Recherche pour PM2,5

Ce rapport présente les résultats du suivi en continu de l’adéquation des systèmes automatisés conformes pour la mesure des PM en France avec la méthode de référence. Cette action, demandée par l’arrêté du 19 avril 2017 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air, a été effectuée en accord avec les exigences de la norme NF EN 16450 encadrant l’utilisation des systèmes de mesure automatisé des PM. Le bilan des campagnes réalisées de 2015 à 2017 sur une douzaine de sites répartis sur le territoire national est présenté ici. Il fait suite aux deux bilans réalisés sur la période 2013-2016 et 2011-2014. A ce stade, les base de données utilisées ne remplissent pas encore l’intégralité des exigences de la norme (notamment en termes de nombre et de répartitions des données). Par conséquent, ce rapport ne doit pas conduite à des conclusions définitives sur le suivi de l’adéquation des AMS à la méthode de référence ou sur la nécessité d’appliquer des fonctions de correction, mais indique des tendances sur leurs performance. Les résultats obtenus pour la période 2015-2017 sont assez cohérents avec les tendances du bilan précédent. Les résultats sont résumés dans le tableau ci-dessous. Modèles d’appareils conformes pour la surveillance des PM Respect des critères de la norme en termes de résultats Respect des exigences encadrant l’application d’une fonction de correction PM2,5 PM10 Amélioration des résultats après correction Base de données (80 paires de données/site/an, nombre de valeur haute > 20%) BAM 1020 Oui Non Non Non MP101M Non Oui Non Non TEOM FDMS 8500 Non Oui Non Non TEOM FDMS 1405 Non Oui Non Non FIDAS 200 (site de fond urbain) Non Non Non Non A l’issue des campagnes de 2018, l’application ou non d’une fonction de correction aux données produites par les AMS PM déclarés conformes à la méthode de référence en France pourra être discutée sur la base des résultats obtenus entre 2016 et 2018 conformément aux prescriptions de la norme prEN 16450.

Attention : ce guide est obsolète - Une version révisée est disponible dans l'espace documentaire (rubrique Guides méthodologiques)     Ce rapport représente la mise à jour 2014 du guide de recommandations pour la surveillance des particules PM10 et PM2.5 dans l’air ambiant au moyen d’une jauge radiométrique par atténuation de rayonnement Bêta. Les jauges radiométriques homologuées actuellement sur le sol français pour la surveillance réglementaire des particules dans l’air ambiant sont : - La BAM 1020 de Met One Instruments, Inc. ; - La MP101M d’Environnement SA. Ce guide a été rédigé sur la base des versions précédentes des guides techniques qui étaient diffusés au travers des rapports LCSQA concernant la surveillance des PM par mesure d’atténuation Bêta (2011 à 2013), des documents des constructeurs (MetOne, Environnement SA) et des échanges avec le distributeur (Envicontrol) ainsi qu’à partir du retour d’expérience et des commentaires émis par les membres utilisateurs des AASQA sur une version provisoire du guide (journées techniques des AASQA, rencontres utilisateurs, Commission de Suivi « Mesures Automatiques », etc.). Il s’articule en trois parties : Partie 1 : Synthèse des commentaires reçus sur la version provisoire du guide Partie 2 : Mise à jour du guide pour le MP101M d’Environnement SA Partie 3 : Mise à jour du guide pour la BAM 1020 de Met One   Il est à noter que les informations contenues dans ce document pourront être amenées à évoluer ou à être mises à jour et qu’à termes elles aboutiront à un document de référence qui sera validé tout d’abord par les membres de la CS « Mesures automatiques » puis les membres du Comité de Pilotage de la Surveillance acteront de sa diffusion aux AASQA sous la forme d’une guide méthodologique pour sa mise en application courant 2015. Les modalités d'évolution de ce document sont à définir collectivement, et pourront être discutées en Commission de Suivi "Mesures automatiques". En attendant, toutes les remarques peuvent être adressées directement par email à Sabine Crunaire (sabine.crunaire@mines-douai.fr), François Mathé (francois.mathe@mines-douai.fr) et Benoît Herbin (benoit.herbin@mines-douai.fr).

