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.

Le LCSQA-IMT Nord Europe a organisé avec le LCSQA-LNE en 2023 et pour la onzième fois depuis 2003, un exercice de comparaison inter-laboratoires (CIL) pour la mesure des métaux réglementés dans les PM10. Cette CIL permet de déterminer si les critères de qualité des directives 2004/107/EC et 2008/50/CE modifiées par la directive 2015/1480/CE concernant l’analyse de l’As, Cd, Ni et Pb dans les PM10 sont atteints par les laboratoires d’analyse, d’évaluer la fidélité (répétabilité et reproductibilité) des méthodes de mesures mises en œuvre et d’identifier les principales sources d’incertitudes. Il est important de contrôler la qualité de mesures des différents laboratoires réalisant des analyses de métaux pour les AASQA en France, afin de garantir la justesse et l'homogénéité (absence de biais entre les laboratoires) des résultats obtenus au niveau national. En 2023, 5 laboratoires indépendants ont participé à cet exercice : Laboratoire Carso (Lyon), Ianesco Chimie (Poitiers), Laboratoire départemental 31 EVA (Launaguet), Micropolluants Technologie (Thionville) et TERA Environnement (Crolles), auxquels s’ajoute l’IMT Nord Europe. Chaque laboratoire a analysé a minima les 4 métaux réglementés (As, Cd, Ni, Pb) de quatre filtres impactés de particules PM10 et dix filtres vierges en fibre de quartz (issus du même lot) qui leur ont été transmis par le LCSQA-IMT Nord Europe. Il a également été demandé aux laboratoires d’effectuer l’analyse de 10 échantillons de leur matériau de référence certifié (MRC) habituel afin d’estimer les taux de récupération lors de la minéralisation des particules. Deux solutions étalons préparées et certifiées par le LCSQA-LNE ont aussi été analysées par les laboratoires. Enfin, les laboratoires ont reçu 2 filtres impactés en PM2,5 préparés par le LCSQA-LNE selon 2 niveaux de concentrations pour les éléments réglementés As, Cd, Ni et Pb mais également pour les éléments optionnels V, Mn, Cu, Co. Tous les participants ont utilisé la méthode décrite dans la norme NF EN 14902: 2005, incluant une attaque en milieu fermé par minéralisateur micro-ondes à l'aide d'un mélange HNO3/H2O2 et une analyse par ICP-MS. En outre, 6 éléments supplémentaires (Co, Cu, Hg, Mn, V, Zn) ont été proposés en option pour l’analyse dans les différents échantillons fournis. Les résultats obtenus par les différents laboratoires sont globalement satisfaisants et comparables à ceux de la CIL de 2020. Tous les laboratoires détectent l’As, le Cd, et le Pb sur les filtres impactés de PM10 avec 100 % de leurs résultats compris entre les valeurs de Z-scores de -2 et 2. Les principales difficultés au niveau des analyses sur filtres sont identifiées pour le Ni dont la teneur était particulièrement faible lors de cet exercice pour 1 des échantillons. Les résultats obtenus sur l’Ech 3 (solution synthétique) et l’Ech 4 (solution de minéralisation de filtres) sont satisfaisants avec une reproductibilité inter-laboratoires de 7 % à 8 % pour le Cd, de 12 % à 16 % pour l‘As, de 7 % à 11 % pour le Ni et de 2 % à 4 % pour le Pb quelles que soient les solutions étalons. Les concentrations mesurées ne montrent pas de biais systématiques par rapport à la valeur de référence du LNE. Il est observé que le Z-scores d’un laboratoire pour la mesure du Pb dans Ech3 et d’un autre laboratoire pour la mesure du Pb dans Ech4 apparaissent dans la zone de surveillance (i.e. intervalle [-2 ; -3]) sans que cela n’affecte la qualité globale de leurs résultats. Par ailleurs, un dernier laboratoire présente un Z-score inférieur à -3 pour la quantification de l’As dans Ech3 qui n’est donc pas satisfaisante. Il est à envisager que la teneur estimée est voisine de la limite de détection pour ce laboratoire. L’efficacité de minéralisation représente une part importante de l’incertitude de mesure quel que soit l’élément considéré (de 44 à 51%). L’analyse proprement dite, induit une incertitude entre 34 et 41% sur la concentration élémentaire, alors que l’incertitude sur le débit de prélèvement d’air ne représente que 12 à 16% et celle liée à la contamination est peu significative, induisant une incertitude moyenne entre 0 et 6%. Les très faibles teneurs analysées lors de cette CIL montrent la capacité des laboratoires à mesurer avec l’incertitude requise, les éléments As, Cd, Ni et Pb (et pour certains également Mn, V, Cu, Zn, Co et Hg) pour des prélèvements hebdomadaires sur un site urbain de fond. Ils démontrent ainsi, la possibilité de réaliser un historique fiable des concentrations ambiantes à des teneurs réalistes. Les résultats de cette CIL sont présentés dans ce rapport qui a été distribué à l'ensemble des laboratoires participants, et est accessible aux AASQA sur le site LCSQA (rapport LCSQA CIL métaux 2023).   