Recherche pour INERIS

  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.

La directive européenne 2008/50/CE [1] concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe impose aux Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) la mise en place d’une stratégie de surveillance du benzène. Certaines d’entre elles ont choisi depuis 2009, de s’équiper de préleveurs afin de réaliser des prélèvements par pompage sur tube selon la norme NF EN 14662-1. Le LCSQA a accompagné les AASQA pour la mise en oeuvre des préleveurs actifs sur le terrain et le guide méthodologique (2014) [2] pour la surveillance du benzène a été mis à jour dans ce sens. Dans ce contexte certaines AASQA ont fait le choix de fabriquer leurs propres préleveurs. Ainsi, lors des discussions menées en 2010 dans le cadre de rencontres techniques avec les membres des AASQA il a été décidé de limiter le nombre de modèles de préleveurs développés par les AASQA, à un maximum de trois en respectant les exigences de la directive, du guide méthodologique et de la norme NF EN 14662-1. Depuis 2011, des préleveurs commerciaux et « fait maison » ont fait l’objet d’évaluations de leurs performances métrologiques lors des essais en atmosphère simulée (chambre d’exposition) [3] et en atmosphère réel (site urbain à porte d’Auteuil et site industriel à Feyzin) [4][5]. En 2013, quatre préleveurs ont fait l’objet des essais de comparaison sur le site de Feyzin d‘Air Rhône-Alpes. Lors de cette campagne, les résultats n’ont pas été satisfaisants contrairement aux campagnes précédents [5]. En 2014, trois nouveaux préleveurs conçus par AirAQ, AIRPARIF et Air Normand, ainsi que le préleveur commercial SYPAC d’ORAMIP ont été soumis à des tests de réception métrologique avant leur installation sur le terrain afin d’évaluer leurs caractéristiques de performance dans des conditions équitables. Les résultats des essais nous ont permis de comparer non seulement la performance des appareils mais aussi d’identifier dans certains cas la source responsable de la dispersion de mesure observée. Les résultats de la campagne de validation sur le terrain de 2014 sont plus satisfaisants que ceux obtenus pendant la campagne menée en 2013. En général les critères imposés par la directive européenne et ceux fixés dans le guide méthodologique ont été respectés, en particulier la dérive du débit et l’écart relatif entre deux tubes d’un même préleveur. Ainsi, les résultats d’incertitude de mesure pour le benzène n’ont pas été totalement satisfaisants. Cependant, des écarts ont été relevés entre les deux méthodes de référence citées par la directive, celle par pompage sur tubes actifs et celle par pompage et mesure automatique.

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 touchées par des dépassements de seuil. Pour les aider dans cette tâche, des développements spécifiques ont été réalisés dans PREV’AIR. La chaîne de calcul mise en place, dédiée à la prévision des dépassements des valeurs limite de qualité de l’air et dénommée PREV’AIR-Urgence, est désormais opérationnelle. La présente note en décrit le fonctionnement et les produits ainsi que les évolutions envisagées.

