Recherche pour PM10

Le développement de plus en plus rapide des technologies de vol autonome attire l'attention de nombreux secteurs économiques mais également de divers domaines scientifiques. La diversité des drones aériens associée au faible encombrement et faible poids des capteurs pour la mesure de qualité de l'air laisse envisager des applications comme par exemple la possibilité d'instrumenter des zones difficiles d'accès avec des instruments classiques et/ou de réaliser des profils verticaux de concentration des principaux polluants en zones urbaines et rurale dans les 200 premiers mètres d’altitudes où les régimes chimiques varient très fortement à cause des processus de dispersion (très influencés par la rugosité du terrain) et d’émissions. Cependant, l'utilisation de capteurs pour la mesure de qualité de l'air en mobilité, de plus soumis à des changements rapides de niveaux de concentrations et de conditions climatiques, mérite d'être évaluée sur le plan métrologique. Ainsi, l'Ineris a réalisé une première étude de faisabilité de ce type de couplage pour la mesure des particules, portant sur l’évaluation de l’impact d'un drone multirotor sur la mesure des capteurs PM, via l’influence de la distance entre le drone et les systèmes capteurs. Pour ce faire, le choix a été fait de prendre comme référence des mesures effectuées au moyen d'un compteur optique FIDAS. Ce dernier a été installé sur une Plateforme Elévatrice Mobile de Personnes (PEMP) de 18 mètres, en prenant soin d'installer les capteurs de PM à bas cout au même niveau que la tête de prélèvement du FIDAS. Le choix d'installer les capteurs et l'instrument de référence sur la même plateforme a été fait afin de faire varier, d’une part la distance entre une source de PM et les systèmes de mesure et d’autre part, la distance entre les systèmes de mesure et le drone. Les résultats obtenus lors de cette étude ont montré la possible influence du drone multirotor sur une mesure effectuée à l'aide de capteurs. Si la comparaison des concentrations mesurées par capteurs et par FIDAS sur des niveaux de concentrations faibles en PM (air ambiant, PM1 et PM2,5 3 et PM10 3) n’a pas mis en évidence d’impact du drone multirotor (ratio mesure capteur/FIDAS non affecté par la distance du drone), cette même comparaison à des concentrations plus élevées (50 µg/m3 en moyenne) a mis en évidence, un impact de la distance du drone multirotor par rapport aux capteurs. Ainsi, une distance minimale à respecter de 2 m entre les capteurs et le drone multirotor a été estimée sur la base des essais menés.     Coupling drones/sensors: feasibility study for an application to air quality monitoring   The fast development of autonomous flight technologies is attracting the attention of many economic sectors but also of various scientific fields. The diversity of unmanned aerial vehicles (UAV commonly named drone) associated with the small size and low weight of sensors for air quality monitoring suggests applications such as the possibility of instrumenting hard-to-reach areas with conventional instruments and/or of carrying out vertical concentration profiles of the main pollutants in urban and rural areas in the first 200 metres of altitude where chemical regimes vary very strongly due to dispersion processes (highly influenced by the roughness of the terrain) and emissions. However, the use of sensors to measure air quality in mobility, which are also subject to rapid changes in concentration levels and climatic conditions, need to be evaluated from a metrological point of view. Thus, Ineris carried out a first feasibility study of this type of coupling for PM measurement, focused on the evaluation of the impact of a multi-rotor UAV on the measurement of PM sensors, via the influence of the distance between the UAV and the sensor systems. To do this, the choice was made to use measurements taken using a FIDAS optical counter as a reference. The latter was installed on an 18-metre Mobile Elevating People Platform (MEWP), taking care to install the low-cost PM sensors at the same level as the FIDAS sampling head. The choice to install the sensors and the reference instrument on the same platform was made in order to vary the distance between a PM source and the measurement systems on one hand, and the distance between the measurement systems and the UAV on the other. The results of this study showed the possible influence of the multi-rotor UAV on a sensor-based measurement. While the comparison of concentrations measured by the sensors and by the FIDAS on low PM concentrations (ambient air, PM1 and PM2.5 3 and PM10 3) did not showed any significant impact of the multi-rotor UAV (sensor/FIDAS measurement ratio not affected by the distance of the UAV), this same comparison at higher concentrations (50 µg/m3 on average) revealed an impact of the distance of the multi-rotor UAV from the sensors. Thus, a minimum distance of 2 m between the sensors and the multi-rotor UAV was estimated based on this first feasibility study.

