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La note « Stratégie de surveillance nationale de la concentration en nombre totale des particules (ultra)fines » propose des éléments d’orientation de la stratégie de surveillance de la concentration en nombre des particules fines (PNC), majoritairement constituées de particules ultrafines (PUF), au sein du dispositif national. Il apparait primordial que les mesures issues de cette surveillance soient homogènes et comparables sur l’ensemble du dispositif national et, à plus long terme, avec les données recueillies par les autres Etats Membres. Une généralisation de la mesure de la distribution granulométrique en nombre des particules fines (dont les PUF) semble à ce jour prématurée, étant donné i) qu’aucun dispositif commercial disponible actuellement sur le marché ne permet de répondre strictement aux préconisations de la spécification technique CEN/TS 17434 (en cours de parution), qui détaille la configuration instrumentale optimale requise pour ce type de mesure ; et ii) que les discussions avec les acteurs sanitaires n’ont pas permis de statuer sur la pertinence avérée d’une surveillance de la concentration en nombre selon une gamme de taille précise et liée aux mesures de la distribution granulométrique en nombre. Ainsi, il est proposé à ce stade de privilégier la mesure de la concentration totale en nombre des particules fines à l’aide de CNC (compteurs à noyaux de condensation) répondant aux spécifications décrites dans la spécification technique CEN/TS 16976. Les sources primaires d’émission des PUF étant souvent similaires à celles des NOx, la stratégie proposée ici est tout d’abord inspirée de celle de la surveillance du NO2. Compte-tenu des équipements déjà disponibles, un premier objectif d’une vingtaine de sites équipés de CNC (conformes aux spécifications techniques de la CEN/TS 16976) semble un minimum requis à l’horizon fin 2021-début 2022 pour alimenter à court-terme les réflexions sur le volet sanitaire. A moyen terme, un parc instrumental d’environ 50 CNC répartis sur l’ensemble du territoire permettrait d’atteindre environ 10% du nombre total de stations actuellement équipées pour la mesure réglementaire du NO2. Afin d’alimenter les travaux sur les impacts sanitaires des PUF sur la base de jeux de données aussi complets que possible, il est notamment recommandé de combiner des mesures du PNC avec des mesures automatiques de carbone suie et/ou des composés chimiques majeurs au sein des particules fines sur l’ensemble des sites multi-instrumentés du programme CARA (https://www.lcsqa.org/fr/le-dispositif-cara). Ces éléments d’orientation stratégique pourront également être ajustés en fonction des développement métrologiques proposés par les constructeurs, ainsi que d’éventuelles futures recommandations de la part des autorités sanitaires.   National monitoring strategy for (Ultra)fine particles total number concentration This note proposes guiding elements for the monitoring strategy for the particles number concentration (PNC), mainly consisting of ultrafine particles (UFP), within the national system. It appears essential that the measures resulting from this monitoring be homogeneous and comparable across the entire national system and, in the longer term, with the data collected by other Member States. A generalization of the measurement of the particle size distribution in number of fine particles (including PUFs) seems to date premature, given i) that no commercial device currently available on the market makes it possible to strictly meet the recommendations of the technical specification CEN / TS 17434 (in press), which details the optimal instrumental configuration required for this type of measurement; and ii) that the discussions with the health actors did not make it possible to rule on the proven relevance of monitoring the number concentration according to a precise size range and linked to the measurements of the particle size distribution in number. Thus, it is proposed at this stage to favor the measurement of the total number concentration of fine particles using CPC (condensation Particles counters) meeting the specifications described in technical specification CEN / TS 16976. Since the primary sources of UFP emissions are often similar to those of NOx, the strategy proposed here is first of all inspired by that of NO2 monitoring. Taking into account the equipment already available, an initial objective of around twenty sites equipped with CPC (in accordance with the technical specifications of CEN / TS 16976) seems a minimum required by the end of 2021-beginning of 2022 to supply short- end the reflections on the health component. In the medium term, an instrument park of around 50 CPCs distributed throughout the country would make it possible to reach around 10% of the total number of stations currently equipped for the regulatory measurement of NO2. In order to feed the work on the health impacts of UFPs on the basis of data sets as complete as possible, it is in particular recommended to combine measurements of the PNC with automatic measurements of carbon soot and / or major chemical compounds within fine particles on all the multi-instrumented sites of the CARA program (https://www.lcsqa.org/fr/le-dispositif-cara). These elements of strategic orientation may also be adjusted depending on the metrological developments proposed by the manufacturers, as well as any future recommendations from the health authorities.

