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Résumé de la note "Usage et performances des outils Vigilance et Prev'air Urgences - Retour d'expérience" Afin de répondre aux exigences de l’arrêté du 26 mars 2014 concernant le déclenchement des procédures d’information et d’alerte, les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air doivent être en mesure d’estimer sur leur territoire de compétence les surfaces et populations potentiellement touchées par des dépassements de seuil. Pour les accompagner dans cette tâche, le LCSQA a mis en place les outils Vigilance (initialement nommé Alerte) et PREv’Air-urgence. Ce dernier concerne des développements spécifiques ont été réalisés à partir de la chaine de modélisation nationale PREV’AIR. La chaîne de calcul dédiée aux épisodes a été mise en place, dédiée à la prévision des dépassements des valeurs limite de qualité de l’air et PREV’AIR-Urgence est désormais opérationnel. La présente note en décrit le fonctionnement et les performances obtenues en 2015. En parallèle, les travaux de développement d’un nouvel outil VIGILANCE ont été lancés fin 2014. Il a été présenté aux acteurs concernés (MEEM, DREAL, AASQA) en mars 2015, et déployé officiellement le 15/04/2015 sur le site web du LCSQA. Une notice utilisateur rédigée par le LCSQA est également disponible sur le site. Dans le présent document, les grands principes de l’outil sont rappelés, ainsi qu’un premier retour d’expérience suite à sa mise en œuvre depuis mi-2015.

Quand il est possible de quantifier la contribution des opérations de sablage/salage des routes aux niveaux de particules mesurés dans l’air ambiant, la directive européenne sur la qualité de l'air 2008/50/CE[1] permet aux États membres de soustraire cette contribution de la concentration totale des PM10 avant de vérifier la conformité avec les valeurs limites et objectifs de qualité de la législation. Quelques études nationales sur la base de campagnes mesures montrent que la part due au sablage / salage en France est en moyenne faible mais peut-être non négligeable sur certains sites trafic. De façon plus générale, la fraction de PM10 due à la remise en suspension de poussières déposées au sol est non négligeable en fond urbain et très importante dans les rues. L’estimation de la remise en suspension par le trafic est importante pour mieux simuler, à l’aide de modèles de chimie transport comme CHIMERE, les concentrations de particules en zone trafic et même à l’échelle urbaine. Des modèles simples doivent pouvoir être implantés dans des modèles de qualité de l’air à l’échelle de la rue. Localement sur certains sites trafic il a été mis en évidence le rôle des opérations de sablage/salage, néanmoins d’autres études sont certainement nécessaires pour mieux quantifier cet impact dans les régions les plus concernées. En 2011, le guide de la Commission Européenne ne préconisait pas l’utilisation de la modélisation pour déterminer la part du sablage/salage des concentrations en PM10. Depuis, la modélisation à l’échelle de la rue de la remise en suspension par le trafic routier a été améliorée et le modèle NORTRIP développé par le NILU[2] permet d’évaluer les concentrations induites par ce processus et d’estimer  une contribution imputable au salage/sablage. Néanmoins, les incertitudes semblent encore très importantes et les informations requises en entrée doivent être très précises pour les limiter.   [1] Directive 2008/50/CE du Parlement européen et du Conseil du 21 mai 2008 concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe [2] Institut de Recherche Norvégien sur l’Air (http://www.nilu.no/)

