Recherche pour Air ambiant

Depuis 2007, une surveillance est effectuée par l’ensemble des AASQA de façon continue ou ponctuelle, pour le Pb, As, Cd et Ni dans les PM10 en accord avec les directives européennes (2008/50/CE et 2004/107/CE modifié par la 2015/1480/CE). Les objectifs de Mines Douai, au sein du LCSQA, sont : d'assurer un rôle de conseil et de transfert de connaissances auprès des AASQA, de procéder à des travaux permettant de garantir la qualité des résultats, de participer activement aux travaux de normalisation français (AFNOR X43D) et européens (WG14, WG20, WG44), de réaliser une veille technologique sur les nouvelles méthodes de prélèvement et d’analyse susceptibles d’optimiser les coûts tout en respectant les objectifs de qualité, de participer à la valorisation des activités de surveillance et des études menées en collaborations avec les AASQA.   Au cours de l'année 2016, les travaux réalisés dans le cadre du LCSQA ont porté sur les actions suivantes : Fourniture de filtres vierges en fibre de quartz. Des filtres sont achetés par lots et leurs caractéristiques chimiques sont contrôlées, avant d’être redistribués aux AASQA sur simple demande de leur part. En 2016, 4 550 filtres en fibre de quartz (Pall et Whatman) ont été distribués auprès de 16 AASQA différentes. Participation au comité de suivi « Benzène, métaux, HAP » sur la stratégie de mesure de As, Cd, Ni, Pb dans l’air ambiant, au groupe de travail « Caractérisation chimique et sources des PM » et au groupe de travail « Référentiel constituant ». Préconisation méthodologique pour l’analyse du chrome total dans les PM10. La méthode préconisée pour les 4 métaux réglementés, issue de la norme EN 14902, n’est pas appropriée pour cet élément (cf travaux LCSQA-Mines Douai 2014). Une revue de la littérature et des essais sur divers matériaux de référence certifiés et sur filtres vierges et impactés de PM10 (Téflon et quartz) ont été réalisés afin de proposer la meilleure méthode disponible pour la mesure du Cr total dans les PM10. Analyse des métaux, métalloïdes et éléments majeurs dans des échantillons de PM10 collectés dans le cadre du programme CARA à Nogent sur Oise, Poitiers et SIRTA (Paris) pendant l’année 2015. L’application de modèles source-récepteur (PMF) permet l’identification des principales sources de particules affectant les zones (sites récepteurs) et leurs contributions relatives à la masse des PM10 (voir rapport LCSQA-CARA).

Mise en ligne du rapport intitulé : "Validation du protocole de détermination des caractéristiques de performance métrologique des micro-capteurs pour la mesure indicative des polluants gazeux réglementaires – étude comparative des performances en laboratoire de micro-capteurs de NO2" L'objectif de ce travail est est de faire évoluer le protocole proposé dans sa première version en mars 2016 et qui permet d'évaluer la capacité de micro-capteurs de gaz "low cost" à mesurer la concentration des polluants gazeux réglementés de manière "indicative". La démarche proposée est de réviser pas à pas le processus simplifié du rapport d'étude de 2016 en tenant compte des contraintes spécifiques au contexte de ce travail. Ce rapport rend compte de l’évolution des réflexions menées sur les différentes étapes de la première version du protocole éditée en Mars 2016  : la définition des types de capteurs entrant dans le périmètre de la caractérisation y est révisée, tout comme la liste des paramètres métrologiques de caractérisation. Des précisions ont été apportées quant à la configuration optimale de la chambre d’exposition nécessaire à cette démarche. La pertinence, ainsi que la robustesse du protocole proposé ont été testées par des essais de validation de capteurs de dioxyde d’azote (NO2). Ce protocole pour l’évaluation métrologique de micro-capteurs pour la mesure indicative des polluants gazeux réglementaires, évoluera et sera remis à jour régulièrement en fonction des remarques et propositions des utilisateurs. Les modalités d'évolution de ce document sont à définir collectivement. Les micro-capteurs de gaz « low cost » constituent, depuis quelques années, des outils émergents qui permettraient par exemple 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 coût modéré. En fonction des niveaux de concentrations relevés durant la phase d’évaluation préliminaire, la Directive européenne 2008/50/CE sur la qualité de l’air définit le nombre de points de mesure et le type de méthode à mettre en œuvre pour la détermination des teneurs en polluants gazeux et particulaires et leurs adéquation vis-à-vis des valeurs cibles et limites définis. Par exemple pour le dioxyde