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Les travaux du LCSQA dans le domaine du traitement de données et de la modélisation se sont articulés en 2012 autour de quatre grands types d’application qui répondent aux attentes des AASQA et du Ministère, en matière d’évaluation de méthodologies et d’outils, et de production de données mutualisées. Il en est de même pour les travaux relatifs à l’instrumentation et l’acquisition de données. Les études menées annuellement permettent de consolider les recommandations et les cadrages techniques faisant l’objet de la mission de coordination du LCSQA. Ce rapport de synthèse est organisé autour des thématiques suivantes : Modélisation à l’échelle nationale et mise à disposition des AASQA des résultats de simulation de la chaine PREV’AIR (y compris en appui de la mise en œuvre du futur arrêté « Mesures d’urgence ») ; Cartographies d’indicateurs de la qualité de l’air (dépassements et exposition) : évaluation et définition de méthodologies de référence ; application à l’échelle nationale ; Evaluation des méthodes de modélisation aux échelles urbaine et locale et organisation d’un processus de validation des approches mises en œuvre par les AASQA par un exercice de benchmarking ; Traitement des données d’observation : qualification des données (révision de la méthode de classification des stations) et analyse des données observées à l’échelle nationale (notamment pour les PM2.5) ; Travaux d’instrumentation et d’informatique portant sur la chaîne d’acquisition et de transmission des données de qualité de l’air.

Depuis 2008, le LCSQA a vu sa mission d’appui technique élargie dans le domaine de la qualité de l’air intérieur, afin de répondre aux préoccupations croissantes des pouvoirs publics et des AASQA dans ce domaine. Les travaux du LCSQA  sur ce thème spécifique ont porté en 2012 sur : un appui méthodologique à l'évaluation de la qualité de l'air dans les environnements intérieurs ; une veille sur les travaux récents sur la qualité de l’air intérieur et les nouveaux instruments disponibles ; des revues bibliographiques sur les niveaux rencontrés pour l’acétaldéhyde et le naphtalène dans les environnements intérieurs et leurs méthodes de mesure respectives.

En 2012, dans le cadre de la mesure des polluants réglementés et non réglementés, les travaux du LCSQA ont porté sur quatre thèmes : Thème Métrologie des appareils de mesure L’évaluation des performances des appareils pour la mesure directe du NO2 vis à vis des appareils de référence. La réalisation des tests concernant le vieillissement et les performances des sécheurs NOX Thème Métrologie des particules PM10 et PM2.5 Le suivi du fonctionnement sur le terrain et la réalisation des travaux en laboratoire sur les appareils de mesure automatique des particules (TEOM-FDMS et jauges bêta) en vue de la mise à jour des guides méthodologiques existants ; La mise en place d’un dispositif national pour la vérification permanente de l’équivalence de la mesure automatique des particules ; La poursuite du programme « CARA » sur le territoire national, avec cette année des travaux spécifiques sur : la contribution des sources naturelle, la re-suspension en site trafic l’étude du nitrate d’ammonium et de ses précurseurs gazeux et des travaux sur l’estimation des sources par «modèle récepteur» ; La poursuite des travaux concernant le suivi du lévoglucosan à Grenoble et les sites ruraux nationaux. Thème Métrologie du benzène, HAP et métaux lourds La réalisation des tests sur le terrain pour les préleveurs de benzène développés par les AASQA ; La mise à jour du guide méthodologique pour la surveillance du benzène et la rédaction d’un cahier de charges technique pour le développement en AASQA des préleveurs de benzène ; La poursuite des travaux sur la mesure du benzène par échantillonnage passif avec la réalisation d’une campagne de mesure terrain dans des conditions environnementales défavorables ; L’organisation d’une comparaison inter laboratoires analytique pour les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) ; La réalisation des tests sur le terrain afin de vérifier la stabilité des HAP après prélèvement ; L’analyse des données de surveillance au niveau national pour les HAP et les métaux lourds ; La poursuite des contrôles qualité concernant les filtres utilisés pour la mesure des métaux lourds ainsi que leur distribution auprès des AASQA ; La réalisation des contrôles métrologiques sur les appareils de mesure de Hg gazeux du dispositif national de surveillance. Thème Métrologie des polluants non réglementés La réalisation d’un bilan des tests métrologiques réalisés par le LCSQA pour le prélèvement et l’analyse des pesticides en vue de la révision des normes de référence nationales ; La publication de la nouvelle liste socle nationale à l’aide de l’outil Sph’air ; L’aide à la mise en cohérence et l’harmonisation des mesures des particules submicroniques dans le dispositif de surveillance national accompagné d’une mise en perspective à l’échelle européenne ; L’étude de la complémentarité de la mesure des particules submicroniques et la mesure du « black carbon » pour le suivi de la source « automobile » ; La rédaction d’une note de synthèse concernant la mesure de l’ammoniac dans le contexte des nuisances olfactives.

