Recherche pour LNE

Les analyseurs de gaz utilisés par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) dans les stations de mesure sont étalonnés au point zéro et au point échelle avec des gaz d’étalonnage, ce qui permet de garantir la justesse des mesures de pollution atmosphérique. Le LCSQA/LNE raccorde périodiquement les gaz d’étalonnage au point échelle des AASQA par comparaisons analytiques des concentrations à un étalon de référence en utilisant un moyen analytique. La qualité du moyen analytique utilisé est donc un élément « clé » pour réaliser ces raccordements, car il peut induire un biais ou des incertitudes élevées, s’il ne présente pas des performances métrologiques suffisantes.Dans le cas du polluant NO2, l'analyse actuelle est basée sur une méthode indirecte : en effet, le composé NO2 est d'abord converti en NO par l’intermédiaire d’un four de conversion contenant du molybdène, avant d'être analysé par chimiluminescence en présence d’ozone. Cette technique pose non seulement un problème de traçabilité du fait de son fonctionnement, mais peut également engendrer une erreur liée au rendement de conversion du four et à sa non-sélectivité, car d’autres molécules peuvent être converties et donc assimilées par erreur à du NO2. Sur cette thématique, le premier objectif de 2013 a consisté à effectuer une étude de faisabilité portant sur la réalisation d’étalonnages pour NO et NO2 avec le spectromètre DUAL QC-TILDAS-210 et lacomparaison entre les résultats obtenus par méthode optique et par chimiluminescence. Cette étude montre que pour NO et NO2, les résultats d’étalonnage obtenus par méthode optique avec le spectromètre DUAL QC-TILDAS-210 ne sont pas significativement différents de ceux obtenus par chimiluminescence, et que les incertitudes élargies sont du même ordre de grandeur. Concernant l’analyse du NO2, l’avantage d’utiliser une méthode optique permet de s’affranchir de possibles biais analytiques, puisque cette méthode permet d’analyser directement le NO2 sans mettre en oeuvre un convertisseur au molybdène susceptible de convertir d’autres molécules comme dans la méthode par chimiluminescence. Néanmoins, la technique optique utilisée dans cette étude met en oeuvre une cellule d’absorption multi-passages ayant un grand volume (5 litres), ce qui peut induire des problèmes d’adsorption/désorption, des temps de stabilisation élevés… Le second objectif de 2013 a donc porté sur la réalisation d’une étude bibliographique des autres méthodes optiques pour la mesure du NO2 qui fonctionnent notamment avec des cavités optiques ayant des volumes plus faibles en vu de remplacer les appareils basés sur la chimiluminescence utilisés actuellement par le LCSQA/LNE pour étalonner les mélanges gazeux des AASQA. Plusieurs appareils du commerce basés sur des techniques optiques sont disponibles sur le marché, à savoir l’analyseur optique QCL (Aerodyne Research), l’analyseur optique OA-ICOS (Los Gatos) et  l’analyseur optique CAPS (Aerodyne Research) ou CAPS (Environnement SA). L’étude technique montre que les récentes évolutions des techniques analytiques basées sur des mesures optiques permettent d’effectuer des mesures directes du NO2 avec des sensibilités très intéressantes et que les appareils proposés sur le marché semblent avoir de bonnes performances métrologiques.Néanmoins, ils ne nous permettent pas de maîtriser totalement les paramètres spectroscopiques nécessaires à une mesure absolue d’autant plus que leurs coûts sont relativement élevés. Le LCSQA/LNE a acquis une solide expérience dans le cadre d’un projet européen (Metrology for chemical pollutants in air) dont l’objectif était de développer une méthodologie pour réaliser des mesures absolues de concentration par méthode optique. Fort de ces compétences acquises et d’une collaboration avec le LNE-CNAM, il nous a semblé judicieux de développer un appareil spécifique pour la mesure du NO2 dont nous pourrons maîtriser l’ensemble des paramètres à un coût équivalent à celui des appareils actuellement commercialisés. Suite aux échanges techniques engagés avec l’Université de Grenoble (Laboratoire Interdisciplinaire de Physique), nous avons orienté notre choix vers une méthode optique « dérivée » de la méthode CRDS (Cavity Rings Down Spectroscopy) classique. Cette méthode appelée IBB-CEAS (Incoherent Broadband - Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy) est relativement simple à mettre en oeuvre et présente une grande compacité, robustesse, sensibilité à un coût relativement faible. Elle permet également de calculer la concentration d’après les données spectroscopiques connues et d’obtenir des mesures absolues : en conséquence, il n’est pas nécessaire d’étalonner le système de mesure. Les différents éléments constitutifs du système ont été commandés courant novembre 2013 et devraient être réceptionnés au cours du 1er trimestre 2014. Le montage du système sera ensuite