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La note "synthèse sur la comparaison des chiffres d’exposition calculés par le LCSQA et les AASQA" compare des chiffres d’exposition nationaux et régionaux pour les dépassements des objectifs de long terme et des valeurs cibles O3 et de la valeur limite journalière PM10, pour l'année 2013. Elle compare en effet les valeurs de surface de dépassement et de population ou végétation exposée calculées respectivement par le LCSQA, à partir de données de cartographie à l’échelle nationale, et par les AASQA, à partir de données de cartographie à l’échelle régionale ou urbaine. Elle dresse un constat des similarités et des différences qui existent entre ces valeurs et propose des explications possibles des écarts observés. Cette note permet donc de valider la pertinence des évaluations de critères d’exposition réalisées au niveau national, comme un possible complément d’analyse des évaluations réalisées au niveau régional par les AASQA en vue du rapportage européen sur la qualité de l’air. Les mêmes approches sont utilisées à travers l’outil PREV’AIR Urgence, et sont donc évaluées positivement comme outil d’aide à la décision au service des AASQA pour la mise en œuvre de l’arrêté Mesures d’Urgence, en complément des outils implantés localement.

L'objectif de cette étude est d’effectuer des comparaisons interlaboratoires entre le LCSQA-LNE et les AASQA pour s’assurer du bon fonctionnement de la chaîne nationale d’étalonnage et pouvoir détecter d’éventuelles anomalies auxquelles il conviendra d’apporter des actions correctives. Contrôle qualité du bon fonctionnement de la chaîne d’étalonnage en NO/NOx, NO2, CO et SO2 : Le but est de faire circuler des mélanges gazeux de fraction molaire inconnue (NO/NOx de l’ordre de 200 nmol/mol, CO de l’ordre de 9 µmol/mol, NO2 de l’ordre de 200 nmol/mol et SO2 de l’ordre de 100 nmol/mol) dans les niveaux 3 pour valider les différents raccordements effectués dans le cadre de la chaîne nationale d’étalonnage. Ces mélanges gazeux ont été titrés par le LCSQA-LNE puis envoyés à des niveaux 3. Ces niveaux 3 ont ensuite déterminé la fraction molaire de ces mélanges gazeux avant et après réglage de l’analyseur de station avec l’étalon de transfert 2-3, puis les ont renvoyés au LCSQA-LNE qui les a titrés de nouveau. Des comparaisons interlaboratoires ont été réalisées de février à décembre 2018 avec les réseaux de mesure ATMO AURA, ATMO Bourgogne Franche Comté, ATMO Sud, Madininair, ATMO Nouvelle Aquitaine, AIRPARIF, ATMO Grand Est, GWAD'AIR et ATMO Normandie. En règle générale, les AASQA communiquent au LCSQA-LNE les fractions molaires mesurées soit sans les incertitudes élargies associées, soit avec des incertitudes de mesure inexploitables (inférieures à celles du LCSQA-LNE, valeurs très élevées…). Dans ces conditions, il n'est pas possible de traiter les résultats par des méthodes statistiques. Par conséquent, dans le présent document, le traitement des données est effectué en s'appuyant sur l'ensemble des résultats obtenus depuis 2002 lors des campagnes précédentes qui ont conduit à définir des intervalles maximums dans lesquels doivent se trouver les écarts relatifs entre les fractions molaires déterminées par le LCSQA-LNE et celles déterminées par les niveaux 3 après élimination des valeurs jugées aberrantes. Globalement, en 2018, lorsque les fractions molaires aberrantes sont éliminées, les écarts relatifs entre le LCSQA-LNE et les niveaux 3 restent dans des intervalles qui sont les suivants : ± 7% avant et après réglage pour une fraction molaire en SO2 voisine de 100 nmol/mol ; ± 6% avant et après réglage pour des fractions molaires en NO/NOx et en NO2 voisines de 200 nmol/mol ; ± 6% avant réglage et ± 4% après réglage pour une fraction molaire en CO voisine de 9 µmol/mol. Les résultats montrent que : Globalement la chaîne nationale d'étalonnage mise en place pour assurer la traçabilité des mesures de SO2, de NO/NOx, de NO2 et de CO aux étalons de référence fonctionne correctement ; Le fait de régler l’analyseur avec l’étalon de transfert 2-3 améliore les écarts relatifs, ce qui met en évidence une dérive de la réponse des analyseurs au cours du temps.   