Jusqu'au 1er janvier 2007, la surveillance opérationnelle des PM10 était réalisée en France par des systèmes de mesure automatique de type TEOM ou jauge Bêta. Or, comparés à la méthode de référence EN 12341, ces systèmes sous-estiment les concentrations de PM10. Il s’agit  un artefact connu, lié à la perte de composés volatils.Depuis le 1er janvier 2007, conformément à la législation européenne, la surveillance opérationnelle des PM10 est réalisée de manière à assurer l’équivalence avec la méthode de référence. Deux techniques de mesure sont utilisées en France :   le TEOM-FDMS de Thermo R&P ou  la jauge radiométrique MP101M-RST d’Environnement SA pour la mesure des PM10, le TEOM-FDMS de Thermo R&P pour la mesure des PM10 et des PM2.5. Toutes les stations de mesure de particules ne pouvant être immédiatement pourvues de tels appareils, une stratégie nationale transitoire, fondée sur le concept de site de référence, a été élaborée. Les sites de référence, équipés à la fois de l’ancien et du nouveau système de mesure, délivrent simultanément des données de PM10 non volatiles et de PM10. L’écart entre les deux variables est appelé « delta ». Sur les autres stations, la concentration de PM10 est déterminée en ajoutant à la concentration de PM10 non volatiles le delta d’un site de référence adéquatement choisi. On parle alors de mesure « ajustée ». Pour les années antérieures à 2007, aucune mesure ne permet de réaliser un tel ajustement. Une méthode de correction qui utilise la fraction volatile (nitrate d’ammonium) modélisée par le code de chimie-transport CHIMERE est en conséquence proposée. La nouveauté de ces approches implique que l’on en fasse un suivi régulier. Le présent bilan porte sur les données de particules recueillies en 2009. Il met à jour les bilans des années 2007 et 2008, dont il confirme les principales observations. Pour l’année 2009, 35 sites de référence disposant de données sur au moins 75% de l’année sont recensés. En moyenne par saison, la fraction volatile des PM10 représente, en masse, entre 26% (juillet-septembre) et 58% (janvier-mars) de la fraction non volatile, soit une moyenne de 40% sur l’année. Rapportée à la masse de PM10 totales, cette fraction volatile varie entre 21% (juillet-septembre) et 37% (janvier-mars), soit une moyenne de 29% sur l’année. La proportion de particules volatiles en hiver et au printemps est supérieure à celle des années précédentes. Elle peut être liée à des conditions météorologiques très propices à la condensation de nitrate d’ammonium et d’espèces organiques semi-volatiles en phase particulaire (hiver froid notamment). En moyenne sur les sites de référence, la prise en compte de cette fraction volatile augmente la concentration moyenne annuelle de PM10 d’environ 7 µg.m-3. L’effet sur les dépassements de valeurs limites est également sensible. Il est plus particulièrement manifeste lorsque les statistiques sont calculées sur l’ensemble des stations de mesure de PM10 . Le nombre de sites pour lesquels le seuil journalier de 50 µg.m-3 est dépassé plus de 35 fois dans l’année passe ainsi de 3 à 36. L’étude des PM2.5 est limitée par le petit nombre de stations mesurant à la fois des données de PM2.5 non volatiles et des données de PM2.5. Elle montre cependant la contribution significative de la fraction volatile aux dépassements des seuils réglementaires annuels.   En ce qui concerne la cohérence spatiale des deltas utilisés dans l’ajustement des concentrations, cette étude met en évidence : un ensemble relativement homogène, qui s’étend sur les régions Picardie, Ile-de-France, Normandie, Bretagne, Pays de Loire, Centre ; une zone très hétérogène : le pourtour méditerranéen ; Le reste de la France se laisse moins aisément caractériser, avec des similarités entre stations et des différences plus ou moins prononcées entre d’autres. Si les données suggèrent une influence possible de la typologie sur la fraction volatile, le petit nombre de stations de référence autres qu’urbaines (une station rurale et une station de trafic) ne permet pas de l’établir de façon certaine. Pour ce qui est des données antérieures au 1er janvier 2007, la méthode de correction conçue à l’aide du modèle CHIMERE consiste à ajouter deux termes à la concentration non volatile mesurée : le premier est le nitrate d’ammonium simulé par CHIMERE, le second est une fonction linéaire de la concentration non volatile. Les prélèvements et analyses chimiques effectués à l’occasion du programme CARA et la comparaison de CHIMERE avec ces données expérimentales ont en effet montré que le nitrate d’ammonium modélisé ne représentait pas nécessairement l’intégralité de la composante volatile. La méthode a été évaluée lors des travaux LCSQA de 2009. Les coefficients régionaux utilisés dans le second terme correctif sont ici mis à jour, afin de tenir compte de l’ensemble des  données de delta disponibles sur les sites de référence (années 2007 à 2009).Outre les développements destinés à un meilleur suivi des concentrations de particules, les méthodes de recherche de contributions de sources suscitent un intérêt croissant dans l’étude de la pollution particulaire. Elles ont pour objet d’identifier la part représentée par chaque type de source dans les concentrations observées. Elles favorisent une meilleure compréhension des phénomènes de pollution et peuvent être utiles à l’élaboration de plans d’action. Les approches sont variées. L’état des lieux proposé en seconde partie du rapport est consacré aux méthodes fondées sur la modélisation. Parmi celles-ci, on distingue les méthodes qui développent une approche mécanistique, plus complètes mais coûteuses, de celles qui procèdent par analyse de sensibilité, plus simples à mettre en oeuvre mais plus restreintes dans leur application. Comme aucune méthode ne prévaut actuellement, les études consistent souvent en la comparaison des résultats de plusieurs d’entre elles, et certaines s'accompagnent d'une analyse d'incertitude. L'INERIS s'engage de plus en plus dans cette problématique, à l’occasion d'études d'impact, comme l’analyse de la contribution transfrontalière aux dépassements de seuils, et par le développement d'une version du modèle CHIMERE orientée sur la recherche de sources (approche mécanistique).  