Depuis 2012, le LCSQA propose d’une part, de réaliser une série de contrôles métrologiques des analyseurs de mercure en laboratoire afin de vérifier leur bon fonctionnement et les qualifier au regard d’une série de tests définis, et de procéder à des essais d’intercomparaison en laboratoire et en situation de terrain afin de déterminer et vérifier le respect de l’exigence de la Directive Européenne en matière d’incertitude de mesures. Des tests de linéarité (gamme 0-300 ng/m3), de dérive sur 7 jours (concentration stabilisée de 50 ng/m3) et de sensibilité à la variation de température (10°C-22°C-35°C) ont été réalisés en laboratoire entre 2013 et 2015 sur les analyseurs Tekran et Lumex. Ils ont permis de constater : que les analyseurs Tekran sont linéaires et peu soumis au phénomène de dérive (1%> sur 7 jours). Dans ces conditions, le LCSQA recommande d’effectuer des étalonnages automatiques à fréquence hebdomadaire. Il apparait toutefois des écarts excessifs (>15%) entre les étalonnages internes des différents appareils. Le LCSQA propose de résoudre ce problème en procédant à l’étalonnage externe  qui permettra de vérifier pour chaque appareil la valeur de la vitesse de diffusion de la source à perméation donnée par le constructeur. Enfin, la sensibilité à la température des appareils Tekran est faible et estimée à + 0.3 ng/°C pour les températures inférieures à la température ambiante, et - 0.3 ng/°C pour les températures supérieures; que les appareils Lumex sont  linéaires et peu soumis à la dérive (environ 5% sur 7 jours). Sur la base des étalonnages internes de chaque appareil, on note des écarts de mesure entre appareils de l’ordre de 13 % qui reste dans la tolérance des constructeurs (15 %). Ces appareils présentent une forte sensibilité à la variation de température ambiante, particulièrement notable lorsque la température est instable. A température stabilisée, l’influence est estimée entre + 0,3 ng/°C et +0,6 ng/°C. A la lumière du comportement incohérent d’un des analyseurs testés, il apparait important de souligner l’intérêt d’effectuer un contrôle métrologique dès lors qu’une opération de mise à jour du software a été effectuée.   A l’avenir, le LCSQA propose de poursuivre le contrôle des analyseurs des AASQA avec une périodicité de 2 ans, en passant en revue alternativement les analyseurs Lumex et Tekran et de procéder ponctuellement au regroupement de l’ensemble des appareils afin de réaliser une intercomparaison visant à vérifier le respect des incertitudes de la Directive européenne 2004/107/CEet de la norme NF EN 15852. Techniquement, les  tests de linéarité seront réalisés dans la gamme habituelle 0-300 ng/m3, et sur demande d’AASQA dans une gamme plus réduite. L’essai de répétabilité sera effectué consécutivement. Les appareils Tekran feront l’objet de tests de linéarité avec étalonnage interne puis externe pour mettre en évidence et déterminer les décalages et les évolutions dans le temps des sources d’étalonnage internes. L’influence de la variation de température, et en particulier les fortes perturbations lors des phases transitoires, sur les appareils Lumex sera vérifiée en procédant à des variations de températures plus progressives. La sensibilité des appareils des 2 constructeurs à la variation d’humidité reste à effectuer. Le mode opératoire est à établir afin de procéder à des variations progressives.

La note "Exposition dynamique de la population à la pollution atmosphérique" propose la synthèse des méthodes permettant un calcul dynamique de l’exposition et fait le tour des travaux scientifiques ayant comparé l’exposition estimée par ce type de calcul avec l’exposition estimée par une méthode statique. En fin de document, d’autres sources d’incertitude pesant sur le calcul de l’exposition sont brièvement abordées, ainsi que des recommandations concernant le calcul de l’exposition. Le calcul de l’exposition de la population à la pollution atmosphérique est nécessaire à des fins réglementaires, mais également pour alimenter des études d’impact sanitaire ou simplement pour mieux caractériser l’impact de la pollution sur l’homme. Dans la très grande majorité des études, l’exposition est estimée en croisant concentrations et population statique, c’est-à-dire comptabilisée au lieu de résidence. De récentes études ont estimé cette même exposition mais en tenant compte de l’aspect dynamique de la population qui se déplace et travaille parfois loin des zones d’habitation. 

