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  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 Mise en application : 2016   Les données de population spatialisées sur la France selon la méthodologie nationale "MAJIC" (Létinois, 2014 et 2015) ont été réactualisées fin 2015 pour être diffusées aux AASQA. La note de 2015 intitulée "Fourniture des données de population spatialisées selon la méthodologie nationale" précise la nature de ces mises à jour et les contrôles qualité effectués.

Le granulomètre UFP 3031 est jusqu’ici le principal appareil utilisé par les Associations de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) pour le mesurage des particules ultrafines sur le terrain. Un exercice d’intercomparaison a été organisé en juin 2015, rassemblant cette communauté. Il fait suite à une première édition qui s’est tenue dans les mêmes conditions en juillet 2014. L’une des spécificités du panel 2015 a été de rassembler, d’une part un ensemble d’appareils bénéficiant des dernières évolutions techniques et d’un contrôle récent chez le constructeur, et d’autre part un appareil n’ayant pas bénéficié de ces évolutions, ni d’un contrôle technique récent. L’exercice a tout d’abord mis en évidence la nécessité d’améliorer les conditions de transport, pour garantir une meilleure protection du matériel. Il a également permis de constater une amélioration des protocoles de maintenance chez les utilisateurs, avec néanmoins la nécessité de poursuivre les efforts dans ce domaine, en particulier en ce qui concerne le nettoyage de la ligne de prélèvement. L’exercice 2015 confirme une conclusion de l’étude menée en 2014, à savoir que le canal de mesure dédié à la gamme 200 – 800 nm présente des performances limitées : il est recommandé de limiter son utilisation à un usage « informatif ». Cet exercice a permis de revenir sur des problèmes techniques rencontrés par deux appareils, problèmes non-invalidants toutefois. Il a également mis en évidence une sur-estimation très importante de la concentration sur le canal 200 – 800 nm d’un participant, en l’occurrence l’appareil n’ayant pas bénéficié de contrôle technique récent. La comparaison avec un granulomètre (SMPS) de référence fait apparaître un écart en légère augmentation entre 2014 et 2015. Il conviendra à l’avenir de vérifier s’il s’agit d’un écart ponctuel ou d’une réelle tendance. En l’attente, ces résultats tendent à indiquer que les évolutions technologiques mises en place entre l’exercice 2014 et l’exercice 2015 (nouvelle version du logiciel prenant en compte les incidents rencontrés, nouveau chargeur de maintenance plus aisée) n’ont pas entraîné de différence notable sur la mesure. Des études de cas ont été réalisées en comparant certaines paires d’UFP 3031, mettant en évidence les difficultés rencontrées par l’appareil n’ayant pas disposé de maintenance et de contrôles constructeur récents (> 1 an), et confirmant la nécessité d’une maintenance et d’un contrôle réguliers des matériels.  L’intervalle de confiance de reproductibilité a été déterminé en considérant les appareils de manière indépendante. Cette méthode permet de mener le calcul sur un nombre aussi large que possible d’entités, même si le nombre restreint d’appareils limite d’un point de vue statistique la portée de l’évaluation. L’intervalle de confiance ainsi estimé se situe globalement au dessous de 25 %.

Les micro-capteurs de gaz low-cost constituent depuis quelques années des outils émergents permettant d’obtenir des mesures indicatives de la qualité de l’air. Ces données sont particulièrement intéressantes pour les AASQA car, en complément des méthodes de référence, ces instruments permettraient une surveillance continue et spatialisée à moindre coût. La directive européenne sur la qualité de l’air autorise bien des mesures indicatives dans les zones où les concentrations ne dépassent pas 50% des seuils maximaux mesurés par la méthode de référence, en revanche, la notion même de « mesures indicatives» n’y est pas du tout détaillée. Il doit être démontré que l’objectif de qualité des mesures est, au pire, deux fois moindre que celui des méthodes de référence, ce qui est désigné par «incertitude relative élargie», mais là encore, la directive n’apporte aucune précision quant à la méthode à utiliser pour cette démonstration. Il existe donc actuellement un vide en matière de protocole de qualification permettant d’harmoniser les caractéristiques métrologiques fournies dans les fiches techniques des micro-capteurs destinés à donner une information indicativesur la pollution de l’air, en particulier en ce qui concerne les polluants inorganiques réglementés.

