DES RESULTATS du dispositif - LCSQA

Il avait remarqué que l'ombre d'un objet est proportionnelle à la taille de cet ..... Néanmoins la précision à laquelle il parvient dans son calcul ne se retrouvera plus avant les temps modernes. ... "Les quatre éléments la Terre, l'Eau, l'Air et le Feu se mélangent et se ...... représente la masse volumique du liquide considéré.


un extrait du document













Travaux 2009
d’appui technique au dispositif national de surveillance de la qualité de l’air





















Version finale (14 janvier 2009)


Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l’Air


Travaux 2009


Thème 1 METROLOGIE - ASSURANCE QUALITE

1_1 Maintien des étalons de référence
1_2 Maintien et amélioration des chaînes nationales d'étalonnage
1_3 Rédaction de guides pratiques de calcul d’incertitude
et formation des AASQA à l’application de ces guides
1_4 Contrôle qualité de la chaîne d’étalonnage
1_5 Analyse des impuretés dans les gaz de zéro
1_6 Intercomparaisons des stations de mesures
1_7 Mise au point d'un système de dopage PM
1_8 Développement d’un dispositif d’étalonnage des appareils mesurant
les concentrations massiques de particules
1_9 Développement de matériaux de référence pour les HAP


Thème 2 METROLOGIE - ETUDE DES PERFORMANCES
DES APPAREILS DE MESURE

2_1 Etude des performances des appareils de mesure
2_2 Suivi du parc instrumental des AASQA
2_3 Expertise technique de préleveurs à bas débit pour les PM


Thème 3 METROLOGIE DES PARTICULES PM10 et PM2.5

3_1 Veille technologique et réglementaire – rayonnement béta – mesure PM
3_2 Suivi et optimisation de l’utilisation des TEOM-FDMS
3_3 Dispositif CARA - Caractérisation chimique des particules


Thème 4 METROLOGIE DU BENZENE, DES HAP ET METAUX

4_1 Surveillance du benzène
4_2 Surveillance des HAP
4_3 Surveillance des métaux


Thème 5 METROLOGIE DES POLLUANTS NON REGLEMENTES

5_1 Observation des niveaux de concentrations en pesticides dans l'air ambiant
5_2 Connaissance de la pollution par les particules submicroniques


Thème 6 MODELISATION – TRAITEMENTS NUMERIQUES

6_1 Evaluation de modèles pour la pollution en proximité des axes routiers
6_2 Assistance à l’exploitation de données de campagnes
et à la réalisation de cartographies
6_3 Travaux relatifs à la plate forme nationale de modélisation PRE'VAIR
6_4 Bilan des mesures de PM10 ajustées en France
et évaluation des outils de modélisation
6_5 Méthodologie de détermination des zones géographiques concernées
par les dépassements de seuils
6_6 Détermination de zones d’homogénéité pour O3 et NO2
à partir des résultats du dispositif de surveillance de la qualité de l’air


Thème 7 MISSIONS GENERALES DU LCSQA

7_1 Réglementation et normalisation
7_2 Missions diverses et travaux de synthèse
7_3 Evolution de la classification et des critères d’implantation
des stations de proximité du trafic – Bilan du parc
7_4 Travaux d'instrumentation et d'informatique
7_5 Site Web du LCSQA


Thème 8 AIR INTERIEUR

8_1 Protocoles pour la surveillance dans les lieux clos ouverts au public
8_2 Bilan/veille sur la qualité de l’air intérieur à un niveau national et international :
travaux récents et nouveaux instruments disponibles
8_3 Mesure du formaldéhyde
8_4 Performances métrologiques en air intérieur




THEME 1 : Métrologie - Assurance qualité


Etude n° 1/1 : Maintien des étalons de référence

Responsable de l’étude : LNE


Objectif

L’objectif de cette étude est d’assurer un bon niveau de performances métrologiques pour l’ensemble des étalons de référence nationaux (SO2, NO, NO2, CO, O3, COV) utilisés pour effectuer le raccordement des étalons des Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA).


Contexte et travaux antérieurs

De par leur nature et du fait de leur émission à proximité du sol, les polluants présents dans l’air ambiant que nous respirons peuvent constituer un risque potentiel pour la santé humaine à l'échelon local mais plus largement à l'échelon régional et global.

L’impact de la pollution atmosphérique sur la santé de l'homme est donc devenu une des préoccupations de la population : ceci ressort des sondages, des congrès, des manifestations… organisés sur les problèmes d'environnement aux niveaux national et international, ainsi que des recommandations de la nouvelle directive européenne unifiée relative à la qualité de l’air ambiant.

Localement, la surveillance de la qualité de l'air est confiée aux Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) qui effectuent des mesures dans l’air ambiant : ces résultats de mesure sont ensuite utilisés pour calculer des indicateurs de la qualité de l’air diffusés quotidiennement dans les médias.

Ce dispositif est un outil d'évaluation objective et pertinente de la qualité de l'air qui permet d'informer des situations critiques de pollution, de révéler les mécanismes qui les gouvernent, d'orienter et d'accompagner les actions de réduction.

Toutefois, la pertinence et les performances d'un tel dispositif de surveillance de l'air reposent sur la qualité des informations obtenues. Cette qualité des mesures peut être garantit de façon pérenne en mettant en œuvre les principes de base développés dans les référentiels d’assurance qualité et en développant des méthodes de mesure impliquant un raccordement des mesures réalisées par les AASQA à un même étalon de référence détenu par un laboratoire de référence.

Le principe du raccordement des mesures de qualité de l’air est alors le suivant :

Le laboratoire de référence titre les étalons des AASQA en mettant en œuvre ses étalons de référence et délivre une concentration certifiée,
Les AASQA étalonnent leurs systèmes d’analyse avec cette concentration certifiée,
Les systèmes d’analyse ainsi étalonnés peuvent être ensuite utilisés pour effectuer des mesures dans l’air ambiant.

Cette procédure conduit à un dispositif de mesure étalonné de façon homogène et raccordé à un même étalon de référence sur l’ensemble du territoire français, ce qui garantit la traçabilité des mesures et permet de comparer les mesures effectuées par l’ensemble des AASQA dans le temps et d’une région à l’autre.

Le LNE étant Laboratoire National de Métrologie, il a été mandaté dès 1991 pour développer les étalons de référence dans le domaine de la qualité de l’air.

Pour les composés NO, CO, COV toxiques et BTX (benzène, toluène et o-xylène), les étalons de référence sont des mélanges gazeux de référence gravimétriques qui sont ensuite dilués par voie dynamique pour étalonner les mélanges gazeux utilisés par les AASQA.

Par contre, pour des composés tels que le NO2 et le SO2, le LNE a développé des étalons de référence qui sont des mélanges gazeux de référence générés par perméation et utilisés ensuite pour raccorder les mélanges gazeux des AASQA.

Enfin, le LNE a mis en place des étalons de référence pour l’ozone qui sont des photomètres de référence provenant du NIST, utilisés pour étalonner les générateurs d’ozone des AASQA.


Travaux proposés pour 2009

Etalons de référence gravimétriques

Pour 2009, dans le cadre du maintien des étalons de référence, le LNE propose de :

Continuer à préparer et à valider des mélanges gazeux de référence gravimétriques pour des composés tels que le NO, le CO, les BTX (benzène, toluène et o-xylène) et les COV toxiques pour réaliser les étalonnages des mélanges gazeux des AASQA,
Continuer à analyser les impuretés majeures dans les composés purs (NO, air, azote…) utilisés pour préparer les mélanges gazeux de référence gravimétriques,
Continuer à maintenir la rampe de fabrication des mélanges gazeux de référence gravimétriques, ce qui comprend l’étalonnage des matériels mis en œuvre lors de la préparation de ces mélanges gazeux (Etalonnage des capteurs de pression, des capteurs de température, des masses étalons…) et la réalisation de maintenances périodiques des matériels (ex : maintenance des pompes à vide…),
Réaliser des comparaisons bilatérales annuelles avec le Laboratoire National de Métrologie Anglais (NPL) pour NO/NOx, CO et BTX afin de s’assurer de la cohérence des étalons de référence du LNE par rapport aux étalons des autres pays (il est à noter que des comparaisons sont déjà organisées aux niveaux européen et international entre les Laboratoires Nationaux de Métrologie, mais à des fréquences relativement longues qui peuvent être de l'ordre de la décennie).