d’azote et les particules, si ces niveaux sont inférieurs au seuil d’évaluation supérieur (SES), des mesures indicatives ou par estimation objective peuvent être mises en place. Pour ce type de mesure, il doit être démontré que l’objectif de qualité des mesures ou l’incertitude relative élargie est inférieur à deux fois ce qui est permis pour les méthodes de référence. Le guide de démonstration d’équivalence (2010) [2] apporte des précisions sur la méthode à utiliser pour effectuer cette démonstration mais n’indique pas de protocole particulier destiné aux capteurs utilisés pour les mesures de qualité de l’air. Devant ces manques en matière de protocole de qualification, un groupe de travail au niveau du Comité Européen de Normalisation (CEN, WG 42 « Gas sensors ») s’est constitué pour travailler sur l’élaboration d’une spécification technique sur l’évaluation des performances des capteurs pour la détermination de la concentration des polluants réglementés dans l’air ambiant (gaz dans un premier temps). Les réflexions de ce groupe de travail s’inspirent des études menées par le JRC  depuis 2013, et seront également alimentées par la démarche simplifiée d’évaluation et du calibrage des capteurs de gaz low cost adaptée aux gaz réglementés pour le suivi de la pollution de l’air, sur laquelle le LCSQA travaille depuis 2015. Toutes les remarques peuvent être adressées directement par email à Nathalie Redon (nathalie.redon@imt-lille-douai.fr), ou Sabine Crunaire (sabine.crunaire@imt-lille-douai.fr).    

La note technique "Développement d’un système de dopage pour la réalisation de comparaisons interlaboratoires des analyseurs automatiques de particules fines (PM)" présente les évolutions du système de génération de particules dédié à la réalisation de campagnes de comparaison interlaboratoire des analyseurs automatiques de PM. Le dispositif expérimental utilisé dans ce travail repose directement sur celui développé lors des études précédentes.Il consiste à exposer, de façon homogène, différents analyseurs de PM à de l’air ambiant enrichi avec des particules représentatives de la pollution : on parle alors de « dopage ». Deux types de générateurs ont été utilisés : un nébuliseur permettant de produire des particules de sels inorganiques, semi volatiles et non volatiles, ainsi qu’un générateur à arc électrique permettant de produire des particules de suie (Black Carbon). Les résultats montrent que ce dispositif a été capable d’alimenter quatre analyseurs automatiques de PM de façon homogène pendant des plages de temps de plus de 12h. Des sels inorganiques de nitrate d’ammonium et de sulfate d’ammonium ont été générés jusqu’à des niveaux de concentration de 160 µg/m3. Dans le même temps, des particules de BC ont pu être générées jusqu’à des niveaux de 10 µg/m3. L’ensemble des ces expériences ont été menées dans un moyen mobile pouvant accueillir jusqu’à huit analyseurs PM. Ce qui peut laisser envisager, à l’avenir, de déporter la réalisation de ces campagnes de mesure ailleurs que sur le lieu des précédentes campagnes

D’une manière générale, il est admis que les émissions anthropogéniques représentent entre 50 et 70 % du mercure total émis dans l’atmosphère1 En 2009, toutes sources confondues, les émissions atmosphériques de mercure s’élèvent en France à 3,9 t avec pour principaux contributeurs les activités industrielles suivantes. 2 1 - Chimie 24 % : 2 - Minéraux non métalliques, matériaux de construction 16 % 3 - Autres secteurs de la transformation d’énergie 15 % 4 - Traitement des déchets 14 % 5 - Métallurgie des métaux ferreux 5,5 % Les niveaux de concentrations3 2 - 10 ng/m3 en milieu rural.du mercure gazeux généralement observés au niveau mondial sont : 10 - 20 ng/m3 en milieu urbain. >20 ng/m3 et jusqu’à plusieurs centaines de ng/m3 pour les sites industriels. On notera que l’INERIS a retenu et pris en compte la valeur toxicologique de référence du mercure élémentaire de 30 ng/m3 pour l’évaluation du risque sanitaire par inhalation4 Les campagnes effectuées par le LCSQA/INERIS et les AASQA entre 1999 et 2009 ont pour la plupart mis en évidence l’impact des sites d’exploitation sources d’émission de mercure sur le niveau de pollution atmosphérique et d’exposition des populations. Pour les sites les plus contaminés, elles ont permis d’engager de nouvelles campagnes de confirmation ou d’approfondissement des observations effectuées. . Il en ressort que : • Les niveaux de fond nationaux sont similaires aux valeurs observées en Europe. • La moyenne des concentrations par campagne est comprise pour la plupart d’entre elles entre 1 et 5 ng/m3 (sauf sites chloriers). • Dans certains cas, on note la présence de pics ponctuels voire multiples (industries du chlore, fonderies) qui peuvent conduire au dépassement de la VTR du mercure élémentaire sur la durée de la campagne de mesures. 