GUIDE PRATIQUE D'UTILISATION POUR L'ESTIMATION DE L’INCERTITUDE DE MESURE DES CONCENTRATIONS EN POLLUANTS DANS L'AIR AMBIANTPartie 2 : Estimation des incertitudes sur les mesuragesautomatiques de SO2, NO, NOx, NO2, O3 et CO réalisés sur site

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 AssociationsAgréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) « au voisinage de la valeur limiteappropriée ». Il est donc nécessaire d’évaluer les incertitudes associées aux mesurages. Aussi, les normesdécrivant 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 montrequ’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 estimerleurs incertitudes sur la base de procédures harmonisées, le LCSQA a rédigé un guidepratique pour estimer l’incertitude sur les mesures effectuées à l’air ambiant. Ce guide eststructuré en huit parties, correspondant chacune à une technique de mesure particulière applicable à un ou plusieurs composés. Une fois finalisées, les différentes parties ont étévalidées en Commission de normalisation X43D « Air ambiant » de l’AFNOR et publiées sousforme de fascicules de documentation. Il a également été élaboré un guide de « Recommandations techniques pour la mise en oeuvre de la partie 2 du guide d'estimation des incertitudes portant sur les mesuragesautomatiques de SO2, NO, NO2, NOx, O3 et CO réalisés sur site » (novembre 2010).Dans le cadre de l’assistance aux AASQA pour le calcul des incertitudes, la mission duLCSQA en 2012 a porté sur les 2 points suivants : ·  Le développement d’une méthodologie différente de celle décrite dans la norme NF ISO 11222 - Qualité de l'air - Détermination de l’incertitude de mesure de la moyennetemporelle des mesurages de la qualité de l’air pour estimer la contribution des donnéesmanquantes dans le calcul d’incertitude associée aux moyennes horaires ; ·  La mise en équation de l’estimation des incertitudes associée aux moyennes temporellescalculées sur différents pas de temps (horaire, 8 heures, journalier, annuel).Cette étude a été menée dans le cadre d’un sous-groupe de travail du GT "Incertitude"composé d'AIRPARIF, d'AIR NORMAND, de l’ASPA et du LCSQA. Le fascicule de documentation FD X43-070-2 sera remis à jour pour la fin du premiersemestre 2013 pour intégrer les différents points abordés dans le guide de recommandationsLCSQA de novembre 2010 et l'estimation détaillée des incertitudes sur les moyennestemporelles. Par ailleurs, il a été décidé de créer la Commission de Suivi « Mesuresautomatiques NO/NOx, SO2, O3, CO, particules » et de mettre en sommeil le Groupe de Travail « Incertitudes » à la fin des travaux de 2012 (une réactivation sera possible enfonction des besoins de la CS).L’objectif général de cette nouvelle Commission de Suivi « Mesures automatiques NO/NOx,SO2, O3, CO, particules » est de s’assurer de la conformité des mesures de polluantsréglementés réalisées au moyen d’analyseurs automatiques, avec les exigences des directives européennes et des normes EN associées. (...)

Dans ce rapport nous évaluons les performances des modèles mis en oeuvre dans la plateforme de prévision et de cartographie de la qualité de l’air, PREV’AIR.Cette évaluation est réalisée à l’aide d’indicateurs statistiques classiques et des observations obtenues en temps quasi réel via la base de données nationalealimentée par les AASQA (associations de surveillance de la qualité de l’air). En 2011, les performances affichées par les modèles sont assez stables parrapports aux années antérieures. Surtout concernant CHIMERE qui fournit laprévision de référence de la plateforme et dont la version n’a pas évolué depuis 2008. Le modèle a fait preuve d’une bonne aptitude à détecter les quelquesépisodes d’ozone et s’est également comporté de façon très satisfaisante lors desépisodes de particules de l’année 2011. En post-traitement, la prévision avec adaptation statistique dont la méthode decalcul est issue des travaux réalisés en collaboration avec Airparif dans le cadre du projet CITEAIR2 (www.citeair.eu) a permis de nettement améliorer les scores de la prévision brute pour l’ozone et les particules PM10. Son apport permetnotamment d’uniformiser la qualité de la prévision sur l’ensemble de la France.Enfin, le principal changement de l’année 2011 pour PREV’AIR a été la migration de la plateforme sur une nouvelle machine de calcul dotée de 256 processeurs.Ces nouvelles ressources ont permis le développement et le passage en phase test de plusieurs filières haute résolution qui devraient devenir totalementopérationnelles au cours de l’année 2012.