Pour 2009, dans le cadre de l’amélioration et du développement de mélanges gazeux de référence gravimétriques, le LNE propose de :

Procéder à la mise en place du comparateur de masse livré fin 2008 et permettant d'effectuer automatiquement les pesées des bouteilles de gaz lors de la fabrication des mélanges gazeux, ceci dans le but de pouvoir diminuer le temps de fabrication de ces mélanges gazeux et d'améliorer la qualité de réalisation (Récupération automatique des données, amélioration de la justesse et du niveau d'incertitudes, moins de manutention des bouteilles, meilleure conformité à la norme internationale ISO 6142…);
Réaliser une optimisation du comparateur de masse (évaluation des temps de stabilité de pesée, des temps d'intégration des données brutes de pesée…)
Réaliser une qualification du comparateur de masse : détermination des caractéristiques métrologiques (évaluation des écarts-types de répétabilité et de reproductibilité de pesée des bouteilles de gaz et des réservoirs)
Modifier la procédure de fabrication des mélanges gazeux de référence gravimétriques
Terminer le développement d'étalons de référence pour le p-xylène, le m-xylène et l'éthyl-benzène qui sont des mélanges gazeux de référence gravimétriques, de finaliser la méthode analytique de titrage des mélanges gazeux commerciaux (étalons de transfert) utilisés par les AASQA pour étalonner ensuite leurs chromatographes sur site et de rédiger les procédures et les fonds de calcul
Développer des étalons de référence pour le formaldéhyde (étude prévue sur 2 ans) ; l'année 2009 sera consacrée à la mise au point de la méthode analytique avec un système de perméation, tandis que l’année 2010 sera dédiée à la fabrication de mélanges gazeux de référence de formaldéhyde par voie gravimétrique.

Etalons de référence générés par perméation

Pour 2009, dans le cadre du maintien des étalons de référence, le LNE propose de :

Continuer à réaliser la pesée mensuelle des tubes à perméation pour déterminer leur débit de perméation
Continuer à vérifier de façon hebdomadaire le bon fonctionnement des tubes à perméation de SO2 en les comparant entre eux (Tubes classiques pesés tous les mois ou tube de la balance à suspension électromagnétique)
Réaliser des comparaisons bilatérales annuelles avec le Laboratoire National de Métrologie Anglais (NPL) pour SO2 et NO2 afin de s’assurer de la cohérence des étalons de référence du LNE par rapport aux étalons des autres pays (il est à noter que des comparaisons sont déjà organisées aux niveaux européen et international entre les Laboratoires Nationaux de Métrologie, mais à des fréquences relativement longues qui peuvent être de l'ordre de la décennie).

Etalons de référence « Ozone »

Pour 2009, le LNE propose de :

Continuer à maintenir les 2 photomètres de référence NIST (Etalonnage des capteurs de pression et de température, étalonnage en fréquence…) 
Modifier le plus ancien de nos 2 photomètres de référence NIST (SRP-24) acheté en 2000 pour que les biais mis en évidence par le Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) concernant les mesures de trajet optique et de température puissent être corrigés et ne soient plus intégrés en termes d'incertitudes lors des étalonnages des générateurs d'ozone des AASQA.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeMaintien des étalons de référencePersonne responsable de l’étudeChristophe Sutour (LNE)Travaux PérennesDurée des travaux pluriannuels-Collaboration AASQA-Heures d’ingénieurLNE : 240Heures de technicienLNE : 1745Document de sortie attenduRapport d’étudeLien avec le tableau de suivi CPT-Lien avec un groupe de travail LCSQA-Matériel acquis pour l’étudeFour à perméation
Module pour modifier le NIST

THEME 1 : Métrologie - Assurance qualité


Etude n° 1/2 : Maintien et amélioration
des chaînes nationales d’étalonnage

Responsable de l’étude : LNE
en collaboration avec : EMD


Objectif

L’adoption de la Loi sur l’Air et l’Utilisation Rationnelle de l’Energie le 30 décembre 1996 et la mise à disposition de crédits importants pour l’achat d’équipements de surveillance de la qualité de l’air se sont traduits par un accroissement exceptionnel du nombre de stations et d’équipements d’analyse en fonctionnement dans les AASQA. Il convenait donc de prendre des dispositions afin que ceux-ci soient adéquatement maintenus et étalonnés.

Dans ce but, concernant les polluants gazeux, un dispositif appelé « chaîne nationale d’étalonnage » a été conçu et mis en place afin d’assurer un raccordement fiable et pérenne des concentrations mesurées par les AASQA aux étalons de référence gérés par le LNE dans le cadre de ses missions au sein du LCSQA.

Les principaux objectifs de la chaîne nationale d’étalonnage mise en place dans le domaine de la qualité de l’air dès 1997, sont les suivants :

Le raccordement des mesures effectuées en station aux étalons de référence via des laboratoires d’étalonnage par l'intermédiaire d'une chaîne ininterrompue de comparaisons, ce qui permet d’assurer la traçabilité des mesures aux étalons de référence,
La maîtrise des moyens de mesure mis en œuvre par les AASQA,
L’estimation des incertitudes de mesure à chaque étape,
L’amélioration de l’assurance qualité du dispositif de surveillance de la qualité de l’air.

S’agissant des particules, dans la mesure où il n’existe pas d’étalon primaire, une mise à disposition de moyens de contrôle de l'étalonnage des analyseurs sur site a été mise en place à partir de 1999. Cette mise à disposition constitue la seule preuve de traçabilité de ces mesures non normalisées à la référence massique nationale par l'intermédiaire d'un laboratoire accrédité.


Contexte et travaux antérieurs

Concernant les polluants gazeux, les travaux antérieurs ont abouti à la mise en place d’une chaîne nationale d’étalonnage qui couvre à présent l’ensemble du territoire français, par le biais de 7 zones géographiques.

Ces chaînes d’étalonnage ont été mises en place pour CO, NO/NOx, SO2 et O3, et depuis 1999, le LCSQA - LNE effectue les raccordements des étalons CO, NO/NOx, SO2 et O3 des laboratoires d’étalonnage (niveaux 2) tous les 3 mois selon un planning défini.

De plus, depuis 2005-2006, à ces étalonnages s’ajoute le raccordement des étalons de NO2 des niveaux 2, également avec une fréquence trimestrielle.
En plus des chaînes nationales d’étalonnage décrites ci-dessus, le LCSQA - LNE réalise le raccordement direct des étalons BTX utilisés par les AASQA, car vu le nombre de bouteilles de BTX utilisées dans les AASQA qui reste relativement faible, il a été décidé en concertation avec le MEEDDAT et l’ADEME qu’il n’était pas nécessaire de créer une chaîne d’étalonnage à 3 niveaux.
Le LNE est accrédité pour l’ensemble de ces prestations en tant que Laboratoire National de Métrologie depuis janvier 2001.

Pour les particules, la mise à disposition de moyens de contrôle de l'étalonnage des analyseurs sur site est assurée depuis 1999 par le LCSQA - EMD. Ces dispositifs de transfert consistent en des cales étalons pour les microbalances à variation de fréquence permettant aux AASQA de vérifier l’étalonnage de leurs appareils et leur linéarité directement en station de mesure.

Une procédure de contrôle de la conformité des débits de prélèvement accompagne également les dispositifs, permettant ainsi de vérifier le respect des consignes de prélèvement. A ce jour, pour l’année 2008, 11 mises à disposition de moyens de contrôle ont été assurées.


Travaux proposés pour 2009

En 2009, le LCSQA propose de poursuivre :

les raccordements 1(2 (de l’ordre de 180) prévus selon un planning défini entre le LNE et l’ensemble des niveaux 2 pour les composés SO2, NO/NOx, CO, O3 et NO2 (( action LCSQA - LNE),
les raccordements (de l’ordre d’une vingtaine) des étalons de transfert de l’INERIS (( action LCSQA - LNE),
les raccordements de tous les mélanges gazeux de BTX utilisés par les AASQA, ce qui représente environ 40 raccordements (( action LCSQA - LNE),
les raccordements « pilotes » des étalons du réseau de mesure ORA (La Réunion), ce qui consiste à raccorder des mélanges basses concentrations de NO, CO et SO2, ainsi qu’un générateur d’ozone au moins une fois par an (( action LCSQA - LNE),
les raccordements « pilotes » des étalons du réseau de mesure Madininair (Martinique), ce qui consiste à raccorder deux fois par an deux diluteurs générant des mélanges gazeux de CO, NO et SO2 ainsi qu’un générateur d’ozone (( action LCSQA - LNE),
la mise à disposition de moyens de contrôle des mesures pour les analyseurs de particules en suspension dans l'air ambiant (microbalances TEOM classiques et TEOM-FDMS, jauges radiométriques). Ces moyens consistent en des cales étalon de masse connue permettant aux réseaux de vérifier l’étalonnage correct de leurs appareils ainsi que leur linéarité directement en station de mesure. Une procédure de contrôle de la conformité des débits de prélèvement accompagne également les dispositifs, permettant de vérifier le respect des consignes de prélèvement. Cette mise à disposition constitue pour les microbalances la seule preuve de traçabilité de ces mesures non normalisées à un étalon national. (( action LCSQA - EMD).