La note "Retour d’expérience sur les TEOM-FDMS 1405-DF" fait état d'un retour d’expérience suite aux interrogations des AASQA sur la qualité de la mesure fournie et un taux de panne a priori plus fréquent pour ce type d’appareil que pour le reste du parc des TEOM-FDMS. Le TEOM-FDMS 1405-DF est le dernier appareil développé par THERMO SCIENTIFIC pour la mesure en continu de la concentration massique en particules dans l’air ambiant. Il permet la mesure simultanée de la fraction PM10 et PM2,5. Afin de répondre à ces interrogations, les résultats des travaux menés dans le cadre du suivi d’équivalence des particules ainsi qu’au sein des AASQA disposant d’un TEOM-FDMS 1405-DF ont été exploités. Sur le volet des pannes, les informations collectées lors de ce travail ne permettent pas de conclure à un taux de panne et de gravité des TEOM-FDMS 1405-DF supérieur à la moyenne du parc des TEOM-FDMS du dispositif national. Concernant la qualité de la mesure fournie, le volume de données disponibles à ce jour ne permet pas de statuer sur la capacité du TEOM-FDMS 1405-DF à fournir une mesure pertinente, notamment par rapport à la méthode de référence par gravimétrie. Cependant, une tendance à la sous-estimation de la concentration en particules de la fraction PM10 d’environ 20% a été remarquée, quelle que soit la typologie des sites et quel que soit l’élément de comparaison utilisé (i.e. par rapport à la méthode de référence ou par rapport à un autre TEOM-FDMS, d’ancienne génération). En l’état, et en l’absence d’autres jeux de données, il est difficile de conclure sur l’origine de la sous-estimation de la fraction PM10 (fraction PM2,5, fraction COARSE (comprise entre les fractions  PM2,5 etPM10) ou combinaison des deux) De ce fait, ce retour d’expérience ne permet pas de retirer le TEOM-FDMS 1405-DF du matériel homologué, mais, conformément aux discussions des CS PM d’octobre 2015 et de mars 2016, le LCSQA recommande, dans l’attente de données complémentaires, de ne plus acheter de TEOM-FDMS type 1405-DF pour de la mesure réglementaire.

La note "Essais d’adéquation du FIDAS 200 à la mesure réglementaire en France – Bilan des essais 2013-2015" rend compte des résultats d'essais pour les mesures de PM10 et PM2,5, obtenus suite aux campagnes de mesure réalisées de 2013 à 2015 en collaboration avec différentes associations agrées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA) : AIR PACA, AIRPARIF,ASPA,ATMO AUVERGNE, ATMO CHAMPAGNE-ARDENNEet QUALITAIR CORSE. Ces essais ont consisté à évaluer la cohérence des mesures FIDAS vis-à-vis de la méthode de référence décrite dans la norme NF EN 12341 (Air ambiant - Systèmes automatisés de mesurage de la concentration de matière particulaire (PM10; PM2,5)), en cohérence, lorsque cela était possible, avec les préconisations de la norme prEN16450 (Air ambiant - Méthode normalisée de mesurage gravimétrique pour la détermination de la concentration massique MP10 ou MP2,5 de matière particulaire en suspension). Les résultats ont montré un bon accord des mesures du FIDAS 200 avec celles obtenues par la méthode de référence sur les sites de fond urbain. Sur ce type de site, les performances du FIDAS évaluées dans ce travail sont tout à fait similaires à celles obtenues pour les autres systèmes de mesure automatiques (AMS) actuellement homologués. Sur les sites trafic, les résultats n’ont pas été satisfaisants. Suite à cette observation, le constructeur a proposé une évolution de l’algorithme de traitement des données spécifiquement dédié à la mesure sur site trafic. Les résultats préliminaires ont montré une amélioration des résultats pour la fraction PM10 mais avec un biais toujours important pour la fraction PM2,5. En l’état, l’utilisation d’un FIDAS sur site trafic nécessiterait l’utilisation d’une fonction de correction qui devrait être propre à chaque site et déterminée à l’aide de mesures gravimétriques.L’ensemble de ces résultats ne sont pas définitifs et les essais seront poursuivis au cours de l’année 2016.

Le rapport intitulé « Recommandations techniques pour l’utilisation du granulomètre UFP 3031 » fournit les recommandations nécessaires à la mise en œuvre de cet appareil. Elles sont basées sur le retour d’expérience des utilisateurs français. Ces recommandations complètent les informations disponibles également dans les manuels d’utilisation fournis par le constructeur. Par ailleurs, ce document répertorie les principales questions méthodologiques d’actualité pourle granulomètre UFP 3031, et fait un point sur leur avancement. Ce document de recommandations techniques a été rédigé de façon concise, afin de faciliter son utilisation sur le terrain. L’UFP 3031 (TSI) est un granulomètre utilisé pour la mesure en continu des particules ultrafines. Il est actuellement mis en œuvre par trois AASQA françaises (AIRAQ, AIR PACA, AIR Rhône-Alpes), membres du groupe de travail « Particules Ultra Fines » (GT PUF).