Contrôle qualité du bon fonctionnement de la chaîne d’étalonnage en O3 : Comme pour les composés SO2, NO/NOx, CO et NO2, le but est de faire circuler, dans les niveaux 3, un générateur d’ozone portable délivrant un mélange gazeux à une fraction molaire voisine de 100 nmol/mol pour valider les différents raccordements effectués dans le cadre de la chaîne nationale d’étalonnage. La présente comparaison interlaboratoires a été effectuée avec 8 niveaux 3 en 2018, à savoir: AIRPARIF, AIR BREIZH, APL, ATMO AURA, ATMO BOURGOGNE FRANCHE-COMTE, LIG'AIR, GWAD'AIR et MADININAIR. Les résultats obtenus en 2018 montrent que les écarts relatifs entre les fractions molaires en O3 déterminées par les 8 réseaux de mesure et celles déterminées par le LCSQA-LNE sont compris entre -5% et +3%. De plus, les écarts relatifs observés entre les valeurs des AASQA et du LCSQA-LNE sont aléatoirement répartis de part et d’autre de zéro.

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 : 2015   Les données de population spatialisées sont couramment utilisées : • pour évaluer l’exposition des populations telle que rapportée à l’Europe en application des directives, • comme critère de choix dans l’implantation et la caractérisation des sites de mesure (sites fixes et campagnes de mesure), • et comme variable auxiliaire dans des travaux de cartographie. Des travaux LCSQA menés depuis 2012 ont permis d’élaborer une méthodologie nationale harmonisée de distribution géographique (ou « spatialisation ») de la population : cette méthodologie a été nommée méthodologie MAJIC en référence aux données MAJIC utilisées. Celle-ci est applicable à une échelle locale et nationale. Lors du dernier trimestre 2014, des jeux de données test ont été fournis à des AASQA volontaires et au CEREMA1 pour validation. Début 2015, les données finales (année de référence INSEE 2011) ont été fournies à l'ensemble des AASQA pour une utilisation dans le cadre du rapportage de l'année 2013. Ces données de population peuvent nécessiter localement quelques ajustements selon l’expérience de chacune des AASQA. Des échanges entre le LCSQA et les AASQA permettront de corriger, si nécessaire, ces données pour obtenir une base de données spatialisée des populations homogène sur l’ensemble du territoire. La présente note décrit les vérifications locales qu’il est recommandé d’effectuer et définit les modalités d’échange entre le LCSQA et les AASQA.

L'objectif est de maintenir un bon niveau de performances métrologiques pour les étalons de référence SO2, NO, NO2, CO, O3 et BTX (benzène, toluène, 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» de novembre 2010. La deuxième partie a porté sur le développement de méthodes de référence pour étalonner les mélanges gazeux de p-xylène, de m-xylène et d'éthyl-benzène utilisés par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA). Depuis 2005, le LNE étalonne les mélanges gazeux de benzène, toluène et o-xylène utilisés par les AASQA. La méthode d’étalonnage consiste à comparer au moyen d’un chromatographe les mélanges gazeux à étalonner avec des mélanges gazeux de référence fabriqués par le LNE par la méthode gravimétrique. La fabrication de ces mélanges gazeux de référence ainsi que la méthode d’étalonnage ont fait l’objet d’une accréditation par le COFRAC dans le domaine de 1 à 100 nmol/mol. En 2008, il a été décidé d’étendre le domaine d’étalonnage à trois composés supplémentaires l’éthylbenzène, le p-xylène et m-xylène. Le raccordement en p-xylène, en m-xylène et en éthyl-benzène implique : Le développement de mélanges gazeux de référence de p-xylène, de m-xylène et d'éthylbenzène qui est constitué des étapes suivantes : Préparation de mélanges gazeux de référence de p-xylène, de m-xylène et d'éthyl-benzène par la méthode gravimétrique, Validation de leur préparation à partir de matériaux de référence gazeux d'un autre Laboratoire de Métrologie, Le développement d'une méthode d'étalonnage basée sur l'utilisation des mélanges gazeux de référence ci-dessus et permettant de titrer les mélanges gazeux de p-xylène, de m-xylène et d'éthyl-benzène utilisés par les AASQA. L'étude 2008 portant sur le premier point a permis de préparer et de valider des mélanges gazeux de référence gravimétriques de p-xylène, de m-xylène et d'éthyl-benzène à 2 μmol/mol. Les études