Recherche pour Oxydes d'azote

En 1996, sous l’impulsion du Ministère chargé de l'Environnement, un dispositif appelé « chaîne nationale de traçabilité métrologique » 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 de traçabilité métrologique ». 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 de mesure 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. Par conséquent, ces chaînes nationales de traçabilité métrologique sont constituées de 3 niveaux : le LCSQA-LNE en tant que Niveau 1, des laboratoires d’étalonnage inter-régionaux (au nombre de 7) en tant que Niveau 2 et les stations de mesures en tant que Niveau 3. Dans le cadre de ces chaînes nationales de traçabilité métrologique, le LCSQA-LNE raccorde tous les 6 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, 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 MTES qu’il n’était pas nécessaire de créer une chaîne nationale de traçabilité métrologique à 3 niveaux. Le tableau ci-après résume les étalonnages effectués depuis 2014 par le LCSQA-LNE pour les différents acteurs du dispositif de surveillance de la qualité de l’air (AASQA, LCSQA), tous polluants confondus (NO/NOx, NO2, SO2, O3, CO et BTEX).         Nombre annuel d’étalonnages   2015 2016 2017 2018 2019 Raccordements LNE/ Niveaux 2 185 180 156 107 94 Raccordements Madininair 27 26 27 27 27 Raccordements BTEX 30 31 22 21 27 Raccordements LCSQA 33 32 38 36 35 Raccordements ATMO Réunion 12 14 15 16 13   Somme des raccordements 287 283 258 207 196 Bilan global de l’ensemble des raccordements effectués par le LCSQA-LNE depuis 2015   Le tableau ci-dessus montre que globalement le LCSQA-LNE a effectué 196 raccordements pour les différents acteurs du dispositif de surveillance de la qualité de l’air (AASQA, LCSQA), tous polluants confondus (NO/NOx, NO2, SO2, O3, CO et BTEX) en 2019. La diminution du nombre d’étalonnages LCSQA-LNE/Niveaux 2 par rapport aux années 2017-2018 est principalement due à la décision d’augmenter la périodicité de raccordement entre le LCSQA-LNE et les Niveaux 2 de 3 mois à 6 mois pour l’ensemble des polluants gazeux (SO2, CO, NO/NOx, NO2 et O3). Ce rapport fait également la synthèse des problèmes techniques rencontrés en 2019 par le LCSQA-LNE lors des raccordements des polluants gazeux.

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 de mesure 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. 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 7) 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 6 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, 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 MTES qu’il n’était pas nécessaire de créer une chaîne d’étalonnage à 3 niveaux. Le tableau ci-après résume les étalonnages effectués depuis 2014 par le LCSQA/LNE pour les différents acteurs du dispositif de surveillance de la qualité de l’air (AASQA, LCSQA), tous polluants confondus (NO/NOx, NO2, SO2, O3, CO et BTEX).         Nombre annuel d’étalonnages     2014 2015 2016 2017 2018 Raccordements LCSQA-LNE/ Niveaux 2 180 185 180 156 107 Raccordements Madininair 27 27 26 27 27 Raccordements BTEX 26 30 31 22 21 Raccordements LCSQA 36 33 32 38 36 Raccordements ATMO Réunion 3 12 14 15 16   Somme des raccordements 272 287 283 258 207         Bilan global de l’ensemble des raccordements effectués par le LCSQA/LNE depuis 2014     Le tableau ci-dessus montre que globalement le LCSQA/LNE a effectué 207 raccordements pour les différents acteurs du dispositif de surveillance de la qualité de l’air (AASQA, LCSQA), tous polluants confondus (NO/NOx, NO2, SO2, O3, CO et BTEX) en 2018. La diminution du nombre d’étalonnages LCSQA-LNE/Niveaux 2 par rapport à l’année 2017 est principalement due à la décision d’augmenter la périodicité de raccordement entre le LCSQA/LNE et les Niveaux 2 de 3 mois à 6 mois pour l’ensemble des polluants gazeux (SO2, CO, NO/NOx, NO2 et O3). Ce rapport fait également la synthèse des problèmes techniques rencontrés en 2018 par le LCSQA/LNE lors des raccordements des polluants gazeux.