Conformément à la demande de la Commission Européenne de renforcer le contrôle de la qualité des mesures réglementaires dans l’air ambiant en Europe, le groupe de travail WG15 du CEN/TC 264, auquel participe le LCSQA, travaille depuis 2009 à la rédaction d’un projet de norme pour la mesure des PM à l’aide des méthodes automatiques. Ce texte (prEN 16450), qui sera rendu applicable au second semestre 2017, implique le suivi d’équivalence des analyseurs automatiques de PM pour chaque classe de taille (PM10 et PM2,5) et chaque type d’instrument utilisé pour la surveillance réglementaire Ce suivi se traduit par la réalisation périodique d’exercice d’intercomparaison (3 à 4 exercices annuels) avec la méthode de référence sur un nombre de sites devant être représentatifs de l’ensemble des conditions rencontrées sur le territoire national (en termes de typologie de station mais également de climat et de niveau de PM et interférents). Le LCSQA a produit en 2015 une note démontrant le besoin de réaliser ce suivi sur un minimum de douze stations. Ce rapport présente le bilan des campagnes de 2013 à 2016 et fait suite au premier bilan réalisé sur la période 2011-2014. Il ne doit pas conduire à des conclusions hâtives sur la performance des analyseurs actuellement homologués en France mais permet simplement d’indiquer une tendance sur leur performance. L’application ou non d’une fonction de correction aux données produites par les AMS PM homologués en France devra être décidée à l’horizon 2019 sur la base des résultats obtenus entre 2016 et 2018 conformément aux prescriptions de la norme prEN 16450. Il convient de souligner d’ores et déjà la disparité des résultats obtenus sur les sites de typologie trafic. Actuellement au nombre de deux, il conviendrait d’augmenter leur nombre afin de couvrir les différentes conditions rencontrées sur le territoire. Enfin, le FIDAS, démontré conforme techniquement en 2016 pour la surveillance réglementaire des PM10 et PM2,5 sur les sites de fond urbain, présente des résultats très encourageants.

