Recherche pour PM10

Le cadre régalien et normatif de la surveillance de la qualité de l’air en France est en cours d’évolution, notamment en raison du processus de révision des deux Directives européennes en vigueur  (prévu à partir de 2015) et de la mise en œuvre (suite à leur révision en 2013) de plusieurs  méthodes de référence normalisées (ex : SO2, NO/NOx, CO, O3, PM10 & PM2.5...). De même, des  décisions prises par la Commission Européenne concernant le processus de rapportage ou le  traitement des contentieux (en cours pour les PM10 et pour le NO2) vont impacter le travail  quotidien des AASQA. Cette évolution va influencer la stratégie nationale de surveillance de la  qualité de l’air, dont un cadrage général va être établi avec le 1er Plan National de la Surveillance de la Qualité de l’Air (PNSQA) et sa déclinaison au plan régional via les PRSQA des AASQA dont la 3ème version est prévue à partir de 2016. En tant que Laboratoire de Référence dans le domaine de la Qualité de l’Air notifié par le Ministère en charge de l’environnement, le LCSQA a pour missions l’aide à l’application correcte des textes de référence ainsi que l’assurance de la qualité des mesures dans le respect des exigences des Directives. Pour cela, il participe aux travaux de normalisation nationale (AFNOR – Association Française de NORmalisation) et européenne (CEN – Comité Européen de Normalisation) et assure la transmission de l’information auprès des acteurs du Dispositif National de Surveillance, notamment au travers des Groupes de Travail et des Commissions de Suivi. Il contrôle la correcte application des exigences techniques et législatives lors des audits de vérification technique.   Les travaux décrits dans le présent rapport permettent au LCSQA d’apporter au Dispositif National de   Surveillance   les   éléments   d'une   vision   d'ensemble  des   activités   de surveillance  de la qualité de l'air sur tout le territoire, et d’assurer leur cohérence avec les contraintes régaliennes, techniques en tenant compte de la réalité du terrain. Dans la continuité des années précédentes, les travaux du LCSQA en 2014 ont permis :   d’assurer une application homogène des textes de référence sur le territoire national en vue de leur respect, de contribuer aux choix stratégiques & économiques du Dispositif National, de valoriser la position française au niveau européen.   Ainsi, en 2014, les travaux du LCSQA en matière de normalisation & réglementation ont été les suivants :   participation aux travaux de normalisation européenne, nationale et internationale : normalisation européenne (8 GT du CEN TC 264 sur l’air ambiant extérieur et intérieur impliquant 9 experts du LCSQA), normalisation nationale (3 Commissions de l’AFNOR impliquant tous les experts du LCSQA). Il est à noter que l’année 2014 a vu la réactivation de 2 GT Ad Hoc dans le cadre de la révision de normes AFNOR (Normes sur les pesticides et sur l’étalonnage, impliquant 4 experts du LCSQA), normalisation internationale (3 GT de l’ISO TC 158 sur l’analyse des gaz, en lien avec la Commission AFNOR E29EG « Préparation et utilisation de mélanges de gaz en analyse » impliquant 2 experts du LCSQA) participation aux groupes d’expertise européens (AQUILA sur le plan technique et FAIRMODE sur le plan de la modélisation) mandatés par la Commission Européenne, impliquant 5  experts du LCSQA. Ces travaux vont dans la logique de convergence des approches  métrologiques  et  par  modélisation  souhaitée  par  la  Commission Européenne pour la surveillance de la qualité de l’air et dans le cadre du processus de révision des 2 Directives « qualité de l’air » qui devrait être lancé en 2014, participation aux échanges avec la Commission Européenne (ex : Contentieux en cours sur les PM10 et probable pour le NO2, suivi de l’IEM…), mise en application effective (ou par anticipation) des exigences ou recommandations découlant des points précédents, associées à l’arrêté du 21/10/11 et à la lettre annuelle de cadrage du MEDDE, etc …), se traduisant par : l’apport d’un appui technique pour l’élaboration des recommandations nationales  pour  le  dispositif  national  (note  de  cadrage, guide méthodologique…) et des propositions de résolutions faites dans le cadre des Commissions de Suivi, la vérification de leur application effective, au travers des actions de contrôle sur le terrain que les experts des équipes du LCSQA effectuent en audit chez les AASQA (5 audits en 2014), Tous ces travaux s’effectuent en collaboration avec les acteurs du Dispositif national de surveillance (MEDDE, LCSQA, AASQA), notamment dans le cadre des études menées par le LCSQA et de ses missions de coordination. L’ensemble des actions d’appui à la surveillance, à la planification et aux politiques territoriales est décrit sur le site du LCSQA (http://pro-lcsqa2.lcsqa.org/fr/).

