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Conformément aux exigences de la Directive Européenne 2008/50/CE [1], certaines Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) réalisent des prélèvements de benzène par pompage sur tubes à l’aide de préleveurs depuis déjà quelques années, d’autres ont commencé à s’équiper au cours de l’année 2009. Dans ce contexte, l’INERIS accompagne les AASQA lors de l’équipement et la mise en œuvre de préleveurs actifs en les conseillant sur l’ application du guide de recommandations rédigé dans le cadre du GT benzène (mesure de débit, d’installation des tubes, précautions analytiques…), assurant le lien entre constructeurs et utilisateurs, prospectant continuellement afin d’identifier de nouvelles techniques, suivant la construction de préleveurs « faits maison » au sein de certains réseaux, de plus en plus nombreux à se lancer dans cette voie. Au cours des discussions menées en 2010 dans le cadre de rencontres techniques (journée organisée par AIRPARIF) et de la commission de suivi benzène-HAP-métaux, il a été décidé de limiter le nombre de modèles de préleveurs développé à trois maximum en respectant les exigences de la Directive, du guide technique de recommandation [2] rédigé dans le cadre du GT benzène et de la norme NF EN 14662-1. Ainsi, en 2011, deux préleveurs « faits maison » par AIRPARIF et Air Languedoc Roussillon, deux préleveurs commerciaux (Sypac de TERA Environnement et MCZ commercialisé par ECOMESURE) ont fait l’objet de l’évaluation de leurs niveaux de blanc et de leur performance lors d’essais en chambre d’exposition.  Si l’on excepte le préleveur Sypac dont le dysfonctionnement du logiciel a perturbé l’utilisation, les autres préleveurs ont présenté des résultats satisfaisants tant du point de vue des blancs que de la régulation du débit, des valeurs de benzène (et TEX) mesurées par chaque appareil en comparaison avec une autre méthode de référence et avec la moyenne globale sur l’ensemble despréleveurs, de la facilité d’utilisation. Ainsi, l’ensemble de ce travail permet de conclure à la pertinence du développement de préleveurs au sein des AASQA à condition que : ce développement suive les recommandations du guide du LCSQA pour la surveillance du benzène [2] et réponde aux exigences de la norme NF EN 14662-1 [3], les opérations fondamentales de test d’un appareil à réception soient effectuées (tests de fuite, dérive du débit, stabilité du débit, niveaux des blancs) dès lors qu’un appareil est développé, des opérations de maintenance soient réalisées régulièrement (changement des filtres de protection des RDM, des joints, étalonnage des RDM…), le nombre de préleveurs de conception différente n’excède pas trois, les préleveurs présentant des conceptions nouvelles soient testés par le LCSQA.

GUIDE PRATIQUE D'UTILISATION POUR L'ESTIMATION DE L’INCERTITUDE DE MESURE DES CONCENTRATIONS EN POLLUANTS DANS L'AIR AMBIANTPartie 2 : Estimation des incertitudes sur les mesuragesautomatiques de SO2, NO, NOx, NO2, O3 et CO réalisés sur site

Depuis 2012, le LCSQA propose d’une part, de réaliser une série de contrôles métrologiques des analyseurs de mercure en laboratoire afin de vérifier leur bon fonctionnement et les qualifier au regard d’une série de tests définis, et de procéder à des essais d’intercomparaison en laboratoire et en situation de terrain afin de déterminer et vérifier le respect de l’exigence de la Directive Européenne en matière d’incertitude de mesures. Des tests de linéarité (gamme 0-300 ng/m3), de dérive sur 7 jours (concentration stabilisée de 50 ng/m3) et de sensibilité à la variation de température (10°C-22°C-35°C) ont été réalisés en laboratoire entre 2013 et 2015 sur les analyseurs Tekran et Lumex. Ils ont permis de constater : que les analyseurs Tekran sont linéaires et peu soumis au phénomène de dérive (1%> sur 7 jours). Dans ces conditions, le LCSQA recommande d’effectuer des étalonnages automatiques à fréquence hebdomadaire. Il apparait toutefois des écarts excessifs (>15%) entre les étalonnages internes des différents appareils. Le LCSQA propose de résoudre ce problème en procédant à l’étalonnage externe  qui permettra de vérifier pour chaque appareil la valeur de la vitesse de diffusion de la source à perméation donnée par le constructeur. Enfin, la sensibilité à la température des appareils Tekran est faible et estimée à + 0.3 ng/°C pour les températures inférieures à la température ambiante, et - 0.3 ng/°C pour les températures supérieures; que les appareils Lumex sont  linéaires et peu soumis à la dérive (environ 5% sur 7 jours). Sur la base des étalonnages internes de chaque appareil, on note des écarts de mesure entre appareils de l’ordre de 13 % qui reste dans la tolérance des constructeurs (15 %). Ces appareils présentent une forte sensibilité à la variation de température ambiante, particulièrement notable lorsque la température est instable. A température stabilisée, l’influence est estimée entre + 0,3 ng/°C et +0,6 ng/°C. A la lumière du comportement incohérent d’un des analyseurs testés, il apparait important de souligner l’intérêt d’effectuer un contrôle métrologique dès lors qu’une opération de mise à jour du software a été effectuée.   