L’évaluation de l’exposition des populations basée sur la mesure règlementaire de la concentration massique des particules (PM) est limitée car toutes les PM n’ont pas une toxicité équivalente. La mesure de la génération d’espèces réactives de l’oxygène (reactive oxygen species : ROS) par les PM (ROS-PM), déterminée par la mesure du potentiel oxydant (PO) à partir de tests acellulaires, pourrait être une métrique alternative, ou complémentaire à la mesure de la masse des PM pour mieux rendre compte de leur impact sanitaire. Cette thématique est en plein essor et l’objectif de ce rapport est de réaliser une synthèse bibliographique des connaissances sur le PO et les ROS en termes de représentativité sanitaire, de méthodes de mesures et de modélisation, de comparabilité des tests, de liens entre PO et ROS-PM avec la composition chimique, la granulométrie et les sources de PM. Une discussion est également proposée quant aux prérequis à l’utilisation de ce type de mesures de manière harmonisée et à leur intégration au sein des observatoires nationaux (dispositifs CARA et MERA) afin de conduire, en premier lieu, des études à grande échelle visant à améliorer les connaissances sur le PO. Les résultats de la littérature montrent des liens positifs entre les effets sur la santé (effets respiratoires et cardiovasculaires) et le PO, même si le nombre d’études épidémiologiques reste encore limité. La mesure de PO est probablement plus pertinente que la détermination des ROS-PM afin de rendre compte de l’impact sanitaire des PM. Les métaux (cuivre, manganèse et fer), les composés organiques (hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), oxy-HAP (quinones)) et composés organiques oxydés), sont les espèces qui participent le plus au PO et à la génération de ROS-PM. Les sources majeures contributrices sont la combustion de biomasse, les émissions véhiculaires, notamment hors échappement, et les aérosols organiques secondaires (AOS), notamment d’origine anthropique. L’impact de la granulométrie des PM sur le PO et les ROS-PM demande encore à être étudié plus en profondeur. De façon générale, il existe une nécessité à optimiser et normaliser les méthodes de détermination du PO et des ROS-PM afin de pouvoir comparer les résultats obtenus et d’approfondir les connaissances. Compte tenu de la différence de sensibilité chimique des tests de mesure du PO, une mise en œuvre de façon systématique de différents tests de détermination du PO sur des échantillons identiques est plus appropriée. Etant donné leur plus grande pertinence dans les études sanitaires et sensibilités chimiques complémentaires, les tests PODTT (dithiothreitol) et POGSH (glutathione) semblent les plus adaptés et seraient probablement à compléter avec le test POAA (ascorbic acid). Dans tous les cas, l’utilisation d’un fluide pulmonaire simulé (surrogate lung fluid, SLF) semble indiquée pour l’extraction des échantillons. En amont d’un déploiement à plus grande échelle, il semble essentiel d’apporter des premiers éléments d’assurance et contrôle qualité pour ce type de mesures qui peuvent ensuite contribuer à un processus de normalisation. Cette démarche inclurait l’organisation d’une comparaison inter-laboratoires (CIL) comprenant l’analyse de différents matériaux d’essai. Par la suite, un déploiement sur quelques sites d’intérêt choisis au sein des observatoires nationaux avec un coût de l’ordre de 5 k€/an/site (hors coût d’exploitation et d’interprétation des données). Ce déploiement à grande échelle permettrait de fournir des données essentielles pour des études épidémiologiques/toxicologiques visant à rendre compte plus explicitement des liens pouvant exister entre PO et effets sanitaires et biologiques des PM. Les résultats obtenus seront à mettre en lien avec ceux acquis à travers différentes initiatives de recherche lancées par ailleurs. L’ensemble des données permettrait d’alimenter la réflexion à plus long terme de la pertinence d’une potentielle mise en œuvre d’une surveillance de la qualité de l’air par la mesure du PO en complémentarité avec la mesure de la masse des particules. Cette approche en deux temps permettrait d’une part de répondre aux besoins d’harmonisation des méthodes de mesures du PO et de recherche sur son caractère prédictif des PM en termes d’effet sur la santé exprimés par l’ANSES, 2019. D’autre part, compte tenu de l’intérêt que pourrait représenter son utilisation pour l’étude des effets des PM sur la santé mais aussi en termes de surveillance de la qualité de l’air, cette approche permettrait de disposer en amont de futurs discussions normatives ou réglementaires de données valides si la mesure du PO devait être discutée au niveau de groupes de travail européens et en particulier du CEN.

