Recherche pour LNE

Un travail documentaire sur une liste socle de Substances Actives (SA) couramment surveillées par les AASQA a permis de dresser un état de l’art analytique ainsi qu’une feuille de route des besoins métrologiques et également de formuler des premières recommandations. La diversité des substances actives surveillées notamment en termes de propriétés physicochimiques permet d’ores et déjà de conclure que des méthodes spécifiques devront être développées pour disposer de données de surveillance dont la qualité sera compatible avec les objectifs de la surveillance. De plus, les études réalisées confirment le besoin d’harmonisation et de validation des méthodes disponibles à ce jour, de développement pour des substances orphelines et de mise en place d’un cadre règlementaire plus précis. Le LCSQA doit renforcer ses travaux métrologiques sur les pesticides, en forte interaction avec les laboratoires d’analyse opérant dans la surveillance afin de mettre en place les références indispensables et d’en garantir l’acceptation et le caractère opérationnel pour assurer, à terme, la bancarisation de données de qualité et exploitables.

Le TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) est un appareil de mesure très répandu au sein des Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA). Il est capable de mesurer en continu la concentration massique des particules en suspension dans l’air (en µg/m3), ce qui le rend préférable à la méthode gravimétrique qui nécessite des pesées postérieures au prélèvement. A l’heure actuelle, cet appareil est étalonné à l’aide de cales étalons raccordées au système international. Ces cales, ayant des masses de l’ordre de 80-100 mg, permettent de vérifier la constante d’étalonnage de la microbalance. Le contrôle de sa linéarité est effectué grâce à trois cales étalons ayant des différences de masses de l’ordre de la dizaine de mg. En considérant un débit volumique du TEOM-FDMS de 3 L/min, la valeur limite pour les PM10 (50 µg/m3 en moyenne journalière) représente une masse particulaire d’environ 2 µg sur 15 min de prélèvement. La différence de masse des cales étalons n’est donc pas représentative des masses particulaires atmosphériques prélevées sur un quart d’heure. De plus, l’utilisation de ces cales ne permet pas de prendre en compte un éventuel dysfonctionnement du système de prélèvement en amont de la mesure de la masse et du système de filtration intrinsèque à la microbalance. Par conséquent, le LNE a proposé de développer une méthode de contrôle en masse des TEOM-FDMS qui consiste à : Générer et prélever des particules ayant des concentrations connues et stables dans le temps (prélèvement de masses particulaires inférieures à 5 mg (gamme du « mg ») et à 100 µg (gamme du « µg ») sur une demi-heure de prélèvement), d'une part sur le filtre du TEOM-FDMS en passant par le système de prélèvement (hors tête de prélèvement), et d'autre part sur un filtre externe, Puis comparer les masses mesurées par le TEOM-FDMS avec les masses « vraies » mesurées par la méthode gravimétrique sur le filtre externe. Au regard de l’ensemble des éléments précités, cette méthode a été développée pour contrôler les TEOM-FDMS (1) - pour une gamme de masse inférieure à celle des cales étalons et (2) - réalisable dans des conditions proches de leur fonctionnement « normal ». En 2016, en aval de la caractérisation au laboratoire réalisée en 2015, le générateur miniaturisé et le protocole d’utilisation associé ont été envoyés chez Airparif pour une application directe sur le terrain avec le soutien du LNE. De plus, la procédure associée au générateur miniaturisé a également été appliquée au contrôle des jauges béta, ce qui permet de rendre ce système versatile. La description du protocole optimisé de par les expériences menées sur le terrain fait l’objet de ce rapport.

