Recherche pour Air ambiant

Ce document présente les différents travaux réalisés sur la thématique « pesticides » pour le LCSQA en 2009 : l’exploitation de la base de données de mesure des AASQA, les tests de validation de nouvelles substances vis-à-vis de la méthode de prélèvement normalisée, le développement d’une méthode de prélèvement adaptée aux substances volatiles, l’évolution de la méthode normalisée la campagne exploratoire de comparaison entre préleveurs classiques et capteurs passifs, les actions menées au sein du GT pesticides.

A la mi avril 2010, l’Europe a été perturbée par l’éruption du volcan islandais Eyjafjallajokull dont les émissions du nuage de cendres ont entrainé la fermeture de la grande majorité de l’espace aérien d’Europe du Nord pendant plusieurs jours. La modélisation du panache de cendres, mise en oeuvre par l’INERIS et d’autres équipes de modélisation européennes, a permis de prévoir son arrivée dans le nord de la France avec un impact maximal potentiel, dans l’air ambiant, sur le Nord-est, coïncidant avec les épisodes de particules secondaires de nitrate d’ammonium communément observés au printemps. Dans ce contexte, CARA, dispositif de surveillance des PM en France géré par le LCSQA avec l’appui local des AASQA, a été activé afin de répondre à la demande du Ministère de l’Ecologie, de l’Energie, du Développement Durable et de la Mer (MEEDDM) d’évaluer le plus rapidement possible la contribution locale potentielle du nuage de cendres sur la qualité de l’air en France. Pour traiter de cette question, l’INERIS a élaboré une approche combinant trois aspects : des modèles chimie-transport à partir de CHIMERE, des mesures Lidar réalisées sur le plateau de Saclay (Essonne, Institut Pierre Simon Laplace) afin de suivre le passage du nuage dans la couche limite à la verticale de ce point, et des mesures de spéciation chimique des particules au sol en différents sites. Ce rapport illustre la mise en oeuvre de ces trois aspects et montre comment leur synergie a permis d’évaluer l’impact des émissions volcaniques sur la qualité de l’air en France. Il fait suite à un rapport intermédiaire publié en avril 2010, focalisé sur l’activation du dispositif CARA, ainsi que les résultats et conclusions qui ont pu en être tirés. Le fonctionnement en routine sur l’ensemble de l’année du dispositif CARA, la réactivité et l’efficacité des AASQA ont permis une récupération rapide de filtres d’intérêt et par conséquent d’alimenter quasiment en temps réel l’expertise auprès des pouvoirs publics afin de mettre en place les mesures appropriées. Le suivi du panache par mesures optiques ainsi que sa modélisation ont permis de localiser les points d’intérêt pour le prélèvement d’échantillons et de faire le lien entre l’éruption islandaise et les pics de PM observés au niveau du sol. Les analyses réalisées dans le cadre de la présente étude ont révélé un impact des émissions particulaires volcaniques sur la qualité de l’air relativement limité dans l’espace (essentiellement nord-est de la France) et dans le temps (surtout les 18 et 19 avril). Bien que non-négligeable localement, l’apport de cendres volcaniques n’a pas été à l’origine d’une augmentation exceptionnelle des niveaux de PM10 dans l’air ambiant, restés globalement en deçà de 70 μg.m-3 en moyenne journalière sur les stations de fond. Un épisode de nitrate d’ammonium notamment lié aux conditions météorologiques favorables était prévu à cette même période par le système Prev’air et n’a pas eu l’ampleur attendue. La présence de cendres volcaniques dans la couche limite semblerait avoir eu pour conséquence de limiter localement la formation d’aérosols secondaires probablement par le biais d’interactions avec la phase gazeuse. Au-delà de l’évaluation de l’apport du nuage de cendres sur la qualité de l’air, cet évènement a démontré la capacité du dispositif CARA à jouer son rôle d’outil de compréhension des épisodes de pollution en apportant rapidement des éléments d’information y compris lors de situations exceptionnelles. La complémentarité avec les systèmes de modélisation et de prévision numérique de la qualité de l’air mis en oeuvre dans le cadre de Prev’air et par l’INERIS a également été établi.