  Référentiel technique national Ce guide fait partie du référentiel technique national, conformément à l'arrêté du 19 avril 2017 modifié relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air (modifié par l'arrêté du 17 juillet 2019).  Il a été approuvé en CPS (comité de pilotage de la surveillance) du 15 décembre 2020. Mise en application : 15 décembre 2020     Ce document constitue la mise à jour du guide méthodologique LCSQA paru en 2018, relatif à l’utilisation de l’aéthalomètre multi-longueurs d’onde AE33 fabriqué par « Magee Scientific » en air ambiant. Cet instrument permet la mesure des concentrations de carbone suie (ou Black Carbon, BC), émis par les sources de combustion. Ce guide méthodologique ne constitue pas un mode opératoire ou un manuel d’utilisation. Le lecteur est invité à se reporter au manuel fourni par le distributeur pour les informations relatives au fonctionnement de l’instrument lui-même. Ce document s’attache à recenser les bonnes pratiques, les fréquences de maintenance, les différentes étapes inhérentes à la validation des données ainsi que les méthodes d’exploitation des données à travers notamment l’utilisation d’un modèle d’estimation des sources reliées aux combustions de biomasse ou de carburant fossile. Il a été rédigé sur la base des documents des constructeurs, des échanges avec le distributeur, de l’état de l’art scientifique. Il s’appuie aussi sur les retours d’expérience des utilisateurs des AASQA, émis notamment lors des réunions LCSQA du « Groupe Utilisateur AE33 » et du « Groupe de travail du programme CARA ». Enfin, il intègre les retours des séminaires techniques à destination des associations agrées pour la surveillance de la qualité de l’air (AASQA), organisées conjointement avec le constructeur, le distributeur français et le LCSQA. Ce guide pour l’utilisation des AE33 pourra être remis à jour en fonction des retours d’expériences des utilisateurs, des préconisations du constructeur ou des avancées de l’état de l’art scientifique.

