Recherche pour PM10

Quand il est possible de quantifier la contribution des opérations de sablage/salage des routes aux niveaux de particules mesurés dans l’air ambiant, la directive européenne sur la qualité de l'air 2008/50/CE[1] permet aux États membres de soustraire cette contribution de la concentration totale des PM10 avant de vérifier la conformité avec les valeurs limites et objectifs de qualité de la législation. Quelques études nationales sur la base de campagnes mesures montrent que la part due au sablage / salage en France est en moyenne faible mais peut-être non négligeable sur certains sites trafic. De façon plus générale, la fraction de PM10 due à la remise en suspension de poussières déposées au sol est non négligeable en fond urbain et très importante dans les rues. L’estimation de la remise en suspension par le trafic est importante pour mieux simuler, à l’aide de modèles de chimie transport comme CHIMERE, les concentrations de particules en zone trafic et même à l’échelle urbaine. Des modèles simples doivent pouvoir être implantés dans des modèles de qualité de l’air à l’échelle de la rue. Localement sur certains sites trafic il a été mis en évidence le rôle des opérations de sablage/salage, néanmoins d’autres études sont certainement nécessaires pour mieux quantifier cet impact dans les régions les plus concernées. En 2011, le guide de la Commission Européenne ne préconisait pas l’utilisation de la modélisation pour déterminer la part du sablage/salage des concentrations en PM10. Depuis, la modélisation à l’échelle de la rue de la remise en suspension par le trafic routier a été améliorée et le modèle NORTRIP développé par le NILU[2] permet d’évaluer les concentrations induites par ce processus et d’estimer  une contribution imputable au salage/sablage. Néanmoins, les incertitudes semblent encore très importantes et les informations requises en entrée doivent être très précises pour les limiter.   [1] Directive 2008/50/CE du Parlement européen et du Conseil du 21 mai 2008 concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe [2] Institut de Recherche Norvégien sur l’Air (http://www.nilu.no/)

Depuis le 1er janvier 2007, un nombre croissant de TEOM-FDMS est utilisé en routine sur l'ensemble du territoire pour la surveillance des PM10 et des PM2.5 envue du respect de la directive européenne sur la qualité de l'air. Cette densification du parc s’accompagne, pour une grande majorité d’AASQA, de difficultés dans lamise en oeuvre quotidienne de ces instruments, chronophages et présentantfréquemment des défauts de conception et des fragilités matérielles. En effet, sil’utilisation des anciennes versions, constituées du TEOM 1400 et du FDMS 8500,semble aujourd’hui assez bien maîtrisée, la mise en oeuvre des nouvelles versions1405f et 1405df) reste encore problématique.Dans le cadre du suivi de l’utilisation des TEOM-FDMS au sein du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air, le LCSQA/INERIS travaille avec lesAASQA volontaires à l’optimisation des protocoles d’assurance qualité desdonnées produites en construisant une approche QC/QA basée sur celle décritedans les normes utilisées pour la mesure des polluants gazeux inorganiques (O3,NOx, SO2, CO). Ce travail se concrétise notamment par la mise à jour d’un guide pour l’utilisation du TEOM-FDMS. Ce guide sera révisé en 2013 sur la based’échanges et de retours d’expériences, dont certains réalisés en 2012 etprésentés dans ce rapport. Ces retours d’expériences permettent également laremontée et la centralisation d’informations et de demandes auprès du distributeurfrançais (Ecomesure) et du constructeur (Thermo Scientific). Le présent rapport fait état des principaux résultats obtenus en collaboration avec les AASQA en 2012 concernant les paramètres de suivi de fonctionnement desTEOM-FDMS. En particulier, une étude réalisée en partenariat avec AtmoChampagne-Ardenne a porté sur l’impact du dépassement de la valeur de -4°Csur la température du point de rosée échantillon, montrant que ces conditionsd’utilisations « limites » pouvaient engendrer des surestimations significatives de la concentration en PM. Ces résultats suggèrent la nécessité de renforcer lecritère d’action fixé pour ce paramètre de suivi du sécheur. Il est également rappelé et démontré l’importance de l’isolation des lignes et dusoin à porter lors de la réalisation des opérations de maintenances (préventives et curatives). Enfin, un dernier chapitre porte sur la résolution de certains problèmesfréquemment rencontrés avec la version 1405 des TEOM-FDMS.