Au niveau réglementaire, les directives européennes relatives à la surveillance de la qualité de l’air fixent des seuils d’incertitude sur les concentrations mesurées par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) « au voisinage de la valeur limite appropriée ». Il est donc nécessaire d’évaluer les incertitudes associées aux mesurages. Aussi, les normes décrivant les méthodes de mesure, élaborées depuis 2005, intègrent-elles des procédures ou des exemples d'estimation de ces incertitudes. Une lecture attentive de ces normes montre qu’elles ne sont cependant pas très faciles d’application et qu‘elles peuvent être interprétées de diverses façons, ce qui peut conduire à des résultats très différents. Par conséquent, pour répondre aux exigences des directives et aider les AASQA à estimer leurs incertitudes sur la base de procédures harmonisées, le LCSQA a rédigé un guide pratique pour estimer l’incertitude sur les mesures effectuées à l’air ambiant.Ce guide est structuré en huit parties, correspondant chacune à une technique de mesure particulière applicable à un ou plusieurs composés. Une fois finalisées, les différentes parties ont été validées en Commission de normalisation X43D « Air ambiant » de l’AFNOR et publiées sous forme de fascicules de documentation. Il a également été élaboré un document de « Recommandations techniques pour la mise en œuvre de la partie 2 du guide d'estimation des incertitudes portant sur les mesurages automatiques de SO2, NO, NO2, NOx, O3 et CO réalisés sur site ».   Dans le cadre de l’assistance aux AASQA pour le calcul des incertitudes, la mission du LCSQA en 2011 a porté sur les 2 points suivants : ·         Etat des lieux sur les estimations des incertitudes de mesure réalisées par les AASQA en se basant sur les fascicules de documentation AFNOR ; ·         Développement d’une démarche pour l'estimation des incertitudes sur les moyennes temporelles, jusqu’alors traitée de façon théorique et pas assez explicite et documentée dans les différentes parties du guide.     L’état des lieux sur les estimations des incertitudes de mesure réalisées par les AASQA en se basant sur les fascicules de documentation AFNORa été effectuée par le biais d’une enquête menée auprès des AASQA. Vingt trois AASQA ont répondu à cette enquête dont les conclusions sont les suivantes : ü  Mise en œuvre des calculs d’incertitude conformément aux fascicules de documentation : o    Mesures automatiques de SO2, NO/NOx/NO2, O3 et CO : il est important de souligner que plus de la moitié des AASQA ont réalisé les calculs d’incertitude. Pour les autres, la démarche est initiée. Les principales remarques mentionnées concernent : §  Une crainte de la part de certaines AASQA, d’une hétérogénéité des valeurs d’incertitude entre les différentes associations en raison de postulats différents retenus. Il est normal que les modes d’évaluation des incertitudes puissent varier en fonction notamment du retour d’expérience et de la gestion métrologique de chaque AASQA, mais au final, les valeurs d’incertitudes fournies dans le cadre de la présente enquête montrent des niveaux du même ordre de grandeur. §  Un manque de données notamment sur les plages de variation de paramètres d’influence, les valeurs de ces paramètres et les concentrations en mesurande appliquées lors des tests d’évaluation des analyseurs, données nécessaires pour le calcul des incertitudes : le guide de recommandation mentionné ci-dessus fournit les éléments manquants.   o    Mesures de benzène par tubes à diffusion et pompage (FD X43-070-3 et FD X43-070-5) : très peu d’AASQA ont réalisé le calcul. L’enquête ne permet pas de déterminer si la non-estimation des incertitudes sur le benzène est due à des données manquantes liées au prélèvement ou à l’incertitude d’analyse. o    Mesures de NO2 sur tubes à diffusion : très peu d’AASQA ont réalisé le calcul. o    Mesures des particules : le nombre d’AASQA ayant fait les calculs est très limité (6 sur 23 AASQA ayant répondu). Le principal obstacle semble être la connaissance de la valeur de la reproductibilité de la méthode de mesure. A noter que par défaut, il pourrait être utilisé les écarts-types de reproductibilité déterminés lors des campagnes de démonstration de l’équivalence des méthodes automatiques (par préleveurs par microbalance à variation de fréquence et par jauges radiométriques par absorption de rayonnement b) à la méthode de référence (méthode gravimétrique au moyen de préleveurs séquentiels sur filtre) fournis dans lefascicule de documentation FD X43-070-7. o    Mesures de métaux et de HAP: respectivement 1 et 2 AASQA ont déclaré avoir évalué leur incertitude. L’enquête ne permet pas de déterminer si la non-estimation des incertitudes sur le benzène est due à des données manquantes liées au prélèvement ou à l’incertitude d’analyse. -  Estimation de l’incertitude associée aux concentrations moyennes, en cas de couverture incomplète de la période de moyennage visée : l’enquête a montré que les fascicules de documentation ne sont pas suffisamment détaillés pour permettre aux AASQA d’estimer ces incertitudes, et que la norme NF ISO 11222[1], qui définit une méthode d’estimation de l’incertitude associée à une moyenne