Recherche pour PM2,5

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.

En tant que Laboratoire National de Référence dans le domaine de la Qualité de l’Air notifié par le Ministère en charge de l’environnement, le LCSQA joue un rôle actif dans les instances normatives et réglementaires nationales et européennes : application des directives (garantie des méthodes et des données associées), révision de normes EN existantes et élaboration de nouvelles normes par le CEN, valorisation de la capacité d’expertise au travers de la participation aux divers workshops et groupes de travail européens et nationaux en vue de l’application de la réglementation européenne sur le territoire. Au niveau européen, les GT et Comités impliquent 12 experts membres du LCSQA. Les  principales  informations  associées  aux  différents  documents  normatifs  et réglementaires  sont les suivantes : le processus de révision des Directives 2008/50/CE et 2004/107/CE démarrera fin 2013 au plus tôt. Pour le moment, seule est concernée la Directive relative aux plafonds d'émissions nationaux pour les polluants à l'origine des phénomènes d'acidification, d'eutrophisation et de pollution photochimique (cf. directive n°2001/81/CE dite « NEC » pour SO2,les NOx,les COV et NH3) le processus de sortie de normes EN (révision ou nouveau texte) est en cours de stabilisation. Parmi les normes utilisées dans le Dispositif national de surveillance, seules les 4 normes relatives au mesurage de SO2,NO/NO2,CO et O3 ont été éditées fin 2012 / début 2013.L’enjeu sera leur correcte application qui nécessitera un travail collaboratif au sein du Dispositif National de Surveillance de la Qualité de l’Air, dont un des acteurs spécifiques est la Commission de Suivi «Mesures automatiques» activée en octobre 2012. La norme relative au mesurage du benzène (par méthode automatique) ne sortira qu’au mieux fin 2014. La norme relative au mesurage de la concentration massique des fractions PM10 & PM2.5 par gravimétrie sur filtre prévue initialement courant 2ème semestre 2013 devrait elle aussi n’être disponible qu’en 2014. De plus, l’évolution en norme de la spécification technique sur la mesure de la concentration massique des PM par méthode automatique ne devrait a priori voir le jour qu’en 2017. Enfin, la mesure des pollens (échantillonnage et analyse) devient un sujet de travail en normalisation.

    Depuis le 1er janvier 2007, les TEOM-FDMS sont très largement utilisés en routine par l’ensemble des AASQA pour la surveillance des PM10 et des PM2.5.  Comme démontré par les travaux du LCSQA en 2005 et 2006, ces instruments satisfont aux critères d’équivalence aux normes EN12341 et EN14907, relatives à la mesure des PM10 et des PM2.5 respectivement.   Dans le cadre du déploiement et de la mise en œuvre de ces instruments, le LCSQA/INERIS est notamment chargé de suivre et d’optimiser leur utilisation par les AASQA ainsi que d'assurer la qualité des données produites en construisant une approche QC/QA basée sur celle décrite dans les normes utilisées pour la mesure des gaz classiques (O3, NOx, SO2, CO).   Les travaux conduits par le LCSQA/INERIS en 2007 et 2008 ont permis de mieux comprendre le fonctionnement et les limites d’applicabilité des modules FDMS à l’aide de campagnes de mesures et d’intercomparaisons, et du retour d'expériences des AASQA. Ce travail a notamment mis en évidence les rôles prépondérants joués par l’efficacité du sécheur et par les performances de la pompe sur la qualité de la mesure par TEOM-FDMS. Il a également donné lieu à l’élaboration des premières versions d’un « Guide pour l'utilisation des TEOM-FDMS ». Par ailleurs, depuis la fin de l’année 2008, de nouvelles versions des TEOM-FDMS sont disponibles sur le marché, en particulier les modèles 1405f et 1405df Le premier consiste globalement en l’unification du TEOM 1400 et du module FDMS en un seul et même instrument, plus compact. Le 1405df est équipé d’un impacteur virtuel placé en aval de la tête de prélèvement, permettant la mesure simultanée des PM10 et PM2.5. Ces nouveaux outils sont amenés à remplacer les premières générations de TEOM-FDMS. Cependant, en 2008, il n’existait pas de preuves scientifiques indiquant leur adéquation avec les critères européens de mesures de PM. Une note du LCSQA envoyée à l'ensemble des AASQA en cours d'année 2008 recommandait donc de ne pas s'équiper de TEOM-FDMS 1405df dans l'immédiat, et d'attendre, si possible, avant de s'équiper en TEOM-FDMS 1405f. L'objet de ce rapport est de présenter les travaux réalisés en 2009 par le LCSQA/INERIS dans ce contexte. Une part importante du travail a consisté à finaliser la collection des retours d'expériences des AASQA, afin de faire évoluer le guide de fonctionnement du TEOM-FDMS. Les premières versions de ce document étaient centrées sur les difficultés rencontrées avec l'outil, et les solutions à mettre en œuvre pour leur résolution. La dernière version, mise en ligne, en ligne depuis mai 2009, propose également un protocole de contrôle QC/QA. Ce protocole sera notamment repris par la société Thermo (constructeur du TEOM-FDMS) dans le cadre de l’élaboration de son propre guide de contrôle QC/QA, diffusé au niveau européen. Un autre point important en 2009 est le suivi de l'évolution de la gamme commerciale des TEOM-FDMS. Dans le cadre des travaux du LCSQA/INERIS 2009, une première série de tests a été réalisée sur les nouveaux TEOM-FDMS (1405f et 1405df). Ces tests ont notamment permis de suspecter une mauvaise qualité des données horaires fournies par les nouvelles versions. Le même type de problèmes a également été mis à jour par différents utilisateurs des TEOM-FDMS aux Etats-Unis et par le constructeur. En raison de ces problèmes, liés à des défauts de conception induisant un bruit instrumental très important, les TEOM-FDMS 1405f livrés en France avant décembre 2009 nécessitent d’être reconfigurés. Ecomesure (distributeur français de ces instruments) s’engage à effectuer les mises à jour nécessaires avant fin février 2010 (sous condition de livraison par Thermo des kits de réparation dans les temps impartis). Les instruments livrés à partir de décembre 2009 ont été modifiés au préalable ou conçus selon les nouveaux procédés de fabrication. De ce fait, il a été décidé en cours d’année 2009 de suspendre l’ensemble des tests prévus sur les nouveaux TEOM-FDMS, et d’attendre la reconfiguration des instruments et/ou la livraison de nouveaux instruments. En revanche, afin de compléter la connaissance de l’outil FDMS, le LCSQA/INERIS s’est attaché à mieux connaître le fonctionnement de la membrane Nafion à travers une étude en laboratoire. Les résultats de cette étude mettent clairement en évidence l’influence de la dépression sur l’efficacité de séchage. En outre, cette influence de la dépression s’accroît à mesure que l’humidité relative est élevée.