Le TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) est un appareil de mesure très répandu au sein des réseaux de surveillance de la qualité de l’air. Il est capable de mesurer en continu la concentration massique des particules en suspension dans l’air (en µg/m3), ce qui le rend préférable à la méthode gravimétrique qui nécessite des analyses postérieures au prélèvement. A l’heure actuelle, cet appareil est étalonné à l’aide de cales étalons raccordées au système international. Ces cales, de masses connues, permettent de vérifier aisément la constante d’étalonnage de l’appareil. Néanmoins, elles présentent deux inconvénients majeurs : Leur masse est de l’ordre de 80 mg alors que les concentrations massiques de particules dans l’air ambiant sont plutôt de l’ordre de quelques µg. Un tel étalonnage ne permet pas de prendre en compte tout le système de prélèvement en amont de la mesure de la masse. Par conséquent, le LNE a proposé de développer une méthode d’étalonnage en masse du TEOM qui tienne compte des particularités décrites ci-dessus et qui consiste à :Injecter des particules ayant des concentrations connues et stables dans le temps d'une part, sur le filtre du TEOM en passant par le système de prélèvement (hors tête de prélèvement) et d'autre part, sur un filtre externe, Comparer les concentrations massiques mesurées par le TEOM avec les concentrations massiques « vraies » mesurées par la méthode de référence (méthode gravimétrique) sur le filtre. De plus, cette méthode doit tenir compte des spécificités des AASQA, puisqu'elle doit pouvoir être facilement mise en oeuvre directement par les AASQA dans les stations de mesure pour l'étalonnage de leurs TEOM. Cette étude a commencé en 2006 avec le TEOM 50°C. Toutefois, depuis 2006, il a été décidé de mettre en place des stations de référence pour les PM dans chaque AASQA pour pouvoir ajuster les données PM des autres stations de mesure : cette procédure consiste à mettre en parallèle un TEOM 50°C et un TEOM-FDMS dans les stations de référence et à ajuster ensuite les données PM des autres stations en utilisant les écarts constatés entre le TEOM 50°C et le TEOM-FDMS . Dans cette procédure, le TEOMFDMS peut donc être considéré comme une référence. Par conséquent, au vu de ces nouveaux choix techniques, il a été demandé au LNE de réorienter l'étude sur l'étalonnage des analyseurs automatiques de particules en étudiant le TEOM-FDMS à la place du TEOM 50°C. L'étude 2008 avait donc pour objectif de reprendre la procédure d'étalonnage développée pour le TEOM 50°C et basée sur l'utilisation d'un g énérateur de particules GFG 1000 (PALAS) afin de l'adapter au TEOM-FDMS. Cependant, en reprenant les essais avec le TEOM-FDMS, toutes les avancées des deux dernières années sur le TEOM 50°C ont dû être remis es en question. En effet, cet appareil a des paramètres fixes pour son fonctionnement, et qui ne peuvent pas être modifiés pour pouvoir le coupler avec le générateur GFG 1000 (PALAS). De ce fait, le filtre du TEOM-FDMS se colmate rapidement avec une très petite quantité de particules. Pour essayer de résoudre le problème, plusieurs hypothèses de génération de particules ont été émises et des essais ont été effectués pour chacune d’elles. Les résultats de ces essais montrent que le seul générateur compatible avec le TEOM-FDMS est le nébuliseur de brouillard salin AGK 2000 (PALAS). Il permet de générer des masses de particules compatibles avec la gamme d'étalonnage (0 à 1000 µg), sans colmatage prématuré du filtre du TEOM-FDMS. Par conséquent, l’étude menée en 2009 a porté sur l'optimisation de la méthode d'étalonnage du générateur AGK 2000 (PALAS) et sur la réalisation de premiers essais de couplage entre ce générateur de particules et le TEOM-FDMS. Cette étude a donc permis d'optimiser le protocole d’étalonnage du générateur AGK 2000 (PALAS) en utilisant un porte-filtre, un régulateur de débit massique (RDM) et des filtres de protection. Toutefois, des améliorations devront être apportées pour diminuer le taux d'humidité sur les filtres placés sur le porte-filtre, afin d'améliorer la répétabilité et la reproductibilité du protocole d’étalonnage. De premiers essais de couplage de ce générateur avec un TEOM-FDMS montrent qu'il n'y a plus de problème de colmatage du filtre du TEOM-FDMS Par contre, il est observé des écarts significatifs entre les masses délivrées par le générateur et celles mesurées par le TEOM-FDMS (de l'ordre de 10 %). L’étude proposée pour 2010 portera sur les points suivants :Amélioration de la répétabilité et de la reproductibilité du protocole d’étalonnage du générateur AGK 2000 (PALAS) en mettant en place des solutions techniques pour diminuer le taux d'humidité sur les filtres placés sur le porte-filtre ; Optimisation du couplage entre le générateur et le TEOM-FDMS ; Détermination de la faisabilité de la mise en oeuvre sur site de la procédure d'étalonnage du TEOM-FDMS développée en laboratoire par le LCSQA-LNE ; ceci sera effectué en appliquant la procédure à des TEOM-FDMS sur le site du LCSQAINERIS ; Suivi à moyen terme du comportement du générateur.