A l’avenir, le LCSQA propose de poursuivre le contrôle des analyseurs des AASQA avec une périodicité de 2 ans, en passant en revue alternativement les analyseurs Lumex et Tekran et de procéder ponctuellement au regroupement de l’ensemble des appareils afin de réaliser une intercomparaison visant à vérifier le respect des incertitudes de la Directive européenne 2004/107/CEet de la norme NF EN 15852. Techniquement, les  tests de linéarité seront réalisés dans la gamme habituelle 0-300 ng/m3, et sur demande d’AASQA dans une gamme plus réduite. L’essai de répétabilité sera effectué consécutivement. Les appareils Tekran feront l’objet de tests de linéarité avec étalonnage interne puis externe pour mettre en évidence et déterminer les décalages et les évolutions dans le temps des sources d’étalonnage internes. L’influence de la variation de température, et en particulier les fortes perturbations lors des phases transitoires, sur les appareils Lumex sera vérifiée en procédant à des variations de températures plus progressives. La sensibilité des appareils des 2 constructeurs à la variation d’humidité reste à effectuer. Le mode opératoire est à établir afin de procéder à des variations progressives.

  Attention : Ce document cadre est obsolète - il a été revu en juillet 2016. La note "Conformité technique des appareils de mesure pour la surveillance réglementaire de la qualité de l'air" de juillet 2016 annule et remplace le document cadre de 2015. Aller à Conformité technique des appareils de mesure.   Modalités d'évaluation des dispositifs de mesure pour la surveillance réglementaire de la qualité de l'air ambiant en vue de leur homologation Dans le cadre de leurs activités au sein du Laboratoire National de Référence (tel que prescrit dans la Directive 2008/50/CE ‐ article 3 ‐ et notifié par le Ministère en charge de l’environnement) et de son rôle de coordinateur technique de la surveillance de la qualité de l’air, les membres du LCSQA ont proposé au Ministère, qui l’a approuvé, un schéma d’homologation des appareillages utilisés par les AASQA pour la mesure de polluants atmosphériques réglementés. Il est prévu que le même schéma d’homologation soit étendu à tout appareil de mesure utile au Dispositif National français (ex : système de mesure indicative), à la demande de fournisseur ou du Ministère en charge de l’environnement. L’homologation est à terme destinée à tout dispositif de mesure de polluant de l’air ambiant en référence aux Directives et textes français, c’est à dire tout dispositif (électrique ou non) utilisé pour la surveillance de la qualité de l’air dans la chaîne de mesure (du prélèvement au rapatriement de données en Poste Central). Il est prévu un schéma d’homologation similaire pour les Systèmes d’Acquisition de Mesure et les Postes Centraux, schéma qui sera décrit dans un document spécifique. Pour répondre aux exigences européennes (notamment l’annexe VI.D « introduction de nouveaux appareils » de la Directive 2008/50/CE), les appareils automatiques et les préleveurs (gaz et/ou particules) sont les premiers dispositifs pris en considération. Les collecteurs de précipitation et les systèmes d’acquisition de mesure seront concernés à court terme (2015‐2016). Une demande d’homologation peut être faite par un constructeur ou par son distributeur sur le territoire français. Dans le cas du distributeur, les responsabilités liées au schéma d’homologation lui incombent. Le dossier d’homologation est étudié par les membres du LCSQA, en collaboration avec la Commission de Suivi couvrant le (ou les) polluant(s) concerné(s). En fonction des éléments du dossier, un avis technique détaillé sur la demande d’homologation est formulé par le LCSQA – Mines Douai, auprès du Ministère en charge de l’environnement. Ce dernier décide de l’homologation ‐ ou non ‐ de l’appareillage concerné. Un appareillage se voit accordé une