Le présent rapport recense les principaux résultats obtenus en 2012, dans le cadre du programme CARA, du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air. Après une description du contexte de ce programme, les différentes actions du cahier des charges défini avec les AASQA et le Ministère en charge de l’environnement sont reprises une à une. Ce bilan accompagne différents rapports et notes disponibles sur le site web du LCSQA (www.lcsqa.org/rapports). En outre, une synthèse de différentes études d’épisodes nationaux de pollution aux particules réalisées dans le cadre du programme CARA depuis 2008 a pu être proposée à la revue Pollution Atmosphérique et publiée au sein de son numéro spécial « Particules » de novembre 2012. Cette synthèse est reprise en Annexe A du présent rapport. Les résultats présentés ici confirment en particulier le rôle majeur joué par les conditions météorologiques hivernales et printanières sur les dépassements de valeurs limites fixées pour les PM. Ces conditions favorisent notamment l’accumulation des émissions anthropiques (en particulier la combustion de biomasse) lors de phénomènes d’inversion thermique prononcée en début et milieu d’hiver, ainsi que la formation d’aérosols secondaires (en particulier de nitrate d’ammonium) lors d’épisodes photochimiques de large échelle en fin d’hiver et début de printemps. Par ailleurs, l’étude initiée en 2011, en collaboration avec l’Observatoire Réunionnais de l’Air, a été finalisée en 2012. Le LCSQA/INERIS avait été sollicité courant 2011 pour réaliser une estimation du rôle joué par les sels de mer sur les dépassements systématiques de valeurs limites de PM10 au niveau de la station Bons Enfants. Sur la base de ces résultats, cette station a pu être sortie du contentieux Européen pour non-respect des valeurs limites.Concernant l’influence du salage-sablage sur les niveaux de PM en site de proximité automobile, une étude réalisée en 2012 avec Air Rhône-Alpes et le LGGE a notamment permis de réaliser des tests de sensibilité de différentes modalités de calcul, en vue de l’élaboration d’un guide méthodologique d’ici fin 2013. Quelque soit la méthode de calcul envisagée, le salage a un impact relativement faible sur le nombre de dépassements du seuil journalier fixé pour les PM10 sur le site trafic étudié en milieu urbain, et un impact significatif sur le site situé aux abords d’une autoroute de montagne (présentant néanmoins peu de dépassements du seuil journalier, par comparaison au premier). Le présent rapport consacre également une large place à la mise en oeuvre d’étude de type « modèles récepteurs », en particulier sur les sites urbain de fond de Lens et Rouen - Petit Quevilly. Concernant les sources primaires régionales, on retiendra l’importance de la combustion de biomasse (environ 15% en moyenne annuelle), ainsi que des activités anthropiques liées à la combustion de fioul lourd sur ces deux sites. Enfin, les activités de veille bibliographique et technique, ainsi que d’accompagnement aux travaux de recherche sont également présentées ci-dessous.

La valeur limite annuelle relative à la concentration journalière en PM10 est dépassée quasiment chaque année sur une ou plusieurs station(s) de l’Association Agréée de Surveillance de la Qualité de l’Air en Martinique (Madininair). En 2010, des travaux du programme CARA avaient permis d’illustrer l’importance du rôle probablement joué par les poussières sahariennes dans la survenue de ces dépassements et conclu à la nécessité de mettre en œuvre une méthodologie d’estimation systématique de leur contribution aux PM10 à l’échelle régionale, sur la base des recommandations européennes en la matière. Madininair s’est alors attaché à implanter une station de fond régional répondant aux besoins de cette méthodologie, aboutissant à l’instrumentation en 2016 du site de « Brume - pointe couchée » (FR-39019) puis à la préparation d’une campagne de validation de sa représentativité spatiale pour la mesure des poussières sahariennes. Cette campagne a pu être réalisée en 2018, incluant la collecte de filtres journaliers PM10 sur 5 stations du dispositif régional. Elle avait également pour objectif de documenter la contribution de sources anthropiques au niveau des PM mesurées. Ce rapport rend compte des résultats obtenus par le LCSQA lors de l’exploitation des jeux de données de spéciation chimique issus de cette campagne de prélèvement réalisée par l’AASQA. Il fait suite à la rédaction d’une note technique à l’automne 2019, utilisée en appui au rapportage européen pour la justification des dépassements de la valeur limite annuelle sur les stations de Renéville (proximité automobile ; FR-39011) et au Lamentin (fond urbain ; FR-39009) en 2018. Les résultats présentés ici confirment le rôle prépondérant joué par les particules naturelles (poussières sahariennes, mais également sels de mer) dans la survenue des dépassements de seuil journalier pour les PM10 en Martinique. Ils illustrent également l’homogénéité spatiale des fortes concentrations de poussières sahariennes, et permettent ainsi de proposer une méthodologie simple d’estimation de ces concentrations à partir des mesures automatiques réalisées sur le site de fond régional de Brume et/ou sur le site de fond péri-urbain de Sainte Luce (FR-39014). Cette méthodologie inclut la confirmation du transport à longue distance de particules désertiques à l’aide d’observation satellites et/ou de travaux de modélisation. Par ailleurs, des mesures automatiques de carbone suie ainsi que l’utilisation de la Positive Matrix Factorization pour l’analyse statistique des données de spéciation chimique, ont permis de mettre en évidence le rôle joué par le trafic automobile au sein des particules anthropiques influençant les niveaux de PM10 à Renéville et au Lamentin. Outre les particules carbonées émises à l’échappement, les émissions primaires liées à l’abrasion des freins (et/ou des pneus) semblent conséquentes, en particulier à Renéville. Enfin, une meilleure compréhension de l’influence des émissions industrielles sur les concentrations de PM nécessiterait la réalisation d’une campagne de prélèvement et/ou de mesure spécifique.