1 source Evaluation mondiale du mercure PNUE 2002 2 extraits du rapport CITEPA 2010 - Emissions dans l’air en France - Substances relatives à la contamination par les métaux lourds, et INERIS - Portail Substances Chimiques – Fiche Mercure 3 Ambient air pollution by mercury – Position Paper de 2001 4 Valeur Toxicologique de Référence pour une exposition vie entière hors population à risque – sources OEHHA 2008, et INERIS - Portail Substances Chimiques – Fiche Mercure On aura noté que les informations disponibles dans IREP se limitent aux installations émettrices dépassant le seuil réglementaire d’émission de 10 kg/an, et ne constituent pas un unique moyen pour identifier les sources au niveau national. Le comportement anormal d’un analyseur d’ozone par rapport à d’autres instruments de même type soumis au même contexte de mesure peut constituer un indice sur la proximité d’une source. Les études engagées ont enfin permis d’identifier l’activité de démantèlement d’un site chlorier comme source potentielle. Il conviendra à l’avenir d’intégrer cette information dans la perspective de la mutation technologique prochaine des siteschloriers vers le procédé à membrane.L’ensemble de ces éléments de réflexion, associés aux exigences de la4ème Directive-fille et des normes EN 15852 et EN 15853, nous conduisent auxrecommandations ci-dessous : • La surveillance du mercure doit mettre en oeuvre un système de mesureautomatique fonctionnant sur le principe de la CVAFS, de la CVAAS ou del’AAS Zeeman (norme EN 15852). • L’article 9 de la 4ème Directive-fille demande l’implantation d’une station de fond pour 100 000 km2. Dans ces conditions, la surveillance serait à mettre en place sur les 6 plateformes rurales de fond nationales. • Les autres typologies de site, industrielle notamment, ne font pas l’objet derecommandations dans la Directive si ce n’est dans l’annexe III traitant de la macro-implantation. Au regard des conclusions des multiples campagnes de mesures réalisées sur le territoire français, il apparaît nécessaired’étendre le dispositif de surveillance aux sites urbains et aux sites deproximité industrielle. Il est donc proposé dans un premier temps deprocéder à des campagnes de mesures préliminaires au voisinage de sources industrielles. Pour ce faire, les éléments d’informations regroupésdans les bases de données IREP et BDREP sont à intégrer dans leprocessus d’identification et de sélection des sources à investiguer enterme de contribution à la pollution atmosphérique et donc à l’exposition des populations. On rappellera que la plupart des sources ayant conduit à des concentrations élevées en mercure sont d’origine diffuse. Laconnaissance des DREAL et des AASQA de la couverture industriellerégionale constitue également un élément déterminant dans l’identification des sources potentielles. • La surveillance de ces sites est à réaliser durant 2 mois par an répartis sur des périodes représentatives du fonctionnement et du profil d’émission del’exploitation visée. On optera pour un suivi en 2 campagnes, l’une d’étél’autre d’hiver afin d’intégrer les variations et tendances saisonnières. • Compte-tenu de la valeur toxicologique de référence de 30 ng/m3 pourl’exposition « vie entière » des populations, il conviendra de reconduire la surveillance des sites concernés lorsque la concentration moyenne calculéelors des campagnes préliminaires dépassera ce seuil. Le cas échéant, cette surveillance pourra être étendue au-delà de 2 mois/an afin d’affinerl’estimation du niveau d’exposition de la population. Le cas échéant,lorsque des actions correctives seront demandées par les DREAL, cescampagnes complémentaires permettront d’apprécier l’influence del’application des MTD dans les exploitations concernées sur le niveaud’exposition des populations. • Il est recommandé de coupler la surveillance du mercure dans les dépôts àcelle du mercure gazeux, la durée totale des campagnes devant être de 4mois par an minimum, découpés en périodes de 1 à 4 semaines. Enpratique, elle demande un échantillonnage doublé voire triplé afin d’écarter les valeurs aberrantes obtenues lors de la contamination d’un échantillon, et la mise en oeuvre de collecteurs dédiés au mercure ou fonctionnant endécalé par rapport aux autres métaux. Cette surveillance est à mettre en place sur les 6 sites de mesures rurales nationales, puis lors descampagnes préliminaires dans le cas des autres types de sites.