Conformément aux Directives européennes sur la qualité de l’air et à leur transposition en droit français, les AASQA doivent évaluer la représentativité spatiale de leurs sites de mesure. De plus, si un dépassement de seuil réglementaire est constaté en un ou plusieurs sites, elles doivent estimer la surface et la population exposée à ce dépassement dans toute la zone de surveillance. Ces exigences nécessitent de disposer d’une information sur la distribution spatiale des concentrations, selon un pas de temps adapté à l’échelle temporelle et au seuil considérés. Différents moyens d’obtenir une telle information, qui reposent sur la modélisation et/ou le traitement de données de campagnes, sont envisageables. La présente étude est consacrée au NO2 en moyenne annuelle. Elle propose une méthodologie probabiliste fondée sur la réalisation de campagnes d’échantillonnage par tubes à diffusion passive. L’usage complémentaire de résultats de modélisation fera l’objet d’une étape ultérieure. Les calculs s’organisent en trois parties. La première fait appel aux techniques d’estimation de la géostatistique. Elle consiste à cartographier les concentrations moyennes annuelles de NO2 sur le domaine considéré. Elle constitue un préalable indispensable aux deux parties suivantes, qui peuvent être mises en œuvre indépendamment : l’estimation des zones de représentativité en concentration des stations et la délimitation des zones de dépassement de la valeur limite annuelle (40 µg/m3). L’approche a été appliquée dans son ensemble à deux cas d’étude : Montpellier et Troyes, où Air Languedoc-Roussillon et ATMO Champagne-Ardenne ont réalisé des campagnes d’échantillonnage (respectivement en 2007 et 2009). Les concentrations moyennes annuelles de NO2 ont été cartographiées sur ces deux agglomérations en se limitant d’abord à la pollution de fond puis en intégrant l’influence des émissions routières. Les critères et paramètres définissant la représentativité ont été évalués et ajustés à l’aide de tests de sensibilité. Pour Montpellier comme pour Troyes, l’estimation de la représentativité spatiale des stations de fond montre une bonne couverture du domaine de surveillance. La disposition des zones diffère toutefois selon la ville. En ce qui concerne Montpellier, les deux zones de représentativité sont disjointes et se complètent : l’une correspond au centre de l’agglomération, l’autre forme une couronne autour de ce centre. En revanche, la représentativité de la station trafic de Montpellier n’a pu être établie, faute d’une précision d’estimation suffisante aux abords de ce site. Dans le cas de Troyes, les zones de représentativité associées aux deux stations de fond sont imbriquées. Dans les deux agglomérations, de multiples points situés le long des axes ont été classés en zone de dépassement. Il serait intéressant de contrôler ces estimations par des données complémentaires de mesure. Les méthodes présentées reprennent des développements antérieurs, issus de travaux cités en introduction. Elles ont été mises au point avec le logiciel R. Si elles offrent une réponse efficace aux questions de la représentativité et des dépassements, les exemples étudiés en indiquent aussi les limites, à savoir une sensibilité au plan d’échantillonnage et à certains paramètres de calcul (écart de concentration définissant la représentativité, risques statistiques). Les zones de représentativité et de dépassement seront délimitées d’autant plus finement que la stratégie de mesure permet une estimation plus fiable des concentrations de fond et une modélisation plus précise du surcroît de concentration aux abords des routes. Qu’il s’agisse de l’échantillonnage spatial ou temporel, de nombreuses préconisations ont déjà été émises (LCSQA, GT plans d’échantillonnage) ; il est recommandé de s’y référer. Une synthèse des méthodes utilisées et des résultats obtenus, assortie d’indications et de précautions d’usage, est fournie en conclusion. Des travaux complémentaires et approfondissements – réalisés ou en cours d’étude - y sont également mentionnés : analyse de la représentativité et des zones de dépassement pour les PM10 et le benzène, utilisation de la modélisation urbaine, quantification de la population exposée. --> Accès à la note de 2011 relative à la Cartographie du NO2 à l’échelle locale, Représentativité des stations, Dépassements de seuils