Le présent rapport recense les principaux résultats obtenus en 2013 dans le cadre du programme CARA du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air.   Après une description du contexte de ce programme, les différentes actions du Programme 2013 sont reprises une à une. Ce bilan accompagne différents rapports et notes disponibles sur le site web du LCSQA (www.lcsqa.org/rapports).   Trois principaux épisodes de pollution particulaire ont pu être étudiés en 2013. Les deux premiers ont eu lieu au cours du mois de mars. Ils sont à relier majoritairement à une forte augmentation des espèces inorganiques secondaires (nitrate d’ammonium mais aussi sulfate d’ammonium). Le troisième a été observé entre le 8 et le 15 décembre 2013, et était fortement impacté par la présence de matière organique Ces résultats confirment le rôle majeur joué par l’accumulation des émissions anthropiques (en particulier la combustion de biomasse) lors de phénomènes d’inversion thermique prononcée en début et milieu d’hiver, ainsi que la formation d’aérosols secondaires (en particulier de nitrate d’ammonium) lors d’épisodes photochimiques de large échelle en fin d’hiver et début de printemps.   La comparaison des sorties de modèle (CHIMERE dans le cadre de Prev’Air) aux mesures chimiques sur filtres et en temps réel (MARGA) lors de l’épisode de fin mars 2013 indiquent une assez bonne modélisation des espèces inorganiques secondaires en moyenne journalières mais des cycles journaliers parfois mal reproduits. La prévision des concentrations de matière organique semble demeurer le principal point d’amélioration des travaux de modélisation, avec des simulations moyennes de 2 à 10 fois inférieures aux observations, en raison de la difficulté de paramétrisation des phénomènes de formation des aérosols organiques secondaires ainsi qu’à la nécessité d’une meilleure prise en compte des sources riches en composés organiques semi-volatiles (typiquement, chauffage au bois).   Les études de sources ayant pu être réalisées en 2013, notamment par application de la Positive Matrix Factorization aux mesures sur filtres, confirment les points suivant : - parmi les sources locales, la combustion de biomasse est celle qui influence le plus les niveaux de PM10 ; - la contribution directe des émissions primaires du transport routier (échappement, pneus, freins) est relativement stable (de l’ordre de 10-15%) au cours de l’année ; - les aérosols secondaires peuvent représenter jusqu’à 70% des PM10 lors des épisodes printaniers ; - en aucun cas, les aérosols naturels ainsi que le salage des routes ne peuvent être considérés comme responsables des dépassements du seuil journalier de 50μg/m3 sur les sites étudiés.   Enfin, les résultats (satisfaisants) obtenus lors de l’exploitation d’une comparaison inter-laboratoire européenne pour la mesure de traceurs organiques de combustion de biomasse ainsi que les activités de support aux AASQA et d’animation d’un nouveau groupe de travail sont également présentées ici.