Le rapport « Utilisation des données de micro-capteurs pour la modélisation et la cartographie de la qualité de l’air » synthétise l’état d’avancement des travaux du LCSQA, qui s’inscrivent dans la feuille de route du GT micro-capteurs et de la CS modélisation, et portent sur l’utilisation des données de micro-capteurs pour la modélisation et la cartographie de la qualité de l’air. Elle s’appuie sur l’analyse bibliographique livrée en septembre 2018 et les récents développements réalisés en collaboration avec des AASQA, des startups et des laboratoires de recherche. Parmi les récents travaux de cartographie avec les données de micro-capteurs, deux catégories de méthodes susceptibles de se recouper ou d’être combinées émergent : les méthodes statistiques spécifiques (Land Use Regression, agrégation spatiale, et apprentissage statistique) et l’interpolation géostatistique par krigeage. Les développements du LCSQA s’appuient sur cette dernière (krigeage en dérive externe) pour fusionner les observations de micro-capteurs fixes et mobiles avec les données modélisées afin d’estimer des concentrations de polluants à l’échelle urbaine. L’approche est testée à Nantes à partir d’observations de PM10 fournies par AtmoTrack. Un prétraitement est réalisé sur les données brutes pour éliminer les valeurs aberrantes et corriger le biais sur la variation journalière des concentrations de fond. La variabilité et l’incertitude de mesure sont considérées dans le krigeage afin de pondérer l’importance des observations dans l’estimation. Les micro-capteurs mobiles offrent une densité d’échantillonnage jamais atteinte par les moyens de mesure traditionnels. Une plus grande maîtrise des incertitudes de mesure apparaît comme une condition nécessaire pour en tirer le meilleur profit dans la cartographie de la qualité de l’air.   Use of low-cost sensor observations for air quality modelling and mapping The report “Use of low-cost sensor observations for air quality modelling and mapping” summarizes the progress of the LCSQA work on the use of low-cost sensor observations for air quality modelling and mapping at the urban scale. This is part of the road map of the low-cost sensor working group and the modelling scientific commission. This work is based on the bibliographic analysis which has been published in September 2018 and on the new developments in collaboration with several AASQAs, startups and research laboratories. Among the recent studies that use low-cost sensor observations for air quality mapping, two categories of methods emerge: specific statistical approaches (Land Use Regression model, spatial aggregation, and machine learning) and geostatistical interpolation via kriging. LCSQA developments are based on the latter (kriging with an external drift) to combine the low-cost sensor observations and the dispersion model calculations to estimate pollutant concentrations at the urban scale. The approach is tested in Nantes using PM10 observations provided by AtmoTrack sensors. A preprocessing is applied on raw data to remove outliers and to correct the bias related to the daily variation of the background concentrations. The variability and the measurement uncertainty are considered in kriging to weight the observations in the estimation. Mobile low-cost sensors provide a unique sampling coverage in space and time compared to regulatory measurements. A better control of measurement uncertainty seems to be a necessary condition to get the most out of these new observations for air quality mapping.

Un essai européen d’intercomparaison monopolluant portant sur la mesure de particules en continu a été réalisé en octobre 2009 sur la station fixe de Creil. Il a réuni 5 participants : DCMR (Hollande) Atmo Picardie AEAT (Grande-Bretagne) ISSEP (Belgique) LCSQA/INERIS Constituant un parc de 5 analyseurs gravimétriques TEOM « 50°C » et un analyseur optique Grimm 180. Ce dernier n’a pas pu être retenu pour l’exercice suite aux tests préliminaires qui ont mis en évidence un principe de mesure inadapté au type de particules générées.Pour la réalisation de l’exercice, un système de dopage de particules développé au préalable par l’INERIS en collaboration avec LNIndustries et permettant une distribution homogène a été mis en oeuvre. La génération de particules est assurée par une combustion incomplète de propane.L’estimation de l’incertitude globale de mesure (ICR) du groupe d’analyseurs TEOM 50 °C équipés de tête PM10 et dont la constant e d’intégration était configurée à 1800s, a été estimée à 23,6 % dans les conditions de dopage à la valeur limite journalière, malgré une dispersion importante des données. Il en ressort que la qualité des mesures respecte les exigences de la Directive européenne en terme d’intervalle de confiance (25 %) à la valeur limite journalière.Ce résultat satisfaisant pourrait cependant être amélioré en constituant un panel de 6 participants afin de procéder à un traitement des données statistiquement plus représentatif et moins influencé par le poids des écarts de l’un des participants par rapport au groupe. Les écarts pourraient également être limités en veillant à la stabilité des analyseurs après un changement de filtres.Des tests complémentaires visant à caractériser la granulométrie des particules générées ont été réalisés à l’aide d’un granulomètre laser. Les résultats seront présentés courant 2010.En 2010, le concepteur du prototype du générateur LNIndustries procédera au contrôle de l’ensemble des éléments fluidiques et proposera leur l’intégration dans un boitier de protection ce qui devrait améliorer la stabilité et la répétabilité de la génération de particules.

