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Les travaux menés cette année avaient pour but de finaliser l’évolution du système de génération de particules. Pour cela, des tests devaient être réalisés sur le générateur de particules LNIndustries afin d’en tester la robustesse (fiabilité, répétabilité, …). D’autres tests devaient être menés pour confirmer l’intérêt d’employer des générations de particules par nébulisation de solutions salines et de voir si elles répondaient au cahier des charges de la génération (gamme de concentration générée, stabilité). Un problème identifié lors des travaux de suivi de l’équivalence concernant les jauges bêta MP101M-RST d’Environnement SA a nécessité la réalisation de tests complémentaires, sur la station de Creil, non prévus dans le programme initial. De ce fait, les travaux prévus en 2012 sur la finalisation du système de génération des PM concernant les particules carbonées ont du être décalés en 2013. Cependant, les travaux concernant la problématique de la jauge bêta MP101M-RST d’Environnement SA ont abouti à intégrer dans les tests prévus avec le nébuliseur la génération de sels volatils, en complément des tests avec les sels non volatils prévus au programme initial. A noter, le prêt par ECOMESURE d’une jauge bêta de type SHARP, durant une partie des essais, utilisant la même technique de mesure que la jauge bêta MP101M-RST d’Environnement SA, mais avec une ligne chauffée différente (i.e. la ligne modifiée est chauffée sur une longueur d’un mètre contre la totalité de la ligne fournie d’origine, soit deux mètres). Durant ces essais, le système de génération des aérosols volatils par nébulisation a été utilisé pour la première fois. La génération de particules par nébulisation saline est satisfaisante en termes de facilité de mise en oeuvre, de gamme de concentration de PM générée ainsi que de stabilité. Quant à la génération de particules carbonées, la durée des essais sur le générateur de particules carbonées ne permet pas de statuer sur son efficacité. Il devra donc être re-testé prochainement. Pour les travaux futurs, il sera intéressant de : • Développer un nouveau système de distribution pour augmenter le nombre d’analyseurs testés simultanément (huit contre six actuellement) afin d’améliorer la représentativité statistique des données ; • Finaliser les tests sur le générateur de particules carbonées, en termes de durée de fonctionnement ; • Étudier la faisabilité d’une génération multi-source (particules nébulisées et carbonées simultanément) afin d’avoir une matrice la plus représentative possible de l’aérosol atmosphérique.

La législation européenne sur la surveillance de la qualité de l’air requiert la cartographie des zones géographiques de dépassement d’une valeur limite et l’estimation du nombre d’habitants exposés au dépassement. De nombreuses cartographies sont élaborées au niveau local et national pour répondre à cette exigence. Les cartographies des populations exposées à la pollution dans l’air ambiant nécessitent deux variables : les concentrations de polluant d’une part et la population d’autre part, ainsi qu’une méthodologie permettant de croiser ces deux informations. Le LCSQA a été chargé de travailler sur cette problématique afin d’harmoniser les méthodes employées actuellement au sein des AASQA et du LCSQA. La présente note s’attache spécifiquement au calcul de la répartition spatiale des populations pour lequel elle propose un guide méthodologique. Celuici développe une approche adaptée aux différentes résolutions spatiales contraintes par le contexte d’étude et aux données disponibles.  Deux nouvelles méthodes sont proposées: la méthodologie carroyage et la méthodologie MAJIC. La méthodologie carroyage a été conçue pour exploiter les sorties de modèles régionaux des AASQA et la plateforme nationale PREV’AIR. PREV’AIR Urgence utilise déjà cette méthodologie pour évaluer des populations sujettes à des risques de dépassement. La méthode MAJIC proposée par le CETE de Lyon et complétée par le LCSQA permet une description très fine de la population à une échelle locale. Elle emploie les données foncières MAJIC délivrées par la DGFiP. Du fait d’un manque de couverture géographique, cette méthodologie ne peut actuellement être appliquée sur l’ensemble du territoire français et doit, le cas échéant, être remplacée par la méthodologie basée sur la BD Topo. La méthodologie MAJIC nécessite une expertise locale forte des AASQA pour la valider. Des validations sont en cours avec des ASQAA volontaires. Le LCSQA met à disposition des AASQA qui le souhaitent une extraction des données carroyées kilométriques issues de la méthodologie carroyage. Celles-ci sont mises à jour chaque année avec les nouvelles statistiques du recensement de la population. Du fait, de contraintes sur le droit d’accès aux données MAJIC et une mise en oeuvre complexe de la méthodologie, le LCSQA mettra à disposition des AASQA les données de population spatialisées issues de la méthodologie MAJIC. Des échanges seront nécessaires entre les AASQA et le LCSQA pour la validation et l’utilisation de ces données.