  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.   Cette note propose une description synthétique du programme CARA (CARActérisation chimique des particules) mis en place en 2008, à l’initiative du LCSQA, pour répondre à une forte demande du ministère et des AASQA : ·         de documenter la nature des principaux épisodes de pollution particulaire d’ampleur nationale ·         d’identifier et quantifier les principales sources de PM à l’échelle (pluri-)annuelle, sur différents points du dispositif national ·         de servir de référence pour l’optimisation des modèles ·         d’assurer un transfert de compétences et de connaissances de la recherche vers l’opérationnel Ce programme est basé sur la spéciation chimique des particules selon deux approches complémentaires :   1) A partir de prélèvements sur filtres PM10 sur une quinzaine de stations (urbaines, majoritairement) du dispositif national.     Points forts : taille du dispositif, implication des AASQA, diversité des paramètres mesurés     Points faibles : lourdeur et coût des analyses, délais de réponse (2-3 jours à plusieurs mois)   2) A l’aide d’analyseurs automatiques (en cours de mise en place). Points forts : rapidité de réponse (« quasi temps réel »), variations temporelles fines des polluants, en lien avec l’évolution de leurs sources « anthropiques » Points faibles : coûts d’investissement, sélectivité des mesures Les principaux points d’amélioration de ce programme portent sur le renforcement du dispositif automatique en complément du dispositif manuel, la structuration du partage des informations dans le cadre d’un accord national collectif volontaire, et la valorisation des résultats obtenus.

Ce rapport présente la mise en œuvre de la modélisation sur des épisodes identifiés dans le rapport DRC-09-103337-10781A afin de mieux comprendre les aptitudes et lacunes des modèles. Les épisodes de l’année 2008 et janvier 2009 ont été simulés avec le modèle de qualité de l’air CHIMERE. Ainsi, les analyses du dispositif CARA ont permis de montrer que : a) Les concentrations en sulfates sont globalement sous-estimées par le modèle CHIMERE surtout durant l’été, b) Les concentrations en nitrate et l’ammonium sont correctement simulées mais semblent parfois surestimées, c) Les concentrations en matière organique sont nettement sous-estimées essentiellement l’hiver d) Les concentrations en carbone élémentaire sont légèrement sous-estimées e) Les « autres » espèces sont largement sous-estimées par le modèle La sous-estimation de la production de sulfate provient essentiellement d’une sous-production par chimie gazeuse l’été. Concernant le point c), la sous-estimation chronique du modèle pourrait être liée à une source manquante ou mal redistribuée temporellement comme la combustion du bois. Les « autres » espèces pourraient être mal représentées dans les inventaires utilisées, il s’agirait de particules primaires non carbonées émises par les activités humaines. En 2010 certains des épisodes de 2009 seront à nouveau étudiés en considérant les aspects météorologie et émissions. Avant de régler le problème des émissions, un travail sur les simulations météorologiques sera réalisé et seulement ensuite, un travail sur les émissions sera effectué pour mieux caler les émissions de combustion de bois et suivre la part de ces émissions dans le bilan des particules prélevées et analysées. Un travail particulier sur les profils temporels d’émission sera réalisé en collaboration avec les AASQA. Bien que l’essentiel du travail soit réalisé sur des échantillons typiques de certaines régions, ce travail devra être extrapolable au plan national. Une évolution du système de mesure et d’analyse CARA sera envisagée dans le sens suivant: - Mesures des couples Nitrate/Acide nitrique et Ammonium/Ammoniaque en gardant une veille sur les mesures de concentrations de ces espèces ; - Avoir un ou deux points de mesures avec à la fois des analyses sur filtre des PM2,5 et des PM10 en privilégiant un site de fond suburbain voire rural, ceci permettant de voir si la sous-estimation des composés « autres » existe aussi dans la fraction fine des PM ; - Avoir un site de mesures permettant d’évaluer les concentrations de fond de poussières naturelles, ce site devrait être situé près des zones de terres arables.