menées depuis 2009 portent sur le 2ème point, c'est à dire sur le développement d'une méthode d'étalonnage en p-xylène, m-xylène et éthyl-benzène. Dans ce but, le LNE a fait l’acquisition, en septembre 2008, d’un chromatographe en phase gazeuse 450GC (VARIAN) équipé d’une pré-concentration avec désorption thermique et de deux voies d’analyse indépendantes constituées chacune d’une colonne capillaire et d’un détecteur à ionisation de flamme pour développer une méthode chromatographique permettant la séparation des 6 composés (benzène, toluène, éthylbenzène, p-xylène, m-xylène et o-xylène) avec une répétabilité des surfaces inférieure à 0,3% afin de garantir une incertitude relative finale sur l’étalonnage inférieure à 1%. Les études menées en 2008 et 2009 ont conduit à la mise au point d’une méthode d’analyse satisfaisante dans laquelle les six composés étaient correctement séparés en un temps acceptable.Néanmoins, l’avancée de cette étude a été fortement perturbée par des problèmes de communication provoquant parfois l’arrêt du chromatographe en cours d’analyses. Ce problème a persisté jusqu’en janvier 2010 où le chromatographe est tombé en panne et a été repris par le fabricant. En avril 2010, un nouveau chromatographe 450GC (VARIAN) identique a été livré au LNE en remplacement de l’appareil défectueux.Après réception du nouveau chromatographe 450GC et intervention du fabricant pour y apporter de nouvelles modifications, les résultats des essais montraient une séparation des six composés en 32 min avec des chromatogrammes très proches de ceux obtenus avec la méthode définie lors de l’étude de 2009 et l'ancien chromatographe. La répétabilité des surfaces après les premiers essais était inférieure à 0,3%, ce qui était conforme aux objectifs.Cependant, de nouvelles pertes de communications ont été à nouveau constatées. Par conséquent, malgré des résultats encourageants, tant que les problèmes de communication ne sont pas résolus par le fabricant, une utilisation en routine du chromatographe 450GC (VARIAN) pour les étalonnages des mélanges gazeux de BTEX des AASQA ne peut pas être envisagée. En parallèle, le LNE s'est équipé en août 2010 d'un chromatographe Compact GC d'Interscience qui est un compromis entre un chromatographe en phase gazeuse classique (GC) et un μchromatographe en phase gazeuse (μGC). En effet, le système prend peu de place, effectue les analyses rapidement et avec une grande sensibilité comme peut le faire un μGC et présente aussi une bonne modularité (changement de colonne, de piège, de vanne, de conduites…) tel un GC classique. Suite à différents problèmes rencontrés lors de la mise en place de l'appareil, l’étude menée en 2010 par le LNE sur le développement de la méthode d'étalonnage du benzène, toluène, éthylbenzène, pxylène, m-xylène et o-xylène avec le chromatographe en phase gazeuse Compact GC n'a pas pu être terminée. Néanmoins, les premiers essais effectués ont permis de fixer les conditions opératoires, de mettre au point la méthode d’analyse et d'obtenir des résultats satisfaisants et conformes à notre cahier des charges. En effet, les 6 composés sont correctement séparés, la durée totale d’une analyse n’excède pas 15 minutes, la limite de détection et la répétabilité des mesures sont inférieures aux objectifs fixés (respectivement de 0,05 nmol/mol et 0,2%). La caractérisation de la méthode (reproductibilité, linéarité, etc…) est en cours et devra se poursuivre en 2011 de manière à pouvoir réaliser les étalonnages de benzène, toluène, éthylbenzène, p-xylène, m-xylène et o-xylène des mélanges gazeux des AASQA dès juin 2011. La troisième partie a porté sur le développement d'un étalon et d'une méthode de référence pour raccorder les mélanges gazeux de formaldéhyde qui pourraient être ensuite utilisés par les AASQA pour régler des analyseurs placés principalement sur des sites industriels. La première étape réalisée en 2008 a consisté à mettre en place un banc de perméation pour pouvoir générer des mélanges gazeux de référence de formaldéhyde. La deuxième étape commencée début 2009 portait sur le développement d'une méthode de référence pour analyser les mélanges gazeux de formaldéhyde à partir des mélanges gazeux de référence de formaldéhyde générés par perméation.