Concernant les AASQA des DOM, les différentes actions menées de 2006 à 2008 ont permis de mettre en place des raccordements « pilotes » afin d’assurer la traçabilité des mesures effectuées dans les territoires d’Outre-mer.
Cependant, il est maintenant nécessaire de formaliser ces raccordements « pilotes » à l’image de ce qui a été fait auparavant en métropole.

En conséquence, le LCSQA - LNE propose de poursuivre ses actions en 2009 afin de pouvoir définir des protocoles de raccordement les mieux adaptés aux spécificités des DOM.
De plus, le LCSQA - LNE participera à l’organisation de la visite technique des représentants des AASQA des DOM en métropole, visite destinée à répondre à leurs principales préoccupations opérationnelles sur l’ensemble de la chaîne de mesure (cf. fiche « Missions diverses et travaux de synthèse »).

Enfin, une étude de faisabilité sur l’automatisation des étalonnages a été réalisée en 2006, car certains éléments des procédures mises en œuvre nous semblaient pouvoir être à l’origine d’erreurs. Par exemple, les certificats d’étalonnage sont remplis en recopiant les résultats d’un fichier Excel, ce qui peut induire des erreurs de recopie.
Par conséquent, un logiciel d’automatisation des étalonnages a été développé par le LCSQA - LNE en 2007 pour les composés NO/NOx et CO, afin de limiter les sources d’erreurs lors de la récupération et du transfert des données et afin d’améliorer la qualité du rendu des données d’étalonnage. Grâce à ce logiciel, une grande partie des essais a pu être automatisée ; puis, les résultats bruts sont automatiquement stockés dans un fichier Excel ; les données traitées sont ensuite insérées automatiquement dans les fonds de certificats d’étalonnage.
En 2009, le LCSQA - LNE propose de poursuivre l'automatisation des étalonnages pour le composé SO2 en se basant sur le cahier des charges rédigé par le LCSQA – LNE en 2008.

Par ailleurs, le LCSQA - LNE a finalisé en 2008 la procédure d’étalonnage des mélanges gazeux de COV toxiques (dichlorométhane, 1,2-dichloroéthane, trichloroéthylène, tétrachloroéthylène et styrène) et propose pour 2009 de réaliser des raccordements « pilotes » de mélanges gazeux de COV toxiques utilisés par les AASQA pour étalonner leurs analyseurs.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeMaintien et amélioration des chaînes nationales d’étalonnagePersonne responsable de l’étudeChristophe Sutour (gaz) – François Mathé (Particules)Travaux PérennesDurée des travaux pluriannuels-Collaboration AASQAEnsemble des AASQAHeures d’ingénieurLNE : 376EMD : 200Heures de technicienLNE : 2401EMD : 200Document de sortie attenduRapports d’étude et certificats d’étalonnageLien avec le tableau de suivi CPT-Lien avec un groupe de travail LCSQAGT « Incertitudes »Matériel à acquérir pour l’étudePetit matériel (Tubes à perméation…)
THEME 1 : Métrologie - Assurance qualité


Etude n° 1/3 : Rédaction de guides pratiques de calcul
d’incertitude et formation des AASQA

Responsable de l’étude : LNE
en collaboration avec : EMD – INERIS


Objectif

L’objectif de cette étude est de :

Rédiger un guide pratique de calcul d’incertitude structuré en plusieurs parties pour chaque polluant et chaque type de mesure, afin d’harmoniser les pratiques d’estimation des incertitudes mises en œuvre par les AASQA,
Former les AASQA au calcul d'incertitudes en s'appuyant sur ce guide d'incertitudes.


Contexte et travaux antérieurs

Depuis 2005, le LCSQA a entrepris de rédiger un guide pratique en plusieurs parties pour l’estimation de l’incertitude de mesure des concentrations en polluants dans l’air ambiant.

1ère partie : Généralités sur les incertitudes ( Partie publiée sous la forme d'un fascicule de documentation en avril 2007 par l'AFNOR,
2ème partie : Estimation des incertitudes sur les mesurages automatiques de SO2, NO, NOx, NO2, O3 et CO réalisés sur site ( Partie publiée sous la forme d'un fascicule de documentation en avril 2007 par l'AFNOR,
3ème partie : Estimation des incertitudes sur les mesurages de benzène réalisés sur site par tube à diffusion suivis d’une désorption thermique et d'une analyse chromatographique en phase gazeuse ( Partie en cours de publication par l’AFNOR,
4ème partie : Estimation des incertitudes sur les mesurages de dioxyde d’azote réalisés sur site par tube à diffusion suivis d’une analyse spectrophotométrique en laboratoire ( Partie publiée sous la forme d'un fascicule de documentation en juillet 2008 par l'AFNOR,
5ème partie : Estimation des incertitudes sur les concentrations massiques de particules mesurées en automatique ( Partie en cours de rédaction,
6ème partie : Estimation des incertitudes sur les mesurages de benzène réalisés sur site par pompage suivis d’une désorption thermique et d'une analyse chromatographique en phase gazeuse ( Partie en cours de publication par l’AFNOR,
7ème partie : Estimation des incertitudes sur les mesurages de B[a]P réalisés sur site dans l’air ambiant ( Partie en cours de rédaction,
8ème partie : Estimation des incertitudes sur les mesurages de plomb, de cadmium, d’arsenic et de nickel réalisés sur site dans l’air ambiant ( Partie en cours de rédaction.

Les travaux de définition des processus d'évaluation des incertitudes et de rédaction des guides ont été menés par le LNE, l'INERIS et l'EMD.

Le LNE anime le groupe de travail GT « Incertitudes » qui est composé de l’INERIS, de l’EMD et d'AASQA : ce groupe de travail a été mis en place en février 2005 afin d'examiner et de valider les documents élaborés par le LCSQA.


Travaux proposés pour 2009

En 2009, le LCSQA propose de :

Finaliser la 5ème partie du guide portant sur l'estimation des incertitudes sur les concentrations massiques de particules mesurées en automatique,
Finaliser les 7ème et 8ème parties du guide portant sur l'estimation des incertitudes pour les mesurages de HAP et de métaux lourds et incluant les méthodes de prélèvement avec les HVS et les LVS,
Animer des sessions de formation des AASQA à l'estimation des incertitudes (3 sessions portant sur la mise en application de la 2ème partie du guide concernant les mesures automatiques de SO2, NO, NO2, NOx, O3 et CO effectuées dans l’air ambiant sont déjà programmées),
Poursuivre l’animation du groupe de travail GT « Incertitudes ».



Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeRédaction de guides pratiques
de calcul d’incertitude et formation des AASQAPersonne responsable de l’étudeTatiana Macé (LNE)Travaux Pluri-annuelsDurée des travaux pluriannuels2005-2009
HAP : 2009
Métaux : 2009
Particules : 2009Collaboration AASQAAIR LR, ESPOL, GIERSA, AIRPARIF, ATMO PC, ASQAB, AIR NORMAND, AIRFOBEP, AIR PL, ASPA, AIR APSHeures d’ingénieurEMD : 200INERIS : 300LNE : 630Heures de technicienEMD : INERIS : LNE : -Document de sortie attenduGuide pratique de calcul d'incertitudeLien avec le tableau de suivi CPT-Lien avec un groupe de travail LCSQAGT « Incertitudes »Matériel acquis pour l’étude-
THEME 1 : Métrologie - Assurance qualité


Etude n° 1/4 : Contrôle qualité de la chaîne d’étalonnage

Responsable de l’étude : LNE


Objectif

L'objectif de cette étude est de faire circuler des mélanges gazeux de concentration inconnue dans les AASQA pour valider les différents raccordements effectués dans le cadre de la chaîne nationale d’étalonnage. De cette façon, on pourra s’assurer du bon fonctionnement de la chaîne nationale d’étalonnage et détecter d’éventuelles anomalies auxquelles il conviendra d’apporter des actions correctives.