Le TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) est un appareil de mesure très répandu au sein des Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA). Il est capable de mesurer en continu la concentration massique des particules en suspension dans l’air (en µg/m3), ce qui le rend préférable à la méthode gravimétrique qui nécessite des pesées postérieures au prélèvement. A l’heure actuelle, cet appareil est étalonné à l’aide de cales étalons raccordées au système international. Ces cales, ayant des masses de l’ordre de 80-100 mg, permettent de vérifier la constante d’étalonnage de la microbalance. Le contrôle de sa linéarité est effectué grâce à trois cales étalons ayant des différences de masses de l’ordre de la dizaine de mg. En considérant un débit volumique du TEOM-FDMS de 3 L/min, la valeur limite pour les PM10 (50 µg/m3 en moyenne journalière) représente une masse particulaire d’environ 2 µg sur 15 min de prélèvement. La différence de masse des cales étalons n’est donc pas représentative des masses particulaires atmosphériques prélevées sur un quart d’heure. De plus, l’utilisation de ces cales ne permet pas de prendre en compte un éventuel dysfonctionnement du système de prélèvement en amont de la mesure de la masse et du système de filtration intrinsèque à la microbalance. Par conséquent, le LNE a proposé de développer une méthode de contrôle en masse des TEOM-FDMS qui consiste à : Générer et prélever des particules ayant des concentrations connues et stables dans le temps (prélèvement de masses particulaires inférieures à 5 mg (gamme du « mg ») et à 100 µg (gamme du « µg ») sur une demi-heure de prélèvement), d'une part sur le filtre du TEOM-FDMS en passant par le système de prélèvement (hors tête de prélèvement), et d'autre part sur un filtre externe, Puis comparer les masses mesurées par le TEOM-FDMS avec les masses « vraies » mesurées par la méthode gravimétrique sur le filtre externe. Au regard de l’ensemble des éléments précités, cette méthode a été développée pour contrôler les TEOM-FDMS (1) - pour une gamme de masse inférieure à celle des cales étalons et (2) - réalisable dans des conditions proches de leur fonctionnement « normal ». Le protocole d’utilisation du générateur de particules (GARP), optimisé par les expériences menées sur le terrain entre 2013 et 2017, est de plus adapté au contrôle des jauges radiométriques, permettant une utilisation versatile du système. En 2018, afin de déterminer ses performances métrologiques en lien avec les mesures effectuées par les jauges radiométriques, le générateur a été caractérisé au laboratoire par l’utilisation de la méthode gravimétrique à un débit de prélèvement égal à celui des jauges radiométriques, soit 1 m3/h. Les résultats liés à cette caractérisation ont conduit à des écarts-types relatifs de reproductibilité compris entre 5,9 % et 16,9 %. De plus, afin de prendre en compte le retour d’expérience des AASQA à l’issue du déploiement du GARP sur le terrain en 2017, le dispositif a été optimisé pour le rendre plus léger et compact. Cette version miniaturisée est appelée mini GARP. La caractérisation du mini GARP à un débit de prélèvement de 1 m3/h a conduit à des écarts-types relatifs de reproductibilité proches de ceux obtenus pour la caractérisation du GARP à ce même débit de prélèvement. La version miniaturisée du GARP permet donc de conserver les critères de stabilité et de reproductibilité en termes de génération d’aérosol caractéristique du GARP dans le cas d’un temps de génération de 36 minutes, utilisé pour le contrôle des jauges radiométriques. En complément des TEOM-FDMS et des jauges radiométriques, on observe une utilisation croissante par les AASQA d’instruments optiques tels que le FIDAS 200 (PALAS) pour la mesure des concentrations massiques particulaires. Ainsi, dans une volonté de rendre ce système toujours plus versatile, le mini GARP a été couplé à un FIDAS 200. Ce couplage a montré que la distribution granulométrique en nombre de l’aérosol généré par le mini GARP est principalement située dans une gamme de taille non détectée par le FIDAS, à savoir dans une gamme de diamètres inférieurs à 180 nm. Par conséquent, le mini GARP, dans son état actuel, n’est pas utilisable pour le contrôle d’instruments optiques tels que le FIDAS 200 utilisé pour mesurer les concentrations massiques particulaires.

L’article 27 de l’arrêté du 19 avril 2017 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l’air ambiant dispose que le LCSQA est tenu d’« effectuer le suivi du coût de la mise en œuvre de la surveillance » de la qualité de l’air. Tel est l’objet de ce rapport qui analyse les évolutions budgétaires du dispositif, sur les 5 dernières années. En 2018, le financement du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air est de 71M€, ce qui représente une augmentation de 1% sur 5 ans. De plus, en 2018 l’Etat finance directement, par des subventions, le dispositif national de surveillance de la qualité de l’air à hauteur de 33,6% et par des moindres recettes fiscales via la taxe générale sur les activités polluantes (TGAP) à hauteur de 36,3%. Le financement des AASQA représente 91,8% du financement total de la surveillance de la qualité de l’air sur la période, en augmentation sur 5 ans, passant de 90,1% en 2014 à 92,3% du financement total en 2018. En 5 ans, les financements des AASQA ont augmenté de 3,5% passant de 63,3M€ en 2014 à 65,5M€ en 2018. Les financements du LCSQA représentent 7,7% sur la période ; ils sont en baisse sur 5 ans passant de 9,4% du financement total du dispositif en 2014 à 7,3% en 2018. La baisse est de 21% depuis 2014. Le financement de la mise en œuvre opérationnelle de la plate-forme Prev’Air est en baisse de 29% sur 5 ans, passant de 400k€ en 2014 à 284k€ en 2018. De par sa structure et son mode de financement, seul le coût de mise en œuvre opérationnelle du système Prev’Air, hors travaux de développement scientifique, peut être estimé aisément. Le financement de la mise en œuvre opérationnelle de Prev’Air représente 0,5% du financement total de la surveillance de la qualité de l’Air sur la période.