effectué au cours de l’année 2014 en assemblant les différents éléments et des premiers essais de caractérisation seront effectués.Concernant les gaz de zéro, ces derniers prennent de plus en plus d’importance dans le domaine de la qualité de l'air, notamment dans la mesure où, pour certains polluants les teneurs en air ambiant extérieur sont de plus en plus faibles, induisant un besoin de maîtrise et de qualité des gaz mis en oeuvre pour le réglage du zéro des analyseurs. Cela s’est d’ailleurs traduit par des spécifications techniques sur les gaz de zéro particulièrement strictes dans les normes EN récemment sorties fin 2012 / début 2013. Pour déterminer les concentrations de NO, NO2, SO2 et CO dans les gaz de zéro, le LCSQA/LNE a développé une méthode d’analyse mettant en oeuvre un spectromètre de type « Tunable Infrared Laser Absorption » de marque DUAL QC-TILDAS-210 (Aerodyne Research). La méthode étant opérationnelle, le LCSQA/LNE contrôle les gaz de zéro en bouteille des niveaux 2. Cependant, ce type de transfert n’est pas forcément celui qui est utilisé en station par un niveau 3, qui recherche une solution plus pragmatique et polyvalente telle que celles décrites dans la norme NF X43-055 (Air ambiant - Métrologie appliquée au mesurage des polluants atmosphériques gazeux - Prélèvement d'air ambiant et mise en oeuvre des gaz d'étalonnage - 2007). Ce sont par exemple des épurateurs chimiques en cartouches ou la génération de gaz de zéro intégrée aux dispositifs d’étalonnage portables. Des tests ont ainsi été menés en 2013 par le LCSQA/MD sur des systèmes de génération d’air de zéro utilisés sur le terrain en AASQA, principalement sur des dispositifs intégrés aux étalons de transfert tels que les diluteurs / générateurs portables. L’objectif a été de vérifier leurs caractéristiques dans le cadre d’un fonctionnement usuel et le respect par rapport aux spécifications techniques des normes CEN, par rapport à la chaîne de vérification mise en place par le LCSQA/LNE et selon uneméthodologie spécifique. Des systèmes portables dédiés à la génération de gaz de zéro ont été identifiés (modèles 751 et 751H de la marque américaine API, distribuée en France par le distributeur Envicontrol). Ils feront l’objet de tests dès leur commercialisation prévue pour 2014, en parallèle avec les dispositifs « faits maison » (cartouches d’épurateurs chimiques spécifiques mis en série).

En 1996, sous l’impulsion du Ministère chargé de l'Environnement, un dispositif appelé « chaîne nationale d’étalonnage » a été conçu et mis en place afin de garantir, sur le long terme, la cohérence des mesures réalisées dans le cadre de la surveillance de la qualité de l’air pour les principaux polluants atmosphériques  gazeux réglementés. Ce dispositif a pour objectif d’assurer la traçabilité des mesures de la pollution atmosphérique en raccordant les mesures effectuées dans les stations de surveillance à des étalons de référence spécifiques par le biais d’une chaîne ininterrompue de comparaisons appelée « chaîne d’étalonnage ». Compte tenu du nombre élevé d’Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQA), il était peu raisonnable d’envisager un raccordement direct de l'ensemble des analyseurs de gaz des stations demesure aux étalons de référence nationaux, malgré les avantages métrologiques évidents de cette procédure. Pour pallier cette difficulté, il a été décidé de mettre en place des procédures de raccordement intermédiaires gérées par un nombre restreint de laboratoires d’étalonnage régionaux ou pluri-régionaux (appelés également niveaux 2) choisis parmi les acteurs du dispositif de surveillance de la qualité de l'air (AASQA et LCSQA-MD). Par conséquent, ces chaînes nationales d’étalonnage sont constituées de 3 niveaux : le LCSQA-LNE en tant que Niveau 1, des laboratoires d’étalonnage inter-régionaux (au nombre de 8) en tant que Niveau 2 et les stations de mesures en tant que Niveau 3. Dans le cadre de ces chaînes nationales d’étalonnage, le LCSQA-LNE raccorde tous les 3 mois les étalons de dioxyde de soufre (SO2), d’oxydes d'azote (NO/NOx), d'ozone (O3), de monoxyde de carbone (CO) et de dioxyde d’azote (NO2) de chaque laboratoire d’étalonnage. De plus, depuis plusieurs années, le LCSQA-LNE raccorde directement les étalons de benzène, toluène, éthylbenzène et o,m,p-xylène (BTEX) de l’ensemble des AASQA, car au vu du nombre relativement faible de bouteilles de BTEX utilisées par les AASQA, il a été décidé en concertation avec le MEDDE qu’il n’était pas nécessaire de créer une chaîne d’étalonnage à 3 niveaux.Ce rapport fait également la synthèse des problèmes techniques rencontrés en 2013 par le LCSQA-LNE lors des raccordements des polluants gazeux, à savoir :  Les problèmes rencontrés sur les matériels du LCSQA-LNE,  Les problèmes rencontrés au niveau des raccordements,  Les problèmes rencontrés au niveau du transport des matériels.   