Le cadre régalien et normatif de la surveillance de la qualité de l’air en France est en cours d’évolution, notamment en raison du processus de révision des deux Directives européennes en vigueur  (prévu à partir de 2015) et de la mise en œuvre (suite à leur révision en 2013) de plusieurs  méthodes de référence normalisées (ex : SO2, NO/NOx, CO, O3, PM10 & PM2.5...). De même, des  décisions prises par la Commission Européenne concernant le processus de rapportage ou le  traitement des contentieux (en cours pour les PM10 et pour le NO2) vont impacter le travail  quotidien des AASQA. Cette évolution va influencer la stratégie nationale de surveillance de la  qualité de l’air, dont un cadrage général va être établi avec le 1er Plan National de la Surveillance de la Qualité de l’Air (PNSQA) et sa déclinaison au plan régional via les PRSQA des AASQA dont la 3ème version est prévue à partir de 2016. En tant que Laboratoire de Référence dans le domaine de la Qualité de l’Air notifié par le Ministère en charge de l’environnement, le LCSQA a pour missions l’aide à l’application correcte des textes de référence ainsi que l’assurance de la qualité des mesures dans le respect des exigences des Directives. Pour cela, il participe aux travaux de normalisation nationale (AFNOR – Association Française de NORmalisation) et européenne (CEN – Comité Européen de Normalisation) et assure la transmission de l’information auprès des acteurs du Dispositif National de Surveillance, notamment au travers des Groupes de Travail et des Commissions de Suivi. Il contrôle la correcte application des exigences techniques et législatives lors des audits de vérification technique.   Les travaux décrits dans le présent rapport permettent au LCSQA d’apporter au Dispositif National de   Surveillance   les   éléments   d'une   vision   d'ensemble  des   activités   de surveillance  de la qualité de l'air sur tout le territoire, et d’assurer leur cohérence avec les contraintes régaliennes, techniques en tenant compte de la réalité du terrain. Dans la continuité des années précédentes, les travaux du LCSQA en 2014 ont permis :   d’assurer une application homogène des textes de référence sur le territoire national en vue de leur respect, de contribuer aux choix stratégiques & économiques du Dispositif National, de valoriser la position française au niveau européen.   Ainsi, en 2014, les travaux du LCSQA en matière de normalisation & réglementation ont été les suivants :   participation aux travaux de normalisation européenne, nationale et internationale : normalisation européenne (8 GT du CEN TC 264 sur l’air ambiant extérieur et intérieur impliquant 9 experts du LCSQA), normalisation nationale (3 Commissions de l’AFNOR impliquant tous les experts du LCSQA). Il est à noter que l’année 2014 a vu la réactivation de 2 GT Ad Hoc dans le cadre de la révision de normes AFNOR (Normes sur les pesticides et sur l’étalonnage, impliquant 4 experts du LCSQA), normalisation internationale (3 GT de l’ISO TC 158 sur l’analyse des gaz, en lien avec la Commission AFNOR E29EG « Préparation et utilisation de mélanges de gaz en analyse » impliquant 2 experts du LCSQA) participation aux groupes d’expertise européens (AQUILA sur le plan technique et FAIRMODE sur le plan de la modélisation) mandatés par la Commission Européenne, impliquant 5  experts du LCSQA. Ces travaux vont dans la logique de convergence des approches  métrologiques  et  par  modélisation  souhaitée  par  la  Commission Européenne pour la surveillance de la qualité de l’air et dans le cadre du processus de révision des 2 Directives « qualité de l’air » qui devrait être lancé en 2014, participation aux échanges avec la Commission Européenne (ex : Contentieux en cours sur les PM10 et probable pour le NO2, suivi de l’IEM…), mise en application effective (ou par anticipation) des exigences ou recommandations découlant des points précédents, associées à l’arrêté du 21/10/11 et à la lettre annuelle de cadrage du MEDDE, etc …), se traduisant par : l’apport d’un appui technique pour l’élaboration des recommandations nationales  pour  le  dispositif  national  (note  de  cadrage, guide méthodologique…) et des propositions de résolutions faites dans le cadre des Commissions de Suivi, la vérification de leur application effective, au travers des actions de contrôle sur le terrain que les experts des équipes du LCSQA effectuent en audit chez les AASQA (5 audits en 2014), Tous ces travaux s’effectuent en collaboration avec les acteurs du Dispositif national de surveillance (MEDDE, LCSQA, AASQA), notamment dans le cadre des études menées par le LCSQA et de ses missions de coordination. L’ensemble des actions d’appui à la surveillance, à la planification et aux politiques territoriales est décrit sur le site du LCSQA (http://pro-lcsqa2.lcsqa.org/fr/).