Après une première partie retraçant les faits marquants de l'année 2019, le rapport d'activité présente l'ensemble des démarches mises en œuvre et les actions réalisées en 2019 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 cette année constitue une étape intermédiaire dans la réalisation des objectifs fixés dans le contrat de performance du LCSQA et dont le bilan est positif au regard des indicateurs retenus : maintien du rythme des audits techniques des AASQA, production de guides méthodologiques ; enfin malgré la diminution du nombre de raccordements à la chaîne nationale de traçabilité métrologique, la qualité des données produites par le dispositif national est demeurée  conforme aux référentiels en vigueur. Parmi les principaux sujets traités par le LCSQA en 2019, on peut retenir : Une augmentation significative de la part de la subvention du ministère de tutelle consacrée aux actions prospectives (+8%) permettant de réaliser des travaux sur les polluants non réglementés et les micro-capteurs. Ces travaux ont conduit à l’organisation de deux campagnes d’évaluation sur le terrain, la mise en place d’une base de données permettant le partage d’information et le retour d’expérience entre les membres du dispositif national, et enfin l’utilisation de ces données pour la réalisation des cartographies urbaines ; La reprise des travaux sur les pesticides, en collaboration avec l’Anses, avec la coordination de la campagne nationale exploratoire des pesticides dont les mesures se sont déroulées entre juin 2018 et juin 2019. Les travaux ont été publiés cette année. la prévision et la mise en œuvre d’un référentiel commun pour toutes les AASQA (Associations agréées pour la surveillance de la qualité de l’air). Un dossier technique décrivant les travaux du LCSQA dédiés à la modélisation et la prévision aussi bien au niveau national qu’européen complète ce rapport d’activité annuel (Télécharger le dossier technique) la poursuite de la collaboration avec le Gouvernement de la Nouvelle Calédonie qui s’est traduite en 2019 par la réalisation d’une comparaison interlaboratoire pour Scal’Air (organisme de surveillance de la qualité de l’air en Nouvelle-Calédonie) concernant les particules et le gaz et l’accompagnement pour la mise en œuvre de la modélisation à Nouméa Les travaux du LCSQA réalisés en 2019 ont été financés par la Direction Générale de l’Énergie et du Climat (bureau de la qualité de l’air) du Ministère de la Transition Écologique (MTE) mais ont également bénéficié d’un financement de la part de l’Anses pour la campagne nationale exploratoire de mesure des pesticides dans le cadre du dispositif de phytopharmacovigilance (PPV).  

Dans le cadre de la mise en oeuvre des demandes qualité fixés par le ministère chargé de l’environnement, un essai de comparaison inter laboratoires (CIL) analytique a été organisé par le LCSQA (l’INERIS en collaboration avec le LNE) au premier semestre 2014 pour les laboratoires d’analyse sous-traitants des AASQA. Cet essai portait sur l’analyse du Benzo[a]pyrène (B[a]P) et des autres HAP concernés par la directive 2004/107/CE du 15 décembre 2004 ainsi que sur le phénanthrène, le fluoranthène et le benzo[g,h,i]pérylène. La norme NF EN 155491 étant seulement applicable pour le B[a]P, les laboratoires ont mis en oeuvre leurs propres méthodes analytiques pour les autres HAP. Cet exercice comprenait des matrices de concentrations très différentes afin de prendre en compte les gammes de travail habituelles des laboratoires réalisant l’analyse de filtres issus de prélèvements haut débit ou bas débit. Chaque participant a donc reçu les matériaux suivants : - trois matériaux de référence certifiés (MRC) préparés par le LNE, constitués de trois solutions étalons notées : Etalon 1, Etalon 2 et Etalon 3, présentant des concentrations différentes ; - deux matériaux préparés par l’INERIS à partir d'un prélèvement réel sur membrane en quartz notés : Extrait 1 et Extrait 2 ; - trois matériaux solides (poinçons de filtre) contenus dans des boîtes de Pétri préparés par l’INERIS et issus de prélèvements réels pour deux d’entre eux, le troisième étant un blanc de laboratoire. Les prélèvements ont été effectués sur filtre en quartz à l'aide d'un préleveur grand volume de type ANDERSEN, équipé d'une tête PM10, à un débit de 70 m3/h. Chaque filtre était découpé avec un emporte-pièce en 16 morceaux de 47 mm de diamètre. Trois filtres notés Filtre 1, Filtre 2 et Filtre 3 ont ainsi été envoyés aux participants. Le traitement statistique robuste des résultats a permis d’identifier une dégradation sévère des performances des laboratoires dans l’analyse des filtres contrairement aux extraits et étalons. Ceci induit un très large dépassement des exigences de la Directive 2004/107/CE vis-à-vis de l’incertitude élargie (de 70- 100 % contre Compte tenu de ces résultats, une nouvelle CIL sera organisée au premier semestre 2015. Par ailleurs, peu de laboratoires participants (4/11) sont aptes à respecter les recommandations du guide national2 pour les analyses de HAP concernant le respect des limites de quantification pour des prélèvements bas débit. Les AASQA réalisant de tels prélèvements sont invitées à porter une attention particulière aux performances de leur laboratoire d’analyse.