CONTEXTE ET OBJECTIFS Les AASQA font un usage croissant de la modélisation à l’échelle de la ville et de la rue afin de cartographier les zones exposées aux dépassements de seuils, répondre aux obligations du rapportage et évaluer des plans d’action locaux. Dans ce contexte, il est indispensable d’avoir une connaissance approfondie des possibilités et limites des modèles et de la qualité des résultats produits. Cette information est importante pour le Ministère de l’Ecologie, responsable de la mise en œuvre en France de la Directive sur la qualité de l’air (2008/50/CE) qui doit être en mesure de justifier le choix de certains outils auprès de la Commission européenne. Elle l’est aussi pour les AASQA qui doivent pouvoir démontrer aux autorités locales que leurs pratiques correspondent à l’état de l’art.

Afin d’anticiper la mise en application de la future norme Européenne sur la mesure automatique des PM qui s’appuiera sur les préconisations de la spécification technique XP CEN/TS 16450 parue en juillet 2013, le LCSQA propose depuis 2011 la vérification de l’équivalence des analyseurs automatiques par inter-comparaison avec la méthode de référence (gravimétrie, NF EN 12341) sur plusieurs sites du dispositif national. Un premier bilan a pu être tiré pour les TEOM-FDMS et les jauges beta MP101M-RST (sonde de 2m modifiée et chauffée sur 1m) pour la mesure des PM10, confirmant leur équivalence à la méthode de référence. En 2013, le LCSQA a proposé la réalisation de campagnes de suivi d’équivalence pour les analyseurs automatiques actuellement homologués ou candidats à l’homologation pour la mesure de la fraction PM2,5. La présente note rend compte des résultats de suivi d’équivalence en PM2,5 obtenus pour la campagne réalisée de mars à juillet 2013 à Venaco pour un TEOM-FDMS Thermo 1400AB+8500C, une jauge beta Environnement SA MP101M-RST équipée de sondes RST « optimisée » et une jauge beta Thermo Sharp 5030i.

Afin d’anticiper la mise en application de la future norme Européenne sur la mesure automatique des PM, le LCSQA propose depuis 2011 la vérification de l’équivalence des analyseurs automatiques par inter-comparaison avec la méthode de référence (gravimétrie, NF EN 12341) sur plusieurs sites du dispositif national. Un premier bilan a pu être tiré pour les TEOM-FDMS et MP101M-RST (sonde de 2m modifiée et chauffée sur 1m) pour la mesure des PM10, confirmant leur équivalence à la méthode de référence. En 2013, le LCSQA a proposé la réalisation de campagnes de suivi d’équivalence pour les analyseurs automatiques actuellement homologués ou candidats à l’homologation pour la mesure de la fraction PM2,5. La présente note rend compte des résultats de suivi d’équivalence en PM2,5 obtenus pour la campagne réalisée d’avril à juin 2013 à Reims (station Jean d’Aulan) pour un TEOM-FDMS Thermo 1405-F, une jauge beta Environnement SA MP101M-RST équipée de sondes RST « optimisées », un TEOM-FDMS Thermo 1400AB+8500C et une jauge beta Metone BAM1020.  

Le présent rapport dresse un bilan des mesures de PM2.5 réalisées de 2007 à 2011. Il constitue la mise à jour d’un précédent travail qui portait sur les années 2003 à 2005. Cette étude bénéficie d’un plus grand nombre de stations (114 sites de mesure des PM2.5 en 2011 contre 54 en 2005). A la différence de l’étude précédente, lesdonnées disponibles, mesurées par TEOM-FDMS, tiennent compte de la fraction semi-volatile des particules.Plusieurs aspects de la pollution liée aux PM2.5 sont examinés : la variabilité spatiale des concentrations, leur évolution moyenne au cours des années, les relations entre les concentrations de PM2.5 et les concentrations de PM10. Si la valeur limite de 25 μg/m3 fixée pour 2015 est presque partout respectée (font exception quelques stations de proximité automobile), des niveaux relativementélevés - supérieurs à la valeur cible de 20 μg/m3 - sont mesurés dans la moitié est de la France, principalement en Rhône-Alpes et dans le Nord-Pas-de-Calais. Encomplément des statistiques annuelles par station, des cartographies des concentrations moyennes annuelles de PM2.5 ont été élaborées par krigeage, encombinant les données mesurées sur les stations de fond et les simulations issues de CHIMERE. Le nombre de stations disponibles pour le krigeage permet d’assurerune qualité de cartographie satisfaisante, notamment en 2011. En moyenne sur la France, la concentration moyenne annuelle de PM2.5 est plusélevée sur les stations de proximité routière et plus faible sur les stations rurales.Localement, ces différences sont moins nettes. En comparaison de mesuresurbaines voisines (distantes de moins de 5 km), un surplus de concentration modérémais significatif est observé sur les stations de proximité. En revanche, lacomparaison de données urbaines et rurales issues de sites proches (distants demoins de 50 km) ne fait pas ressortir de signal urbain. Le petit nombre de stationspermettant une telle comparaison limite toutefois l’analyse. D’un point de vue temporel, aucune tendance significative sur la période 2007-2011 n’est mise en évidence à l’échelle de la France, et cela, quelle que soit la typologie de station. Le rapport moyen annuel PM2.5/PM10, qui est d’environ 70%, ne présente pas non plus d’évolution sensible sur cette période alors qu’en fonction du lieu et de la saison, il révèle une certaine variabilité.