Contexte et travaux antérieurs

1. Composés Dioxyde de soufre, Oxydes d’azote et Monoxyde de carbone

Depuis 2002, le LNE fait circuler des mélanges gazeux en bouteille de SO2, de NO et de CO de concentration inconnue dans les AASQA. Le mode opératoire est le suivant :

Au LNE : Détermination de la concentration du mélange gazeux en bouteille par le LNE (étalonnage aller).
Dans les AASQA : Détermination de la concentration du mélange gazeux en bouteille par l’AASQA.
Au LNE : Détermination de la concentration du mélange gazeux en bouteille par le LNE (étalonnage retour).

Les concentrations déterminées par les AASQA sont ensuite comparées aux concentrations déterminées par le LNE. Depuis 2005, le LNE organise, chaque année, 3 campagnes d’intercomparaison comprenant chacune 6 AASQA pour les polluants NO, CO et SO2.


2. Composé Ozone

Depuis 2007, le LNE fait circuler un générateur d’ozone portable dans les AASQA. Le mode opératoire est le suivant :

Au LNE : Détermination de la concentration du mélange gazeux délivré par le générateur d'ozone par le LNE (étalonnage aller).
Dans les AASQA : Détermination de la concentration du mélange gazeux délivré par le générateur d'ozone par l'AASQA.
Au LNE : Détermination de la concentration du mélange gazeux délivré par le générateur d'ozone par le LNE (étalonnage retour).

Les concentrations déterminées par les AASQA sont ensuite comparées aux concentrations déterminées par le LNE.

En 2008, 7 AASQA ont participé à cette campagne d'intercomparaison.




Travaux proposés pour 2009

En 2009, le LNE propose de :

réaliser 3 campagnes d’intercomparaison comprenant chacune 6 AASQA pour les polluants NO, CO et SO2,



faire circuler le générateur d’ozone portable dans 7 AASQA.



Renseignements synthétiques


Titre de l’étudeContrôle qualité de la chaîne d’étalonnagePersonne responsable de l’étudeTatiana MacéTravaux PérennesDurée des travaux pluriannuels-Collaboration AASQAEnsemble des AASQAHeures d’ingénieurLNE : 150 Heures de technicienLNE : 400 Document de sortie attenduRapport d’étudeLien avec le tableau de suivi CPT-Lien avec un groupe de travail LCSQA-Matériel acquis pour l’étudeMano-détendeur
Bouteilles de gaz
Générateur d’ozone
THEME 1 : Métrologie - Assurance qualité


Etude n° 1/5 : Analyse des impuretés
dans les « gaz de zéro »

Responsable de l’étude : LNE


Objectif

Un gaz de zéro est un gaz de pureté contrôlée qui doit être au moins exempt du gaz à analyser et des substances pouvant interférer (ex : air, azote).

L’objectif de cette étude est de mettre en place des moyens techniques pour vérifier la pureté des gaz de zéro en caractérisant et en quantifiant les impuretés présentes dans ces gaz de zéro.

Ceci permettra à terme d’analyser et de comparer les gaz de zéro vendus par les fabricants de gaz afin de valider le choix des fournisseurs et de répondre aux exigences normatives.


Contexte et travaux antérieurs

Pour le réglage à zéro des analyseurs, les AASQA utilisent des gaz de zéro (Air zéro en bouteille…) pour lesquels on considère que les concentrations des impuretés sont inférieures au seuil de détection des analyseurs et de ce fait, sont données comme étant égales à zéro. Toutefois, ceci reste un postulat pouvant parfois être remis en cause par exemple lors des audits réalisés par le COFRAC. De plus, les normes européennes NF EN 14211, NF EN 14212, NF EN 14625 et NF EN 14626 portant sur l’analyse de SO2, de NO/NOx/NO2, CO et O3 fournissent des spécifications pour les gaz de zéro à utiliser. Toutefois, la chaîne d’étalonnage pour l’air zéro n’existant pas pour l’instant, il n’est pas possible de déterminer si les exigences normatives sont respectées.

Enfin, la fabrication des mélanges gazeux de référence gravimétriques et la génération de mélanges gazeux de référence dynamiques (dilution d’un mélange gazeux haute concentration par voie dynamique, mélange généré par perméation…) impliquent l’utilisation de gaz zéro (azote ou air).

Une des sources d’erreur dans le calcul de la concentration de ces mélanges gazeux de référence est la pureté des gaz de zéro utilisés, ce qui est soulevé de façon récurrente par les auditeurs techniques du COFRAC et lors des réunions sur les comparaisons européennes et internationales, car les laboratoires nationaux se doivent d’être capables de déterminer la pureté des gaz utilisés.

En 2000, une première étude avait été réalisée afin de déterminer la technique analytique la plus adaptée à la quantification des impuretés dans les gaz zéro : il avait été conclu que la technique la plus adaptée était la spectroscopie par absorption infra-rouge avec une cellule à long trajet optique.

Par conséquent, le LNE s’était équipé d’un spectrophotomètre FTIR (BIO-RAD) avec une cellule à gaz ayant un long trajet optique de 100 mètres (INFRARED ANALYSIS).

Toutefois, la limite de détection obtenue pour le NO avec cet appareil était de 8 nmol/mol, ce qui était trop élevé pour les applications indiquées ci-dessus. Des améliorations apportées au système ont permis de diminuer la limite de détection pour le NO à 4 nmol/mol, mais ceci restait encore trop élevé vis-à-vis des spécifications des normes européennes. Par conséquent, à l’époque, il avait été conclu que l’étude sur la quantification des impuretés de NO dans les gaz zéro ne pourrait être poursuivie que si des investissements étaient effectués, car il ne subsistait plus, en l’état actuel, de possibilités d’amélioration du spectrophotomètre FTIR.

En 2007, au vu des exigences des nouvelles normes européennes et pour répondre à la demande des AASQA, le LNE a repris cette étude en réalisant une étude bibliographique pour faire une synthèse des systèmes analytiques les plus appropriés aux besoins techniques et des fabricants les distribuant et en effectuant des essais préliminaires sur les matériels susceptibles de répondre à notre cahier des charges et prêtés par des fabricants.

En conclusion, la bibliographie, les différents contacts avec les fabricants et les essais effectués ont montré qu’un seul système analytique présentait les performances techniques requises pour l’analyse des quatre impuretés NO, NO2, CO et SO2 en simultané avec des limites de détection de 1 nmol/mol, à savoir le spectromètre de type « Tunable Infrared Laser Absorption » de la société Aerodyne Research qui a été commandé fin 2007 par le LNE.

Cet appareil a été réceptionné en juin 2008 et les premiers essais effectués conduisent à des résultats très prometteurs notamment en termes de limite de détection pour le NO.
L’année 2008 devrait permettre d’optimiser les conditions opératoires et de développer la méthode de mesure pour pouvoir atteindre les limites de détection requises pour le NO (détermination de la répétabilité, de la linéarité et de la reproductibilité) et confirmer les performances métrologiques de l’appareil.


Travaux proposés pour 2009

En 2009, le LNE propose :

d’optimiser les conditions opératoires et de développer la méthode de mesure pour pouvoir atteindre les limites de détection requises pour un autre composé qui est le NO2 (détermination de la répétabilité, de la linéarité et de la reproductibilité) ;

de modifier le système analytique pour pouvoir également effectuer des mesures de SO2 et de CO (fin d'année 2009).


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeAnalyse des impuretés dans les gaz de zéroPersonne responsable de l’étudeChristophe SutourTravaux Pluri-annuelsDurée des travaux pluriannuels4 ans (2007-2010)Collaboration AASQA-Heures d’ingénieurLNE : 190 Heures de technicienLNE : 500 Document de sortie attenduRapport d’étudeLien avec le tableau de suivi CPTThème 2 : Métrologie (Tableau des besoins des AASQA pour 2007)
Evaluation de la pureté des gaz proposés par les différents fournisseurs, selon les spécifications indiquées dans les normes NF EN 14211, NF EN 1412, NF EN 14626 de juillet 2005 (ceci afin de répondre aux exigences normatives et de valider le choix des fournisseurs)Lien avec un groupe de travail LCSQA-Matériel acquis pour l’étudeModification du système analytiqueTHEME 1 : Métrologie - Assurance qualité


Etude n° 1/6 : Intercomparaison des stations de mesures

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

Les directives européennes sur la qualité de l’air ambiant demandent à ce que les mesures soient réalisées avec une incertitude limitée. Il est donc essentiel pour les AASQA de disposer d’outils leur permettant de déterminer l’incertitude de mesure.