La directive européenne 2008/50/CE du 21 mai 2008 dédiée à la qualité de l’air appelle au respect de valeurs limites ou valeurs cibles, en leur associant une exigence en termes d’incertitude maximale sur la mesure. Les associations agréées de surveillance de la qualité de l'air sont tenues de participer aux essais d'intercomparaison destinées aux organismes agréés de surveillance de la qualité de l’air mis en place dans le cadre du Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air (article 9 de l’arrêté du 21 octobre 2010). Dans l’objectif de vérifier le respect des exigences de la directive européenne 2008/50/CE, le LCSQA propose annuellement aux AASQA une intercomparaison de moyens mobiles pour les polluants SO2, O3, NO, NO2 et CO à différents niveaux de concentration et tout particulièrement au voisinage des seuils horaires d’information ou d’alerte pour les polluants NOx, O3, SO2, et de la valeur limite sur 8h pour le CO. Un essai d’intercomparaison de moyens de mesures mobiles a été réalisé en mars 2011 en collaboration avec AIR Rhône-Alpes (Coparly). Il a réuni 7 participants et entités de mesures, constituant un parc de 36 analyseurs de NOx, O3 et SO2. Faute d’analyseurs disponibles, le CO n’a pas été étudié. Durant cette intercomparaison, le système de dopage permettant une distribution homogène des gaz sur 2 directions a été mis en œuvre, tout en respectant des temps de résidence inférieurs à 5 secondes pour les oxydes d’azote et l’ozone. Quelques dysfonctionnements ont été identifiés en cours d’exercice sur différents équipements et pour la plupart résolus sur place. Lors de la circulation de gaz pour étalonnage en aveugle, la majorité des écarts constatés était nettement inférieure à l’incertitude tolérée sur la mesure des analyseurs (4%). On constate que les écarts importants sont peu fréquents pour l’ensemble des polluants. Le décompte des écarts significatifs se limite, en fin de campagne pour un niveau de concentration d’étalonnage habituel, à aucun analyseur SO2, aucun analyseur d’O3, 1 analyseur de NOx en NO et 3 en NO2, sur les 36 analyseurs présents sur le site. On rappellera que cet exercice de circulation est maintenant mieux encadré ce qui conduit à des répercussions positives sur cette phase préliminaire de l’intercomparaison. En application de la norme NF ISO 5725-2, les intervalles de confiance de répétabilité et de reproductibilité ont été déterminés pour chaque polluant et différents niveaux. On signalera que l’application des tests statistiques de Cochran et Grubbs a conduit à l’élimination de 2 données quart-horaire sur un total de près de 4000 mesures tous polluants confondus. L’avis d’expert a été sollicité pour écarter 82 données quart-horaires d’un analyseur sur le polluant NO2. Les intervalles de confiance de reproductibilité (assimilables aux incertitudes de mesures) nettement inférieurs au seuil de 15 % ont été obtenus pour les polluants suivants : ·         SO2 (10,0 %) ·         O3 (4,4 %) ·         NO (6,8 %) ·         NO2 (9,3 %). D’une manière générale, les résultats du traitement statistique suivant la norme NF ISO 13 528 et conduisant aux z-scores sont homogènes et globalement satisfaisants pour tous les participants. Une large majorité des z-scores sont compris entre ±1. En conséquence, aucune action préventive ni corrective n’est à engager. Les résultats de cette intercomparaison permettent d’évaluer la qualité de mise en œuvre des méthodes de mesures par les AASQA. On notera que l’exercice 2011 vient confirmer l’amélioration des résultats obtenus depuis 2008 et peut s’expliquer par la réalisation des essais sous de bonnes conditions climatiques et d’alimentation électrique, sans oublier la phase préliminaire de circulation de gaz étalon en aveugle qui est incontournable pour la compréhension des écarts de mesures entre analyseurs et représente désormais une part conséquente du temps consacré à l’intercomparaison. Cet exercice aura également permis la mise en évidence de l’influence, sur l’estimation de l’incertitude de mesure globale, qu’un seul appareil dont les mesures sont décalées par rapport au reste peut avoir sur une population constituée d’une quinzaine d’analyseurs. L’évolution de ces essais vers un nouveau dispositif de dopage englobant la tête de prélèvement, l’extension à d’autres polluants, l’ajout de tests spécifiques lors des phases de circulation ou de dopage,… seront à inscrire aux propositions des futurs programmes du LCSQA. La réalisation d’exercices réguliers d’intercomparaison doit permettre une amélioration globale du dispositif de surveillance national et notamment d’enrichir les procédures de maintenance périodique et de transfert. Dans cet objectif, une planification des exercices a été effectuée sur plusieurs années en intégrant les contraintes géographiques afin de permettre à chaque AASQA d’y participer périodiquement .