La révision du guide sur la classification et l’implantation des stations et lesréflexions actuelles sur le réseau de mesure, avec le développement d’une surveillance combinant adéquatement la mesure et la modélisation, nécessitent uneconnaissance fine des sites de mesure opérationnels en France. La classification des stations de mesure constitue également un sujet d’investigation au niveaueuropéen, abordé dans le cadre du réseau AQUILA (JRC) et du forum FAIRMODE.Dans ce contexte, l’objectif de cette étude est de développer une sousclassification des stations plus détaillée, complémentaire de la typologie usuelleCette étude de classification consiste à caractériser chaque station par un ensemble de paramètres relatifs aux relations entre polluants (rapport NO/NO2 ouPM10/NO2) et à l’environnement de mesure (population, occupation du sol,topographie…), grâce à une analyse en composantes principales dont les résultatssont présentés en première partie. Ceux-ci montrent que la typologie de fond ruralpeut être divisée en deux groupes, ou « clusters », selon l’influence de l’altitude ou de l’agriculture. Les stations situées dans des environnements urbanisés sont, quantà elles, réparties dans deux autres groupes, dont l’un se distingue par une plusgrande proportion de sites de proximité routière et l’autre, une plus grande part de sites périurbains.Parallèlement à cette étude, un travail similaire a été conduit en 2012 dans uncontexte européen afin de compléter la description des stations de mesuredisponible dans la base AirBase. Fondée sur l’étude de Joly et Peuch (2012), une classification propre à chaque polluant (NO2, O3, PM10) a été établie en fonction ducomportement temporel des données de concentration, permettant de qualifier les stations d’une manière objective et comparable sur toute l’Europe. La deuxièmepartie de ce rapport compare les classifications obtenues pour les stations françaisesselon cette approche à la classification issue de l’analyse en composantesprincipales. Les résultats sont cohérents et les deux méthodologies de classification se justifient mutuellement. Les variables d’environnement et les paramètres relatifs aux relations entrepolluants n’ont pas permis de caractériser finement les stations situées en milieuurbanisé ; une seconde analyse en composantes principales a donc été réalisée surces stations en incluant des données d’émissions. Cette analyse, dont les résultatssont présentés en troisième partie, permet de distinguer trois nouveaux groupes de stations : celles qui sont influencées par le trafic routier, celles qui appartiennent à unenvironnement très urbanisé mais sont peu influencées par le trafic et des stationssituées dans un environnement urbanisé mais influencées par des émissionsparticulaires d’origine agricole.Cette étude fournit ainsi une classification supplémentaire des stations demesure composée de cinq classes, chacune associée à un type de milieu etd’influence.

Afin d’anticiper la mise en application de la future norme Européenne sur la mesure automatique des PM, le LCSQA a proposé en 2011 la vérification de l’équivalence des analyseurs automatiques par inter-comparaison avec la méthode de référence (gravimétrie, NF EN 12341) sur plusieurs sites du dispositif national. Un premier bilan a pu être tiré en 2012 sur 2 ans pour le TEOM-FDMS en PM10, confirmant son équivalence à la méthode de référence. La vérification de la jauge MP101M-RST, réalisée en 2011-2012, avait en revanche mis en évidence des problèmes de sous-estimations des PM10, en raison d’une mauvaise gestion de contrôle de température de la ligne d’échantillonnage. Une solution technique (consistant à contraindre le chauffage de la sonde RST uniquement sur 1 mètre de ligne) a alors été proposée par Environnement SA, et progressivement implantée en AASQA entre fin 2012 et mi-2013, sur décision de la CS « mesures automatiques ». La présente note rend compte des résultats de suivi d’équivalence obtenus pour deux MP101M équipées de sondes RST « optimisées » et un TEOM-FDMS lors de la campagne d’hiver 2012-2013 à Metz Borny (PM10). Les résultats obtenus par 1405-F confirment le bon comportement vis-à-vis de la méthode de référence en PM10 observé pour cet instrument lors des campagnes de 2011 et 2012. Les jauges MP101M-RST « optimisées » présentent également un bon accord à la méthode de référence. Ces derniers résultats satisfaisants confirment que l’optimisation de la sonde RST, tel que préconisée par la CS « mesures automatiques », permet d’éviter les risques de sous-estimations observés avec les anciennes configurations.