L’Article XV de la Directive 2008/50/CE impose aux Etats Membres d’évaluer chaqueannée l’Indicateur d’Exposition Moyenne pour les PM2.5 (IEM) conformément àl’Annexe IV de cette même Directive. Le Code de l’environnement modifié par le Décret n°2010-1250 du 21 octobre 2010 relatif à la qualité de l’air reprend cette obligation.L’IEM représente une concentration annuelle moyenne sur un ensemble de zonesurbaines et une période de trois années consécutives. La valeur de l’IEM sur lapériode de référence (années 2008-2009-2010, ou à défaut 2009-2010 ou 2009-2010- 2011) sert à déterminer l’Objectif national de Réduction de l’Exposition (ORE) aux PM2.5 pour la protection de la santé humaine. En France, la période de référenceretenue couvre les années 2009 à 2011. Un suivi régulier de l’évolution de l’IEM seraassuré par le calcul de la moyenne glissante sur trois ans qui sera mise à jour et déclaréechaque année1. La valeur de l’IEM établie sur la période 2013-2015 servira à vérifier sil’obligation en matière de concentration relative à l’exposition est respectée, celle sur lapériode 2018-2020 si l’objectif national de réduction de l’exposition est atteint. La détermination du nombre minimal de stations requis pour l’évaluation de l’IEM, les conditions auxquelles doivent satisfaire ces stations (répartition, objectifs de qualité) et lamanière de calculer l’IEM sont précisées dans la Directive. Le développement de la surveillance des PM2.5 en Europe est cependant relativement récent, aussi se pourrait-ilque dans un Etat Membre, le nombre de stations répondant exactement aux exigences de la Directive soit inférieur au minimum demandé (27 pour la France, d'après lerecensement de 1999 des Unités Urbaines de plus de 100 000 habitants). De même,certains Etats Membres rencontrent des difficultés pour satisfaire aux exigencesréglementaires relatives aux objectifs de qualité des données, notamment en ce qui concerne la saisie minimale de données. Afin de tenir compte de ces situations, la Commission européenne a chargé le réseau européen AQUILA d’élaborer une procédure d’évaluation de l’IEM à laquelle, s’il est besoin, les Etats Membres pourront recourir2. Cette procédure a été communiquée à l’ensemble des Etats Membres en août 2012. Elle ne revêt aucun caractère légal mais offre une réponse aux difficultés évoquées ci-dessus, lorsqu’une application stricte de la Directive se révèle irréalisable. Confrontée à ce problème (avec notamment, pour plus d’une vingtaine de stations de mesure, un pourcentage insuffisant de données valides en 2009 et 2010), la France a choisi de la mettre en oeuvre. Ce choix répond à la nécessité de transmettre à la Commission européenne une valeur nationale de l’IEM valide, cela malgré le fait que la version actuelle du document d’AQUILA est la version projet transmise aux Etats en août 20123. Il convient de noter que les pratiques de mesure en Europe ne sont pas entièrement homogènes. Certains Etats membres se conforment rigoureusement à la Directive si les données le leur permettent, d’autres ont développé leur propre méthodologie d’évaluation de l’IEM4. En France, comme dans une majorité de pays5, l’application de la procédure d’AQUILA est apparue comme une solution pragmatique et commode pour remplir rapidement les obligations réglementaires et calculer l’IEM initial. Ce travail est décrit dans la présente note. La première partie synthétise la méthodologie proposée par AQUILA (chap. 1). Les deux parties suivantes (chap. 2 et 0) présentent la sélection des stations de mesure de PM2.5 établie selon cette approche et les résultats correspondants (IEM, objectif national de réduction de l’exposition). Cette sélection a été définie en cherchant la meilleure concordance possible avec la liste de stations déjà communiquée à la Commission européenne6. La sensibilité de l’IEM selon les sites retenus a été examinée par une série de tests dont les résultats sont fournis dans un dernier paragraphe (§3.2). Les dispositions législatives relatives à l’IEM sont rappelées en annexe. La liste définitive des stations à prendre en compte sera arrêtée le 17 décembre 2012 au plus tard, après concertation entre le MEDDE, le LCSQA et les AASQA. Les valeurs de l’IEM initial et de l’objectif national de réduction de l’exposition aux PM2.5 associé seront déterminées à partir de cette liste et transmises à la Commission européenne avant la fin décembre 2012. 1 Décision d'exécution de la commission du 12.12.2011 portant modalités d'application des directives 2004/107/CE et 2008/50/CE du Parlement européen et du Conseil concernant l'échange réciproque d'informations et la déclaration concernant l'évaluation de la qualité de l'air ambiant. 2 Cette possibilité est prévue par le futur guide, dit « guide IPR » (version publiée non encore disponible) qui accompagnera la Décision d'exécution de la commission du 12.12.2011. Si un Etat Membre n’est pas en mesure d’atteindre les objectifs de qualité des données, la Commission recommande d’appliquer la procédure d’AQUILA 3 Si des modifications sont apportées, elles ne devraient pas affecter la méthodologie décrite dans le document, selon les renseignements transmis lors de la réunion AQUILA des 12 et 13 novembre 2012. 4 Informations communiquées par des représentants d’Etats Membres lors de la réunion de l’Ambient Air Quality Expert Group du 24 octobre 2012. 5 Information fournie par la Commission européenne, lors de la réunion AQUILA des 12-13 novembre 2012. 6 Information transmise dans le formulaire 3 du rapportage Zonage.