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D’importants épisodes de pollution particulaire ont impacté la métropole (en particulier le grand quart Nord-Est de la France et le bassin Rhône-Alpin) au cours du mois de mars 2015.   La présente note synthétise les résultats de caractérisation physico-chimique obtenus en temps quasi-réel au cours de cette période, notamment à l’aide des instruments de type AE33 et ACSM récemment implantés sur quelques sites du dispositif national de surveillance.   La pollution particulaire de la période étudiée ici (du 5 au 24 mars 2013) était surtout constituée des particules fines (prédominance des PM2.5 au sein des PM10). La deuxième semaine du mois de mars était caractérisée par des concentrations relativement élevées à très élevées (> 80 μg/m3, en particulier en Lorraine) et par la prédominance des aérosols carbonés (carbone suie et matière organique) principalement issus des émissions locales de sources de combustion (dont chauffage au bois et transport routier).   Ces émissions locales sont restées importantes au cours de la troisième semaine de mars, période correspondant à la survenue d’épisodes de pollution très importants (en particulier entre le 18 et le 21 mars). A ces émissions s’est rajouté le nitrate d’ammonium (composé secondaire formé à partir du NH3 agricole et des NOx du transport routier) devenant majoritaire.   Les éléments disponibles ici ne permettent pas de conclure de manière quantitative sur la contribution des phénomènes d’import et de « production locale ».   Si des phénomènes d’advection ont pu être mis en évidence entre l’amont et l’aval de l’agglomération parisienne et à plus large échelle spatiale, il semble nécessaire de pouvoir réaliser une meilleure estimation des mécanismes de formation locale de nitrate d’ammonium à l’aide de modèles de chimie-transport ainsi que grâce à l’implantation d’instruments de mesure sur quelques sites stratégiques supplémentaires.

  Attention : Ce guide 2015 est obsolète ; il a fait l'objet d'une révision en 2016 applicable au 22 avril 2017. Accès au guide révisé "conception, implantation et suivi des stations françaises de surveillance de la qualité de l'air" (2016)   Le LCSQA a reçu pour mission d’assurer la coordination technique du dispositif de surveillance de la qualité de l'air à l’échelle nationale. A ce titre, il doit veiller à ce que l’information délivrée par l’ensemble des moyens de surveillance réponde, avec un degré de fiabilité suffisant, aux besoins des pouvoirs publics, et permette à ceux ‐ci de remplir leurs devoirs d’information objective de la population et de réduction des risques pour l’homme et pour l’environnement. Le développement d’un dispositif propre à offrir une telle garantie suppose l’élaboration de prescriptions méthodologiques communément acceptées et appliquées. La rédaction du présent guide s’inscrit dans ce travail méthodologique. Consacré exclusivement aux stations de mesure, ce document met à jour et remplace le guide national Classification et critères d’implantation des stations de surveillance de la qualité de l’air publié par l’ADEME en 2002. Celui ‐ci a été révisé en tenant compte de l’évolution du contexte législatif et normatif, afin de disposer d’un référentiel national sur la macro et lamicro‐implantation des points de mesure qui soit conforme aux exigences et aux recommandations des textes européens en vigueur ainsi qu’aux contraintes techniques issues des normes émises par le Comité Européen de Normalisation (CEN). Le référentiel ainsi établi est détaillé dans les chapitres suivants. Après une série de définitions nécessaires à la bonne compréhension du guide, celui‐ci présente : les éléments descriptifs d’une station de mesure ; la classification et la représentativité des stations, caractéristiques essentielles pour l’interprétation et la comparaison des mesures ; des recommandations pratiques sur la conception des stations et l’implantation des points de prélèvement.