Depuis 2011, l’INERIS est partenaire associé du réseau européen ACTRIS (Aerosols, Clouds, and Trace gases Research InfraStructure Network) du programme de recherche « FP7-Infrastructures ». Ce projet vise notamment l’harmonisation des techniques d’observation des particules atmosphériques, des espèces gazeuses à courte durée de vie et des nuages à l’échelle européenne. Dans ce cadre et à travers le pilotage du programme CARA (Caractérisation chimique des particules) pour le LCSQA (Laboratoire central de surveillance de la qualité de l’air), l’INERIS a organisé une comparaison inter laboratoires analytique  (CIL) au premier semestre 2013. Cet essai portait sur l’analyse du lévoglucosan et de ses isomères (mannosan et galactosan) reconnus pour être des composés organiques majeurs dans l’étude des sources de particules, notamment pour identifier la source combustion de biomasse (chauffage au bois). La comparaison inter laboratoire a été ouverte prioritairement aux membres du réseau ACTRIS puis à tous les laboratoires européens. Sur 15 inscrits, dont 3 français (tous sont impliqués dans l’analyse du levoglucosan pour les AASQA), 13 laboratoires ont rendus des résultats. Les participants ont reçu les matériaux d’essais suivants à analyser: ‐ un matériau de référence commercialisé par le NIST (National Institut of   Standards and Technology) (SRM 1649b, urban dust). ‐ trois matériaux solides (poinçons de filtre) préparés par l’INERIS et issus de   prélèvements d’air ambiant pour deux d’entre eux, le troisième étant un   blanc de terrain. 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 poinçons de 47 mm de diamètre. Aucune norme n’encadre actuellement l’analyse du lévoglucosan et de ses isomères. Les laboratoires ont mis en oeuvre leurs propres méthodes analytiques. Ceci a permis d’obtenir des informations sur les performances analytiques des laboratoires ainsi que sur la comparabilité des données au niveau européen. La plupart des laboratoires ont obtenu des Z-scores (indicateur statistique de performance) satisfaisants. Seuls deux laboratoires présentent des valeurs aberrantes (13320 et 13373) sur le lévoglucosan et un seul (13312) sur le mannosan et/ou le galactosan. De plus, trois laboratoires (13320, 13373 et 13337) présentent des écart-types de répétabilité supérieurs à 10 %. Les écart-types de reproductibilité sont de l’ordre de 20-25% pour le lévoglucosan et le mannosan mais de 30 à 60 % pour le galactosan. Un laboratoire (13358) a obtenu un résultat d’analyse sur le filtre blanc très élevé. Les limites de quantification évaluées par les participants semblent globalement être plus faibles pour les utilisateurs de chaînes analytiques de type GC/MS que ceux utilisant la HPLC. Aucun impact de la procédure analytique mise en oeuvre n’a été détecté lors des traitements statistiques dans les résultats obtenus dans le cadre de cette CIL. Les incertitudes élargies calculées dans le cadre de cette CIL pour le lévoglucosan et le mannosan sont satisfaisantes et par exemple, cohérentes avec celles requises pour l’analyse du benzo[a]pyrene dans l’air ambiant (Directive européenne 2004/107/CE) ( Les AASQA collaborant avec des laboratoires français impliqués dans l’analyse du levoglucosan et ses isomères sont invités à se rapprocher de ces derniers afin de prendre connaissance de leurs résultats.

Dans ce rapport nous évaluons les performances des modèles mis en oeuvre dans la plateforme de prévision et de cartographie de la qualité de l’air, PREV’AIR.Cette évaluation est réalisée à l’aide d’indicateurs statistiques classiques et des observations obtenues en temps quasi réel via la base de données nationalealimentée par les AASQA (associations de surveillance de la qualité de l’air). En 2011, les performances affichées par les modèles sont assez stables parrapports aux années antérieures. Surtout concernant CHIMERE qui fournit laprévision de référence de la plateforme et dont la version n’a pas évolué depuis 2008. Le modèle a fait preuve d’une bonne aptitude à détecter les quelquesépisodes d’ozone et s’est également comporté de façon très satisfaisante lors desépisodes de particules de l’année 2011. En post-traitement, la prévision avec adaptation statistique dont la méthode decalcul est issue des travaux réalisés en collaboration avec Airparif dans le cadre du projet CITEAIR2 (www.citeair.eu) a permis de nettement améliorer les scores de la prévision brute pour l’ozone et les particules PM10. Son apport permetnotamment d’uniformiser la qualité de la prévision sur l’ensemble de la France.Enfin, le principal changement de l’année 2011 pour PREV’AIR a été la migration de la plateforme sur une nouvelle machine de calcul dotée de 256 processeurs.Ces nouvelles ressources ont permis le développement et le passage en phase test de plusieurs filières haute résolution qui devraient devenir totalementopérationnelles au cours de l’année 2012.