Cette étude a permis d’établir les cartographies de 2008 à 2010 de la contribution des HAP aux PM (PM10 et PM2.5). Bien qu’il ne s’agisse pas d’une exigence réglementaire, on observe de nombreuses zones « blanches » quant à une surveillance combinée des HAP et PM, et notamment des PM2.5, alors qu’elle serait d’un intérêt majeur en termes d’évaluation de l’impact sanitaire des particules. En effet, même si les concentrations en particules sont à priori faibles, leur composition chimique (par exemple, la concentration en HAP) peut avoir un rôle déterminant dans leur potentiel toxique. Les contributions des HAP aux PM les plus fortes sont globalement observées sur les sites industriels et sont similaires pour les autres typologies de sites (urbains, trafics, ruraux, périurbains). Les ratios B[a]P/PM10 et B[a]P/PM2.5 les plus importants sont observés notamment en Rhône-Alpes tous types de sites confondus. Les variations des contributions hivernales et estivales sont moins marquées sur les sites industriels et trafic, et plus importantes sur les sites urbains, ruraux et périurbains. Ces résultats mettent en avant l’influence importante de la source résidentielle liée au chauffage, et en particulier au chauffage au bois, sur la contribution des HAP aux PM et donc sur la toxicité des PM en hiver. Si les corrélations des concentrations en HAP et des PM sont évidentes sur les sites trafic (notamment avec les PM2.5) (r² > 0,7), montrant que la source majoritaire des HAP particulaires semble essentiellement liée au trafic sur ces sites, elles sont un peu plus faibles sur les sites urbains, ruraux et périurbains (0,4 L’étude des tendances à long terme montre une évolution significative à la baisse (-30 à -50 %) de la contribution du B[a]P aux PM10 sur les deux sites urbains du Nord Pas de Calais depuis 6 à 8 ans, sur 2 des 3 sites urbains de Rhône-Alpes (Grenoble-Les Frênes et Lyon Centre, 5 à 6 ans) et sur seulement 1 seul des 4 sites urbains de l’Île-de-France (Vitry sur Seine, 8 ans). Sur le site trafic de l’Ile de France (Périphérique Auteuil) cette tendance est aussi clairement à la baisse (-50 % entre 1998 et 2010). Comme pour les sites urbains de Rhône-Alpes et d’Île-de-France pour lesquels aucune évolution significative n’est mise en évidence, la contribution des HAP aux PM sur un site industriel en Rhône-Alpes (Vénissieux Village) est restée constante sur ces 5 ou 12 années (selon les sites, données de 1998 à 2010). Ces résultats montrent que même si les émissions globales de HAP ont continué à diminuer en France sur ces 12 dernières années, leur contribution à la masse des particules sur la moitié des sites retenus pour cette étude, a peu évolué. Le potentiel toxique (cancérigène) des particules lié aux HAP n’a pas évolué mais surtout il n’a pas baissé malgré la mise en place des politiques de gestion de qualité de l’air et les avancées technologiques des processus et traitements des combustions ayant eu lieu dans le même temps.

Le LCSQA a été chargé de développer, en collaboration avec les AASQA, une approche harmonisée permettant d’estimer l’exposition des populations à des dépassements de seuils réglementaires. Afin d’orienter ce travail, un recensement préalable des méthodes de cartographie et de croisement avec la population a été réalisé auprès des AASQA. Vingt-quatre AASQA ont répondu à un questionnaire qui leur a été envoyé au début de l’année 2013. Cette note présente le bilan des réponses obtenues.

Le LCSQA assure chaque année une assistance technique et méthodologique relative au traitement statistique des données et à l’élaboration de cartographies. La présente note synthétise les actions réalisées en 2012 dans ces différents domaines pour le compte des AASQA. Ces actions sont de plusieurs natures : travail de méthode, aide ponctuelle, formation. Toutes ont pour objet le développement et la mise en oeuvre d’une approche cohérente, qui va de la collecte de données à l’analyse statistique ou géostatistique de ces dernières. Parmi les tâches réalisées en 2013, on relèvera notamment: - l’organisation d’une session supplémentaire de formation en statistique, en collaboration avec l’université de Nantes ; - une aide à l’exploitation géostatistique de campagnes d’échantillonnage et à l’élaboration de cartographies avec le logiciel R ; - un appui sur l’évaluation de la représentativité des stations à partir de cartes de krigeage.