Le LCSQA assure chaque année une assistance technique et méthodologique relative au traitement statistique et géostatistique des données et à l’élaboration de cartographies. Afin de mieux répondre aux besoins des AASQA concernant la cartographie de la pollution en milieu urbain, et en complément des travaux méthodologiques conduits sur ce sujet, cette assistance s’est étendue à l’utilisation des modèles de dispersion.   La présente note synthétise les actions réalisées en 2014 dans ces différents domaines pour le compte des AASQA. Ces actions ont pris différentes formes : échanges téléphoniques, déplacement sur site, sessions de formation. Parmi les tâches effectuées en 2014, on relèvera plus particulièrement la mise au point d’une nouvelle formation sur l’application de la géostatistique et la production de cartographies avec le logiciel R et un appui technique en modélisation auprès de Qualitair Corse.

D’importants épisodes de pollution particulaire ont impacté la métropole (en particulier la façade ouest, le bassin parisien, l’Alsace et Rhône-Alpes) en fin d’année 2014 - début d’année 2015. Cette note synthétise les résultats obtenus pour ces épisodes dans le cadre du programme CARA, notamment par analyses chimiques de filtres prélevés par les AASQA sur 13 sites du dispositif national au cours de ces épisodes. Les interprétations scientifiques proposées dans cette note pourront être consolidées en cours d’année 2015, notamment à l’aide d’une analyse plus approfondie des mesures réalisées par aethalomètres multi-longueurs d’onde. La variabilité spatiale et temporelle des niveaux de PM10 observée autour du 1er janvier 2015 est principalement liée aux fluctuations des concentrations de matière organique. Cette dernière fraction constitue près des ⅔ de l’ensemble des PM10 pour les sites de fond urbain ayant pu être étudiés et présentant un dépassement du seuil journalier de 50μg/m3. L’analyse du contenu en lévoglucosan sur l’ensemble des filtres disponibles permet de conclure à la forte influence de la source « combustion de biomasse » sur ces niveaux de matière organique. Ces résultats sont à relier en premier lieu à l’utilisation accrue du chauffage au bois au cours des vacances et jours fériés, couplée à des conditions météorologiques défavorables à la dispersion des polluants autour du 1er janvier 2015, en particulier sur la partie ouest de la France. Sur l’ensemble des sites étudiés ici, seul celui de proximité automobile de Strasbourg Clémenceau présente des dépassements du seuil journalier de 50μg/m3 ne pouvant être directement expliqués par la combustion de biomasse.