homologation dans la configuration technique de fonctionnement et d’utilisation qui lui a permis de répondre aux exigences techniques du référentiel d’étude (norme, guide…). Cela permet de spécifier le contexte technique d’utilisation du dispositif (ex : station climatisée, moyen mobile…) et d’assigner le statut de mesure (ex : mesure fixe, mesure indicative…). D’autres exigences peuvent également être prises en compte (ex : la gestion de sources radioactives couverte par l’autorisation délivrée par l’Autorité de Sûreté Nucléaire). Un suivi technique de l’homologation est assuré par les membres du LCSQA avec l’aide du demandeur de l’homologation (cf. § 3.5) et des AASQA (ex : au travers de tests de suivi d’équivalence, de retours d’expérience des utilisateurs…). Ainsi, dans le cas de méthodes dites « équivalentes », les résultats du suivi en continu de l’équivalence géré au niveau national par le LCSQA sont pris en compte dans le processus d’homologation pour contrôler et valider l’adéquation des conditions spécifiques de sites rencontrés lors du suivi et celles de la démonstration d’équivalence initiale. Le suivi d’équivalence à l’échelle nationale intègre les typologies de site3 et les conditions climatiques représentatives de la France. Toute modification (technique, informatique) d’un appareil homologué implique a minima l’information du LCSQA ‐ Mines Douai qui donnera, au Ministère en charge de l’environnement, un avis technique sur l’impact de la modification sur l’homologation de l’appareillage (cf. § 3.5), après concertation avec les Commissions de Suivi couvrant le (ou les) polluant(s) concerné(s).

  Ce document fait partie du référentiel technique national, conformément à l'arrêté du 19 avril 2017 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air. Ce rapport est une mise à jour du guide technique de recommandations pour le prélèvement et l’analyse des HAP dans l’air ambiant rédigé en décembre 2011 (Albinet, 2011)..  Il a été validé en Comité de Pilotage de la Surveillance en novembre 2015. Date d'application : 1er janvier 2016   Ce guide est à considérer comme le référentiel français en matière d’exigence de qualité des données obtenues sur l’ensemble du territoire pour la surveillance des HAP dans l’air ambiant en se basant sur les normes NF EN 12341 (AFNOR, 2014), norme NF EN 15549 (AFNOR, 2008), spécification technique XP CEN/TS 16645 (AFNOR, 2013)] et dans les dépôts en se basant sur la norme NF EN 15980 (AFNOR, 2011e). Il s’articule de la façon suivante :   Un chapitre sur le prélèvement et l’analyse du benzo[a]pyrène (B[a]P) et des 6 autres HAP de la Directive 2004/107/CE dans l’air ambiant : Les mises à jour concernent :  l’intégration de l’ensemble des résolutions prises à l’unanimité en CS « benzène-HAPmétaux lourds » et approuvée en CPS depuis 2011 (disponibles sur le site web du LCSQA : /fr/commissions-suivi-groupes-travail/resolutions-adoptees) ; L’intégration des exigences de la spécification technique XP CEN/TS 16645 pour le prélèvement et l’analyse des 6 autres HAP de la Directive (et du B[g,h,i]P) dans les PM10 dans l’air ambiant ; L’intégration des exigences de la norme NF EN 12341 relative au prélèvement des PM10 et applicable pour le prélèvement des HAP particulaires ; Des recommandations sur l’estimation des incertitudes qui font référence aux fichiers Excel mis à disposition par le LCSQA auprès des AASQA ; Les résultats des derniers exercices de comparaisons inter-laboratoires organisés par le LCSQA (section 2.7).  2. Un chapitre concernant le prélèvement et l’analyse autour des sources ponctuelles : Le traitement de cette problématique dans la Directive 2004/107/CE n’est pas très clair et la CS « Benzène - HAP- Métaux » doit encore travailler dessus pour proposer la meilleure méthode possible pour appréhender ce type de sources pour la surveillance des HAP. 3. Un chapitre concernant le prélèvement et l’analyse des HAP dans les dépôts : Une adéquation du guide et des procédures mise en oeuvre dans la cadre du dispositif MERA et des sites ruraux nationaux a été faite. 4. 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. Ce chapitre propose des éléments de définition de l’estimation objective et fait un état des études de modélisation des concentrations atmosphériques des HAP qui ont été menées par différents acteurs.5. Un chapitre proposant une liste des éléments essentiels que les AASQA doivent faire apparaître dans leur cahier des charges lors de leur demande de réalisation des analyses des HAP auprès de leurs laboratoires prestataires.

Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont des agents carcinogènes génotoxiques pour l’homme et leurs effets sur la santé sont principalement dus aux concentrations retrouvées dans l’air ambiant, et en particulier sur les particules. C’est pourquoi a directive 2004/107/CE (4ème directive fille) a établi la nécessité d’améliorer la surveillance et l’évaluation de la qualité de l’air, en introduisant le suivi des HAP et plus particulièrement du benzo(a)pyrène (B[a]P). Cette surveillance des HAP implique deux étapes : des prélèvements d'air ambiant sur filtres effectués par les AASQA et l'analyse de ces prélèvements en laboratoire afin de déterminer les concentrations de HAP. La pertinence d'un tel dispositif de surveillance de l'air repose sur la qualité des informations obtenues. Elle peut être garantie de façon pérenne en développant des processus de quantification impliquant un raccordement des mesures réalisées par les AASQA à un même talon de référence détenu par un laboratoire de référence. Cette procédure permet d'assurer la traçabilité des mesures réalisées sur site et de comparer les mesures effectuées par l’ensemble des AASQA dans le temps et dans l'espace. Dans le cas des analyses en laboratoire, le LNE a, entre autres, pour objectif d'établir la traçabilité métrologique des résultats d'analyse en développant des matériaux de référence certifiés (MRC) caractérisés avec des méthodes de référence primaires : l'utilisation de ces RC lors des analyses en laboratoire permet de s'assurer de la justesse et de la fidélité des résultats et de valider la méthode d’analyse. De plus, ces MRC peuvent également être pris comme échantillons lors d'essais inter laboratoires afin de pouvoir disposer de valeurs de référence et non de valeurs moyennes. Une synthèse bibliographique sur les MRC de HAP a été réalisée en 2006 et a permis de mettre en évidence que les références de certains MRC disparaissent des catalogues : ceci est le cas des MRC de particules dans l’air qui sont rarement renouvelés, contrairement à 'autres matrices comme les sédiments et les biotes. De plus, il a été montré que seulement deux types de MRC dans les particules étaient disponibles : un pour l’analyse des particules diesel et l’autre pour l’analyse de poussières dans les habitations. Mais, ces matériaux proposés ne sont pas représentatifs des particules rélevées dans l’air ambiant. C'est pourquoi le LNE a proposé de développer un MRC adapté à la problématique de la mesure des HAP dans l'air ambiant. La production d'un tel MRC comprend plusieurs phases :Le développement de la méthode d'analyse permettant de caractériser le MRC. Elle comprend plusieurs étapes : une extraction des HAP de la matrice, une purification de l’extrait, une séparation des composés et leur détection. L'étape la plus délicate et qui est ource prépondérante d’incertitudes est liée à l’extraction. La mise au point de la méthode de dopage de particules avec les HAP. L’étude d’homogénéité et de stabilité du lot de particules. L’année 2009 a été principalement consacrée à finaliser les conditions d’extraction afin d’atteindre un rendement proche de 100%. Les résultats de l'étude montrent que l’extraction est une étape délicate du processus d’analyse des HAP : en effet, il est nécessaire de mettre en oeuvre des conditions permettant d’extraire principalement les composés recherchés tout en préservant leur intégrité (s’assurer que la structure de la molécule n’est pas modifiée). Il est donc nécessaire d’optimiser un grand nombre de paramètres pour obtenir des rendements d’extraction maximaux. Les différents paramètres testés ont été les suivants : la température d’extraction, le type de solvant d’extraction, le type de matrice de remplissage… Cependant, malgré l'optimisation de ces paramètres, le problème de sous-estimation des concentrations par rapport à la valeur du Matériau de Référence Certifié n'a pas pu être résolu pour certains composés. Il sera donc nécessaire de tester d’autres paramètres tels que la pression ou le temps d’extraction. Une grande importance est attachée à ces essais, car ils permettront de réduire au maximum les incertitudes liées à la détermination des concentrations en HAP lors du développement du MRC. Cette étape d’optimisation est indispensable pour poursuivre dans les meilleures conditions le projet de développement d’un matériau de référence pour les HAP. C'est pour cette raison que ces essais seront poursuivis en 2010. De plus, en 2010, le LNE fabriquera un MRC synthétique de particules dont les caractéristiques seront suffisamment bien décrites en termes de physico-chimie et qui permettra de valider le protocole analytique (évaluation de la perte des composés, blanc de laboratoire…). L’avantage résidera également dans le fait que le dopage pourra être adapté aux teneurs de la réglementation en vigueur, ainsi qu’aux limites de quantification annoncées par les laboratoires ou à des besoins exprimés par les membres du LCSQA.