Le LCSQA apporte son appui technique concernant la chaîne d’acquisition et de transmission de données sur la qualité de l’Air à l’ensemble des AASQA ainsi qu’au Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable et de l’Energie.   Les travaux menés en 2013 et 2014 sur cette thématique sont les suivants :   Réalisation d’un outil de répétabilité sur site :   Cet outil découle du besoin exprimé par les AASQA, suite à la parution de nouvelles normes sur le mesurage des gaz, de pouvoir réaliser le test métrologique de répétabilitésur les sites de mesures. Ce test consiste à vérifier la stabilité du signal des analyseurs. Le logiciel réalisé permet de se connecter aux différents modèles de stations d’acquisition pour y récupérer les mesures et réaliser le test de manière automatisée. Dans le cadre de ce projet, le LCSQA a réalisé le recueil du besoin auprès des utilisateurs, l’élaboration du cahier des charges et des spécifications, le suivi et la réception des développements ainsi que la diffusion de l’outil aux AASQA et son suivi en phase opérationnelle.   Modification des postes centraux :   Les nouvelles normes sur le mesurage des gaz ont nécessité certaines modifications au sein des postes centraux et des stations d’acquisition. La principale fonctionnalité concernée a été la gestion des calibrages dont les principes ont été revus au sein de la chaine d’instrumentation. Des modifications mineures ont également été apportées aux postes centraux et aux stations d’acquisition pour permettre de paramétrer les nouveaux facteurs de conversion ou encore le traitement des mesures autour de la limite de détection. Le travail du LCSQA a consisté à spécifier les modifications nécessaires, à suivre les développements réalisés par les constructeurs et à assurer la réception des modifications réalisées.   TAM :   Suite au recensement lancé auprès des AASQA sur les outils existants et les besoins relatifs à la réalisation des tests métrologiques des analyseurs suivant les normes CEN, le logiciel TAM (Tests Automatiques Métrologie), développé par Atmo Poitou-Charentes et AIRPARIF, est apparu comme la solution de contrôle métrologique la plus répandue et la plus aboutie. Les besoins exprimés par les réseaux non équipés ou ceux souhaitant évoluer vers une solution harmonisée et suivie, ont conduit le LCSQA a proposé un pilotage national relatif au suivi et à la maintenance de TAM afin d’en faire une solution mise à disposition de toutes les AASQA qui souhaiteraient l’utiliser. Dans ce cadre le LCSQA a mené les actions suivantes : - prise en main de l’outil TAM, - rédaction de la documentation d’installation et d’utilisation, - support technique, - mise en ligne sur le site web du LCSQA de la dernière version de l’application et de la documentation utilisateur, - mise en ligne d’une plateforme de suivi des incidents et des demandes d’évolution.   Assistance aux AASQA :   A la demande des AASQA le LCSQA a été amené à étudier plusieurs problèmes de communication. Tout d’abord un problème relatif à l’intégration des fichiers de calibrage sur les postes centraux Xr ainsi que deux problématiques liées à la communication station/analyseur pour les appareils DA80 et TEOM 1405f. Le LCSQA réalisé des tests sur les différents types de postes centraux et de stations d’acquisition ainsi que sur les analyseurs concernés afin de reproduire les problèmes rencontrés et aider les fabricants à mettre en oeuvre une solution. En outre, à la demande du MEDDE, le LCSQA a travaillé sur la question de la mutualisation du poste central sur la zone Antilles Guyane. Dans ce cadre le LCSQA a contacté les AASQA concernées, les réseaux ayant déjà mutualisé leur poste central ainsi que le constructeur ISEO. Le LCSQA a ensuite rédigé une note reprenant les solutions techniques applicables aux différentes problématiques soulevées telles que le décalage horaire entre les réseaux, le poste de secours...   Problématique de la chaîne d’acquisition :   Le LCSQA a rencontré des difficultés dans les travaux liés aux nouvelles normes dues aux dérives existantes sur la chaîne d’acquisition : coexistence de plusieurs versions du langage de commande et de l’IP, différence d’interprétation du LCV3.1 entre les constructeurs… Cette situation donne lieu à une absence d’interopérabilité entre les stations et les postes centraux de différents constructeurs. Face à ce constat, la CSIA a proposé la constitution d’un GT consacré à la rénovation de la chaine d’acquisition. Ce GT a été approuvé par le CPS en Novembre 2014.

Cette note décrit les critères retenus pour la détermination des sites de suivi d’équivalence des analyseurs automatiques de PM en prévision de l’appel à candidature lancé auprès des AASQA au premier semestre 2015.