Le rapport « Travaux LCSQA dans le domaine de la normalisation française et européenne » fait état des principales activités dans lesquelles le LCSQA s'est impliqué au niveau national et européen en 2018. Au niveau européen, les Groupes de Travail et différentes instances techniques (AQUILA, FAIRMODE) ont impliqué jusqu’à 14 experts membres du LCSQA en 2018. Les principales informations associées aux différents documents normatifs et réglementaires traités cette année sont les suivantes : Ø sur le plan de la réglementation européenne, le processus de Fitness Check s’est terminé et ses conclusions sont attendues pour 2019, Ø concernant la réglementation nationale, l’arrêté du 19 avril 2017 qui précise les rôles et responsabilités des différents acteurs (AASQA, LCSQA) et qui structure désormais le Référentiel Technique National devrait être révisé en 2019. Il convient de noter que ce référentiel mentionne des textes normatifs européens qui ne sont pas inscrits dans les directives européennes (par exemple  la norme EN 16450 sur les analyseurs automatiques de PM, la norme EN 16339 sur la mesure du NO2 par tube à diffusion, la Spécification Technique TS 16976 sur la détermination de la concentration en nombre de particules de l’aérosol atmosphérique), Ø s’agissant de la normalisation, tant européenne que (inter)nationale, 2018 est une année de transition et de préparation à la sortie de textes (soit nouveaux, soit révisés) sur la période 2019-2020 : F EN 17346 « Qualité de l'air ambiant - Méthode de détermination de la concentration d'ammoniac par échantillonnage diffusif »  F NF EN 14211 « Air ambiant - Méthode standard pour le mesurage de la concentration en dioxyde d'azote et monoxyde d'azote par chimiluminescence » F NF EN 14212 « Air ambiant - Méthode standard pour le mesurage de la concentration en dioxyde de soufre par fluorescence UV » F NF EN 14625 « Air ambiant - Méthode standard de mesurage de la concentration en ozone par photométrie UV » F NF EN 14626 «  Air ambiant – Méthode normalisée de mesurage de la concentration en monoxyde de carbone par spectroscopie à rayonnement infrarouge non dispersif » F EN 14662-1 « Qualité de l'air ambiant — Méthode normalisée pour le mesurage de la concentration en benzène — Partie 1 : Echantillonnage par pompage suivi d'une désorption thermique et d'une méthode chromatographie en phase gazeuse » F EN 12341 « Air ambiant - Méthode normalisée de mesurage gravimétrique pour la détermination de la concentration massique MP10 ou MP2,5 de matière particulaire en suspension » F EN 16450 « Air ambiant - Systèmes automatisés de mesurage de la concentration de matière particulaire (PM10; PM2,5) » F TS 17434 « Air ambiant - Détermination de la distribution granulométrique de particules d’un aérosol atmosphérique à l’aide d’un spectromètre de granulométrie à mobilité électrique (SMPS) » F TS 16868 « Air ambiant - Échantillonnage et analyse des grains de pollen dans l'air et des spores fongiques pour les réseaux d'allergie - Méthode volumétrique Hirst » F TS (référence non encore attribuée) sur l’évaluation des performances de capteurs pour la détermination de la concentration de polluants gazeux dans l’air ambiant F TS 17458 « Air ambiant — Méthode d’évaluation de la performance d’applications d’un système de modélisation de la répartition des sources » F TS (référence non encore attribuée) sur la définition et l’utilisation d’objectifs de qualité d’un système de modélisation pour l’évaluation de la qualité de l’air ambiant   Ces textes (dont certains sont déjà mentionnés dans le Référentiel Technique National) impacteront vraisemblablement le fonctionnement du dispositif national de surveillance. La « mise sous normalisation » des nouveaux outils d’évaluation de la qualité de l’air (capteurs, outils numériques) est un enjeu majeur pour le dispositif, notamment en ce qui concerne les exigences stipulées dans ces textes susceptibles de devenir des documents de référence.