Deux nouveaux appareils de mesure ayant fait leur apparition sur le marché proposent d’autres techniques que la méthode de référence (chimiluminescence) : la conversion photolytique pour l’analyseur T200UP Blue Light d’API et la technique CAPS (Cavity Attenuated Phase Shift, CAPS) pour l’analyseur T500U d’API. Cette étude visait à évaluer leurs performances via deux campagnes de mesure mettant en parallèle ces différentes techniques, ciblant une typologie de type fond urbain et une typologie de site type trafic et en se focalisant sur la mesure du dioxyde d’azote (NO2), la technique CAPS permettant de mesurer uniquement ce paramètre. Pour rappel : La directive 2008/50/CE fixe les valeurs limites à respecter pour le dioxyde d’azote (NO2) et les oxydes d’azote (NOx) ainsi que les méthodes de référence à mettre en œuvre. La norme NF EN 14211 « Méthode normalisée pour la mesure de la concentration en dioxyde d’azote et monoxyde d’azote par chimiluminescence » doit être appliquée pour la surveillance de ces paramètres. La première campagne s’est déroulée à la station de Creil dans l'Oise (type fond urbain) d’octobre 2014 à février 2014  où des analyseurs à chimiluminescence (APNA-370 d’Horiba, 200E d’API, 42i et 42i (boucle de retard) de TEI) ont été comparés avec l’analyseur T200UP Blue Light d’API mettant en œuvre la conversion photolytique. Il nous a été impossible d’intégrer un analyseur utilisant la méthode CAPS faute d’obtenir un prêt d’un fournisseur. Une surveillance de l’humidité ambiante a été réalisée afin d’étudier l’influence du taux d’humidité sur la mesure du dioxyde d’azote. La seconde campagne s’est déroulée à la station de Lyon périphérique (type trafic) en bordure du périphérique de Lyon du 2 au 23 avril 2015 où un analyseur à chimiluminescence (APNA-370 d’Horiba) a été comparé avec l’analyseur T200UP Blue Light d’API mettant en œuvre la conversion photolytique et l’analyseur T500U d’API mettant en œuvre la méthode CAPS. La campagne de Creil a permis de mettre en évidence que la technique de conversion photolytique donnait des mesures sensiblement identiques à celles des analyseurs fonctionnant sur le principe de la chimiluminescence(moins de 1% d’écart). La corrélation de l’humidité ambiante et des mesures du dioxyde d’azote n’a pas pu mettre en évidence de lien entre ces deux paramètres. La campagne de Lyon périphérique a mis en évidence que la technique CAPS était sensiblement identique à la chimiluminescence à un biais près de 3 ppb alors que la conversion photolytique présentait un écart de corrélation de l’ordre de 30% avec la chimiluminescence. Il ressort de cette étude que la technique CAPS est comparable à la chimiluminescence sur des sites type fond urbain ou trafic alors que la conversion photolytique ne peut s’appliquer que sur des sites où les concentrations en dioxyde d’azote seront au maximum de l’ordre de 50 ppb.

  Ce document fait partie du référentiel technique national, conformément à l'arrêté du 19 avril 2017 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air Mise en application : 2016   *Note mise à jour en mai 2017. La note "Synthèse méthodologique sur la caractérisation des situations de dépassement de seuil" synthétise la démarche à suivre pour caractériser une situation de dépassement. Elle porte sur la délimitation des zones de dépassement et l'estimation des populations et écosystèmes exposés. Les recommandations émises dans ce document s’appuient notamment sur les méthodologies étudiées par le LCSQA et discutées en Commission de suivi Emissions, Modélisation et Traitement de Données. Des exemples extraits des travaux du LCSQA sont fournis à titre d'illustration.

  Les données de population spatialisées sur la France selon la méthodologie nationale "MAJIC" (Létinois, 2014 et 2015) ont été réactualisées fin 2015 pour être diffusées aux AASQA. La note de 2015 intitulée "Fourniture des données de population spatialisées selon la méthodologie nationale" précise la nature de ces mises à jour et les contrôles qualité effectués.