L'objectif est de maintenir un bon niveau de performances métrologiques pour les étalons de référence SO2, NO, NO2, CO, O3 et BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes) utilisés pour titrer les étalons des AASQA, afin de pouvoir continuer à produire des prestations de qualité.   La première partie de l'étude a consisté à faire une synthèse des actions menées pour maintenir l'ensemble des étalons de référence afin de pouvoir réaliser les étalonnages prévus dans l’étude « Maintien et amélioration des chaînes nationales d’étalonnage » d’octobre 2016.   La deuxième partie a porté sur l’amélioration de la méthode de génération des mélanges gazeux de référence de NO2 par perméation. Le système de balance à suspension électromagnétique de la société Rubotherm a été réceptionné au LNE en août 2015. Ce système permet de peser un tube à perméation « in situ ». Ce dernier est maintenu à température constante et balayé par un gaz sec tout au long de sa vie, permettant ainsi d’être soumis aux mêmes conditions environnementales y compris lorsque celui-ci est pesé afin de déterminer son taux de perméation. Cette version en acier inoxydable est mécaniquement plus stable que la version en verre, facilitant les réglages de l’alignement du système qui est garant de la qualité des pesées. Le système est très satisfaisant puisque la dérive sur la pesée d’une masse fixe pendant 7 jours est de l’ordre de 0,1 ng/min. Ces bons résultats sont également confirmés lors de l’évaluation du taux de perméation du tube sur une période de 3 jours puisque l’incertitude sur la pente de la perte de masse du tube est inférieure à 0,1 ng/min. Ces bons résultats sont malheureusement contrebalancés par de nombreux problèmes informatiques que nous avons rencontrés. Le système est piloté par un software développé par la société Rubotherm qui n’est malheureusement pas totalement débugué. Le système informatique « plante » régulièrement avec un écrasement des données. Malgré de nombreuses interventions des développeurs, le problème n’est toujours pas solutionné à ce jour et le système reste instable. Nous envisageons donc de développer nous-mêmes un logiciel sous Labview afin de le maitriser et de l’adapter à nos besoins. Une alternative est de réaliser les pesées en mode manuel afin de s’affranchir du programme informatique. Cette étude a également permis de mettre en évidence l’influence très importante de la température du laboratoire sur le système. Une isolation thermique de la cellule recevant le tube a été nécessaire afin de limiter l’influence des variations de la température du laboratoire sur la régulation de la température du tube. Il est également envisagé de réaliser un caisson thermostaté intégrant tout le système afin de limiter l’influence de la température sur la balance elle-même (dérive, sensibilité…). Il a été clairement mis en évidence lors de cette étude que le taux de perméation du tube de NO2 n’était pas stable dans le temps. L’évolution du taux de perméation a été estimée à une valeur de l’ordre de 1,5 ng/jour, soit 0,1% du taux de perméation. Il conviendra donc lors de l’utilisation du tube pour générer des concentrations de référence de NO2, d’extrapoler le taux de perméation par rapport au jour de son utilisation. Un travail sera également réalisé dans le cadre d’un projet européen (2017-2020) sur la possibilité de préparer des tubes à perméation plus stables dans le temps et sur la détermination des impuretés (H2O, HNO3) contenues dans le tube et leurs évolutions dans le temps.