temporelle en tenant compte des données manquantes, présente certaines limites d’application. En conséquence, il est apparu nécessaire d’expliciter davantage la mise en œuvre de la norme NF ISO 11222 en soulignant ses limites, et de développer une autre approche lorsque la norme NF ISO 11222 n’est pas applicable. - Recensement d’un besoin d’aide en termes d’outils informatiques pour le traitement des données et l’estimation des incertitudes : les tableaux excel des exemples numériques des guides peuvent être fournis à la demande à titre de base de travail, mais doivent être adaptés aux pratiques spécifiques de chaque AASQA, car ces tableaux ne peuvent pas couvrir toutes les approches  métrologiques, de gestion et de mise en œuvre des matériels de mesure. Par conséquent, il n’est pas possible de prévoir des listes de choix exhaustives, ni d’effectuer une validation des fichiers qui serait adaptée à tous les cas. -  Non-réception des fascicules de documentation AFNOR par certaines AASQA. Pour rappel, les parties 1 à 5 ont été envoyées par le LCSQA-LNE à chaque AASQA courant 2007 ; les parties 6 à 8 sont parues en mai 2011 sous la forme de fascicules de documentation AFNOR et devraient être envoyées prochainement par le LCSQA aux AASQA. Néanmoins, toutes les parties sont disponibles sous la forme de rapports sur le site du LCSQA.     Pour répondre au besoin exprimé au travers de l’enquête, des travaux ont été menés sur l'estimation des incertitudes sur les moyennes temporelles. Dans la norme NF ISO 11222, il est défini une incertitude  liée à une couverture incomplète de la période de moyennage par les concentrations Cind,j. Cependant, les résultats d’études menées par certaines AASQA montrent que ce calcul est adapté pour l'estimation de l'incertitude due aux données manquantes sur les moyennes « long terme » (mensuelles et annuelles), mais pas à celle due aux données manquantes sur les moyennes « court terme » (horaires, 8 heures et journalières). Outre la nécessité d’expliciter davantage le mode de calcul proposé par la norme NF ISO 11222 pour estimer l’incertitude associée à une moyenne temporelle en cas de données manquantes, la référence à cette méthode dans différentes parties du guide étant actuellement insuffisante pour être appliquée, par les AASQA, il a été décidé de développer une autre méthodologie, plus adaptée au cas des périodes de moyennage les plus courtes : moyennes horaires, 8 heures et journalières. [1]Norme NF ISO 11222 Qualité de l'air - Détermination de l'incertitude de mesure de la moyenne temporelle de mesurages de la qualité de l'air

La directive européenne 2008/50/CE [1] concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe impose aux Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) la mise en place d’une stratégie de surveillance du benzène. Certaines d’entre elles ont choisi depuis 2009, de s’équiper de préleveurs afin de réaliser des prélèvements par pompage sur tube selon la norme NF EN 14662-1. Le LCSQA a accompagné les AASQA pour la mise en oeuvre des préleveurs actifs sur le terrain et le guide méthodologique (2014) [2] pour la surveillance du benzène a été mis à jour dans ce sens. Dans ce contexte certaines AASQA ont fait le choix de fabriquer leurs propres préleveurs. Ainsi, lors des discussions menées en 2010 dans le cadre de rencontres techniques avec les membres des AASQA il a été décidé de limiter le nombre de modèles de préleveurs développés par les AASQA, à un maximum de trois en respectant les exigences de la directive, du guide méthodologique et de la norme NF EN 14662-1. Depuis 2011, des préleveurs commerciaux et « fait maison » ont fait l’objet d’évaluations de leurs performances métrologiques lors des essais en atmosphère simulée (chambre d’exposition) [3] et en atmosphère réel (site urbain à porte d’Auteuil et site industriel à Feyzin) [4][5]. En 2013, quatre préleveurs ont fait l’objet des essais de comparaison sur le site de Feyzin d‘Air Rhône-Alpes. Lors de cette campagne, les résultats n’ont pas été satisfaisants contrairement aux campagnes précédents [5]. En 2014, trois nouveaux préleveurs conçus par AirAQ, AIRPARIF et Air Normand, ainsi que le préleveur commercial SYPAC d’ORAMIP ont été soumis à des tests de réception métrologique avant leur installation sur le terrain afin d’évaluer leurs caractéristiques de performance dans des conditions équitables. Les résultats des essais nous ont permis de comparer non seulement la performance des appareils mais aussi d’identifier dans certains cas la source responsable de la dispersion de mesure observée. Les résultats de la campagne de validation sur le terrain de 2014 sont plus satisfaisants que ceux obtenus pendant la campagne menée en 2013. En général les critères imposés par la directive européenne et ceux fixés dans le guide méthodologique ont été respectés, en particulier la dérive du débit et l’écart relatif entre deux tubes d’un même préleveur. Ainsi, les résultats d’incertitude de mesure pour le benzène n’ont pas été totalement satisfaisants. Cependant, des écarts ont été relevés entre les deux méthodes de référence citées par la directive, celle par pompage sur tubes actifs et celle par pompage et mesure automatique.