Concernant la mesure des particules, le bilan sur les mises à disposition de moyens de contrôle d’étalonnage d’appareils effectués par le LCSQA-MD dans le cas des particules est donné dans le présent rapport. Il convient de rappeler que la chaîne d’étalonnage nationale ne concernant que les polluants atmosphériques gazeux (SO2, NO, NO2, CO, O3 et BTEX), une mise à disposition de moyens de contrôle de l'étalonnage des analyseurs PM10 et PM2.5 sur site est assurée dans l’attente de l’intégration de ces polluants dans la chaîne. Ces dispositifs de transfert consistent en des cales étalon pour les analyseurs automatiques de particules (microbalances à variation de fréquence et jauges radiométriques) permettant aux AASQA de vérifier l’étalonnage et la linéarité de leurs appareils directement en station de mesure, en y associant le débit de prélèvement. Pour l’année 2013, 12 mises à disposition ont été effectuées. Le respect de la consigne pour le débit de prélèvement est globalement constaté (moyenne de valeur absolue d’écart de 0,70 ± 0,35% pour 49 appareils vérifiés (dont 34 FDMS, 1405-F ou DF) soit environ 7 % du parc d’analyseurs automatiques actuellement en station de mesure). Les essais montrent un comportement correct de l’ensemble des appareils contrôlés. Concernant le contrôle de la constante d’étalonnage de la microbalance, la moyenne de la valeur absolue de l’écart observée en AASQA (MVAE) varie entre 0,65 et 1,07% (soit pour l’ensemble des AASQAcontrôlées une moyenne ± écart-type de 0,90 ± 0,16%). L’étendue de l’écart réel constaté sur le terrain est restreinte car comprise entre -2,05 et +2,48 % pour 85 appareils contrôlés (dont 61 FDMS, 1405-F ou DF) (soit environ 13% du parc de microbalances TEOM actuellement en station de mesure). Le contrôle de la linéarité montre l’excellent comportement des appareils sur ce paramètre, que ce soit en configuration en continu (TEOM 50°C) ou séquentiell e (avec le module 8500, en version 1504-F ou DF): le coefficient de régression moyen R2 varie de 0,9998 à 1, la pente et l’ordonnée à l’origine moyennes de la droite de régression varient respectivement de 0,9797 à 1,0031 et de – 18 à + 113, sachant que 33appareils (dont 25 FDMS ou 1405-F) ont été contrôlés sur ce paramètre (soit environ 5% du parc de microbalances TEOM actuellement en station de mesure). Concernant les jauges radiométriques MP101M de marque Environnement SA, un contrôle de cale étalon d’AASQA (vérification par le LCSQA-MD des valeurs de cales étalon fournies par le constructeur) ainsi qu’une mise à disposition de cales étalon permettant le contrôle sur site de l’étalonnage de jauges ainsi que leur linéarité ont été assurés. L’évaluation de cale d’ATMO Franche Comté a été faite sur l’appareil de référence du LCSQA-MD, préalablement étalonné et contrôlé par un couple de cales spécifiques a donné des résultats satisfaisants : l’écart constaté a été de –2,6% sur la cale contrôlée (par rapport à la valeur annoncée par le fabricant) et de –1,5% par rapport à la valeur obtenue lors du précédent raccordement effectué par le LCSQA-MD en 2012 (montrant la stabilité de ce type d’instrument).Comme pour la microbalance, le contrôle de la linéarité montre l’excellent comportement des jauges sur ce paramètre : le coefficient de régression moyen R2 est de 1, la pente et l’ordonnée à l’origine moyennes de ladroite de régression varient respectivement de 1 à 1,05 et de – 22 à +1,3, sachant que 4 appareils ont été contrôlés sur ce paramètre (soit environ 3% du parc de jauges MP101M actuellement en station de mesure). Le comportement de cette « chaîne de contrôle pour la mesure des particules » mise en place par le LCSQA-MD peut être qualifié de satisfaisant. Les résultats obtenus pour les microbalances TEOM (concernant les paramètres débit de prélèvement, étalonnage et linéarité) et pour les radiomètres bêta MP101M (concernant le contrôle de moyens d’étalonnage) sont des éléments probants de l’Assurance Qualité / Contrôle Qualité (QA/QC) appliquée aux analyseurs automatiques de particules en suspension et sont des sources d’information nécessaires dans le cadre du calcul de l’incertitude de mesure sur ce type d’appareil. Le maintien et l’extension du programme QA/QC pour les analyseurs automatiques de particules rentrent dans les missions pérennes du LCSQA dans le cadre de la coordination technique du Dispositif National de Surveillance de la Qualité de l’Air. L’extension des essais à la jauge radiométrique BAM 1020 de la marque Met One est actuellement en cours de mise en place mais pose des difficultés techniques et organisationnelles dans la mesure où la configuration technique de l’appareil diffère fortement de la jauge MP101M. Ceci nécessite des modalités de mise à disposition de cales totalement différentes de celles actuellement adoptées et un mode opératoire spécifique qui devra être testé avec quelques AASQA volontaires avant d’être généralisé à tout le dispositif.    