De par leur nature et du fait de leur émission à proximité du sol, les polluants présents dans l’air ambiant que nous respirons peuvent constituer un risque potentiel pour la santé humaine à l'échelon local mais plus largement à l'échelon régional et global. L’impact de la pollution atmosphérique sur la santé de l'homme est donc devenu une des préoccupations de la population. Localement, la surveillance de la qualité de l'air est confiée aux Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) qui effectuent des mesures dans l’air ambiant : ces résultats de mesure sont ensuite utilisés pour calculer des indicateurs de la qualité de l’air diffusés quotidiennement dans les médias et pour réaliser le rapportage à la Commission Européenne. Ce dispositif est un outil d'évaluation objective et pertinente de la qualité de l'air qui permet d'informer des situations critiques de pollution, de révéler les mécanismes qui les gouvernent, d'orienter et d'accompagner les actions de réduction des émissions. Dans ce cadre, une des missions du LCSQA est d’assurer la fiabilité des mesures en air ambiant, comme l’exigent les Directives Européennes, à savoir : Garantir la qualité, la justesse et la traçabilité des mesures par le développement d’étalons de référence nationaux et la mise en place de procédures de raccordement des mesures à ces étalons ; Contrôler le bon fonctionnement du dispositifgrâce à la participation du LCSQA et des AASQA à des exercices d'intercomparaison ; Estimer les incertitudes de mesure en s'appuyant sur différentes démarches (Approche intra-laboratoire en se basant sur la méthode décrite dans le Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure NF ENV 13005 :1999 (GUM) ; approche inter-laboratoires en exploitant les résultats de mesures issus de comparaisons interlaboratoire).

En 1996, sous l’impulsion du Ministère chargé de l'Environnement, un dispositif appelé « chaîne nationaled’étalonnage » a été conçu et mis en place afin de garantir, sur le long terme, la cohérence des mesuresréalisées dans le cadre de la surveillance de la qualité de l’air pour les principaux polluants atmosphériquesgazeux 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 biaisd’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 étaitpeu 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 cetteprocédure. Pour pallier cette difficulté, il a été décidé de mettre en place des procédures de raccordementintermédiaires 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-EMD). (...)

La note "Suivi d’équivalence des systèmes de mesures automatiques (AMS) PM" rend compte des résultats du suivi d’équivalence des AMS PM en PM10 et et PM2,5 obtenus lors des campagnes réalisées en 2015. Ces campagnes ont été menées en collaboration avec Air Lorraine, AIRPARIF, ATMO Auvergne et ATMO Champagne-Ardenne selon les préconisations de la norme prEN 16450. Les résultats obtenus confortent ceux présentés dans la synthèse des campagnes réalisées entre 2011 et 2014 par le LCSQA en collaboration avec les AASQA volontaires.