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

  ATTENTION - Ce guide est obsolète - une mise à jour est disponible dans l'espace documentaire (rubrique "guides méthodologiques)   Ce rapport est une mise à jour du dernier rapport des recommandations pour le prélèvement et l’analyse des HAP dans l’air ambiant rédigé en Avril 2008 (Leoz-Garziandia, E., 2008). Il s’articule de la façon suivante :  Un chapitre sur le prélèvement et l’analyse du benzo[a]pyrène (B[a]P) et des autres HAP dans l’air ambiant : Les mises à jour concernent : - des recommandations sur l’étalonnage de l’appareil (section 2.3.1.1) ; - la non recommandation de l’utilisation de « dénuder » ozone (section 2.3.3.2) ; - des recommandations sur la fréquence d’échantillonnage (section 2.3.5.3) ; - des recommandations sur le stockage des supports après prélèvements (section 2.3.5.5) dont une étude approfondie est prévue pour 2012 ; - des recommandations sur l’expression des résultats (calcul du volume « réel » prélevé) (section 2.5.2) ; - des recommandations sur l’estimation des incertitudes qui fait référence au guide d’estimation des incertitudes sur les mesurages des B[a]P réalisés sur site dans la fraction PM10 publié par le LCSQA en 2010 (2.6) ; - les résultats des exercices de comparaisons inter-laboratoires organisés par le LCSQA (section 2.7).  Un chapitre concernant le prélèvement et l’analyse autour des sources ponctuelles : Le traitement de cette problématique par la IVème directive fille (2004/107/CE) ne nous paraissant pas très clair, nous travaillerons au sein de la CS « Benzène - HAP- Métaux » afin de proposer la meilleure méthode possible pour appréhender ce type de sources pour la surveillance des HAP. Un chapitre concernant le prélèvement et l’analyse des HAP dans les dépôts : Ce chapitre est totalement mis à jour car la norme concernant la mesure des HAP dans les dépôts atmosphériques vient de paraître (NF EN 15980, Juillet 2011) (chapitre 3).  Un chapitre concernant la modélisation : Les textes réglementaires européens introduisent la prise en compte de la modélisation et de l’analyse objective de manière conditionnelle, afin de produire un niveau d’information sur la qualité de l’air, complémentaire aux mesures. En ce qui concerne le B[a]P et les autres HAP, compte tenu du peu de données existantes (aussi bien sur les concentrations atmosphériques que sur les dépôts), des lacunes en termes d’inventaire d’émission et des processus de transformation des composés (réactivité dans l’air, dépôt, échange avec la biosphère, partition gaz/particules, etc…), on peut dire que l’utilisation de ces modèles pour répondre aux exigences de la directive européenne est prématurée et nécessite d’être validée.

Dans le cadre de l’assistance aux Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA), un essai de comparaison inter laboratoires analytique a été organisé par le LCSQA (l’INERIS en collaboration avec le LNE) au second semestre 2012. 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 et le fluoranthène. La norme NF EN 155491Chaque participant a reçu les matériaux suivants : étant seulement applicable pour le B[a]P, les laboratoires ont mis en oeuvre leurs propres méthodes analytiques pour les autres HAP, ce qui a permis d’obtenir des informations sur les performances analytiques des laboratoires et sur les améliorations possibles, et au final, de compléter les éléments de comparabilité des données au niveau national. − 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 ; − Un matériau de référence préparé par le LNE qui consistait en un filtre synthétique dopé par des particules noté Filtre 3 ; − 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 terrain. 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 4 ont ainsi été envoyés aux participants. 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. Le traitement statistique robuste des résultats a permis d’identifier une constance des performances des laboratoires dans l’analyse des filtres et des extraits, et toujours un problème pour l’analyse des étalons faiblement concentrés. Par ailleurs, peu de laboratoires participants (5/13) sont aptes à respecter les recommandations du guide national2pour les analyses de HAP concernant le respect des limites de quantification pour le prélèvement bas débit. Les AASQA réalisant de tels prélèvements sont invitées à porter une attention particulière aux performances de leur laboratoire d’analyse. 1 NF EN 15549. Qualité de l’air. Méthode normalisée pour le mesurage de la concentration du benzo[a]pyrène dans l’air ambiant. Juillet 2008. pour les analyses de HAP concernant le respect des limites de quantification pour le prélèvement bas débit. Les AASQA réalisant de tels prélèvements sont invitées à porter une attention particulière aux performances de leur laboratoire d’analyse. 2 LCSQA, Guide méthodologique pour la surveillance des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) dans l’air ambiant et dans les dépôts, A.Albinet, 2011.