Le LCSQA-IMT Lille Douai a organisé une Comparaison Inter Laboratoires (ECIL) du 5 au 7 octobre 2020. Six laboratoires français dits « de Niveau 2 » de la chaîne nationale d’étalonnage d’analyseurs de polluants atmosphériques réglementés (gaz inorganiques), un laboratoire privé national,l'Ineris et le LCSQA (représenté par l'IMT Lille Douai) ont participé à l’exercice de comparaison : Le Laboratoire Métrologie d’AtmoSud – Etablissement de Martigues ; Le laboratoire d’étalonnage d’Air Pays de Loire (APL) ; Le Laboratoire Interrégional de Métrologie (LIM) d’ATMO Grand Est ; Le Laboratoire de Métrologie Auvergne - Rhône- Alpes – Atmo AuRA ; Le Laboratoire Grand Sud-Ouest (LGSO) d’Atmo Occitanie ; Le Laboratoire d’Airparif ; L'Ineris ; Un laboratoire privé national ; Le LCSQA-IMT Lille Douai : organisateur et participant, en charge de la mise en œuvre du système de génération. Les résultats sont anonymes. L’objectif pour les participants est de mesurer avec ses propres moyens analytiques différentes concentrations de gaz (air de zéro, NO/NOx/NO2, O3, SO2 et CO) générées par le LCSQA-IMT Lille Douai à l’aide d’une source spécifique (dispositif de dilution sur gaz sec) et distribuées à l'aide d'une ligne d'échantillonnage adaptée aux CIL élaborée par le LCSQA. Pour chaque gaz, le point zéro a consisté en une mesure sur air de zéro provenant d’une bouteille d’air type alpha2 ou équivalent (air de zéro de référence choisi comme référence conformément au consensus national fait dans le cadre de la chaîne nationale d’étalonnage). Hormis pour les oxydes d’azote, chaque gaz a fait l’objet d’une génération individuelle. Pour les oxydes d’azote, l’effet « matrice » (air ou diazote) a été étudié à un niveau de concentration de l’ordre de 200 et 800 ppb en NOx. Les résultats analysés par des calculs statistiques (test de Grubbs, écart normalisé) sur l’ensemble des participants n’ont pas révélé de valeurs aberrantes pour l’ensemble des polluants testés et pour l’ensemble des participants à l’exception : d'un participant qui s’est retrouvé en dehors des tolérances acceptées pour les écarts normalisés sur le niveau sur le niveau « 200 ppb en NO/air" et "9 ppm en CO/air » ; d'un participant qui s’est retrouvé en dehors des tolérances acceptées pour les écarts normalisés sur les niveaux "200 ppb en NOx », «100 et 200 ppb en O3». Il convient de noter qu'en dépit des tests statistiques satisfaisants, les résultats obtenus sur le niveau "20 ppm en CO/air" par 2 participants se différencient nettement de ceux des autres.     Inter-Laboratory Comparison 2020 -  inorganic gaseous pollutants LCSQA-IMT Lille Douai organized an Inter-Laboratory Comparison (ILC) from October 5 to 7, 2020. The objective for each participant was to measure with his own analytical means different concentrations of gases in zero air, NO/NOx/NO2, O3, SO2 et CO generated using a specific source (dry gas dilution device) and distributed using a sampling line suitable for ILC and designed specifically. A private national laboratory, Ineris, LCSQA (represented by IMT Lille Douai, host and participant, in charge of the implementation of the generation system) and six French laboratories so-called “Level 2” of the national calibration chain for atmospheric pollutants (inorganic gases), took part in the ILC: Laboratoire Métrologie AtmoSud – Martigues (France); Laboratoire d’étalonnage Air Pays de Loire - Nantes (France); Laboratoire Interrégional de Métrologie ATMO Grand Est - Strasbourg (France); Laboratoire de Métrologie Atmo AuRA - Lyon (France); Laboratoire Grand Sud-Ouest Atmo Occitanie - Toulouse (France); Laboratoire Airparif - paris (France). The zero air measurement consisted on measure on zero air coming from an air cylinder type Alpha2 or equivalent (zero air chosen as reference in accordance with the national calibration chain). Except for nitrogen oxides, each gas has been individually generated by diluting. For nitrogen oxides, the "matrix" effect (air or nitrogen) has been studied at a concentration level of around 200 and 800 ppb in NOx. The results have been anonymized. The results analyzed by statistical calculations (Grubbs test, normalized deviation) did not reveal outliers for all the pollutants tested and for all the participants except for: -             a participant outside the accepted tolerances for the standard deviation on the levels "200 ppb in NO / air" and "9 ppm in CO / air"; -             a participant outside the accepted tolerances for the standard deviation on the levels “200 ppb in NOx” and “100 and 200 ppb in O3”; It should be noted that in spite of satisfactory statistical tests, the results obtained on the level “20 ppm in CO / air” by 2 participants differ noticeably from those of the others.