Dans le domaine de la qualité de l’air, les citoyens sont de plus en plus demandeurs d’informations relatives aux polluants de l’air qu’ils respirent en temps réel (nature, concentrations, etc.). Ainsi, les nouvelles technologies (internet, réseaux, blogs, vidéos …) permettent un partage d'informations quasi-instantané. Pour répondre à cette pression citoyenne et ce besoin d’accéder à l’information rapidement, une multitude de capteurs à coût réduit, pour certains couplés à des smartphones, ont été développés et mis sur le marché : ils permettent un recueil collaboratif des données et une démultiplication des observations afin de pouvoir réaliser un diagnostic rapide de la qualité environnementale. Certains de ces capteurs se sont largement développés et ont été mis en œuvre par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) afin d’étudier l’évolution des mesures de concentrations en polluants avec une fréquence de mesure élevée pour évaluer l’exposition humaine ainsi que les tendances à court et moyen termes. Compte tenu des avancées technologiques et mises sur le marché permanentes de nouveaux appareils, ce rapport présente une synthèse de la veille technologique effectuée sur les capteurs disponibles sur le marché à fin octobre 2018. Il présente un inventaire aussi exhaustif que possible des capteurs ainsi que des techniques mises en œuvre, des résultats d’essais d’évaluation de leurs performances et un premier recensement des utilisations de ces capteurs par les AASQA. Grâce à cette étude, il a été répertorié de premiers éléments clés qu’un futur utilisateur doit connaître afin de déterminer quelles caractéristiques un capteur devrait satisfaire pour répondre à une série d’usages prédéfinis. Dans la poursuite des travaux du LCSQA sur les capteurs, il a été convenu de développer une base de données sur les capteurs (CAPT’AIR) afin de permettre, pour les acteurs du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air, un accès simplifié (mise en place de requêtes) aux informations techniques et aux usages (caractéristiques techniques, retours d’expérience, essais métrologiques, évaluation sur le terrain, etc.) ainsi qu’une mise à jour rapide de la veille technologique. Le but ultime d’un tel outil est de pouvoir identifier simplement quel capteur ou quel type de capteur serait le mieux adapté à un usage donné.