Nouveau rapport LCSQA : Vérification de la qualité et veille technologique sur les filtres utilisés pour la mesure des métaux dans les PM10   La surveillance du Pb, As, Cd et Ni dans les PM10 est effectuée par l’ensemble des AASQA de façon continue ou ponctuelle depuis 2007, en accord avec les directives européennes (2008/50/CE et 2004/107/CE modifiées par la directive 2015/1480/CE). Les objectifs de l’IMT Lille Douai, au sein du LCSQA, sont d'assurer un rôle de conseil et de transfert de connaissances auprès des AASQA, de procéder à des travaux permettant de garantir la qualité des résultats, de participer activement aux travaux de normalisation français (AFNOR X43D) et européens (WG14, WG20, WG44). Il s’agit également de réaliser une veille technologique sur les nouvelles méthodes de prélèvement et d’analyse susceptibles d’optimiser les coûts tout en respectant les objectifs de qualité et de participer à la valorisation des activités de surveillance et des études menées en collaborations avec les AASQA. En 2019, les travaux réalisés ont porté sur la validation de 4 lots de filtres vierges en fibre de quartz (Pall et Whatman). Des filtres ont été achetés par 3 AASQA et leurs caractéristiques chimiques ont été contrôlées avant leur utilisation vis à vis de leurs teneurs en métaux et métalloïdes. Le LCSQA/IMT Lille Douai a également participé aux CS « Anticipation », aux GT «Stratégie BC et PUF » et « Observatoires nationaux» organisé en 2019 ainsi qu’à la rédaction du « Guide de validation des données à analyse différée ». Il a enfin réalisé les analyses des métaux, métalloïdes et éléments majeurs dans des échantillons de PM10 collectés pendant l’année 2018 en Martinique ont permis, suite à un traitement statistique (ACP, PMF) l’identification des principales sources de particules affectant la zone (site récepteur) et leurs contributions relatives à la masse des PM10 (voir note Caractérisation chimique et étude de sources des particules en Martinique en 2018»). Quality check and technological survey on filters used for measuring metals in PM10 The monitoring of Pb, As, Cd and Ni in PM10 is carried out by the AASQA since 2007, in accordance with European directives (2008/50/EC and 2004/107/EC modified by the directive 2015/1480/EC). The objectives of IMT Lille Douai, within the LCSQA, are to provide advice and transfer knowledge to the AASQA, to perform various works to guarantee the quality of results, to actively participate in the work of French (AFNOR X43D) and European (WG14, WG20, WG44) standardization. We also carry out a technological survey on new methods of sampling and analysis likely to optimize costs while respecting quality objectives and to promote monitoring activities and studies in collaboration with the AASQA. In 2019, our work focused on the validation of 4 batches of blank quartz fiber filters (Pall and Whatman). Filters were purchased by 3 AASQA and their chemical characteristics were checked before their use with regard to their contents in metals and metalloids. LCSQA IMT Lille Douai also participated in the commission "Anticipation", in the working groups "Strategy BC and PUF" and "National Observatories" organized in 2019 as well as in the drafting of "Guide to validation of data with deferred analysis". Finally, we performed analyzes of metals, metalloids and major elements on PM10 samples collected in 2018 in Martinique, which allowed, following statistical processing (ACP, PMF), the identification of the main sources of particles affecting the area (including Saharan dust) and their contributions to the mass of PM10 (see note "Chemical characterization and source apportionment in Martinique in 2018").  