Le 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 ». Les chaînes nationales d’étalonnage sont constituées de 3 niveaux : le LCSQA en tant que Niveau 1, des laboratoires d’étalonnage inter-régionaux (au nombre de 7) 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 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 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 MTES qu’il n’était pas nécessaire de créer une chaîne d’étalonnage à 3 niveaux. Le tableau ci-après résume les étalonnages effectués depuis 2011 par le LCSQA pour les différents acteurs du dispositif de surveillance de la qualité de l’air (AASQA, LCSQA), tous polluants confondus (NO/NOx, NO2, SO2, O3, CO, BTEX et Air zéro). Ce rapport fait également la synthèse des problèmes techniques rencontrés en 2017 par le LCSQA lors des raccordements des polluants gazeux, à savoir : Les problèmes rencontrés sur les matériels du LCSQA, Les problèmes rencontrés au niveau des raccordements     Nombre annuel d’étalonnages   2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Raccordements Niveau 1/ Niveaux 2 180 181 180 180 185 180 156 Raccordements Madininair 13 27 14 27 27 26 27 Raccordements BTEX 33 23 25 26 30 31 22 Raccordements LCSQA 39 32 44 36 33 32 38 Raccordements ORA 7 4 4 3 12 14 15 Raccordements « Air zéro » - - 8 18 18 1 0

Ce rapport synthétise les principaux travaux 2018 et 2019 du programme CARA (« CARActérisation chimique des particules ») du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air. Fonctionnant en étroite collaboration avec les Associations agréées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA) volontaires et des laboratoires universitaires, ce programme permet notamment de documenter, depuis une dizaine d’année, la composition chimique et les origines des particules atmosphériques affectant la qualité de l’air. Il intègre également la mise en œuvre d’outils statistiques et/ou de modélisation numérique, visant à l’amélioration des systèmes de prévision ainsi qu’à l’évaluation de possibles mesures de réduction des concentrations en air ambiant. Dans ce cadre, une étude spécifique a également été consacrée à l’ozone, polluant gazeux secondaire en interaction avec la phase particulaire.   Si des dépassements de valeurs limites journalières fixées pour les PM10 sont encore fréquemment observés sur le territoire, notamment en fin d’hiver-début de printemps sous l’effet de l’accumulation des émissions primaires (dont le chauffage résidentiel et le transport routier) et la formation de particules secondaires (nitrate d’ammonium et aérosols organiques secondaires), aucun épisode de longue durée (> 3 jours) et de large échelle spatiale (impliquant simultanément plusieurs régions voisines) n’a été observé en métropole sur la période 2018-2019. En revanche, la survenue de pics de concentration de courte durée en bordure littoral Manche et mer du Nord entre la fin de l’hiver et le début de l’été semble répondre à des processus complexes, qu’il s’agira d’explorer sur la période 2020-2021. Il est également à noter que 2018 et 2019 ont été marquées par de fortes intrusions de poussières sahariennes en zone Caraïbe ainsi que par d’importants épisodes estivaux de pollution à l’ozone. Pour ce dernier polluant, l’analyse des épisodes de l’été 2019 illustre l’effet bénéfique attendu d’une diminution des émissions des substances précurseurs (oxydes d’azote (NOx) et composés organiques volatils) sur quasiment l’ensemble du territoire, malgré la complexité des processus chimiques mis en jeu (avec de possibles augmentations localisées dans les grandes agglomérations et bassins industriels). Ces résultats confirment l’intérêt de la mise en place de plans de réduction ambitieux des émissions concernant toutes les activités humaines, en particulier en zone urbaine et fortement émettrice de NOx. Par ailleurs, l’étude sur le long-terme menée depuis 2008 au niveau de la station grenobloise Les Frênes (fond urbain) indique une baisse significative des concentrations de PM10, mais également du carbone élémentaire (EC) et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). En revanche, les concentrations hivernales de PM issues de la combustion de biomasse ne présentent pas de tendance significative sur la période 2011-2017, conduisant à une augmentation de leur contribution relative aux PM10. Le chauffage au bois reste donc l’un des principaux leviers d’actions pour l’amélioration de la qualité de l’air à Grenoble, et il apparait nécessaire de poursuivre cette étude, afin notamment d’aider à la bonne évaluation de l’efficacité des politiques publiques mises en œuvre (dont les « fonds air bois ») en