Le cadre régalien et normatif de la surveillance de la qualité de l’air en France est en cours d’évolution, notamment en raison du processus de révision des deux Directives européennes en vigueur  (prévu à partir de 2015) et de la mise en œuvre (suite à leur révision en 2013) de plusieurs  méthodes de référence normalisées (ex : SO2, NO/NOx, CO, O3, PM10 & PM2.5...). De même, des  décisions prises par la Commission Européenne concernant le processus de rapportage ou le  traitement des contentieux (en cours pour les PM10 et pour le NO2) vont impacter le travail  quotidien des AASQA. Cette évolution va influencer la stratégie nationale de surveillance de la  qualité de l’air, dont un cadrage général va être établi avec le 1er Plan National de la Surveillance de la Qualité de l’Air (PNSQA) et sa déclinaison au plan régional via les PRSQA des AASQA dont la 3ème version est prévue à partir de 2016. En tant que Laboratoire de Référence dans le domaine de la Qualité de l’Air notifié par le Ministère en charge de l’environnement, le LCSQA a pour missions l’aide à l’application correcte des textes de référence ainsi que l’assurance de la qualité des mesures dans le respect des exigences des Directives. Pour cela, il participe aux travaux de normalisation nationale (AFNOR – Association Française de NORmalisation) et européenne (CEN – Comité Européen de Normalisation) et assure la transmission de l’information auprès des acteurs du Dispositif National de Surveillance, notamment au travers des Groupes de Travail et des Commissions de Suivi. Il contrôle la correcte application des exigences techniques et législatives lors des audits de vérification technique.   Les travaux décrits dans le présent rapport permettent au LCSQA d’apporter au Dispositif National de   Surveillance   les   éléments   d'une   vision   d'ensemble  des   activités   de surveillance  de la qualité de l'air sur tout le territoire, et d’assurer leur cohérence avec les contraintes régaliennes, techniques en tenant compte de la réalité du terrain. Dans la continuité des années précédentes, les travaux du LCSQA en 2014 ont permis :   d’assurer une application homogène des textes de référence sur le territoire national en vue de leur respect, de contribuer aux choix stratégiques & économiques du Dispositif National, de valoriser la position française au niveau européen.   Ainsi, en 2014, les travaux du LCSQA en matière de normalisation & réglementation ont été les suivants :   participation aux travaux de normalisation européenne, nationale et internationale : normalisation européenne (8 GT du CEN TC 264 sur l’air ambiant extérieur et intérieur impliquant 9 experts du LCSQA), normalisation nationale (3 Commissions de l’AFNOR impliquant tous les experts du LCSQA). Il est à noter que l’année 2014 a vu la réactivation de 2 GT Ad Hoc dans le cadre de la révision de normes AFNOR (Normes sur les pesticides et sur l’étalonnage, impliquant 4 experts du LCSQA), normalisation internationale (3 GT de l’ISO TC 158 sur l’analyse des gaz, en lien avec la Commission AFNOR E29EG « Préparation et utilisation de mélanges de gaz en analyse » impliquant 2 experts du LCSQA) participation aux groupes d’expertise européens (AQUILA sur le plan technique et FAIRMODE sur le plan de la modélisation) mandatés par la Commission Européenne, impliquant 5  experts du LCSQA. Ces travaux vont dans la logique de convergence des approches  métrologiques  et  par  modélisation  souhaitée  par  la  Commission Européenne pour la surveillance de la qualité de l’air et dans le cadre du processus de révision des 2 Directives « qualité de l’air » qui devrait être lancé en 2014, participation aux échanges avec la Commission Européenne (ex : Contentieux en cours sur les PM10 et probable pour le NO2, suivi de l’IEM…), mise en application effective (ou par anticipation) des exigences ou recommandations découlant des points précédents, associées à l’arrêté du 21/10/11 et à la lettre annuelle de cadrage du MEDDE, etc …), se traduisant par : l’apport d’un appui technique pour l’élaboration des recommandations nationales  pour  le  dispositif  national  (note  de  cadrage, guide méthodologique…) et des propositions de résolutions faites dans le cadre des Commissions de Suivi, la vérification de leur application effective, au travers des actions de contrôle sur le terrain que les experts des équipes du LCSQA effectuent en audit chez les AASQA (5 audits en 2014), Tous ces travaux s’effectuent en collaboration avec les acteurs du Dispositif national de surveillance (MEDDE, LCSQA, AASQA), notamment dans le cadre des études menées par le LCSQA et de ses missions de coordination. L’ensemble des actions d’appui à la surveillance, à la planification et aux politiques territoriales est décrit sur le site du LCSQA (http://pro-lcsqa2.lcsqa.org/fr/).

L’interprétation des données produites par des méthodes de « source apportionment » doit être réalisée avec prudence. Si le message sur les particules primaires est exploitable et communicable très directement, dès qu’une source d’émission produit des espèces secondaires, aucune méthode actuellement basée sur la modélisation ou l’observation ne peut donner quantitativement la composition des particules par secteur d’activité. A ce titre, les modèles CAMx, CMAQ et LOTOS-EUROS survendent les capacités de leur module de «source apportionment» à donner cette information. La seule méthode valable par modélisation pour déterminer l’efficacité d’une mesure de réduction d’émission ne peut être qu’une simulation de celle-ci avec un modèle de qualité de l’air (comme CHIMERE, CAMx, CMAQ et LOTOS-EUROS). En fait, ces modèles ou ce qui peut-être réalisé avec CHIMERE pour le traçage des primaires donnent une information qualitative sur le poids des secteurs pour les espèces primaires uniquement, l’information sur la partie inorganique secondaire est difficilement exploitable. Un guide est proposé dans cette note pour modifier le modèle CHIMERE afin de tracer des sources de particules primaires.