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 partiede 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 » de novembre 2014. La deuxième partie a porté sur l’amélioration de la méthode de génération des mélanges gazeux de référence de SO2 par perméation. De récentes comparaisons interlaboratoires menées au niveau international montrent des différences significatives entre des étalons préparés par méthode gravimétrique (norme ISO 6142) et des étalons préparés par perméation pour le SO2 (ceci est également valable pour le NO2) : les raisons des écarts observés n'ont pour l'instant pas pu être expliquées. Le but final de cette étude initiée en 2011 était donc de réexaminer la méthode de génération des étalons de référence par perméation en reprenant la procédure de pesée des tubes à perméation, en reconsidérant le calcul des débits de perméation et en y associant un nouveau calcul d'incertitude dans l’objectif d’améliorer la justesse des mesures et l’estimation des incertitudes associées. L’étude menée en 2011 a permis d’établir un bilan critique sur la mise en œuvre des tubes à perméation comme moyen de génération de mélange gazeux étalon. Elle montrait que l’amélioration de la détermination du volume des tubes et de la régulation de la température des tubes était indispensable pour réduire les incertitudes sur les concentrations des mélanges gazeux étalons générés. L’étude effectuée en 2012 a porté sur la réalisation d’une bibliographie sur les différents systèmes existants et a conduit à identifier un bain à débordement dont la régulation de température se fait au centième de degré. La mise en œuvre de ce bain à débordement a permis de s’affranchir des variations de température et donc d’utiliser un tube dont la température de fonctionnement nominale est de 21°C : ceci permet de négliger l’impact lié à la sortie du tube nécessaire pour le peser afin de déterminer son taux de perméation. Par conséquent, la justesse du taux de perméation s’en trouve améliorée et les incertitudes associées diminuées. L’année 2013 a été marquée par la remise en service de la balance à suspension électromagnétique suite aux dysfonctionnements observés en 2012 et au choix d’un tube à perméation ayant un débit stable dans le temps. L’étude réalisée en 2014 a permis de compléter le travail fourni en 2012-2013 sur l’amélioration de la détermination du taux de perméation des tubes de SO2. La remise en route de la balance à suspension électromagnétique après réparation a permis de mettre en évidence la nécessité de stabiliser les tubes en température après leur mise en service au moins pendant trois mois afin d’obtenir un taux de perméation stable dans le temps. Une fois le système optimisé, la première étape a consisté à évaluer la reproductibilité du taux de perméation sur une période de 3 mois, ce qui conduit à une reproductibilité de 0,2 %. Le deuxième volet de cette étude était d’évaluer les facteurs pouvant influer sur le taux de perméation des tubes afin d’en déduire des incertitudes. L’étude de l’influence des variations de pression et du débit de balayage des tubes a montré que ces grandeurs n'influent pas sur le taux de perméation, d’autant plus qu’elles sont régulées avec une bonne précision. Aucune incertitude ne sera donc prise en compte sur ces facteurs dans l’évaluation de l’incertitude sur le taux de perméation. Par contre, les résultats des essais mettent en évidence une influence de la variation de la température du tube sur son taux de perméation qui a été évaluée à 0,8% pour une variation de température de 0,1°C. Ces résultats montrent donc l’importance de bien réguler les tubes à perméation en température si l’on souhaite avoir un taux de perméation stable dans le temps. La valeur de l'incertitude-type sur le taux de perméation liée aux variations de température (0,5%) est égale à 0,23%. Les incertitudes-types ont été ensuite combinées pour estimer l’incertitude élargie sur le taux de perméation des tubes. Cette évaluation conduit à une incertitude élargie relative de 0,8% (k=2) pour un taux de perméation de l’ordre de 550 ng/min. Au terme de cette étude, le calcul d’incertitudes associé à la détermination du taux de perméation a été modifié dans les procédures qualité du LNE afin de prendre en compte les sources d’incertitudes évaluées lors de cette étude. La troisième partie a porté sur la détermination de la quantité d’azote dans le monoxyde d’azote (NO) pur utilisé pour fabriquer les mélanges gazeux gravimétriques. Pour réaliser les étalonnages des mélanges gazeux NO dans l’azote des AASQA, le LCSQA-LNE fabrique des mélanges gazeux de référence gravimétriques. La concentration molaire de ces mélanges gazeux est déterminée à partir des masses de NO et d’azote injectées dans la bouteille et de la composition des composés purs. Le NO pur est un composé relativement instable (évolution dans le temps des concentrations des impuretés) et de pureté médiocre (99,9% annoncée par le producteur) pour une utilisation métrologique. Il est donc nécessaire de réaliser une analyse du NO pur au moment de la fabrication du mélange gazeux de référence gravimétrique pour déterminer la quantité des principales impuretés et en connaître la pureté globale. Le système de mesure utilisé pour l’analyse de l’azote dans le NO pur gazeux (chromatographe en phase gazeuse équipé d’un détecteur TCD) étant vieillissant et présentant des dysfonctionnements, il convenait de le remplacer afin d’assurer la continuité de la fabrication des mélanges gazeux de référence gravimétriques de NO dans l’azote. En 2012, le LCSQA-LNE a réalisé le cahier des charges de l’appareil nécessaire pour effectuer l’analyse de l’azote dans le NO pur gazeux et ensuite, s’est équipé d’un chromatographe en phase gazeuse avec un détecteur à émission Plasma distribué par la société SRA. En 2013, le LCSQA-LNE a optimisé les conditions opératoires du système analytique et commencé à développer la méthode d’analyse. L’année 2014 a permis de finaliser le développement de la méthode d’analyse de l’azote dans le NO pur avec le chromatographe en phase gazeuse. Les travaux menés en 2014 ont permis : ·         De déterminer la reproductibilité du processus de mesure, ·         D’estimer les incertitudes de mesure sur la concentration de l’azote dans le NO pur, ·         De valider la méthode d’analyse sur un mélange gazeux du LCSQA-LNE datant de 2011 conformément aux exigences du système qualité. A partir des résultats obtenus, le protocole d’analyse de l‘azote dans le NO pur a pu être finalisé et fait l’objet d’une procédure technique dans le système qualité du LNE. Au terme de cette étude, le LCSQA-LNE dispose d’une procédure validée pour l’analyse de l’azote contenu dans le NO pur basé sur la mise en œuvre d’un chromatographe en phase gazeuse équipé d’un détecteur à émission Plasma, le NO pur étant ensuite utilisé pour fabriquer des mélanges gazeux de référence gravimétriques destinés au raccordement des étalons des AASQA. La quatrième partie a porté sur le développement d’étalons de référence gravimétriques pour le dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone (CO2) n’a pas d’effet sur la pollution atmosphérique locale, ni sur la santé, contrairement au dioxyde d’azote (NO2). C’est par contre un gaz à effet de serre : de ce fait, les quantités importantes de ce gaz rejetées dans l’atmosphère par les activités humaines (transports, habitat, industrie, agriculture) sont responsables du réchauffement climatique. De même, ce composé fait partie des polluants mesurés en air intérieur. Certaines AASQA réalisent déjà des mesures de CO2 pour déterminer l’évolution des concentrations de ce polluant dans le temps et dans l’espace. Néanmoins, il a été mis en évidence un manque de traçabilité des mesures, ce qui influe directement sur la qualité et la justesse des mesures effectuées. Pour assurer la qualité des mesures de CO2, l’objectif de l’étude était de développer des mélanges gazeux de référence gravimétriques de CO2 adaptés à la mesure du CO2 dans l’air ambiant et l’air intérieur. Par conséquent, pour couvrir les 2 domaines de mesure, il a été décidé de développer des  étalons de référence sur une large gamme de concentrations à savoir de 350 à 6000 µmol/mol. Compte tenu des propriétés physiques du CO2, les mélanges gazeux gravimétriques à des concentrations comprises entre 350 à 6000 µmol/mol sont réalisés avec des incertitudes très faibles. En effet, l’incertitude élargie sur la concentration est de l’ordre de 0,1 % voir inférieure. Cela s’explique par la pureté du CO2 (par rapport à la concentration du mélange gazeux), la stabilité du composé, l’absence d’absorption à l’intérieur des bouteilles et la très faible reproductibilité du comparateur de masse. L’analyse par chromatographie en phase gazeuse avec un détecteur de type TCD donne également de bons résultats à ces concentrations, puisque l’incertitude élargie sur la concentration est de l’ordre de 0,2 % (en prenant en compte l’incertitude du mélange gazeux de référence). Cette incertitude est de 0,4 % lorsqu’un mélange gazeux du NPL est utilisé, puisque l’incertitude sur le mélange gazeux gravimétrique est plus élevée. En tenant compte de ces incertitudes gravimétrique et analytique très faibles, il peut être conclu que les différents mélanges gazeux fabriqués par le LCSQA-LNE sont en accord entre eux et sont en accord avec des mélanges gazeux du NPL. Un écart maximum de 0,03 % est observé entre la concentration gravimétrique et la concentration analytique même en prenant les mélanges gazeux du NPL, fabriqués avec des composés purs différents de ceux du LCSQA-LNE. Au terme de cette étude, le LCSQA-LNE dispose de mélanges gazeux gravimétriques de CO2 à des concentrations comprises entre 350 à 6000 µmol/mol avec des incertitudes très faibles (de l’ordre de 0,1 %) qui pourront être utilisés pour assurer la traçabilité