1. Présentation des travaux Dans le cadre des activités du Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air, l'Ecole des Mines de Douai mène depuis plus de 15 ans des études sur la thématique de la mesure des particules en suspension dans l'air ambiant, basées sur des tests sur terrain effectués pour la plupart sur une plate-forme de mesure de la phase particulaire implantée sur le site même de l'Ecole des Mines de Douai.Les polluants PM10 et PM2.5 sont actuellement majoritairement mesurés en AASQA par TEOM-FDMS et 1405 F. Ces appareils, basés sur la variation de fréquence avec traitement de l’échantillon, sont issus d’un seul fabricant étranger (le constructeur américain Thermo Fisher Scientific) et sont commercialisés sur le sol français par un seul distributeur (la société Ecomesure). Ils sont homologués par les pouvoirs publics aussi bien en PM10 qu’en PM2.5 car le TEOM-FDMS a fait l’objet d’une Démonstration d’Equivalence par le LCSQA. L’autre méthode de mesure homologuée (mais uniquement pour les PM10) est l’absorption de rayonnement bêta. Cette méthode normalisée (norme NF ISO 10473 « Air ambiant - Mesurage de la masse des matières particulaires sur un milieu filtrant - Méthode par absorption de rayons bêta » de mai 2000) est au catalogue d’un nombre important de fabricants et est largement utilisée à l’étranger, aussi bien en PM10 qu’en PM2.5.Bien que cette technique concerne plusieurs constructeurs, seul le fabricant français Environnement SA est représenté en AASQA, compte tenu de l’homologation de son appareil la jauge bêta MP101M-RST basée sur sa démonstration d’équivalence en PM10 faite par le LCSQA. Dans le cadre de la surveillance réglementaire européenne, cette technologie a des caractéristiques de performance suffisantes.Les résultats obtenus lors de la campagne d’intercomparaison, organisée en 2010 sur un site d’AASQA en attestent. Cette campagne demandée par les pouvoirs publics avait pour principal objectif de vérifier le statut de méthode équivalente des différents appareils utilisés en AASQA pour leurs missions de mesure réglementaire.Cette démarche anticipe une exigence à venir de la part de la Commission Européenne, notamment dans le cadre de la révision des Directives prévue en 2013.Cependant, l’utilisation en AASQA de la jauge bêta est restée marginale jusqu’à présent. Plusieurs éléments peuvent changer cette situation : les coûts d’investissement et de fonctionnement moindres par rapport à la concurrence, la démonstration d’équivalence de la MP101M en PM2.5 (prévue par le constructeur en 2011), les innovations technologiques de la part d’Environnement SA (améliorations sur l’appareil, ajout de module additionnel complétant la mesure de la jauge).L’objectif de cette étude est de maintenir la méthode par absorption de rayonnement bêta pour la mesure des particules en suspension dans l’air ambiant comme une des techniques de mesure usuelle en AASQA, d’accompagner les AASQA dans la mise en oeuvre de cet appareil sur le terrain, notamment au travers de la mise en place du système centralisé de gestion des sources radioactives (en lien avec l’ASN) ainsi que d’un programme d’Assurance Qualité./ Contrôle Qualité (QA/QC) spécifique et d’étudier les améliorations technologiques développées par le constructeur.   