leur fonctionnement« normal ». Le problème rencontré en 2012 lors des essais avec le porte filtre externe a été résolu en 2013 (régulateur de débit massique (RDM) remplacé et le nouveau RDM a fait l’objet d’un étalonnage endébit). En parallèle, des travaux ont été menés afin de rendre portable le système de génération (ajout d’un compresseur d’air, portabilité, …). Des essais ont ensuite été effectués en couplant ce nouveausystème de génération portable avec le TEOM-FDMS du LCSQA/LNE, puis avec trois différents types de TEOM-FDMS sur le site du LCSQA/INERIS à Verneuil-en-Halatte. Les résultats ont globalement conduit à des écarts-types relatifs de répétabilité et de reproductibilité relativement faibles (inférieurs à 5,1%) en comparaison avec les études précédentes. Lors de cette étude, un domaine de masses de référence a été caractérisé grâce aux mesures « porte filtre externe » calculées pour 27 expériences menées sur neuf jours différents. Les masses deréférence obtenues aux temps de chargement de 12, 24 et 36 minutes, en prenant en compte les écarts-types de reproductibilité (k=2) obtenus grâce à l’application de la norme ISO5725-2, sontrespectivement égales à 1260 ± 101 μg ; 2507 ± 163 μg et 3759 ± 242 μg. Il a ainsi été effectué une comparaison globale entre ce domaine de référence et les masses moyennes pesées et lues obtenues pour chacun des quatre différents « TEOM-FDMS » impliquésdans cette étude. Il ressort de cette comparaison une validation des mesures «TEOM-FDMS », pesées et lues, avec les mesures gravimétriques.

Dans la ville de Saint Pierre, l’observatoire réunionnais de l’air (ORA) dispose de deux stations urbaines de surveillance de la qualité de l’air situées respectivement dans l’enceinte de la crèche de « Bons Enfants » (désignée BON ci-après) et de l’école élémentaire « Luther King » (désignée LUT ci-après). Chacune de ces stations a été équipée d’un analyseur automatique de PM10 de type TEOM-FDMS en cours d’année 2007. Depuis cette date, l’ORA observe des dépassements systématiques des valeurs limites de PM10 fixée par la Directive européenne 2008/50/CE sur la station BON, à l’inverse de la station LUT (alors que ces deux stations de fond urbain ne sont distantes que d’environ 1km). Après avoir vérifié les aspects métrologiques en fin d’année 2007, l’ORA a recherché les facteurs environnementaux susceptibles d’influencer de manière distincte ces deux stations. Il s’avère que la station BON est située plus près du littoral que la station LUT, et en aval d’une barrière de corail. Sur la base d’observations in situ et d’analyses chimiques ponctuelles, l’ORA a mis en avant dès 2008 le rôle probablement majeur joué par les embruns marins dans la survenue des dépassements de valeurs limites à BON. Ces arguments ont été fournis à la Commission Européenne, mais cette dernière les a jugés insuffisants. C’est dans ce contexte que le ministère en charge de l’environnement a sollicité le LCSQA/INERIS en 2011. La présente note rend compte des premiers résultats de spéciation chimique réalisée sur des échantillons journaliers de PM10 prélevés sur filtres au deuxième semestre 2011. Les dépassements du seuil journalier de 50µg/m3 en PM10 ayant pu être étudiés entre septembre et novembre 2011 sur la station BON (soit 19 dépassements sur 41 durant l’année civile 2011) sont attribuables, sans aucune ambigüité, aux embruns marins. Par ailleurs, les résultats obtenus mettent en évidence une bonne homogénéité des niveaux de particules d’origine anthropique entre les stations BON et LUT, ainsi que  le rôle majeur joué par les sels de mer sur la différence des concentrations de PM10 enregistrés sur ces deux stations. Sur cette base, une méthode empirique simple de « rétro-estimation » de la contribution des embruns marins à BON a pu être proposée. L’application de cette méthodologie à l’ensemble de la période 2008-2011 suggère la conformité de la station BON vis-à-vis des valeurs limites définies par la Directive 2008/50/CE au cours de ces quatre dernières années, après retranchement de la contribution de la source marine. Cette analyse doit encore être validée, notamment à l’aide des prélèvements et mesures à réaliser au cours du premier semestre 2012

Le rapport "Campagne d’étalonnage des ACSM 2017 : Application d’une nouvelle méthode d’étalonnage et comparaison des mesures" présente les résultats d’une campagne d’étalonnage et de comparaison des ACSM qui s’est déroulée en trois étapes successives, entre le 11 et le 29 mai 2017. Elle a rassemblé l’ensemble des ACSM en fonctionnement dans les AASQA. Dans un premier temps, les ACSM ont été configurés avec les paramètres d’étalonnages existants, déterminés lors de précédentes campagnes en station. Ils ont ensuite été connectés à l’air ambiant en parallèle à l’aide d’une ligne de prélèvement équipée d’une tête PM2,5 et laissés en fonctionnement du 11 au 15 Mai. L’objectif de cette première phase était de comparer les performances des ACSM pour la mesure des cinq espèces chimiques majeures : Matière Organique (OM), Nitrate (NO3-), ammonium (NH4+), sulfate (SO42-) et Chlore (Cl-). Les résultats de cette comparaison ont permis de montrer que les mesures des Q-ACSM participants étaient assez peu dispersées pour l’ensemble des espèces chimiques. Des comparaisons des mesures ACSM avec des mesures de la composition chimique de filtres prélevés dans la fraction PM1 ont également démontré la justesse des valeurs des efficacités d’ionisation (IE) et des efficacités d’ionisation relative de l’ammonium (RIE NH4) utilisés. Ces mêmes résultats ont montré par ailleurs une sous-estimation des mesures des des concentrations de sulfate par Q-ACSM. Dans un deuxième temps, des opérations d’étalonnage ont été menées sur l’ensemble des instruments afin de déterminer les efficacités d’ionisation (IE) et des efficacités d’ionisation relative de l’ammonium (RIE NH4). Une nouvelle procédure d’étalonnage a également été testée dans le but notamment d’améliorer les valeurs des efficacités d’ionisation relatives du sulfate (RIE SO4). Les coefficients d’étalonnages mesurés via les deux approches sont présentés dans ce rapport. A l’issue des opérations d’étalonnage, les ACSM ont été laissés en fonctionnement, du 19 au 29 mai, en parallèle pour la mesure de l’air ambiant. L’objectif était alors de comparer les performances des ACSM après étalonnage et de discuter des résultats des deux méthodes d’étalonnage appliquées. Après étalonnage, la dispersion des mesures ACSM a été réduite de manière notable. De plus, la nouvelle méthode d’étalonnage a permis une meilleure détermination des RIE SO4 plus satisfaisante que ceux qui étaient obtenus avec l’ancienne procédure.