L’INERIS a développé ces outils et organise des campagnes sur sites afin de caractériser le niveau des incertitudes de mesures.


Contexte et travaux antérieurs

Comme dans d’autres domaines, il apparaît nécessaire de mener en parallèle et de manière concertée :

Une approche par combinaison des incertitudes (dite méthode GUM) basée sur la détermination des facteurs qui participent à l’incertitude de mesure (exemple des mélanges pour étalonnage, des dérives d’appareil, des interférences etc.).

Une approche basée sur l’expérimentation directe par intercomparaison de plusieurs moyens d’analyse opérant en parallèle (arrêté du 19 mars 2003 ; Article 8).

Il est donc nécessaire de procéder à des intercomparaisons des moyens de mesure mis en œuvre par les AASQA afin de quantifier les écarts possibles entre stations, sur la base d’un échantillonnage restreint, et de comparer ces écarts aux exigences de la directive, et détecter des problèmes éventuels. Une telle opération réalisée périodiquement permet de détecter d’éventuelles dérives de qualité de mesure.

Dans ce cadre, trois types d’exercices complémentaires ont été retenus (cf. rapport de synthèse LCSQA de novembre 2004), développés et optimisés, au cours des dernières années, en particulier avec la mise en œuvre systématique d’un système de dopage de l’air ambiant :
Exercice interlaboratoire multipolluants : Il s’agit d’une intercomparaison de groupe des moyens mobiles qui permet de vérifier le respect des exigences réglementaires de la Directive Européenne pour chacun des polluants étudiés, par la détermination de l’intervalle de confiance relatif (reproductibilité selon la norme ISO 5725-2) assimilable à l’incertitude de mesure collective, par polluant et par niveau de concentration. Le calcul de la répétabilité interne est intégré pour les participants équipés de doublon d’analyseurs. Cet exercice, réalisé sur des stations mobiles de surveillance à part entière, présente l’intérêt pour les participants d’intercomparer leurs résultats sur l’ensemble de la chaîne de mesure (de la tête de prélèvement à l’acquisition), y compris les procédures de contrôle. Il a permis, en particulier, de mettre en évidence un certain nombre de dysfonctionnements non décelés lors des maintenances préventives.
Exercice interlaboratoire monopolluant : Cet exercice, dont les objectifs sont identiques, est réalisé en collaboration avec Atmo Picardie sur une station fixe dédiée (Atmo-Picardie/Creil). Chaque intercomparaison se concentre sur un polluant et ne concerne que les appareils de mesure, déplacés et mis en œuvre sur une station pour l’exercice, mais présente l’intérêt d’être plus léger de mise en œuvre pour les AASQA concernées, et peut donc se dérouler sur une plus longue période. Le doublement des appareils pour chaque participant permet, également, de déterminer la répétabilité intralaboratoire.
Intercomparaison 2 à 2 moyen mobile/station fixe : Cet exercice permet d’assurer, en un temps très court, la comparaison entre un « moyen mobile de référence » et une station fixe, et ce pour des valeurs de concentration étendues, en incluant les valeurs limites réglementaires. Il s’agit d’intégrer les stations fixes et de les relier aux stations mobiles intercomparées et ainsi de vérifier le respect des exigences de la Directive et des normes européennes. L’intervalle de confiance externe déterminé pour chaque station de mesure peut être considéré comme une estimation de l’incertitude de mesurage et donc être comparée à la valeur limite d’incertitude fixée par la Directive. Il ne s’agit que d’une estimation car on suppose que le moyen mobile réalise des mesurages exempts de biais systématique ce qui n’est rigoureusement pas exact. Cet exercice permet aussi de répondre à des demandes spécifiques d’AASQA au niveau d’une station donnée, et de réaliser des synthèses/bilan sur la base d’un échantillon représentatif de stations fixes étudiées.

Le programme 2008 a consisté en :

une campagne d’intercomparaison des moyens mobiles nationaux avec dopage multipolluant (NOx, O3, SO2, CO) de l’air ambiant réalisée en collaboration avec Atmo Poitou-Charentes. Les participants étaient Lig’Air, Air Pays de Loire, AIRAQ, AIRPARIF, AirBreizh. Le programme d’essais a mis l’accent sur la qualité des contrôles préliminaires chez les participants (phases d’étalonnage des analyseurs et de circulation des gaz en aveugle) avant la mise en œuvre des dopages avec notamment la recherche systématique de fuites dans les connexions fluidiques et la stabilité de la réponse des analyseurs. Ces contrôles ont permis d’améliorer sensiblement les écarts initiaux entre participants par rapports aux exercices précédents. Le traitement statistique des données a permis de déterminer l’incertitude de mesure collective par polluant et au Z-score de chaque participant (par polluant et niveau de concentration).
la préparation d'une nouvelle campagne d’intercomparaison des moyens mobiles européens avec dopage multipolluant (NOx, O3, SO2, CO) de l’air ambiant, qui aura lieu au 1er semestre 2009 sur le site de l’INERIS.
un exercice interlaboratoire monopolluant, organisé en collaboration avec Atmo-Picardie sur la station dédiée de Creil. Les participants étaient Atmo-Nord/Pas de Calais, Lig’Air, AirNormand, Qualit’Air Corse. Il a porté sur la mesure des PM10 à l’aide de TEOM 50°C et a mis en œuvre le dispositif de dopage développé spécifiquement pour ces essais. Cet exercice constituait également une phase de contrôle de la faisabilité du dopage in situ à l’aide des procédés de génération et de distribution retenus. Bien qu’en cours de développement, il a permis le dopage simultané de 6 têtes PM10. Le traitement des données a été effectué sur les moyennes quart-horaires au lieu des moyennes horaires.
une intercomparaison 2 à 2 « moyen mobile de référence INERIS – station fixe » avec dopage multipolluant sur une station gérée par ESPOL. Cette station avait été examinée en 2006 et nécessitait quelques modifications pour respecter les exigences des normes européennes. La campagne 2008 a donc consisté à vérifier les améliorations apportées à la configuration de la station. Il a été observé lors de la phase de contrôles préliminaires des écarts entre analyseurs de constructeurs différents qui semblent avoir une sensibilité variable à l’humidité de l’échantillon.

Le programme des prochaines interventions établi jusqu’en 2010 a été diffusé, avec les sites d’AirNormand en 2009 et de l’ASQAB en 2010.

La mise sous assurance qualité de l’exercice d’intercomparaison de moyens mobiles s’est poursuivie. Le dépôt du dossier de demande d’accréditation COFRAC « organisation d’essais interlaboratoires » est planifié pour le début 2009.




Travaux proposés pour 2009

Les AASQA seront de nouveau contactées afin de constituer le planning d’organisation des exercices à l’horizon 2013 ce qui permettra d’une part, à l’ensemble des AASQA de participer à un exercice d’intercomparaison de moyens mobiles, et d’autre part, aux AASQA volontaires pour accueillir ces exercices, de préparer leurs contributions.