En France, une surveillance est effectuée par la plupart des AASQA depuis 2007 de façon continue ou ponctuelle, pour le Pb, As, Cd et Ni dans les PM10 afin de répondre aux directives européennes (2008/50/CE et 2004/107/CE). Les objectifs de Mines 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 européens et 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.Au cours de l'année 2013, les travaux réalisés dans le cadre du LCSQA ont porté sur les actions suivantes : -  Fourniture de filtres vierges en fibre de quartz. Des filtres sont achetés par lots et leurs    caractéristiques chimiques sont contrôlées, avant d’être redistribués aux AASQA sur simple    demande de leur part. En 2013, 3675 filtres en fibre de quartz (Pall et Whatman) ont été    distribués auprès de 16 AASQA différentes. - Participation au comité de suivi « Benzène, métaux, HAP » sur la stratégie de mesure de   As, Cd, Ni, Pb dans l’air ambiant et au groupe de travail « caractérisation chimique et sources   des PM ». -  Organisation d'un exercice de comparaison inter-laboratoires (Annexe 1). Cette année, 9    laboratoires indépendants ont participé à cet exercice : Laboratoire Carso (Lyon), Ianesco    Chimie (Poitiers), Laboratoire départemental de Haute-Garonne (Launaguet), Laboratoire de    Rouen (Rouen), Micropolluants Technologie (Thionville), Laboratoires des Pyrénées et des    Landes (Lagor), TERA Environnement (Crolles), INERIS (Creil) et LUBW (Allemagne). Les analyses préparatoires réalisées aux Mines de Douai sont inclues dans la présentation des résultats de cet exercice sous la forme d'un dixième laboratoire participant. Nous avons distribué à chaque laboratoire quatre filtres empoussiérés collectés pendant l’hiver 2012-2013, dont les teneurs en métaux correspondent à un site urbain de fond ainsi que 10 filtres vierges en fibre de quartz. Comme en 2011, une solution synthétique et une solution étalon produite à partir de filtres collectés à l’EMD puis minéralisés et analysés précisément par le Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE) ont également été introduites dans l’exercice d’intercomparaison afin de discriminer les erreurs liées à l’analyse proprement dite de celles liées à la phase de minéralisation. Un MRC contenant des particules déposées sur filtre produit par le LNE a également été distribué aux participants avec son certificat afin d’évaluer les taux de récupération en métaux lors de la minéralisation des PM10. Les résultats de cette intercomparaison sont globalement positifs (Annexe 1). Malgré les faibles teneurs contenues sur les filtres empoussiérés, les 10 laboratoires participant ont détecté les quatre métaux présents dans les échantillons impactés sur filtres. De plus, les laboratoires respectent globalement les objectifs de qualité des directives européennes (25 % pour Pb et 40 % pour As, Cd et Ni) au niveau des valeurs cibles avec des incertitudes moyennes (norme FD-X43-070) de 28% (As), 31% (Cd), 52% (Ni) et 28% (Pb). L’étape de minéralisation représente la plus importante source relative d’incertitude, comprise entre 43 et 56% de l’incertitude globale selon l’élément considéré. Il faut souligner que six laboratoires ayant participé aux cinq derniers exercices d’intercomparaison ont obtenu de bons résultats pour les quatre éléments visés par rapport aux critères de qualité requis, démontrant ainsi une bonne maîtrise sur le long terme de ce type d’analyses. Les résultats obtenus sur les solutions étalons synthétiques (Ech 4) et issues de minéralisation de filtres (Ech 5) sont globalement satisfaisants avec des écarts par rapport à la médiane inférieurs à 20%. La reproductibilité est de 5% pour le Pb et de 10 à 30% pour les autres métaux pour ces 2 échantillons. On observe un écart sur le dosage du plomb sur les deux solutions étalons pour certains laboratoires. Les écarts par rapport aux valeurs certifiées du MRC sont en moyenne de 7 à 10 % relatif pour As, Cd, Pb et 23% pour Ni. - Analyse des métaux, métalloïdes et éléments majeurs dans des échantillons de PM10 collectés dans le cadre du programme CARA à Nogent sur Oise pendant une année.L’application de traitement statistique (ACP) et de modèles source-récepteur en cours doit permettre l’identification des principales sources de particules affectant la zone (Aérosol secondaire, combustion de biomasse, trafic automobile, aérosol marin, poussière détritique,…). - Etude de faisabilité d’une comparaison inter-laboratoire portant sur les analyses de métaux dans les dépôts atmosphériques. Une CIL portant sur la partie analyse est envisageable sous une forme similaire à celle mise en place pour l’analyse des métaux réglementés dans les PM10. Pour la partie prélèvement fortement dépendante de la géographie et de la météorologie locale, seule une validation station par station permet de répondre aux recommandations de la norme.