Attention : la partie 1 de ce guide dédiée à la BAM 1020 est désormais obsolète - Une version révisée en 2024 est disponible dans l'espace documentaire (rubrique Guides méthodologiques) La partie 2 dédiée à la MP101M reste applicable. Ce document fait partie du référentiel technique national, conformément à l'arrêté du 19 avril 2017 modifié relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air. Il a été validé en Comité de Pilotage de la Surveillance en novembre 2015. Date d'application : 1er janvier 2016   Ce document constitue la mise à jour du guide paru en 2012 concernant la surveillance dans l’air ambiant des particules PM10 et PM2.5 effectuée au moyen d’une jauge radiométrique par atténuation de rayonnement Bêta. Les jauges radiométriques homologuées1 actuellement sur le sol français pour la surveillance réglementaire des particules dans l’air ambiant sont : La BAM 1020 de Met One Instruments, Inc. ; La MP101M d’Environnement SA.   Ce guide a été rédigé sur la base des documents des constructeurs et des échanges avec les distributeurs ainsi qu’à partir du retour d’expérience et des commentaires émis par les membres utilisateurs des AASQA sur les versions antérieures du guide (journées techniques des AASQA, journées utilisateurs, etc.). Il s’articule de la façon suivante :  Partie 1 : Guide pour le MP101M d’Environnement SA  Partie 2 : Guide pour la BAM 1020 de Met One   NOTA : Ce guide est destiné à évoluer et être mis à jour régulièrement en fonction des remarques et propositions des utilisateurs. Les modalités d'évolution de ce document sont à définir collectivement, et pourront être discutées en Commission de Suivi "Mesures automatiques".

Afin d’anticiper la mise en application de la future norme Européenne sur la mesure automatique des PM qui s’appuiera sur les préconisations de la spécification technique XP CEN/TS 16450 parue en juillet 2013, le LCSQA propose depuis 2011 la vérification de l’équivalence des analyseurs automatiques par inter-comparaison avec la méthode de référence (gravimétrie, NF EN 12341) sur plusieurs sites du dispositif national. Un premier bilan a pu être tiré pour les TEOM-FDMS et les jauges beta MP101M-RST (sonde de 2m modifiée et chauffée sur 1m) pour la mesure des PM10, confirmant leur équivalence à la méthode de référence. En 2013, le LCSQA a proposé la réalisation de campagnes de suivi d’équivalence pour les analyseurs automatiques actuellement homologués ou candidats à l’homologation pour la mesure de la fraction PM2,5. La présente note rend compte des résultats de suivi d’équivalence en PM2,5 obtenus pour la campagne réalisée de mars à juillet 2013 à Venaco pour un TEOM-FDMS Thermo 1400AB+8500C, une jauge beta Environnement SA MP101M-RST équipée de sondes RST « optimisée » et une jauge beta Thermo Sharp 5030i.

Afin d’anticiper la mise en application de la future norme Européenne sur la mesure automatique des PM, le LCSQA propose depuis 2011 la vérification de l’équivalence des analyseurs automatiques par inter-comparaison avec la méthode de référence (gravimétrie, NF EN 12341) sur plusieurs sites du dispositif national. Un premier bilan a pu être tiré pour les TEOM-FDMS et MP101M-RST (sonde de 2m modifiée et chauffée sur 1m) pour la mesure des PM10, confirmant leur équivalence à la méthode de référence. En 2013, le LCSQA a proposé la réalisation de campagnes de suivi d’équivalence pour les analyseurs automatiques actuellement homologués ou candidats à l’homologation pour la mesure de la fraction PM2,5. La présente note rend compte des résultats de suivi d’équivalence en PM2,5 obtenus pour la campagne réalisée d’avril à juin 2013 à Reims (station Jean d’Aulan) pour un TEOM-FDMS Thermo 1405-F, une jauge beta Environnement SA MP101M-RST équipée de sondes RST « optimisées », un TEOM-FDMS Thermo 1400AB+8500C et une jauge beta Metone BAM1020.  