Afin d’anticiper la mise en application de la future norme Européenne sur la mesure automatique des PM, le LCSQA a proposé en 2011 la vérification de l’équivalence des analyseurs automatiques par inter-comparaison avec la méthode de référence (gravimétrie, NF EN 12341) sur plusieurs sites du dispositif national. Un premier bilan a pu être tiré en 2012 sur 2 ans pour le TEOM-FDMS en PM10, confirmant son équivalence à la méthode de référence. La vérification de la jauge MP101M-RST, réalisée en 2011-2012, avait en revanche mis en évidence des problèmes de sous-estimations des PM10, en raison d’une mauvaise gestion de contrôle de température de la ligne d’échantillonnage. Une solution technique (consistant à contraindre le chauffage de la sonde RST uniquement sur 1 mètre de ligne) a alors été proposée par Environnement SA, et progressivement implantée en AASQA entre fin 2012 et mi-2013, sur décision de la CS « mesures automatiques ». La présente note rend compte des résultats de suivi d’équivalence obtenus pour deux MP101M équipées de sondes RST « optimisées » et un TEOM-FDMS lors de la campagne d’hiver 2012-2013 à Metz Borny (PM10). Les résultats obtenus par 1405-F confirment le bon comportement vis-à-vis de la méthode de référence en PM10 observé pour cet instrument lors des campagnes de 2011 et 2012. Les jauges MP101M-RST « optimisées » présentent également un bon accord à la méthode de référence. Ces derniers résultats satisfaisants confirment que l’optimisation de la sonde RST, tel que préconisée par la CS « mesures automatiques », permet d’éviter les risques de sous-estimations observés avec les anciennes configurations.