Le programme 2009 sera constitué par :

une campagne d’intercomparaison des moyens mobiles nationaux avec dopage multipolluant de l’air ambiant. Elle sera réalisée en collaboration avec AirNormand du 26 mars au 3 avril 2009 sur le site de Rouen. Le programme d’essais intégrera les améliorations mise en place lors de l’exercice 2008 (intégration des zéro-ref, circulation en aveugle de 2 concentrations de gaz,…). Le traitement statistique des données conduira à l’incertitude de mesure collective par polluant et au Z-score de chaque participant (par polluant et niveau de concentration).

l’organisation en juin 2009 d’une campagne européenne d’intercomparaison des moyens mobiles. En effet, bon nombre de nos homologues qui étaient indisponibles lors de la première organisation en 2007 (VMM, Suisse, RIVM,…) ont manifesté le souhait de participer à une autre édition. Cette campagne sera réalisée sur le site de l’INERIS, qui accueillera ses homologues européens et quelques représentants français afin de constituer un panel de participants européens et de croiser au maximum les savoir-faire de tous. Notons qu'un nombre de participants minimal est nécessaire pour un traitement statistique robuste. A cette occasion, l’INERIS assurera le rapatriement et la centralisation des données. Le traitement statistique mis en œuvre (selon ISO 5725-2 et ISO 13528) sera identique à celui de l’exercice national.

un nouvel exercice interlaboratoire monopolluant organisé en collaboration avec Atmo-Picardie sur la station dédiée de Creil, avec dopage d’air ambiant en PM. Cette campagne sera effectuée en utilisant une version du système de dopage améliorée.

une intercomparaison 2 à 2 « moyen mobile de référence – station fixe » avec dopage multipolluant sur une station fixe d’AirNormand. Au delà de la vérification du respect des exigences de la Directive et des normes européennes, cette campagne permettra, comme lors des exercices précédents, d’examiner l’influence des lignes de prélèvements sur la qualité des mesures (encrassement des lignes par le nettoyage des lignes en cours d’exercice par exemple).

Renseignements synthétiques


Titre de l’étudeIntercomparaison des stations de mesuresPersonne responsable de l’étudeF. MARLIERE Travaux pérennesDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAAirNormand, Atmo-PicardieHeures d’ingénieurEMD : INERIS : 1000LNE : Heures de technicienEMD : INERIS : 1200
LNE : Document de sortie attendu1 rapport par campagne Lien avec le tableau de suivi CPTLien avec un groupe de travail LCSQAMatériel acquis pour l’étudeRenouvellement analyseurs, équipement contrôles métrologiques 
THEME 1 : Métrologie - Assurance qualité


Etude n° 1/7 : mise au point d’un système de dopage PM

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

L’objectif de cette étude est de mettre au point un système de dopage spécifique aux particules pour :

réaliser des intercomparaisons avec dopage permettant de garantir durant les exercices une gamme de concentrations étendue indispensable pour déterminer l’incertitude de mesure,
réaliser des comparaisons de stations de surveillance 2 à 2, notamment sur les futures stations de référence des PM 10,
prendre en compte la fraction volatile des particules.


Contexte et travaux antérieurs

La réglementation fixe des valeurs limites de concentration de polluants dans l’air ambiant en exigeant le respect de seuils d’incertitude maximale.

Pour estimer les incertitudes associées aux mesures, le LCSQA organise notamment des exercices d’intercomparaison reposant sur un dispositif de dopage de la matrice "air" en différents polluants gazeux.

Ce dispositif a été conçu pour garantir une distribution en gaz de caractéristiques identiques à tous les participants (même temps de séjour des gaz) à partir d’une matrice d’air ambiant naturelle enrichie par dopage. Une telle matrice permet, tout en conservant la représentativité d’une matrice réelle (interférents, etc.), de balayer différents niveaux de concentrations pour déterminer une incertitude de mesure sur une plage de mesure étendue. En effet, l’intérêt de la comparaison peut se trouver limité si les concentrations dans l’air ambiant lors des exercices sont trop faibles et peu variables. Par ailleurs l’uniformité des caractéristiques de l’air ambiant sur le lieu de mesure peut ne pas être parfaite et induire des écarts de mesure entre laboratoires.

Actuellement, ce type d’outil n’existe pas pour les particules. Il est donc proposé de combler cette lacune.

Pour mémoire, lors des deux premiers exercices d’intercomparaison de groupe menés au niveau français (exercices LCSQA/ASPA de 2003 et 2005), les concentrations en PM10 n’ont pas dépassé 40 µg/m3 et se sont situées en majorité au dessous de 20 µg/ m3.

Ces exercices se sont donc déroulés nettement au dessous de la valeur limite 24h (50 µg/m3), ce qui restreint fortement leur intérêt à l’égard de l’exigence de la directive européenne en termes d’incertitude, ainsi qu’au niveau de la démonstration de compétence des participants.

Un tel outil offrirait également la possibilité d’avoir un outil de comparaison 2 à 2 pour les stations de référence TEOM 50°C – TEOM-FDMS, ou jauge Beta RST. La présence d’une fraction semi-volatile dans la matrice ainsi générée constituerait un avantage considérable, en particulier afin d’assurer un suivi dans le temps du fonctionnement des FDMS.


Travaux réalisés en 2007 et 2008

Les travaux menés en 2007 ont permis d’identifier un générateur produisant des particules carbonées à partir d’une combustion de gaz, ayant les apports potentiels suivants pour cette étude

représentativité de l’aérosol généré : produit de combustion (source classique dans le domaine de l’air ambiant)
présence potentielle de composés semi-volatils : intérêt pour les modules FDMS et RST
production de débits importants, ce qui permet d’envisager la connexion de plusieurs analyseurs PM.

Une collaboration a été mise en place avec la société LNI. Nous avons ainsi pu disposer d’une version débridée de l’appareil, bénéficiant de réglages orientés « PM ».

Deux séries d’essais ont permis de sélectionner 3 points de fonctionnement, ainsi que de documenter le dispositif en terme de concentration, consommation de combustible, débit, etc.

Deux difficultés majeures ont également été identifiées, à savoir le haut niveau d’humidité (entraînant la production de condensats) et la température importante de la matrice.

Une solution a été trouvée en déconnectant la source et le système de distribution : la première est placée tout simplement dans le cône d’aspiration du second.

Les objectifs, pour le premier semestre 2008, ont été d’élargir le panel d’intervention, et d’acquérir une première base en matière de répétabilité et de fiabilité :

obtenir un débit à même de faire fonctionner 4 à 5 analyseurs de type PM : les tests ont démontré le caractère opérationnel pour 4 analyseurs, et indiquent que le chiffre 6 devrait pouvoir être atteint  ;
disposer d’au moins 3 niveaux de concentration entre 20 et 120 µg/m3 : les tests ont permis d’explorer la gamme allant de 30 à 160 µg/m3 en PM10. Nous relevons toutefois un manque important de répétabilité de la part du générateur.
disposer d’un prototype pouvant être déplacé sur le terrain : un test a été mené à l’INERIS dans des conditions « terrain », les analyseurs étant installés dans une remorque. Cet aspect sera confirmé lors de l’intercomparaison de l’automne 2008. A noter que les conditions météorologiques ont jusqu'ici été clémentes : le comportement par vent fort pourrait poser des difficultés, tant au niveau des têtes que du générateur lui-même.

Sous réserve de l’aboutissement de ces trois axes, nous avions prévu la participation à la campagne d’intercomparaison mono-polluant de Creil, automne 2008. Ce sera donc chose faite.


Travaux proposés pour 2009

Dans le cadre de la fiche LCSQA « intercomparaison », une campagne d’intercomparaison monopolluant est prévue à Creil à l’automne 2008, rassemblant un parc d’analyseurs TEOM 50°C PM10. Une session de dopage sera assurée à cette occasion. Ce retour d’expérience permettra de valider les acquis.

Sous réserve de cette confirmation, les efforts à mener en termes de développement sont désormais les suivants :

évaluer les améliorations à apporter sur le système de dilution et de distribution : certaines pièces sont-elles à améliorer en termes de durée de vie ? A titre d’exemple, le mode de distribution implique le passage de la matrice dopée à travers le ventilateur ; le mode de connexion source / répartiteur est très élémentaire ; les cylindres d’exposition des têtes PM10 sont volumineux, et relativement fragiles (plexiglas), etc.

répétabilité : la détermination de points de fonctionnement n’est pas à ce jour suffisante pour garantir l’obtention du niveau de concentration souhaité ; une réflexion sera menée sur ce point avec notre partenaire industriel LNI ; si nécessaire, nous chercherons à identifier des alternatives (autres sources).

Par ailleurs, en terme d’exploitation de l’outil, nous poursuivrons le travail d’intégration au sein des exercices interlaboratoires : nous chercherons, en collaboration avec nos collègues du LCSQA chargés des opérations d’intercomparaison, à participer à l’une de leurs actions, qu’il s’agisse d’exercice mono-polluant ou 2 à 2.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeMise au point d’un système de dopage PMPersonne responsable de l’étudeOlivier Le BihanTravaux Pluri-annuels Durée des travaux pluriannuels2007-2009Collaboration AASQAHeures d’ingénieurEMD : -INERIS : 250LNE : -Heures de technicienEMD : -INERIS : 400LNE : -Document de sortie attendu Rapport.Lien avec le tableau de suivi CPTThème 2 : Métrologie / AQ Lien avec groupe de travailCommission de suivi "particules"Matériel acquis pour l’étudepetit matériel


THEME 1 : Métrologie - Assurance qualité


Etude n° 1/8 : Développement d’un dispositif d’étalonnage
des appareils mesurant les concentrations
massiques de particules

Responsable de l’étude : LNE


Objectif

L'objectif est de développer un dispositif d'étalonnage et une procédure associée pour les appareils de mesure des concentrations massiques particulaires dans l’air ambiant (TEOM-FDMS).