Le TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) est un appareil de mesure très répandu au sein des Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA). Il est capable de mesurer en continu la concentration massique des particules en suspension dans l’air (en µg/m3), ce qui le rend préférable à la méthode gravimétrique qui nécessite des pesées postérieures au prélèvement. A l’heure actuelle, cet appareil est étalonné à l’aide de cales étalons raccordées au système international. Ces cales, ayant des masses de l’ordre de 80-100 mg, permettent de vérifier la constante d’étalonnage de la microbalance. Le contrôle de sa linéarité est effectué grâce à trois cales étalons ayant des différences de masses de l’ordre de la dizaine de mg. En considérant un débit volumique du TEOM-FDMS de 3 L/min, la valeur limite pour les PM10 (50 µg/m3 en moyenne journalière) représente une masse particulaire d’environ 2 µg sur 15 min de prélèvement. La différence de masse des cales étalons n’est donc pas représentative des masses particulaires atmosphériques prélevées sur un quart d’heure. De plus, l’utilisation de ces cales ne permet pas de prendre en compte un éventuel dysfonctionnement du système de prélèvement en amont de la mesure de la masse et du système de filtration intrinsèque à la microbalance. Par conséquent, le LNE a proposé de développer une méthode d’étalonnage en masse des TEOM-FDMS qui consiste à : Générer et prélever des particules ayant des concentrations connues et stables dans le temps (prélèvement de masses particulaires inférieures à 5 mg (gamme du « mg ») et à 100 µg (gamme du « µg ») sur une demi-heure de prélèvement), d'une part sur le filtre du TEOM-FDMS en passant par le système de prélèvement (hors tête de prélèvement), et d'autre part sur un filtre externe, Puis comparer les masses mesurées par le TEOM-FDMS avec les masses « vraies » mesurées par la méthode gravimétrique sur le filtre externe. Au regard de l’ensemble des éléments précités, cette méthode a été développée pour mettre en place un étalonnage des TEOM-FDMS (1) - pour une gamme de masse inférieure à celle des cales étalons et (2) - réalisable dans des conditions proches de leur fonctionnement « normal ». En 2015, le dispositif d’étalonnage a été miniaturisé afin de le rendre plus compact et autonome. L’ensemble du dispositif est rapidement utilisable par un opérateur sans qualification particulière. Cette miniaturisation n’a engendré que des changements mineurs du fonctionnement du générateur. Sa qualification en termes de répétabilité et de reproductibilité a été effectuée grâce à la méthode gravimétrique. Les masses de référence et les incertitudes associées obtenues grâce à l’application de la norme ISO 5725-2, sont respectivement égales à 30 ± 10 µg, 57 ±13 µg et 91 ± 15 µg pour la gamme « µg », et égales à 1145 ± 48 µg, 2304 ±101 µg et 3456 ± 83 µg pour la gamme du « mg », aux temps de prélèvement de 12, 24 et 36 minutes. Les incertitudes associées représentent les écarts-types de reproductibilité élargis (k=2). Dans ce cadre, les résultats liés à la caractérisation du générateur grâce à la méthode gravimétrique ont conduit à des écarts-types relatifs de répétabilité et de reproductibilité inférieurs à 16 % pour la gamme du « µg » et inférieurs à 2,5% pour la gamme du « mg ». Les plus importants écarts-types relatifs obtenus pour la gamme du « µg » sont liés à la réduction de la masse particulaire produite pour cette gamme. A l’issue de cette caractérisation, le couplage du générateur avec le TEOM-FDMS du LNE a permis une comparaison globale entre les masses de référence et les masses moyennes lues obtenues pour les mesures du TEOM-FDMS pour les mêmes temps de prélèvement. L’écart global obtenu entre les masses de référence moyennes et les masses lues sur le TEOM-FDMS est inférieur à 25 %pour la gamme du « µg » et inférieur à 4 % pour la gamme du « mg ».