Ce rapport présente une synthèse des informations disponibles dans la base de données Capt’Air mise en place depuis 2019 pour recenser des systèmes capteurs utilisés pour l’évaluation de la qualité de l’air et des expérimentations menées en laboratoire ou sur le terrain avec ces derniers. La première partie établit une comparaison avec d’autres bases de données nationales ou internationales permettant de bien cerner les forces, mais également certaines limites de Capt’Air. Les principaux avantages de Capt’Air résident dans le fait que c’est une base de données évolutive et qu’elle est complétée par des utilisateurs expérimentés, membres du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air (AASQA et LCSQA). L’hétérogénéité des protocoles tests est aussi un fort de Capt’Air. En effet, le fait que les expérimentations recensées sont menées selon différents protocoles permet de pouvoir extrapoler les performances de certains usages définis. Néanmoins, Capt’Air montre également quelques limitations comme l’absence d’informations sur certains paramètres fondamentaux (reproductibilité, taux de recouvrement de données etc..) Ou encore le manque d’informations sur les protocoles utilisés pour les expérimentations renseignées qui peut laisser à interprétation les résultats consignés.  Puis, une exploitation statistique des informations disponibles dans la base de données montre que les polluants pour lesquels des expérimentations sont renseignées, sont principalement les polluants réglementés au sens de la Directive 2008/50/CE et plus particulièrement les PM2,5, les PM10 et le NO2. De plus, la très grande majorité de ces expérimentations sont des évaluations métrologiques (80-90%), de courte durée (< 6 mois) et menées en air ambiant extérieur (>70%). Pour finir, il est à noter que plus de 60% des 69 systèmes capteurs recensés ne sont associées qu’à 1 à 2 expérimentations. Par ailleurs, une analyse plus fine des données présentes dans Capt’Air a permis d’identifier les systèmes capteurs présentant les meilleures performances globales vis-à-vis de plusieurs critères qualitatifs (mise en œuvre, versatilité, énergie et fiabilité) et quantitatifs (R2Max et pente associée à R2MAX) . On retrouve notamment : l’ATMOTRACK version 1.2 et le POLLUTRACK pour la mesure des concentrations massiques en PM2,5 ; l’ATMOTRACK version 1.2 pour la mesure des concentrations massiques en PM10 ; le système WT1 de RUBIX et le CAIRNET V2 pour la mesure des concentrations en NO2 ; l’AQMESH version 4.0 pour la mesure des concentrations en O3. Enfin, au regard des résultats de l’exploitation ainsi que d’un premier retour d’expérience des utilisateurs de Capt’Air, des évolutions sont envisagées afin d’améliorer la base de données. La possibilité de faire une recherche en fonction de l’utilisation envisagée ( cartographie, amélioration de la couverture spatiale et/ou temporelle etc..)  fait partie des pistes de réflexion principale.     Analysis of data from Capt’Air: the French IT tool for census of  information on air quality sensors and their uses   This report presents a review of the database Capt’Air set up since 2019 to identify sensor systems used for the assessment of air quality and experiments carried out in the laboratory or in the field with them. In the first section, a comparison with other data bases from all around the world puts forward strength but also limitations of Capt’Air. The main advantages of Capt’Air come from its own definition. Indeed, Capt’Air is meant to be an evolutive database filled out by members of the national air monitoring network (LCSQA and AASQA). The heterogeneity of experimental protocols is also a strength of Capt'Air. Indeed, the fact that the identified experiments are carried out according to different protocols makes it possible to extrapolate performances for certain defined uses. However, Capt’Air also shows some limitations such as some missing fundamental information (reproducibility, data recovery rate, etc..) Or the lack of information on the protocols used for the informed experiments which may leave the recorded results open to interpretation. At this stage, the statistical exploitation of the database shows that PM2.5, PM10 and NO2 are the main pollutants studied in Capt’Air. Moreover, the majority of experiments are short metrological experiments with ambient outdoor air[1]. Another point is the fact that a lot of sensor system found in Capt’Air are associated with only few experiments. Sensor system with best performances regarding some qualitative (implementation, versatility, energy and reliability) and quantitative (R2MAX and slope associated to R2MAX) criteria are also put forward. We found in particular:  ATMOTRACK 1.2 and POLLUTRACK for PM2.5, ATMOTRACK 1.2 for PM10, RUBIX WT1 and CAIRNET V2 for NO2,  AQMESH 4.0 for O3. Finally, based on the statistical exploitation results and also a feedback from Capt’Air users, upgrades are considered in order to develop the database. A reflection will be undertaken on the possibility to do a search based on considered use   [1] We insist that we do not judge, we only extract informations provided on a limited and non-exhaustive number of systems and experiments.

  Ce document fait partie du référentiel technique national, conformément à l'arrêté du 16 avril 2021 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air ambiant.