région Auvergne-Rhône-Alpes, comme sur d’autres territoires. De même, la baisse notable (env. 0,4 µg/m3 / an) des concentrations de matière organique au SIRTA (fond régional, Ile de France) ne peut être que très partiellement attribuée à une diminution des émissions par le chauffage au bois sur la période 2011-2018. Si l’on note une diminution de l’ordre de 80 ng/m3 / an de la fraction organique directement imputable à la combustion de biomasse, aucune tendance significative n’est observée à ce stade pour la fraction de carbone suie liée à cette même source ni pour la fraction organique primaire la moins oxydée (issue de la combustion d’hydrocarbures mais également au chauffage au bois). Dans le même temps, on note une diminution très légère (env. 20 ng/m3 / an) mais statistiquement significative de la part de carbone suie émise par la combustion d’énergie fossile (incluant les émissions automobiles à l’échappement). Cette tendance pourrait s’accompagner d’une réduction de l’influence de l’ensemble des composés organiques volatils d’origines anthropiques sur la formation d’aérosols organiques secondaires, dont la composante la plus oxydée explique globalement la moitié de la baisse observée des concentrations de matière organique totale. Enfin, les travaux réalisés en 2018 et 2019 ont également pris la forme de nombreuses collaborations scientifiques avec des acteurs académiques (inter-)nationaux, permettant notamment la révision du guide européen pour l’utilisation d’outils statistiques d’identification et de quantification des sources des polluants atmosphériques, ainsi que la publication dans des revues à comité de lecture d’une dizaine d’articles basés, en totalité ou pour partie, sur des résultats obtenus dans le cadre du programme CARA.

Deux nouveaux appareils de mesure ayant fait leur apparition sur le marché proposent d’autres techniques que la méthode de référence (chimiluminescence) : la conversion photolytique pour l’analyseur T200UP Blue Light d’API et la technique CAPS (Cavity Attenuated Phase Shift, CAPS) pour l’analyseur T500U d’API. Cette étude visait à évaluer leurs performances via deux campagnes de mesure mettant en parallèle ces différentes techniques, ciblant une typologie de type fond urbain et une typologie de site type trafic et en se focalisant sur la mesure du dioxyde d’azote (NO2), la technique CAPS permettant de mesurer uniquement ce paramètre. Pour rappel : La directive 2008/50/CE fixe les valeurs limites à respecter pour le dioxyde d’azote (NO2) et les oxydes d’azote (NOx) ainsi que les méthodes de référence à mettre en œuvre. La norme NF EN 14211 « Méthode normalisée pour la mesure de la concentration en dioxyde d’azote et monoxyde d’azote par chimiluminescence » doit être appliquée pour la surveillance de ces paramètres. La première campagne s’est déroulée à la station de Creil dans l'Oise (type fond urbain) d’octobre 2014 à février 2014  où des analyseurs à chimiluminescence (APNA-370 d’Horiba, 200E d’API, 42i et 42i (boucle de retard) de TEI) ont été comparés avec l’analyseur T200UP Blue Light d’API mettant en œuvre la conversion photolytique. Il nous a été impossible d’intégrer un analyseur utilisant la méthode CAPS faute d’obtenir un prêt d’un fournisseur. Une surveillance de l’humidité ambiante a été réalisée afin d’étudier l’influence du taux d’humidité sur la mesure du dioxyde d’azote. La seconde campagne s’est déroulée à la station de Lyon périphérique (type trafic) en bordure du périphérique de Lyon du 2 au 23 avril 2015 où un analyseur à chimiluminescence (APNA-370 d’Horiba) a été comparé avec l’analyseur T200UP Blue Light d’API mettant en œuvre la conversion photolytique et l’analyseur T500U d’API mettant en œuvre la méthode CAPS. La campagne de Creil a permis de mettre en évidence que la technique de conversion photolytique donnait des mesures sensiblement identiques à celles des analyseurs fonctionnant sur le principe de la chimiluminescence(moins de 1% d’écart). La corrélation de l’humidité ambiante et des mesures du dioxyde d’azote n’a pas pu mettre en évidence de lien entre ces deux paramètres. La campagne de Lyon périphérique a mis en évidence que la technique CAPS était sensiblement identique à la chimiluminescence à un biais près de 3 ppb alors que la conversion photolytique présentait un écart de corrélation de l’ordre de 30% avec la chimiluminescence. Il ressort de cette étude que la technique CAPS est comparable à la chimiluminescence sur des sites type fond urbain ou trafic alors que la conversion photolytique ne peut s’appliquer que sur des sites où les concentrations en dioxyde d’azote seront au maximum de l’ordre de 50 ppb.