des mesures de CO2 effectuées par les AASQA. La cinquième partiea porté sur le développement de la méthode d’étalonnage des mélanges gazeux de SO2 des AASQA en utilisant les mélanges gazeux de référence gravimétriques de SO2 du LCSQA-LNE. Pour le composé SO2, le LCSQA-LNE a commencé à développer des étalons de référence dans le cadre de la qualité de l'air dès 1991. A l'époque, le traitement des bouteilles de gaz n'était pas optimisé comme à l'heure actuelle, ce qui dans le cas du composé SO2 qui est très réactif, avait pour conséquence un manque de stabilité des concentrations au cours du temps (diminution des concentrations en fonction du temps pouvant s'expliquer par exemple par une adsorption du SO2 sur les parois) : de ce fait, le développement de mélanges gazeux de référence en bouteille par la méthode gravimétrique ne semblait pas adapté au composé SO2. Pour ces raisons, le LCSQA-LNE s'est basé sur la méthode de la perméation pour générer des mélanges gazeux de référence de SO2. Toutefois, d'autres laboratoires comme le National Physical Laboratory (NPL) en Angleterre génèrent actuellement ces mélanges gazeux de référence par dilution de mélanges gazeux gravimétriques de SO2 en bouteille. L’objectif global de cette étude était donc d’une part, de développer des mélanges gazeux de référence gravimétriques de SO2 et d’autre part, d’utiliser ces mélanges gazeux pour étalonner les mélanges gazeux des AASQA ayant une concentration en SO2 de l’ordre de 100 nmol/mol. L'avantage de disposer de 2 méthodes de référence (perméation et dilution de mélanges gazeux de référence) est qu'en cas de dysfonctionnements avérés sur l'une des méthodes, il est possible de mettre tout de suite en œuvre la seconde, évitant ainsi les arrêts des étalonnages. L’étude menée de 2011 à 2013 a permis de développer des étalons de référence gravimétriques pour SO2 ayant une concentration de l’ordre de 10 µmol/mol. En 2014, le LCSQA-LNE a développé la méthode d’étalonnage des mélanges gazeux de SO2 des AASQA basée sur la dilution dynamique des mélanges gazeux de référence gravimétriques de SO2 de l’ordre de 10 µmol/mol. Après optimisation de la méthode, les essais ont montré que pour un même mélange gazeux, les concentrations obtenues d’une part, en utilisant le banc de dilution et d’autre part, en utilisant la méthode d’étalonnage classique par perméation n’étaient pas significativement différentes. Par conséquent, l’étude menée a permis de développer une nouvelle méthode d’étalonnage des mélanges gazeux de SO2 en bouteille basée sur la dilution dynamique de mélanges gazeux de référence fabriqués par le LCSQA-LNE par gravimétrie. La sixième partiea porté sur une étude de faisabilité pour la fabrication de tubes à perméation. Pour les composés tels que le NO2 et le SO2, le LCSQA-LNE a développé des étalons de référence qui sont des mélanges gazeux de référence générés à partir de tubes à perméation du commerce. L’expérience acquise depuis 20 ans dans cette technique montre que les tubes à perméation n’ont pas les mêmes performances d’un fabricant à l’autre ou d’une fabrication à l’autre pour un même fournisseur, notamment en ce qui concerne la pureté du NO2 ou du SO2 et de la stabilité du taux de perméation. L’objectif de cette étude était donc de réaliser une étude de faisabilité pour identifier un protocole de fabrication des tubes à perméation et estimer les coûts inhérents à ce développement. Cette étude montre que le développement du dispositif de fabrication des tubes à perméation est complexe et nécessite la mise en œuvre d’un certain nombre de matériels, soit usinés à façon soit très pointus en termes de conception. Par conséquent, la réalisation de ce dispositif sera couteuse en termes de fonctionnement et d’investissements. Cette étude met également en évidence que le développement d’un tel système impliquera des conditions de sécurité strictes, l’idéal étant de pouvoir dédier un laboratoire uniquement à cette activité. Enfin, la valeur ajoutée du LCSQA-LNE par rapport aux fournisseurs actuels serait d’analyser le composé pur présent dans le tube à perméation. Néanmoins, la détermination de la pureté nécessite de disposer de moyens analytiques permettant de quantifier les impuretés dans les composés d’intérêt mesurés dans le domaine de la qualité de l’air. Cependant, à l’heure actuelle, le LCSQA-LNE ne dispose pas de l’ensemble des techniques permettant de déterminer la pureté de ces composés purs. Ces différents éléments montrent donc d’une part, la complexité de la fabrication des tubes à perméation et d’autre part, des coûts d’investissement et de fonctionnement élevés au regard du faible nombre de tubes à perméation utilisés annuellement par le LCSQA-LNE ou qui pourraient être mis à disposition des AASQA. Par conséquent, le LCSQA-LNE considère qu’il n’est pas souhaitable de poursuivre cette étude en développant une structure appropriée pour la fabrication des tubes à perméation.