L’arrêté du 19 avril 2017 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l’air ambiant (modifié par l'arrêté du 17 juillet 2019) définit les missions que l’état confie aux trois acteurs de ce dispositif (LCSQA, AASQA et consortium PREV’AIR). Ainsi, le LCSQA a pour mission d’organiser des comparaisons inter-laboratoires (CIL) pour les mesures et la modélisation auxquelles les AASQA doivent participer. Dans ce contexte, le LCSQA organise régulièrement des CIL portant sur la mesure de particules (PM) en continu à l’aide d’analyseurs automatiques de PM (AMS-PM). Cet exercice met en œuvre un système de dopage de particules, développé par l’Ineris lors d’études précédentes, permettant une distribution homogène de particules pour l’ensemble des instruments participants. La génération de particules est assurée par la nébulisation de sels dissous de sulfate d’ammonium et de nitrate d’ammonium jusqu’à des concentrations de plus de 100 µg/m3. Lors de l’exercice réalisé en octobre 2018 à la station fixe de mesure de la qualité de l’air de « La Faiencerie Creil » d’Atmo Haut-de-France, une seule AASQA (Atmo Grand-Est) a pu se porter candidate avec la mise à disposition de deux TEOM-FDMS 1405-F, deux MP101M+ et un BAM 1020. Etant donné le faible nombre d’instruments mobilisés, les scores de performances (score Z) n’ont pas pu être calculés en utilisant l’approche consensuelle à savoir : l’utilisation de la moyenne robuste des instruments comme valeur de référence ainsi que la dispersion des mesures comme critère de performance. En effet, l’incertitude de mesure de l’ensemble des instruments participants aurait été trop importante. Ainsi, un préleveur Leckel été mis en place par l’INERIS dans le but d’obtenir une mesure de référence pour les PM10, laquelle a été utilisée pour évaluer les résultats des participants. Les biais de chaque analyseur à cette mesure de référence ont été comparés aux exigences réglementaires à savoir : 25% d’incertitude élargie à la concentration définie pour la valeur limite (VL) journalière (50µg/m3). Ce pourcentage a ensuite été pris comme critère de performance pour l’ensemble des niveaux de concentration de la CIL. L’estimation des scores de performances des analyseurs automatiques de cette étude obtenus ainsi montre que ces derniers respectent, en moyenne pour chaque niveau de concentration étudié entre 15 et 150µg/m3, les exigences de la Directive européenne en termes d’incertitude.

Rapport "Impact de la combustion de biomasse sur les concentrations de PM10 dans 10 agglomérations du programme CARA au cours de l’hiver 2014-2015". Cette étude s’inscrit dans la continuité des travaux menés depuis une dizaine d’années par le LCSQA (en étroite collaboration avec des laboratoires de recherche, dont le LGGE) afin de mieux évaluer l’impact du chauffage résidentiel au bois sur les niveaux de PM10 enregistrés sur différentes stations du dispositif national de surveillance. Pour réaliser ce type d’étude, il est généralement recouru à l’analyse de marqueurs organiques spécifiques, tel que le levoglucosan, prélevés sur filtres. Il est ensuite possible d’estimer la quantité de matière particulaire (PM) provenant de la combustion de biomasse en appliquant différents facteurs multiplicatifs aux concentrations obtenues pour ces marqueurs. Ces dernières années ont également vu l’émergence d’analyseurs automatiques de la composition chimique des particules permettant notamment l’identification et la mesure en temps réel des particules liées à cette source. En particulier, de récents tests en AASQA ont permis de vérifier la robustesse et la fiabilité de l’Aethalomètre multi-longueurs d’onde de type AE33, conduisant à son implantation sur différents sites urbains de fond du dispositif national entre 2013 et 2014. Dans le cadre de ses travaux pour le LCSQA, l’INERIS a alors proposé de réaliser une étude combinant des mesures sur filtres et des mesures par AE33 au cours de l’hiver 2014-2015. Le présent rapport rend compte des résultats obtenus à l’aide des mesures sur filtres, réalisées pour 10 sites de fond urbain du programme CARA au sein de grandes agglomérations françaises (constituant à ce jour le plus large panel de sites étudiés simultanément en France). Les prélèvements ont été réalisés sur une période hivernale élargie s’étendant de mi-novembre 2014 à mi-avril 2015. Sur cette période, les contributions journalières moyennes aux PM10 de la combustion de biomasse sont globalement comprises entre 18% et 36%, les plus faibles niveaux étant obtenus pour Marseille et les plus élevés pour Grenoble. Parmi les autres agglomérations étudiées, Bordeaux et Poitiers présentent également des contributions journalières très élevées (environ 30%). Pour les autres sites (Rouen, Reims, Strasbourg, Nantes, Lyon, et Nice), cette contribution est estimée à environ 20%. Ces résultats sont en bon accord avec ceux obtenus précédemment, pour certains de ces sites ou pour d’autres agglomérations françaises, confirmant l’importance de l’influence du chauffage résidentiel au bois sur la qualité de l’air de l’ensemble du territoire métropolitain en hiver. Les résultats obtenus dans le cadre decette étude permettront d’affiner la méthodologie d’exploitation des données issues de la mesure automatique.