L’émergence sur le marché de micro-capteurs connectés a conduit le dispositif national de surveillance de la qualité de l’air à s’intéresser à la fiabilité de ces nouveaux dispositifs. Il n’existe à l’heure actuelle aucun cadre normatif national ou européen permettant de comparer les performances de ces différents appareils commercialisés aux appareils de mesures de référence. Le premier essai d’aptitude national sur le terrain de micro-capteurs de gaz et de particules installés en site fixe, coordonné par le Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l’Air (LCSQA), s’inscrit dans la continuité des travaux amorcés ces deux dernières années en laboratoire pour déterminer les caractéristiques de performance des micro-capteurs[1]. Ces travaux ont notamment permis de comprendre les effets de différents paramètres de mesures sur les systèmes capteurs mais il est cependant difficile en laboratoire de reproduire l’ensemble des facteurs d’influences sur la mesure. C’est pourquoi, les essais sur le terrain utilisant une comparaison directe avec des mesures de référence permettent d’obtenir une meilleure représentativité de ces effets. Cet essai, conduit de début janvier à mi-février 2018, avait pour objectif de placer en conditions réelles sur un site de typologie urbaine, un grand nombre de systèmes différents afin d’évaluer leur aptitude à suivre les principaux polluants d’intérêt pour l’air ambiant : le dioxyde d’azote (NO2), l’ozone (O3) et les particules (PM2,5 et PM10). Organisé par le LCSQA/IMT Lille Douai sur la station de mesure de la qualité de l’air de son Centre de Recherche, cet essai a regroupé 16 participants qui ont mis en œuvre 44 dispositifs au total, réplicas inclus. 17 systèmes étaient de conception et d’origines différentes (France, Pays-Bas, Royaume-Uni, Espagne, Italie, Pologne, États-Unis). Les systèmes mis à disposition ont été fournis par des fabricants, des distributeurs ou des utilisateurs volontaires œuvrant dans le cadre du dispositif national de surveillance (Associations Agréées de surveillance de la qualité de l’air, AASQA, et membres du LCSQA). Les systèmes mis à disposition présentaient ainsi des historiques d’utilisation différents. Cet essai ayant été réalisé conformément aux pratiques en vigueur pour l’organisation des comparaisons inter-laboratoires ou des essais d’aptitude, chaque système testé est identifié à l’aide d’un code alphanumérique unique. Les résultats ainsi obtenus ont tout d'abord fait l'objet d'une synthèse[2] en 2018 se concentrant sur les données NO2, O3 et PM2,5. Ce premier travail a ensuite été complété par l’exploitation des données PM1 et PM10 ainsi que la levée de confidentialité d'une partie des participants permettant de dresser une liste de correspondance entre code alphanumérique et participant. Ce document présente donc la méthodologie mise en œuvre avec un comparatif des notations qualitatives et les résultats pour l’ensemble des polluants étudiés. Il inclut également l’intégralité des fiches individuelles d’évaluation produites, avec l’ensemble des données chiffrées comme décrites ci-dessous. Ainsi, les données ont été exploitées par le LCSQA/Ineris par comparaison aux mesures d’instruments de référence ou équivalents à la méthode de référence. Un volume de plus de 70 millions de données minutes a dû être traité par des méthodes élaborées spécifiquement. Outre les performances métrologiques de ces instruments, une attention particulière a été portée à d’autres paramètres tels que la simplicité de mise en œuvre, l’autonomie, la portabilité, la fiabilité de communication (GSM, Wifi, Bluetooth, filaire, …), la convivialité des applications de récupération des données en tenant compte de l’objectif recherché. Chaque système a fait l’objet d’une fiche d’évaluation par polluant mesuré. Cette fiche inclut un descriptif technique succinct, un tableau récapitulatif des performances métrologiques, un radar « papillon » affichant des notations de 0 à 5 pour 8 critères qualitatifs ou quantitatifs, les relevés des séries temporelles de chacun des réplicas testés comparés aux données de l’instrument pris en référence, les graphiques de corrélation, et enfin un avis général. Il est important de rappeler que les systèmes micro-capteurs ont