Lors de ce travail 23 hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), 27 hydrocarbures aromatiques polycycliques oxygénés (OHAP) et 32 hydrocarbures aromatiques polycycliques nitrés (NHAP) ont été mesurés simultanément sur la phase gazeuse et la phase particulaire atmosphérique (PM10) pendant une année entière (échantillonnage tous les 3 jours) à Grenoble, sur le site urbain des Frênes. Le travail présenté est le premier d’envergure au niveau français et européen sur l’étude des NHAP et OHAP dans l’air ambiant et n’a pas d’équivalent au niveau international. Les résultats obtenus ont montré que les concentrations moyennes totales (phase gazeuse + particulaire) des HAP (23HAP) et des HAP oxygénés (27OHAP) étaient du même ordre de grandeur et d’environ une dizaine de ng.m-3 tandis que celles HAP nitrés (32NHAP) étaient 50 à 100 fois moins importantes et de l’ordre de la centaine de pg.m-3. De façon générale, les concentrations des HAP, OHAP et NHAP sont de 5 à 7 plus élevées en période « froide » (octobre à mars) par rapport à la période dite « chaude » (avril à septembre). Cette variabilité peut être expliquée par l’augmentation des émissions primaires de ces composés en hiver due aux activités de chauffage. Elle peut également être expliquée par les conditions climatiques avec en hiver une stagnation des polluants entrainant leur accumulation due la formation fréquente de couches d’inversion et en été, une baisse des concentrations de ces composés due à la forte activité photochimique entrainant leur dégradation dans l’atmosphère. L’étude la partition gaz/particule des NHAP et OHAP a montré que les composés les plus lourds sont principalement associés à la phase particulaire (masse moléculaire > 225 g.mol-1) alors que les composés les plus légers sont majoritairement présents en phase gazeuse (masse moléculaire L’origine primaire ou secondaire des NHAP dans l’atmosphère a été appréhendée à l’aide de l’étude du rapport 2-NFlt/1-NP. Les résultats ont montré que Grenoble semble un cas particulier car en hiver, la stagnation des polluants (inversions thermiques) favorise certainement les processus chimiques entrainant la formation secondaire des NHAP (et probablement OHAP) alors que les études précédentes disponibles dans la littérature ont montré que la formation secondaire des NHAP est prépondérante en période estivale. L’évaluation de l’impact des HAP, NHAP et OHAP sur la santé a été réalisée en étudiant l’excès de risque cancérigène induit par leur présence dans l’atmosphère. Les HAP représentent la plus grande part du risque total cancérigène mais la contribution des OHAP et NHAP peut représenter jusqu’à 24 % alors que le nombre de composés utilisés dans ce calcul (1 OHAP et 10 NHAP) est 2 fois moins important par rapport aux HAP parents (21 HAP) et que les concentrations des NHAP sont environ 100 fois moins importantes. L’évaluation de risque présentée ici était certainement minimisée car l’aspect mutagène n’a pas été considéré alors que les OHAP et NHAP sont des composés mutagènes bien plus puissants que leurs HAP parents. Plus particulièrement, l’année 2013 a été marquée par des pics de particules pendant le mois février-mars et décembre. Ces périodes correspondent aux concentrations maximales annuelles des HAP, OHAP (décembre) et NHAP (février-mars et décembre). Les concentrations des OHAP (Σ27OHAP) étant même supérieures à celles des HAP (Σ23HAP) lors du pic de décembre. Lors de ce pic, l’impact sanitaire des particules est probablement accentué par la présence des HAP et de leurs dérivés de par leurs caractères toxiques, cancérigènes et mutagènes. Lors de ces évènements, l’accumulation des polluants a probablement favorisé les processus chimiques et la formation secondaire de composés tels que les OHAP et les NHAP. Enfin, les résultats obtenus ont permis de montrer que les périodes de fin d’hiver et début du printemps semblent être celles les plus propices à la formation secondaire de NHAP et OHAP et certainement de l’AOS issus des HAP en lien avec les conditions photo-oxydantes favorables (pics de PM explicités par la forte proportion de nitrate d’ammonium, composé secondaire inorganique), des émissions primaires de HAP parents toujours importantes (chauffage résidentiel) et une dispersion des polluants limitée.