  Les données de population spatialisées sont couramment utilisées : • pour évaluer l’exposition des populations telle que rapportée à l’Europe en application des directives, • comme critère de choix dans l’implantation et la caractérisation des sites de mesure (sites fixes et campagnes de mesure), • et comme variable auxiliaire dans des travaux de cartographie. Des travaux LCSQA menés depuis 2012 ont permis d’élaborer une méthodologie nationale harmonisée de distribution géographique (ou « spatialisation ») de la population : cette méthodologie a été nommée méthodologie MAJIC en référence aux données MAJIC utilisées. Celle-ci est applicable à une échelle locale et nationale. Lors du dernier trimestre 2014, des jeux de données test ont été fournis à des AASQA volontaires et au CEREMA1 pour validation. Début 2015, les données finales (année de référence INSEE 2011) ont été fournies à l'ensemble des AASQA pour une utilisation dans le cadre du rapportage de l'année 2013. Ces données de population peuvent nécessiter localement quelques ajustements selon l’expérience de chacune des AASQA. Des échanges entre le LCSQA et les AASQA permettront de corriger, si nécessaire, ces données pour obtenir une base de données spatialisée des populations homogène sur l’ensemble du territoire. La présente note décrit les vérifications locales qu’il est recommandé d’effectuer et définit les modalités d’échange entre le LCSQA et les AASQA.

En réponse à des sollicitations régionales et en concertation avec le LCSQA, certaines AASQA ont récemment acquis des granulomètres de type UFP3031 (commercialisés par la société TSI) pour la mesure des particules ultrafines. Trois d’entre elles (Air Rhône-Alpes, AirAq et AirPACA) sont actuellement équipées de cet instrument. Ce dernier présente l’intérêt de ne pas utiliser de source radioactive ni de butanol contrairement à la plupart des autres granulomètres disponibles sur le marché et/ou utilisés pour des travaux de recherche. En 2012 et 2013, les travaux du LCSQA sur les particules ultra-fines ont essentiellement porté sur la préparation et la réalisation d’exercices d’intercomparaison de ces granulomètres. Ainsi, trois intercomparaisons en laboratoire ont été organisées à l’institut TROPOS (Leipzig, Allemagne). Cet institut dispose en effet d’un granulomètre considéré comme méthode de référence par la communauté scientifique européenne. Une intercomparaison a également été organisée dans une station d’Atmo Picardie afin d’évaluer le comportement des analyseurs et de leur ligne de prélèvement en conditions réelles d’utilisation. L’objectif des campagnes réalisées à Leipzig étaient de vérifier le respect des critères de bon fonctionnement définis avec le constructeur. Seuls les deux instruments d’Air Rhône-Alpes ont pu prendre part à l’ensemble de ces campagnes. Des écarts significatifs vis-à-vis de ces critères ont été observés lors des trois campagnes. En particulier, malgré des résultats relativement satisfaisants lors de la première campagne (janvier 2012), les comparaisons par rapport à la méthode de référence d’octobre 2012 indiquent une nette surestimation (e.g. de 10 à 40%) pour les classes de taille les plus fines (20-30nm, 30-50nm et 50-70nm) et une sous-estimation (jusqu’à 20%) pour les classes de taille les plus grosses (>100 nm). Cependant, une tendance à l’amélioration a pu être constatée lors de la troisième intercomparaison (mars 2013), suggérant l’absence de dérive systématique sur les instruments et la période étudiée. Concernant les tests de reproductibilité, malgré des résultats globalement encourageants pour les différents couples d’analyseurs d’Air Rhône-Alpes et d’AirAq, l’inhomogénéité des protocoles de calibration (e.g. à l’aide du SMPS TROPOS pour les instruments d’Air Rhône-Alpes et du SMPS TSI pour ceux d’AirAq et Air PACA) pourrait engendrer une différence de comportement d’un site de mesure à l’autre en fonction des situations. L’ensemble des résultats obtenus montrent que les appareils de type UFP3031 testés en 2012 et 2013 semblent pouvoir fournir des informations utiles et suffisamment fiables pour une surveillance indicative en air ambiant sous réserve d’une optimisation de leurs protocoles de maintenance et de contrôle qualité et de l’homogénéisation de leur procédure de calibration. Les travaux 2014 porteront notamment sur ces points d’améliorations.