La présente note synthétise les différentes actions réalisées pour le compte des AASQA par le LCSQA en 2009 dans le domaine de l’échantillonnage et de l’exploitation de données. Ces travaux sont divers : formation, séminaire, assistance ponctuelle, études méthodologiques. Tous visent cependant au développement d’une approche cohérente allant de la collecte de données à l’analyse statistique ou géostatistique de ces dernières. Les questions abordées concernent la définition de stratégies d’échantillonnage temporel et spatial ; le traitement et l’analyse statistique des données recueillies (reconstitution de données, étude des relations avec des variables auxiliaires) ; l’élaboration de cartographies. Parmi les principales actions réalisées ou engagées en 2009, il convient de relever : la mise au point et l’évaluation, en collaboration avec le Centre de Géosciences/géostatistique de Mines ParisTech, d’une méthode d’optimisation de l’échantillonnage spatial ; cette méthode a été appliquée à l’échantillonnage du benzène en milieu urbain et testée sur trois agglomérations. l’organisation d’une formation sur la cartographie à partir de données de mesure et de modélisation ; la mise en chantier d’une étude sur la cartographie urbaine de fond et de proximité, avec comme cas d’application un quartier de Grenoble où ATMO Rhône-Alpes a récemment conduit une campagne de mesure ; l’exploitation des travaux réalisés par l’INERIS sur les incertitudes de modélisation afin que les AASQA disposent d’éléments utiles pour évaluer la précision de leurs modèles d’après les objectifs de qualité réglementaires.

  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 14 juin 2018. Mise en application : 14 juin 2018   Attention : Ce guide 2017 est obsolète ; il a fait l'objet d'une révision en 2023 applicable au 15 mars 2024 Lire le guide révisé Guide méthodologique pour la surveillance des PM10 et PM2.5 dans l’air ambiant par méthode optique FIDAS (révision 2023) | LCSQA   Ce guide se conçoit comme le référentiel français en termes d’exigences de qualité des données obtenues par méthode optique FIDAS pour la surveillance des PM10 et PM2,5 sur les sites de fond urbain de l’ensemble du territoire comme préconisé par l’arrêté du 19 avril 2017 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air ambiant. A la date de publication de ce guide, le FIDAS 200 est reconnu conforme sur le plan technique pour la mesure réglementaire des PM10 et PM2.5, uniquement sur site de fond urbain, péri urbain et rural et dans une configuration technique spécifique (cf. liste des appareils conformes pour la mesure réglementaire, téléchargeable sur le site internet du LCSQA : www.lcsqa.org).  Ce guide a pour objectif de rappeler les exigences en matière de contrôle et assurance qualité (AQ/CQ) qu’il convient de respecter afin de garantir une mesure réglementaire par FIDAS, de la matière particulaire (PM) dans l’air ambiant au sein du dispositif français de surveillance de la qualité de l’air. Dans un premier temps, il rappelle les bonnes conditions de mise en œuvre du FIDAS sur site et de notifier aux utilisateurs les entretiens, maintenances et audits à effectuer pour assurer le bon fonctionnement de celui-ci. Il complète ou met en avant les points importants traités dans le mode d’emploi en version française fourni par le revendeur. Les figures présentes dans ce guide méthodologique sont d’ailleurs extraites de ce dernier. Dans un second temps, ce guide présente l’ensemble des critères AQ/CQ à réaliser afin de vérifier le respect des exigences de la norme NF EN 16450 « Air ambiant — Systèmes automatisés de mesurage de la concentration de matière particulaire (PM10 ; PM2,5) », élaborée par le comité technique CEN/TC 264 « Qualité de l’air », parue le 29 avril 2017. Il incombe à chaque AASQA de mettre en œuvre ces critères AQ/CQ et ces exigences selon la périodicité indiquée, de les documenter et de mettre en place les actions correctives adéquates en cas de non-respect des exigences minimales.  De son côté, le LCSQA continuera son travail de centralisation des retours d’expériences AASQA, de synthèse des problèmes rencontrés et des solutions trouvées par le biais de rapports annuels et/ou lors des réunions de la commission Mesures Automatiques du LCSQA. Dans l’ensemble du guide, sauf mention contraire, les exigences en matière de contrôle et d’assurance qualité indiquées concernent tous les types de FIDAS (i.e. 200, 200S et 200E). Le FIDAS 200 correspond à la configuration de base. La version 200E correspond à la configuration avec cellule de mesures déportée. Pour une installation à l’extérieur, il convient d’utiliser la version 200S (i.e. avec caisson étanche IP65).