Après une première partie retraçant les faits marquants sur la période 2020-2021, le rapport d'activité présente l'ensemble des démarches mises en œuvre et les actions réalisées pour assurer la coordination du dispositif français de surveillance de la qualité de l'air selon les quatre principales orientations décrites dans le contrat de performance 2016-2021 signé avec le ministère de la transition écologique : 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. Notons que 2021 constitue une étape finale dans la réalisation des objectifs fixés dans le contrat de performance du LCSQA 2016-2021 et dont le bilan est positif au regard des indicateurs retenus. Le LCSQA a pu maintenir sa capacité d’expertise scientifique et technique tout en respectant les obligations définies dans la réglementation, comme la réalisation des audits techniques des AASQA et le maintien et la mise à jour du Référentiel Technique National en produisant des notes stratégiques et des guides méthodologiques. Parmi les principaux sujets traités par le LCSQA en 2020-2021, on peut retenir : En collaboration avec le BQA et les AASQA, l'élaboration d'une stratégie harmonisée de surveillance de la concentration totale en nombre des particules (ultra)fines et la définition d'une stratégie de suivi pérenne des pesticides dans l’air. L’ensemble des travaux du LCSQA concernant les polluants d’intérêt national et émergents (Particules Ultra Fines, potentiel oxydant des particules, 1,3-butadiène, NH3, H2S, pesticides) est décrit dans un dossier technique dédié (publié prochainement) ; La poursuite des travaux sur les systèmes capteurs pour la surveillance de la qualité de l’air avec notamment leur couplage avec des drones et la mise à disposition d’algorithmes « open-source » pour réaliser des cartographies à partir de systèmes capteurs mobiles (SESAM) ; L’ouverture et la valorisation auprès du public des données de qualité de l’air avec la mise en service, en septembre 2021, du nouveau site Geod’air, système national de gestion des données de qualité de l’air ; la poursuite de la collaboration avec le Gouvernement de la Nouvelle Calédonie qui s’est traduite par la fourniture à la Direction de l'Industrie, des Mines et de l'Energie de la Nouvelle-Calédonie de plusieurs guides méthodologiques et notes techniques, en lien avec la publication en janvier 2021 de l'arrêté relatif à l'amélioration de la qualité de l'air. L'accompagnement de Scal’Air (organisme de surveillance de la qualité de l’air en Nouvelle-Calédonie) s'est traduit par la finalisation de la comparaison interlaboratoire concernant la mesure automatique des particules (PM10 et PM2.5), et l’appui technique pour la mise en œuvre de la modélisation à Nouméa.

La stratégie de surveillance nationale de la concentration en nombre des particules (PNC) développée par le LCSQA se situe dans une approche impliquant l’utilisation de Compteurs à Noyaux de Condensation (CNC). Ce nouveau parc analytique de CNC sera déployé et contrôlé périodiquement en accord avec la méthode normalisée décrite au sein de la spécification technique XP CEN/TS 16976:2016 « Air ambiant - Détermination de la concentration en nombre de particules de l'aérosol atmosphérique » faisant appel à la procédure de la norme ISO 27891:2015 « Concentration particulaire en nombre - Étalonnage de compteurs de particules d’aérosol à condensation » et adapté selon les recommandations du guide pour l’utilisation des CNC. Dans ce cadre, une activité d’étalonnage des CNC des AASQA est à prévoir en lien avec la mise en place d’une chaîne nationale de traçabilité métrologique. Ce rapport présente ainsi la procédure d’étalonnage des CNC en accord avec le cadre normatif précité et le cahier des charges technique, financier et humain dédié à la construction d’un banc national d’étalonnage des CNC au sein du LCSQA.     Definition of the calibration procedure for condensation particle counters (CPC) The national particle number concentrations (PNC) survey strategy developed by LCSQA is an approach involving the use of condensation particle counters (CNC). This new CNC analytical park will be deployed and verified periodically in accordance with the standardized method described in the technical specification XP CEN / TS 16976: 2016 “ Ambient air - Determination of the particle number concentration of atmospheric aerosol ” which also involves the procedure of standard ISO 27891: 2015 "Particulate concentration in number - Calibration of condensing aerosol particle counters". In this context, a calibration activity for the national CNCs needs to be planned in connection with the establishment of a national metrological traceability chain. Therefore, this report presents the CNC calibration procedure in accordance with the normative context and the technical, financial and human specifications dedicated to the implementation of a national CNC calibration bench within LCSQA.  

Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont des agents carcinogènes génotoxiques pour l’homme et leurs effets sur la santé sont principalement dus aux concentrations élevées dans l’airambiant, et en particulier sur les particules. C’est la raison pour laquelle la Commission Européenne asouhaité améliorer la surveillance et l’évaluation de la qualité de l’air en introduisant le suivi des HAP et plus particulièrement du benzo(a)pyrène (B[a]P) par le biais de la directive 2004/107/CE (4ème directive fille).Cette surveillance des HAP implique deux étapes : des prélèvements d'air ambiant sur filtres effectués par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQA) et l'analyse de cesprélèvements en laboratoire afin de déterminer les concentrations de HAP. La pertinence d'un tel dispositif de surveillance de l'air repose sur la qualité des informationsobtenues. Elle peut être garantie de façon pérenne en développant des processus de quantificationreposant sur le raccordement des mesures réalisées par les AASQA à un même étalon de référencedétenu par un laboratoire de référence, ainsi que sur l’utilisation d’un Matériau de Référence Certifié (MRC). Cette procédure permet d'assurer la traçabilité des mesures réalisées sur site et de comparer les mesures effectuées par l’ensemble des AASQA dans le temps et dans l'espace.Dans le cas des analyses en laboratoire, le LNE a, entre autres, pour objectif d'établir la traçabilitémétrologique des résultats d'analyse en développant des MRC à l’aide de méthodes de référenceprimaires, quand cela est possible : l'utilisation de ces MRC lors des analyses en laboratoire permet de s'assurer de la justesse et de la fidélité des résultats, et de valider la méthode d’analyse.Une synthèse bibliographique sur les MRC de HAP a été réalisée en 2006 et a permis de mettre enévidence que les références de certains MRC disparaissent des catalogues et de montrer que seulsdeux types de MRC dans des particules étaient disponibles : un pour l’analyse des particules diesel etl’autre pour l’analyse de poussières dans les habitations. Mais, ces matériaux proposés ne sont pasreprésentatifs des particules prélevées dans l’air ambiant.C'est pourquoi le LNE a proposé de développer un MRC adapté à la problématique de lamesure des HAP dans l'air ambiant qui se présentera sous la forme de particules dopées avec des HAP déposées sur des filtres. La production d'un tel MRC comprend plusieurs phases :   le développement de la méthode d'analyse permettant de caractériser le MRC. la préparation du MRC (mise au point de la méthode de dopage de particules avec les HAP et détermination du mode d’impactage des particules sur le filtre). l'étude d’homogénéité et de stabilité dans le temps du MRC.   La méthode d’analyse des HAP dans les particules par ASE (Accelerated solvent extraction) ayant étéfinalisée et validée en 2010, il a été entrepris en 2011, de travailler sur le développement du MRC (phases 2 et 3). Une première étape a consisté à sélectionner des particules à impacter : des cendres d’incinération de déchets urbains et industriels ont été retenues comme matrice pour la fabrication du Matériau deRéférence Certifié (MRC) car leur composition chimique est en adéquation avec celle des particulesprélevées en air ambiant et le volume d’échantillon est suffisamment important pour assurer une production sur du long terme.La deuxième étape a porté sur le développement d’une méthode robuste pour la préparation desmatériaux. Elle peut être résumée en trois étapes :   Dopage des particules avec un mélange des huit HAP étudiés, Tamisage des particules dopées pour garantir l’homogénéité après le dopage, Impactage de 15 mg de cendres dopées sur filtre par « écrasement ».   La troisième étape a consisté à étudier les conditions de stockage de ce matériau, son homogénéité,sa stabilité dans le temps, ainsi que ses conditions de transport (stabilité lors du transport).Enfin, la dernière étape a consisté en la validation du MRC en réalisant une comparaison entrel’INERIS et le LNE. Cette comparaison montre qu’il n’existe pas de différence significative entre lesrésultats analytiques obtenus par le LNE et l’INERIS sur ce type de matériau. Au terme de cette étude, le LNE a donc développé un MRC pour les Hydrocarbures AromatiquesPolycycliques (HAP) : ce MRC se présente sous la forme de particules dopées avec des HAP,déposées sur des filtres. Les résultats de l’étude montre que ce MRC est stable durant plus de quatre mois, à condition de le conserver à l’abri de la lumière et à 4±3°C. De même, ce matériau est stable durant le transport dans les conditions suivantes : à l’abri de la lumière et en s’assurant de ne pas dépasser une température de 4°C. Enfin, le protocole de fabrication mis en place permet d’obtenir un lot dont l’homogénéité estinférieure aux incertitudes analytiques.