été testés en conditions fixes. Ainsi, les résultats obtenus ne peuvent pas être extrapolés à une mise en œuvre en mobilité. Par ailleurs, les radars d’évaluation construits pour cette évaluation donnent une vision de l’ensemble des critères de performance à prendre en compte qui ont un poids plus ou moins important selon l’usage auquel les micro-capteurs sont destinés. En termes de perspectives de ces travaux et afin de compléter cette première évaluation, un second essai d’aptitude a été réalisé durant l’été 2018 afin de tenir compte d’un potentiel effet de saisonnalité, notamment dans la composition de la matrice d’air (concentrations plus élevées en O3 et moins élevées en NO2 et PM). Ces résultats seront disponibles courant 2020. Néanmoins, la dépendance des conditions environnementales ne permet d’évaluer les systèmes capteurs que dans des situations très précises. Il semble donc nécessaire pour une évaluation complète des systèmes de mesures de pouvoir combiner la complexité d’une matrice réelle aux spécificités de concentrations contrôlées. Ainsi, une étude sur la faisabilité d’un dopage de matrice réelle par des mélanges gazeux et particulaires est en cours de réalisation par le LCSQA/Ineris   Results of the 1st French Intercomparison Exercise for Air Quality Monitoring sensors (EAµC) The emergence of connected sensors on the market led the French national air quality monitoring network to focus on the reliability of these new devices. Currently, no national or European normative framework is able to establish a comparison between the performances of the commercially available devices and the reference measurement systems. This first national intercomparison campaign of fixed site gas and particulate sensors coordinated by the French Central Laboratory of Air Quality Monitoring (Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l’Air LCSQA) follow the works initiated two years ago in laboratory to determine the performance characteristics of sensors[1]. These works gave a better understanding of the effects of different measurement parameters on the sensors’ systems, though it is still difficult to reproduce all the measurement interferent in laboratory. That’s the reason why the field tests using a direct comparison with reference measurements help to get a better representativeness of these effects. The purpose of this test, carried out from early January to mid-February 2018, was to test numerous sensor systems under real conditions, on an urban typology site, in order to evaluate their ability to monitor the main pollutants of interest for ambient air: nitrogen dioxide (NO2), ozone (O3) and particulate matter (PM2.5 and PM10). Led by the LCSQA/IMT Lille Douai on the air quality monitoring station of its research centre, this test gathered 16 participants who in total implemented 44 systems in total, including replicas. 17 systems coming from different origin and with different design (France, Netherlands, United-Kingdom, Spain, Italy, Poland, United States). The available systems were provided by manufacturers, distributors or volunteer users working in the national monitoring network (Approved Air Quality Monitoring Association, AASQA and members of the LCSQA). They presented different usage hystory. This test has been made in accordance with the established practice for the organization of inter-laboratory comparisons or proficiency test. Each system is thus identified through a unique alphanumeric code. The results obtained were first summarized[2] in 2018 with a focus on the NO2, O3 and PM2.5 data. This first work has then been completed by the evaluation of PM1 et PM10 data and the waiver of confidentiality for a part of the participants in order to establish a correlation list between alphanumeric code and participant. This document presents the implemented methodology including a comparison between the qualitative ratings and the results for all pollutants studied. It also includes all the individual evaluation sheets produced, with all the figures as described below. The entire data set have been then processed by the LCSQA/Ineris in comparison with the reference measurement instruments or equivalent methods. More than 70 million of minute data had to be processed