Le rapport « Utilisation des données de micro-capteurs pour la modélisation et la cartographie de la qualité de l’air » synthétise l’état d’avancement des travaux du LCSQA, qui s’inscrivent dans la feuille de route du GT micro-capteurs et de la CS modélisation, et portent sur l’utilisation des données de micro-capteurs pour la modélisation et la cartographie de la qualité de l’air. Elle s’appuie sur l’analyse bibliographique livrée en septembre 2018 et les récents développements réalisés en collaboration avec des AASQA, des startups et des laboratoires de recherche. Parmi les récents travaux de cartographie avec les données de micro-capteurs, deux catégories de méthodes susceptibles de se recouper ou d’être combinées émergent : les méthodes statistiques spécifiques (Land Use Regression, agrégation spatiale, et apprentissage statistique) et l’interpolation géostatistique par krigeage. Les développements du LCSQA s’appuient sur cette dernière (krigeage en dérive externe) pour fusionner les observations de micro-capteurs fixes et mobiles avec les données modélisées afin d’estimer des concentrations de polluants à l’échelle urbaine. L’approche est testée à Nantes à partir d’observations de PM10 fournies par AtmoTrack. Un prétraitement est réalisé sur les données brutes pour éliminer les valeurs aberrantes et corriger le biais sur la variation journalière des concentrations de fond. La variabilité et l’incertitude de mesure sont considérées dans le krigeage afin de pondérer l’importance des observations dans l’estimation. Les micro-capteurs mobiles offrent une densité d’échantillonnage jamais atteinte par les moyens de mesure traditionnels. Une plus grande maîtrise des incertitudes de mesure apparaît comme une condition nécessaire pour en tirer le meilleur profit dans la cartographie de la qualité de l’air.   Use of low-cost sensor observations for air quality modelling and mapping The report “Use of low-cost sensor observations for air quality modelling and mapping” summarizes the progress of the LCSQA work on the use of low-cost sensor observations for air quality modelling and mapping at the urban scale. This is part of the road map of the low-cost sensor working group and the modelling scientific commission. This work is based on the bibliographic analysis which has been published in September 2018 and on the new developments in collaboration with several AASQAs, startups and research laboratories. Among the recent studies that use low-cost sensor observations for air quality mapping, two categories of methods emerge: specific statistical approaches (Land Use Regression model, spatial aggregation, and machine learning) and geostatistical interpolation via kriging. LCSQA developments are based on the latter (kriging with an external drift) to combine the low-cost sensor observations and the dispersion model calculations to estimate pollutant concentrations at the urban scale. The approach is tested in Nantes using PM10 observations provided by AtmoTrack sensors. A preprocessing is applied on raw data to remove outliers and to correct the bias related to the daily variation of the background concentrations. The variability and the measurement uncertainty are considered in kriging to weight the observations in the estimation. Mobile low-cost sensors provide a unique sampling coverage in space and time compared to regulatory measurements. A better control of measurement uncertainty seems to be a necessary condition to get the most out of these new observations for air quality mapping.