L'objectif est de maintenir un bon niveau de performances métrologiques pour les étalons de référence SO2, NO, NO2, CO, O3 et BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes) utilisés pour titrer les étalons des AASQA et de développer des étalons de référence pour de nouveaux polluants. La première partie a consisté à faire une synthèse des actions menées pour maintenir l'ensemble des étalons de référence afin de pouvoir réaliser les étalonnages prévus dans l’étude « Maintien de la chaîne nationale de traçabilité métrologique mise en œuvre pour la surveillance de la qualité de l’air » de décembre 2021. La deuxième partie fait un point sur l’état d’avancement du développement d’étalons de référence et de la méthode d’étalonnage pour le 1,3-butadiène. La troisième partie fait un point sur l'état d'avancement de la mise en place d'une chaîne de traçabilité métrologique pour les mesures de H2S. La quatrième partie fait un point sur le développement d’un nouveau matériau de référence (MR) pour les métaux qui se présente sous la forme d’un matériau filtre impacté en PM2,5 ou en PM10.     Update and improvement of reference standards set up for air quality monitoring The objective is to maintain a good level of metrological performance for the national reference standards SO2, NO, NO2, CO, O3, NH3 and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes) used to calibrate the AASQA standards and to develop reference standards for new pollutants. The first part consists of summarizing the metrological actions taken to maintain all the reference standards used to carry out the calibrations performed in the study "Update of the national metrological traceability chain set up for air quality monitoring" of December 2021. The second part provides an update on the progress of the development of reference standards and the calibration method for 1.3-butadiene. The third part reports on the status of the implementation of a metrological traceability chain for H2S measurements. The fourth part provides an update on the development of a new certified reference material (CRM) for metals which consists in a filter impacted with PM2.5 or PM10.

De nombreux travaux scientifiques indiquent que la concentration en nombre des particules atmosphériques (PNC, pour Particle Number Concentration), majoritairement constituées de particules ultrafines (PUF), semble être un mesurande adapté à l’évaluation de l’impact sanitaire de la pollution atmosphérique et donc complémentaire aux mesures de concentration massique. Le suivi de ce paramètre apparait donc aujourd’hui comme un enjeu majeur d’évolution de surveillance de la qualité de l’air. L’avis relatif à « l’identification, la catégorisation et la hiérarchisation de polluants actuellement non réglementés pour la surveillance de la qualité de l’air » publié par l’ANSES (Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail) en 2018, prend en compte les résultats de ces études et indique que les particules ultrafines (PUF) doivent être considérées de façon prioritaire pour une éventuelle future surveillance de l’air ambiant en France. Dans ce contexte, le ministère en charge de l’environnement a demandé au LCSQA d’étudier les besoins d’évolution du réseau de surveillance national actuel pour une meilleure prise en compte de la PNC. En réponse à cette demande, une stratégie concertée avec les AASQA et différents acteurs sanitaires a été initiée, avec la publication en septembre 2020 d’éléments d’orientation pour la surveillance nationale de la concentration en nombre total des particules ultrafines (LCSQA, 2020). Etant donné l’absence actuelle de valeurs de référence pour ce paramètre dans l’air ambiant, une recherche bibliographique de la PNC mesurée à l’échelle nationale et à l’échelle européenne a été menée afin d’identifier des mesures de PNC « repères » en fonction des typologies de site. Ainsi, cette recherche s’est focalisée sur trois typologies de site identifiées, à savoir « Fond rural », « Fond urbain » et « Trafic » au niveau européen et deux typologies de site, à savoir « Fond urbain » et « Trafic » au niveau national. La comparaison des mesures de PNC réalisées aux niveaux national et européen est présentée pour les typologies de site « Fond urbain » et « Trafic ». Des valeurs PNC moyennes de 7,7 x 103 particules/cm3 et 9,7 x 103 particules/cm3 ont été calculées pour les typologie « Fond urbain » et « Trafic » à l’échelle nationale et de 9,8 x 103 particules/cm3 et 19,5 x 103 particules/cm3 respectivement à l’échelle européenne. Il est important de préciser que les mesures de PNC à l’échelle nationale et comparée à l’échelle européenne sont susceptibles d’évoluer avec la consolidation du réseau de surveillance et donc de la robustesse du jeu de données français associée à l’évolution du parc instrumental. De nombreux travaux scientifiques indiquent que la concentration en nombre des particules atmosphériques (PNC, pour Particle Number Concentration), majoritairement constituées de particules ultrafines (PUF), semble être un mesurande adapté