using methods specifically developed. Besides the metrological performances of these systems, a careful attention was paid to other parameters such as an easy implementation, autonomy, portability, reliability of the communication (GSM, Wi-Fi, Bluetooth, wired connexion, ...), data recovery friendliness taking into account the target objective. An evaluation sheet for each system and each individual pollutant has been produced. Each sheet includes a brief technical description, a summary table of the metrological performances, a “butterfly” radar presenting ratings from 0 to 5 for 8 qualitative or quantitative criteria, time series data for each of the tested replicas compared with the selected reference instrument’s data, correlation graphs and finally a general comment. It must be reminded that the sensors systems have been tested in fixed-conditions. The results obtained can’t be extrapolated to a mobile implementation. Moreover, the evaluation radars built for this exercise give a vision of all the performance criteria that must be taken into account, and which are more or less essential depending on the intended use of the sensors. In terms of work’s perspective, and in order to compete this first evaluation, a second intercomparison campaign has been made during summer 2018 in order to consider a potential seasonality effect, in particular within the air matrix composition (higher concentrations of O3 and lower concentrations of NO2 and PM). These results will be made available during 2020. Nevertheless, dependence on environmental conditions means that sensor systems can only be evaluated in very specific situations. In order to get a complete systems evaluation, it is then necessary to be able to combine the complexity of a real air matrix to the specifications of controlled concentrations. A study on the feasibility of enhanced ambient air matrix with gaseous and PM mixtures is being carried out by LCSQA/Ineris.   [1] N. REDON, F. DELCOURT, S. CRUNAIRE, N. LOCOGE, Protocole de détermination des caractéristiques de performance métrologique des micro-capteurs - étude comparative des performances en laboratoire de micro-capteurs de NO2, Rapport LCSQA, mars 2017. https://www.lcsqa.org/fr/rapport/2016/mines-douai/protocole-determination-caracteristiques-performance-metrologique-micro-cap N. REDON, S. CRUNAIRE, B. HERBIN, E. MORELLE, F. GAIE-LEVREL, T. AMODEO, Faisabilité de la mise en œuvre d'un protocole pour l'évaluation en laboratoire de micro-capteurs pour la mesure des concentrations massiques particulaires, Note technique LCSQA, juillet 2018. https://www.lcsqa.org/fr/rapport/faisabilite-de-la-mise-en-oeuvre-dun-protocole-pour-levaluation-en-laboratoire-de-micro [2] S. CRUNAIRE, N. REDON et L. SPINELLE, 1er Essai national d’Aptitude des micro-Capteurs (EAµC) pour la surveillance de la qualité de l’air : synthèse des résultats, Rapport LCSQA DRC_18_174307_09689A, novembre 2018. https://www.lcsqa.org/system/files/rapport/LCSQA2017-CILmicrocapteurs-synthese_resultats.pdf      

En 1996, sous l’impulsion du Ministère chargé de l'Environnement (MEEM), 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 de mesure 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 MEEM qu’il n’était pas nécessaire de créer une chaîne d’étalonnage à 3 niveaux. Un tableau de synthèse résume en page 7 du rapport les étalonnages effectués depuis 2006 par le LCSQA-LNE pour les différents acteurs du dispositif de surveillance de la qualité de l’air (AASQA, LCSQA-INERIS et LCSQA-MD), tous polluants confondus (NO/NOx, NO2, SO2, O3, CO, BTEX et Air zéro). Ce rapport fait également la synthèse des problèmes techniques rencontrés en 2016 par le LCSQA-LNE lors des raccordements des polluants gazeux.

En 1996, sous l’impulsion du Ministère chargé de l'Environnement (MEDDE), 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 de mesure 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 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 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 état des difficultés techniques rencontrées en 2015 par le LCSQA lors des raccordements des polluants gazeux. Il s'agit principalement de problèmes rencontrés sur les matériels du LCSQA ainsi qu'au niveau des raccordements.