Depuis 2011, l’INERIS est partenaire associé du réseau européen ACTRIS (Aerosols, Clouds, and Trace gases Research InfraStructure Network) du programme de recherche « FP7-Infrastructures ». Ce projet vise notamment l’harmonisation des techniques d’observation des particules atmosphériques, des espèces gazeuses à courte durée de vie et des nuages à l’échelle européenne. Dans ce cadre et à travers le pilotage du programme CARA (Caractérisation chimique des particules) pour le LCSQA (Laboratoire central de surveillance de la qualité de l’air), l’INERIS a organisé une comparaison inter laboratoires analytique  (CIL) au premier semestre 2013. Cet essai portait sur l’analyse du lévoglucosan et de ses isomères (mannosan et galactosan) reconnus pour être des composés organiques majeurs dans l’étude des sources de particules, notamment pour identifier la source combustion de biomasse (chauffage au bois). La comparaison inter laboratoire a été ouverte prioritairement aux membres du réseau ACTRIS puis à tous les laboratoires européens. Sur 15 inscrits, dont 3 français (tous sont impliqués dans l’analyse du levoglucosan pour les AASQA), 13 laboratoires ont rendus des résultats. Les participants ont reçu les matériaux d’essais suivants à analyser: ‐ un matériau de référence commercialisé par le NIST (National Institut of   Standards and Technology) (SRM 1649b, urban dust). ‐ trois matériaux solides (poinçons de filtre) préparés par l’INERIS et issus de   prélèvements d’air ambiant pour deux d’entre eux, le troisième étant un   blanc de terrain. Les prélèvements ont été effectués sur filtre en quartz à l'aide d'un préleveur grand volume de type ANDERSEN, équipé d'une tête PM10, à un débit de 70 m3/h. Chaque filtre était découpé avec un emporte-pièce en 16 poinçons de 47 mm de diamètre. Aucune norme n’encadre actuellement l’analyse du lévoglucosan et de ses isomères. Les laboratoires ont mis en oeuvre leurs propres méthodes analytiques. Ceci a permis d’obtenir des informations sur les performances analytiques des laboratoires ainsi que sur la comparabilité des données au niveau européen. La plupart des laboratoires ont obtenu des Z-scores (indicateur statistique de performance) satisfaisants. Seuls deux laboratoires présentent des valeurs aberrantes (13320 et 13373) sur le lévoglucosan et un seul (13312) sur le mannosan et/ou le galactosan. De plus, trois laboratoires (13320, 13373 et 13337) présentent des écart-types de répétabilité supérieurs à 10 %. Les écart-types de reproductibilité sont de l’ordre de 20-25% pour le lévoglucosan et le mannosan mais de 30 à 60 % pour le galactosan. Un laboratoire (13358) a obtenu un résultat d’analyse sur le filtre blanc très élevé. Les limites de quantification évaluées par les participants semblent globalement être plus faibles pour les utilisateurs de chaînes analytiques de type GC/MS que ceux utilisant la HPLC. Aucun impact de la procédure analytique mise en oeuvre n’a été détecté lors des traitements statistiques dans les résultats obtenus dans le cadre de cette CIL. Les incertitudes élargies calculées dans le cadre de cette CIL pour le lévoglucosan et le mannosan sont satisfaisantes et par exemple, cohérentes avec celles requises pour l’analyse du benzo[a]pyrene dans l’air ambiant (Directive européenne 2004/107/CE) ( Les AASQA collaborant avec des laboratoires français impliqués dans l’analyse du levoglucosan et ses isomères sont invités à se rapprocher de ces derniers afin de prendre connaissance de leurs résultats.