à l’évaluation de l’impact sanitaire de la pollution atmosphérique et donc complémentaire aux mesures de concentration massique. Le suivi de ce paramètre apparait donc aujourd’hui comme un enjeu majeur d’évolution de surveillance de la qualité de l’air. L’avis relatif à « l’identification, la catégorisation et la hiérarchisation de polluants actuellement non réglementés pour la surveillance de la qualité de l’air » publié par l’ANSES (Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail) en 2018, prend en compte les résultats de ces études et indique que les particules ultrafines (PUF) doivent être considérées de façon prioritaire pour une éventuelle future surveillance de l’air ambiant en France. Dans ce contexte, le ministère en charge de l’environnement a demandé au LCSQA d’étudier les besoins d’évolution du réseau de surveillance national actuel pour une meilleure prise en compte de la PNC. En réponse à cette demande, une stratégie concertée avec les AASQA et différents acteurs sanitaires a été initiée, avec la publication en septembre 2020 d’éléments d’orientation pour la surveillance nationale de la concentration en nombre total des particules ultrafines (LCSQA, 2020). Etant donné l’absence actuelle de valeurs de référence pour ce paramètre dans l’air ambiant, une recherche bibliographique de la PNC mesurée à l’échelle nationale et à l’échelle européenne a été menée afin d’identifier des mesures de PNC « repères » en fonction des typologies de site. Ainsi, cette recherche s’est focalisée sur trois typologies de site identifiées, à savoir « Fond rural », « Fond urbain » et « Trafic » au niveau européen et deux typologies de site, à savoir « Fond urbain » et « Trafic » au niveau national. La comparaison des mesures de PNC réalisées aux niveaux national et européen est présentée pour les typologies de site « Fond urbain » et « Trafic ». Des valeurs PNC moyennes de 7,7 x 103 particules/cm3 et 9,7 x 103 particules/cm3 ont été calculées pour les typologie « Fond urbain » et « Trafic » à l’échelle nationale et de 9,8 x 103 particules/cm3 et 19,5 x 103 particules/cm3 respectivement à l’échelle européenne. Il est important de préciser que les mesures de PNC à l’échelle nationale et comparée à l’échelle européenne sont susceptibles d’évoluer avec la consolidation du réseau de surveillance et donc de la robustesse du jeu de données français associée à l’évolution du parc instrumental.     Overview of particle number concentration levels in the national network compared to the European scale Many scientific studies indicate that the particle number concentration in ambient air (PNC, for Particle Number Concentration), mainly composed of ultrafine particles (PUF), seems to be a suitable measurand, complementary to mass concentration, for evaluating the health impact of atmospheric pollution. Therefore, the measurement of this parameter appears to be a major issue in the evolution of monitoring devices dedicated to air quality survey. The report concerning "the identification, categorization and prioritization of currently unregulated pollutants for air quality monitoring" published by ANSES (National Agency for Food Safety, environment and work) in 2018, takes into account the results of these studies and indicates that ultrafine particles (PUF) must be considered as a priority for a possible future ambient air monitoring in France. In this context, the ministry in charge of the environment asked to LCSQA to study the development needs of the current national monitoring network to take into account PNC. In response to this request, a concerted strategy with the national air quality monitoring networks (AASQA) and health actors was initiated, with the publication in September 2020 of a report dedicated to the national monitoring of the total number of ultrafine particle concentration. Given the fact that no reference values ​​for this parameter in ambient air are available, a bibliographic research of PNC measured at national and european levels was carried out in order to identify “benchmark” PNC measurements according to site typologies. This research was focused on three site typologies identified as « Rural background », « Urban background » and « Traffic » at european level and two site typologies identified as « Urban background » and « Traffic » at the national level. The comparison of PNC measurements carried out at national and european level is presented in this report for both site typologies, i.e. « Urban background » and « Traffic ». Average PNC values ​​of 7.7 x 103 particles/cm3 and 9.7 x 103 particles/cm3 were calculated for the « Urban background » and « Traffic » typologies at the national scale and of 9.8 x 103 particles/cm3 and 19.5 x 103 particles/cm3 respectively on a european scale. It is important to specify that the PNC measurements at the national level compared to the european level will evolve in a near futur with the consolidation of the monitoring network and therefore the robustness of the French dataset associated with the evolution of the instrumental parc.  