En réponse à l’accroissement des exigences européennes en matière de contrôle qualité des mesures automatiques de PM (se matérialisant par un projet de norme, actuellement au stade de spécification technique : TS 16450), le LCSQA/INERIS a mis en oeuvre en 2011-2012 un programme de suivi d’équivalence des mesures de concentrations journalières de PM10 par TEOM-FDMS. Cette étude a été rendue possible par la participation active des AASQA (Air Lorraine, Air PACA, AIRPARIF et Atmo NPdC), ayant contribué à assurer la disponibilité de sites appartenant au dispositif « réglementaire », la réalisation des mesures automatiques selon leurs protocoles habituels, et/ou le prélèvement des filtres selon les modalités de la norme NF EN 12341.Cette étude consiste en la réalisation d’exercices de comparaison entre les moyennes horaires obtenues par TEOM-FDMS selon les conditions de mesure au sein du dispositif national et les mesures manuelles (gravimétriques) constituant la méthode de référence définie par la Directive 2008/50/CE. Les campagnes ont été réalisées en respectant autant que possible les préconisations de la TS 16450 sur cinq sites de différentes typologies, localisés sur la moitié Nord(-Est) et le quart Sud-Est de la France, i.e. sur des territoires fréquemment soumis à des dépassements de valeurs limites fixées pour les PM10. Les mesures automatiques réalisées par TEOM-FDMS ont été comparées aux mesures de référence, selon la dernière version (v2.9) du logiciel de traitement de données élaboré par le RIVM et recommandé par la Commission européenne. En considérant l’ensemble de la série de données, la régression linéaire orthogonale obtenue indique une pente de 0,96 et une ordonnée à l’origine de 2,5. Compte tenu des incertitudes relativement faibles, associées à ces deux valeurs, elles sont à considérer comme significativement différentes de 1 et 0. Ainsi, une correction systématique des résultats obtenus par TEOM-FDMS pourrait permettre une amélioration globale des exercices de comparaison avec la méthode de référence. Néanmoins, ce type de correction engendrerait une augmentation de l’incertitude relative élargie (13,8% au lieu de 13,0% sans correction). De ce fait, et comme préconisé par la TS 16450, il est jugé ici inadéquat d’appliquer une fonction de correction aux mesures par TEOM-FDMS. Par ailleurs, l’incertitude obtenue lors de ces tests pour les mesures automatiques par TEOM-FDMS se situe dans une gamme (de 10 à 15%) pour laquelle la TS 16450 préconise, en l’état, la réalisation du suivi d’équivalence sur un minimum de 3 sites représentatifs des différentes conditions d’utilisation au sein du dispositif. Au vu de l’avancement du projet de norme (nécessitant des travaux de validation réalisés dans le cadre d’un appel d’offre lancé au premier trimestre 2013 ainsi qu’une nouvelle phase de rédaction puis de soumission au Etats Membres), la publication de cette norme n’est pas à prévoir avant 2017 et le caractère contraignant de sa mise en oeuvre avant 2018. Néanmoins, les difficultés d’utilisation rencontrées par les AASQA pour les différents types d’analyseurs de PM incitent au renforcement d’un programme pérenne de suivi d’équivalence cohérent à l’échelle nationale, incluant également les PM2.5, ainsi que l’application de guides méthodologiques nationaux répondant aux exigences européennes en matière de maintenance des analyseurs et de contrôle qualité des données.

Ce guide a pour objectif de fournir une aide aux utilisateurs des jauges radiométriques MP101M d’Environnement SA en leur fournissant une première liste de procédures à mettre en oeuvre ainsi qu’un échéancier à respecter pour permettre le bon fonctionnement de l'outil en routine. L’absorption de rayonnement bêta et la mesure par variation de fréquence constituent à ce jour les 2 techniques usuelles en AASQA pour la mesure automatique de la concentration massique des particules en suspension dans l’air ambiant. Ceci est la conséquence de la démonstration d’équivalence obtenue en 2006, confirmée en 2008,  2010 et 2011 par les exercices d’intercomparaison sur site menés par le LCSQA. Concernant la jauge bêta, le système centralisé de gestion administrative des sources radioactives mis en place depuis 2010 a facilité les démarches administratives pour  les AASQA. Compte tenu du redéploiement technique en vue de respecter l’échéance de 2013 fixée par la Directive n°2008/50/CE sur la conformité des techniques de mesure, des AASQA ont adopté cette technique ou envisagent de le faire.   L'objectif sera d'élaborer à court terme un guide similaire pour l'autre jauge radiométrique homologuée en France, le BAM 1020 de la marque Met One. Note : Ce guide a été rédigé sur la base des documents et échanges avec le constructeur ainsi qu’à partir du retour d’expérience du personnel des AASQA (journées techniques des AASQA, journées utilisateurs, etc.). Ce guide d’utilisation de la MP101M pourra évoluer et devra être remis à jour régulièrement en fonction des remarques et propositions des utilisateurs. Les modalités d'évolution de ce document sont à définir collectivement, et pourront être discutées en Commission de Suivi "Mesure des particules en suspension". Toute remarque peut être adressée directement par email à Sabine Crunaire (sabine.crunaire@mines-douai.fr), François Mathé (francois.mathe@mines-douai.fr) ou Benoît Herbin (benoit.herbin@mines-douai.fr)