Ce dispositif d'étalonnage pourra ensuite être directement utilisé par les AASQA dans leur stations de mesure pour étalonner leurs analyseurs automatiques de particules type TEOM-FDMS.

Contexte et travaux antérieurs

Une première étude a tout d'abord été menée sur l'étalonnage du TEOM 50°C.

Le principe de la procédure d’étalonnage développée pour le TEOM 50°C est basé sur l'introduction d'un aérosol directement par la canne d’aspiration sans considérer la tête de prélèvement.

Cette méthode consiste donc à injecter les particules délivrées par un générateur d’aérosol :
Tout d’abord, sur un filtre externe placé sur un porte-filtre classique; le filtre externe est ensuite pesé sur une balance de précision afin de mesurer la masse de particules déposées sur le filtre et d’en déduire ensuite la concentration massique (soit Cfiltre externe),
Puis, sur le filtre du TEOM 50°C et de relever la concentration massique indiquée par le TEOM 50°C (soit CTEOM).

Les deux concentrations massiques (Cfiltre externe et CTEOM) sont ensuite comparées entre elles et la concentration massique indiquée par le TEOM 50°C doit être si nécessaire corrigée.

Une recherche bibliographique approfondie a permis de s'équiper du générateur d’aérosol dont les caractéristiques convenaient le mieux en termes de caractéristiques métrologiques à savoir le PALAS Aerosol Generator GFG-1000 : cet appareil génère des particules de carbone dont les tailles sont comprises entre 200 et 300 nm.

Les études menées en 2006 et en 2007 ont conduit à optimiser les paramètres expérimentaux du générateur d'aérosol PALAS GFG-1000 par le biais d'essais sur un filtre externe. Une fois ces paramètres optimisés, les essais ont montré que le générateur d'aérosol PALAS GFG-1000 générait un aérosol ayant une concentration en particules répétable et reproductible dans le temps. De plus, les essais réalisés sur ces 2 années ont permis d'étudier le comportement du générateur d'aérosol PALAS GFG-1000 dans le temps, ce qui a permis de définir ensuite une procédure d'étalonnage adapté à ce type d'appareil.

Concernant le couplage du TEOM 50°C avec le générateur d'aérosol PALAS GFG-1000, les résultats obtenus en 2007 ont conduit à des incertitudes de l’ordre de grandeur de celles données par le constructeur (10 %).

En parallèle, le MEEDDAT et l'ADEME ont décidé de mettre en place des stations de référence pour les PM dans chaque AASQA pour pouvoir ajuster les données PM des autres stations de mesure : cette procédure consiste à mettre en parallèle un TEOM 50°C et un TEOM-FDMS dans les stations de référence et à ajuster ensuite les données PM des autres stations en utilisant les écarts constatés entre le TEOM 50°C et le TEOM-FDMS. Dans cette procédure, le TEOM-FDMS peut donc être considéré comme une référence. Au vu de ces nouveaux choix techniques, il a été demandé au LNE de réorienter l'étude sur l'étalonnage des analyseurs automatiques de particules en étudiant le TEOM-FDMS à la place du TEOM 50°C.

Par conséquent, le LNE s'est équipé d'un TEOM-FDMS en 2008 et a appliqué la procédure d'étalonnage proposée pour le TEOM 50°C au TEOM-FDMS : cette procédure a consisté à comparer la concentration mesurée par le TEOM-FDMS à celle pesée sur un filtre externe après avoir optimisé la procédure de génération des particules sur le filtre du TEOM-FDMS. Malheureusement, un problème de colmatage trop rapide du filtre du TEOM-FDMS n'a pas permis d’aboutir à une procédure finalisée d’étalonnage en masse du TEOM-FDMS avec le générateur d'aérosol PALAS GFG-1000, malgré de nombreux essais effectués pour optimiser les conditions opératoires.

Des essais supplémentaires ont toutefois été réalisés en couplant le TEOM-FDMS avec d'autres types de générateurs d'aérosols et montrent qu'avec d'autres types de particules (NaCl par exemple), le problème de colmatage peut être résolu, puisqu’une masse conséquente de particules peut être déposée sur le filtre du TEOM pendant un laps de temps correct, sans que le phénomène de colmatage ne se produise. Ces essais ont donc permis de montrer que le problème de colmatage était lié à la taille et la nature des particules impactées sur le filtre du TEOM-FDMS.


Travaux proposés pour 2009

Pour 2009, le LNE propose donc :
D'acheter un nouveau générateur de particules (génération de sels),
D'optimiser le couplage entre le nouveau générateur de particules et le TEOM-FDMS,
D'effectuer des premiers essais sur site dans une AASQA.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeDéveloppement d’un dispositif d’étalonnage des appareils mesurant les concentrations massiques de particulesPersonne responsable de l’étudeTatiana MacéTravaux Pluri-annuelsDurée des travaux pluriannuels5 ans (2005-2009) à cause des problèmes techniques rencontrés et du changement de matériel (TEOM 50°C/TEOM-FDMS)Collaboration AASQAPremiers essais en AASQAHeures d’ingénieurLNE : 190 Heures de technicienLNE : 500Document de sortie attenduRapport d’étudeLien avec le tableau de suivi CPT-Lien avec un groupe de travail LCSQA-Matériel acquis pour l’étudeGénérateur de particules
THEME 1 : Métrologie - Assurance qualité


Etude n° 1/9 : Développement de matériaux de référence
pour les hydrocarbures aromatiques
polycycliques (HAP)

Responsable de l’étude : LNE


Objectif

Depuis plusieurs années, des mesures de HAP sont régulièrement effectuées par les AASQA. Par conséquent, les pouvoirs publics doivent disposer de moyens fiables pour pouvoir comparer les évolutions dans le temps de ce type de pollution.

L’objectif de cette étude est de fournir des MRC contenant plusieurs HAP (benzo[a]pyrène, benzo[a]anthracène, benzo[b]fluoranthène, benzo[j]fluoranthène, benzo[k]fluoranthène, dibenzo[a.h]anthracène, indeno[1.2.3.c-d]pyrène et phénanthrène) pour assurer la traçabilité des analyses de HAP dans les particules pour la fin 2009.


Contexte et travaux antérieurs

En 2007, lors du développement de la méthode de dopage de particules par solution liquide, les essais réalisés sur la nature de la matrice ont posé quelques difficultés. En effet, il a été mis en évidence que la rétention des HAP sur du sable de Fontainebleau (connu comme étant une « matrice neutre ») n'était pas optimale. Des essais montrent qu’il faudra privilégier des matrices à tendance polaire, tel que l’alumine neutre, qui possèderont suffisamment de sites de rétention pour retenir les HAP.

D’autre part, ces travaux ont permis de montrer que le maintien, pendant 24 heures, de la solution de HAP en contact avec une matrice n’entraînait pas de dégradation ou de perte des composés.

En 2008, lors de l’essai interlaboratoire sur les HAP organisé par l’INERIS, le LNE a préparé, par gravimétrie, et certifié des solutions correspondants aux différentes concentrations de HAP pouvant être rencontrées dans l’environnement : la méthode mise en œuvre pour la certification des concentrations est une méthode primaire basée sur la dilution isotopique en chromatographie en phase gazeuse avec détection par spectrométrie de masse, la dilution isotopique utilisant des molécules marquées. Cette participation a permis de mettre en évidence un problème analytique dû à la nature des composés marqués (molécules deutérées) qui présentent de fortes interactions avec les molécules recherchées. Des molécules marquées au carbone 13 ont été retenues comme nouvel étalon interne. La méthode analytique a été développée et validée avec ces nouvelles molécules.