Inter-laboratory comparison for the measurement of As, Cd, Ni and Pb in PM10 In 2023, for the eleventh time since 2003, the LCSQA-IMT Nord Europe and the LCSQA-LNE organized an inter-laboratory comparison (ILC) exercise for the measurement of regulated metals in PM10. This ILC is be necessary to determine whether the quality criteria of Directives 2004/107/EC and 2008/50/EC, amended by Directive 2015/1480/EC, concerning the analysis of As, Cd, Ni and Pb in PM10 have been met by the analytical laboratories, to assess the precision (repeatability and reproducibility) of the measurement methods used and to identify the main sources of uncertainty. It is important to monitor the quality of the measurements made by the various laboratories carrying out metal analyses for the AASQAs in France, in order to guarantee the accuracy and homogeneity (absence of bias between laboratories) of the results obtained at national level. In 2023, 5 independent laboratories took part in this exercise : Laboratoire Carso (Lyon), Ianesco Chimie (Poitiers), Laboratoire départemental 31 EVA (Launaguet), Micropolluants Technologie (Thionville) and TERA Environnement (Crolles), plus the IMT Nord Europe laboratory. Each participant analysed at least the 4 regulated metals (As, Cd, Ni, Pb) in four filters impacted by PM10 particles and ten virgin quartz fiber filters (from the same batch) sent to them by the LCSQA-IMT Nord Europe. The laboratories were also asked to analyse 10 samples of their usual certified reference material (CRM) in order to estimate the recovery rates during mineralization of the particles. Two standard solutions prepared and certified by the LCSQA-LNE were also analysed by the laboratories. Finally, the laboratories received 2 PM2.5 impacted filters prepared by the LCSQA-LNE at 2 concentration levels for the regulated elements As, Cd, Ni and Pb, as well as for the optional elements V, Mn, Cu and Co. All the participants used the EN 14902: 2005 method, including a closed environment attack using a microwave oven with a HNO3/H2O2 mixture and an ICP-MS analysis. In addition, 6 additional elements (Co, Cu, Hg, Mn, V, Zn) were offered as options for analysis in the various samples supplied. The results obtained by the laboratories were generally satisfactory and comparable to those of the 2020 ICL. All the laboratories detected As, Cd and Pb on the PM10 filters, with 100% of their results falling between the Z-scores of -2 and 2. The main difficulties with filter analyses were identified in the case of Ni, the content of which was particularly low in 1 of the samples during this exercise. The results obtained for Ech 3 (synthetic solution) and Ech 4 (filter mineralization solution) were satisfactory, with inter-laboratory reproducibility of 7% to 8% for Cd, 12% to 16% for As, 7% to 11% for Ni and 2% to 4% for Pb for all standard solutions. The concentrations measured do not show any systematic bias in relation to the LNE reference value. One laboratory had an absolute Z score in the range [-2 ;-3] for the quantification of As in Ech3 and one for the quantification of Pb in Ech4, but this did not affect the overall quality of their results. The mineralization efficiency accounts for a significant proportion of the measurement uncertainty, whatever the element considered (from 44 to 51%). The analysis itself gives rise to an uncertainty of between 34 and 41% in the elemental concentration, while the uncertainty in the air sampling rate represents only 12 to 16%, and that associated with contamination is not very significant, giving rise to an average uncertainty of between 0 and 6%. The very low concentrations analysed during this ICL show the laboratories' ability to measure, with the required uncertainty, the elements As, Cd, Ni and Pb (and for some also Mn, V, Cu, Zn, Co and Hg) for weekly samples at an urban background site. They thus demonstrate the possibility of producing a reliable history of ambient concentrations at realistic levels. The results of this ICL are presented in this report, which was distributed to all participating laboratories and is available to AASQAs on the LCSQA website (LCSQA CIL metals 2023 report).

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 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.