En 2013, le LCSQA-LNE a réalisé une étude bibliographique sur les méthodes optiques(photo-acoustique, QC-Laser, Cavity-Ring Down System) pour l’analyse du NO2  qui présentent les avantages suivants : Méthode d'analyse "directe", Temps de stabilisation et d'analyse relativement courts, Stabilité des mesures supérieure à celle des analyseurs basés sur le principe de la chimiluminescence.   Ces méthodes présentant des performances techniques qui correspondent aux performances requises pour l’étalonnage des mélanges gazeux de NO2, le LCSQA-LNE a proposé de réaliser en 2014 un système d’analyse basé sur une mesure optique. Au sein du LNE, une équipe de chercheurs physiciens opticiens a acquis de solides compétences en spectroscopie depuis une quinzaine d’années. De ce fait, une collaboration a été entreprise afin de s’appuyer sur leurs compétences et leur expérience.   La technologie IBBCEAS pour Incoherent BroadBand Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy est la méthode optique qui a été retenue du fait de sa simplicité à être mise en œuvre.   Les différents éléments constitutifs de notre montage ont été choisis de telle sorte qu’ils correspondent au mieux à notre cahier des charges. Un travail sur les LEDs a tout d’abord été effectué afin que les variations de la température ambiante n’affectent plus la puissance émise par la LED et ainsi la stabilité des mesures. Une fois notre montage opérationnel, la mesure de la réflectivité de nos miroirs a été entreprise. Nous avons alors constaté que celle-ci était très dépendante de l’état de surface des miroirs. Des trajets optiques effectifs entre 1 et 6 km ont été calculés. Des mesures de NO2 ont été réalisées à environ 200 nmol/mol. La stabilité à 0 et 200 nmol/mol, ainsi que le temps de réponse du système ont été caractérisés. Enfin, une répétabilité et une limite de détection ont été évaluées.   Ces premiers résultats ont pu être améliorés grâce au changement de la cellule d’acier inoxydable en Téflon, limitant ainsi les phénomènes d’adsorption et les volumes morts. Une nouvelle caractérisation du temps de réponse, de la stabilité, de la répétabilité ainsi que de la linéarité de notre système a été réalisée. Les résultats sont très encourageants. L’influence de différents paramètres sur la mesure reste encore à tester.

L'objectif est de maintenir un bon niveau de performances métrologiques pour les étalons de référence SO2, NO, NO2, CO, O3 et BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes) utilisés pour titrer les étalons des AASQA. La première partie de l'étude a consisté à faire une synthèse des actions menées pour maintenir l'ensemble des étalons de référence afin de pouvoir réaliser les étalonnages prévus dans l’étude « Maintien et amélioration des chaînes nationales d’étalonnage » d’octobre 2015. La deuxième partie a porté sur l’amélioration de la méthode de génération des mélanges gazeux de référence de NO2 par perméation. Depuis quelques années, une chaîne de raccordement pilote des mélanges gazeux de NO2 en bouteille des laboratoires de niveau 2 a été mise en place ; cette chaîne consiste en un étalonnage des mélanges gazeux par le LCSQA-LNE tous les 3 mois. Les résultats d’étalonnage trimestriels montrent parfois une fluctuation des concentrations déterminées sur un même mélange gazeux en bouteille, parfois imputables aux étalons de référence de NO2. De nouveaux analyseurs spécifiques pour la mesure directe du polluant NO2 (analyseurs AS32M d’Environnement SA, T200UP NO-NO2 de Teledyne…) ont été ou sont en cours de développement par les fabricants. Ces analyseurs pouvant être amenés à être déployés dans les stations de mesure, il est important d’anticiper les besoins et d’améliorer les étalons de référence NO2 et les procédures d’étalonnage nécessaires à un raccordement fiable et robuste des étalons de NO2 des AASQA. Le LCSQA-LNE a donc proposé de s'intéresser de nouveau à la méthode de génération des étalons de référence de NO2 par perméation afin d’améliorer cette méthode au vu de l’expérience acquise depuis 15 ans. En 2015, le LNE s’est équipé d’une nouvelle balance à suspension électromagnétique en acier inoxydable électropoli permettant de déterminer le taux de perméation du tube avec une meilleure précision ; certaines modifications au niveau du software ont été nécessaires afin d’avoir une plus grande souplesse d’utilisation. Les premiers résultats montrent une stabilité correcte, mais qui doit être encore améliorée en travaillant sur l’alignement des différentes parties du système, et en optimisant les paramètres de mesure. Une fois ces derniers réglages optimisés, des essais seront réalisés avec un tube à perméation de dioxyde d’azote afin de suivre l’évolution de la masse du tube en fonction du temps. Des analyses en NO2 et H2O seront également réalisées en parallèle en sortie du système afin d’établir ou non une corrélation entre l’évolution du taux de perméation et la fraction molaire en H2O contenue dans le mélange gazeux généré.