2. Principaux résultats obtenus Compte tenu du nombre réduits d’appareils de type MP101M utilisés en AASQA, (une soixantaine fin 2009), le LCSQA a entamé auprès de l’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) et de l’Institut de radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) des démarches de simplification de la gestion administrative des sources radioactives présentes dans ces appareils. L’obtention en avril 2010 de l’autorisation d’utiliser des sources radioactives scellées de faible activité à des fins non médicales offre donc maintenant aux AASQA plus de souplesse pour l’achat et l’utilisation de ce type d’appareil. Cela a nécessité un accompagnement dans la mise en oeuvre de cet appareil au sein du dispositif français de surveillance de la qualité de l’air, dans le cadre du système centralisé de gestion des sources radioactives (en lien avec l’ASN et l’IRSN).Afin de vérifier la qualité des mesures des appareils homologués par les pouvoirs publics pour les mesures réglementaires, une campagne mettant en oeuvre les méthodes de référence gravimétriques pour la mesure des PM10 et des PM2,5 (des préleveurs séquentiels en accord avec les normes EN 12341 et EN 14907), ainsi les appareils automatiques utilisés en AASQA (TEOM-FDMS, TEOM 1405 F, MP101M) a été réalisée en collaboration avec l’AASQA Atmo Picardie sur une station urbaine de fond. Les résultats obtenus pour la jauge radiométrique MP101M sont satisfaisants, confirmant son statut de méthode équivalente en PM10 et montrant son aptitude à « donner des résultats équivalents à ceux obtenus avec la méthode de référence gravimétrique manuelle en PM2.5 ».En complément, le LCSQA - EMD, compte tenu de son expérience sur ce type de métrologie, a étudié les améliorations technologiques de cet appareil développées par le constructeur, à savoir un module de mesure en temps réel, permettant la classification par comptage optique des PM10, PM2.5 et PM1 (nombre/L) et une mesure massique totale en continu calée par rapport à la mesure bêta. Cedéveloppement est une réponse au besoin des utilisateurs en terme de communication (calcul d’indice prévisionnel, procédure d’alerte) en améliorant la résolution temporelle de la jauge radiométrique. Les résultats observés sur le site de Douai lors de la comparaison avec ceux de la méthode manuelle de référence par gravimétrie et ceux des appareils homologués en France sont très corrects Cestravaux sont utiles dans le cadre des actions actuelles du CEN WG15 sur l’établissement d’une méthode normalisée pour la mesure automatique des particules.

Initiés en 2001, les premiers travaux méthodologiques de validation pour le prélèvement et l’analyse des pesticides reposaient sur une liste d’une trentaine de molécules. Depuis 2006, le LCSQA/INERIS a effectué annuellement des tests visant à valider l’efficacité de piégeage de nouvelles substances par la réalisation de dopages dynamiques selon la procédure décrite dans la norme NF XPX 43058. Les résultats de ces travaux sont compilés dans cette note.   Suite à la mise en évidence de l’inadaptation de la méthodologie de prélèvement décrite dans la norme NF XPX 43058 pour un certain nombre de substances présentant des caractéristiques de volatilité prononcées, des travaux de développement ont montré que l’utilisation de résine XAD2 permettait une nette amélioration de l’efficacité de piégeage pour la plupart de ces substances, sans toutefois se généraliser à l’ensemble. Depuis 2009, les travaux du LCSQA/INERIS se sont poursuivis dans l’optique de finaliser les tests de validation dans ces conditions de piégeage et en se focalisant principalement sur les substances présentant des résultats négatifs sur mousse PUF, non encore testées, ou particulièrement volatiles. Les résultats de ces travaux sont compilés dans cette note.   Au regard de ces résultats, il apparaît que la mise en œuvre d’un support « sandwich » constitué de mousse PUF et de résine XAD2, sans être infaillible, permet une amélioration sensible de l’efficacité de piégeage de la plupart des substances volatiles, parmi lesquelles on retrouve les plus recherchées par les AASQA (lindane, trifluraline, dichlorvos, chlorpyrifos,…), sans en dégrader celles des substances semi-volatile. Il convient donc d’envisager l’évolution de la méthode de prélèvement normalisée actuelle vers ce nouveau dispositif afin d’en élargir le champ d’application.