Des essais complémentaires ont été effectués pour valider le choix de l’étalon interne :

Réalisation d'essais de comparaisons molécules marquées carbone 13 / molécules deutérées sur les différents types de matrice évalués l’année précédente (sable de fontainebleau, alumine…).
Réalisation d'essais pour s’assurer que, lors de l’extraction sous solvant chaud pressurisé (Cf. Norme européenne 15549), le matériau de remplissage des cellules d’extraction (qui permet d’éviter les volumes morts) ne retient pas les molécules marquées.

Les résultats de ces essais ont permis de conclure que les molécules deutérées devaient être remplacées par des molécules marquées au carbone 13 pour la dilution isotopique.

Le LNE a également mis au point et validé une méthode de détermination des HAP par chromatographie en phase liquide couplée à un spectromètre fluorescence.


Travaux proposés pour 2009

En 2009, le LNE propose de finaliser le développement de la méthode de dopage qui comprendra :
la détermination de la nature des particules à doper
l’influence du solvant de dopage
la détermination du mode de séchage des particules
l’influence de la concentration de la solution de dopage
l’étude de l’homogénéité
l’étude de la robustesse du dopage.



Renseignements synthétiques


Titre de l’étudeDéveloppement de matériaux de référence pour les HAPPersonne responsable de l’étudeJulie CABILLIC - Béatrice LALERE Travaux PluriannuelsDurée des travaux pluriannuels4 ans (2007-2010)Collaboration AASQAOui, à termeHeures d’ingénieurLNE : 190Heures de technicienLNE : 750Document de sortie attenduRapport d’étudeLien avec le tableau de suivi CPT-Lien avec un groupe de travail LCSQA-Matériel acquis pour l’étudeMolécules marquées C13
THEME 2 : Métrologie / Etude des performances des appareils de mesure


Etude n° 2/1 : Etude des PERFORMANCES DES appareils
de mesure

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

L’objectif de cette étude est de poursuivre les travaux relatifs à l’évaluation des instruments de mesure de polluants atmosphériques, afin de

permettre aux utilisateurs d’analyseurs automatiques ou de préleveurs de disposer des éléments nécessaires pour assurer et optimiser la qualité des mesures
s’assurer que les appareils répondent aux exigences des Directives en matière d’incertitude
proposer, le cas échéant, des améliorations des normes pour qu'elles soient en phase avec leur utilisation en routine

Contexte et travaux antérieurs

Evolution dans le temps des performances des analyseurs
Les évaluations d’analyseurs effectuées dans le cadre des travaux du LCSQA ont montré que certaines caractéristiques de performance des analyseurs ont un impact significatif sur la justesse de la mesure et sur l’incertitude associée aux résultats de mesure. C’est le cas de la sensibilité aux paramètres d’influence (en particulier température ambiante et interférents). Cette influence est déterminée lors de la mise en œuvre d’essais d’approbation de type, mais est susceptible de se dégrader dans le temps.

L'objectif initial de l'étude pluriannuelle "Evolution dans le temps des performances des analyseurs" était de réaliser un suivi de ces caractéristiques sur des analyseurs fonctionnant en station, afin d’évaluer les dérives des coefficients de sensibilité et leur impact sur les écarts et sur l’incertitude de mesure. Ces résultats devaient, en particulier, permettre de définir si ces paramètres peuvent constituer des indicateurs de renouvellement des appareils.

Il a été décidé d'effectuer cette étude sur des analyseurs d'ozone et de NOx, selon le planning suivant :
2007 : analyseurs d’O3 année 1 (réalisé)
2008 : analyseurs de NOx année 1 (réalisé)
2009 : analyseurs d’O3 année 3,
2010 : analyseurs de NOx année 3.

Afin d'optimiser l'utilisation des résultats des tests, le premier volet de l'étude (année 1 pour l'ozone et les NOx) a été couplé à l'étude des Variations des caractéristiques de performance des analyseurs en fonction de la concentration d’essais. L’objectif était de vérifier si les tests de performance des analyseurs à 2 niveaux de concentration en mesurande (i.e. conformément aux normes en vigueur) sont suffisants pour l’établissement des budgets d’incertitude.

Les résultats concernant l'ozone montrent clairement que si les caractéristiques de performances des analyseurs évoluent dans le temps, elles ne pourront pas être reliées directement à l'âge des analyseurs. Il sera donc très difficile d'observer une évolution de ces caractéristiques dans le temps. En revanche, des comportements non linéaires ont été observés lors de l'étude des facteurs de sensibilité à des concentrations intermédiaires en mesurande.
Il est donc proposé de ne pas donner suite à l'étude telle que présentée en 2007 et 2008, et de réviser les objectifs en fonction des résultats déjà obtenus, qui font apparaître des besoins d’essais complémentaires, afin :
de faire évoluer les procédures d'approbation de type et conduire ainsi à une amélioration des budgets d'incertitude (dans le cadre des prochaines révisions des normes CEN),
de quantifier certains facteurs d’influences mis en évidence et établir des préconisations d'utilisation de ces analyseurs : influence de la température autour de 20°C et influence de l’humidité en cas de forte humidité (temps de retour à l’équilibre).

Compte tenu des priorités identifiées pour 2009, ces essais complémentaires sont différés en 2010.

Travaux proposés en 2009

1/ Estimation des caractéristiques de performance des analyseurs d'ozone et NOx miniaturisés commercialisés par "2B Technologies"

De nouveaux analyseurs d'ozone et de NOx miniaturisés et à bas prix, basés sur une technique similaire à la méthode de référence, sont disponibles sur le marché. Ces analyseurs, fabriqués aux USA par l'entreprise "2B Technologies" ne bénéficient pas d'une approbation par type conforme aux normes en vigueur pour la mesure fixe dans le cadre de l'application de la directive européenne. Toutefois, ces analyseurs présentent un certain nombre d'avantages : bas prix, fonctionnement sur batterie 12V, légers et peu encombrants… Ces analyseurs semblent donc pouvoir répondre a minima à des besoins en mesure indicative.

Il est donc proposé de réaliser une série de tests en laboratoire de ce type d'appareils. Ces tests sont basés sur les tests d'approbation de type. Toutefois, l'étude se limitera aux paramètres d'influence a priori les plus sensibles en cas d'utilisation du type mesure indicative.

Ainsi, il est proposé l'étude selon la norme de l'influence de la température, de la tension d'entrée et de l'humidité, une étude de l'influence de redémarrages intempestifs, et un test de terrain.

Cela permettra :

de caractériser le fonctionnement et les performances générales de ces analyseurs,
d'apporter des informations sur l'interfaçage (analogique et numérique) et les possibilités de communication avec l'outil
d'estimer le budget d'incertitude de ces analyseurs par rapport aux besoins réglementaires pour ce type de mesure.

Au final, des recommandations concernant l'utilisation et les champs d'application de ce nouveau type d'analyseur pourront être émises.

L'étude s'étalera sur 2 ans, avec en 2009 des tests sur les analyseurs d'ozone, dont certaines AASQA sont déjà équipées, et en 2010 des tests sur les analyseurs de NOx.

2/ Méthodes alternatives à la méthode de référence pour la mesure des particules : test et retour d'expérience sur le microvol commercialisé par "Ecomesure"

Les PM (PM10 et PM2.5) sont des polluants occupant une place prioritaire dans le cadre de la surveillance de la qualité de l'air, en particulier avec la nouvelle directive intégrée. De manière complémentaire à la mesure fixe (au sens de la directive unifiée), la mesure indicative des concentrations massiques de PM en air ambiant constitue un réel besoin avec le développement récent de la cartographie, mais aussi en termes d'exposition des personnes ou de surveillance de sites industriels.
La mise en œuvre de la mesure de PM selon l'approche de la mesure fixe étant relativement contraignante et coûteuse, l'objectif est de réaliser une étude des méthodes alternatives pour la mesure indicative des particules dans l'air ambiant, complémentaire à celle réalisée pour les applications en air intérieur, et pour laquelle le cahier des charges est sensiblement différent.

Une première étude sur la mesure indicative des particules, par méthodes optiques, réalisée par le LCSQA en 2006, avait notamment permis un bilan sur ce type d'outils, en particulier ceux adaptés à une utilisation en air ambiant. A ces outils s'ajoute un préleveur portable bas-débit, le Microvol, distribué en France par Ecomesure, très proche de la technologie du mini-partisol, faisant appel à la gravimétrie.

Cet échantillonneur de PM sur filtre présente un certain nombre d'avantages : bas prix, fonctionnement sur batterie 12V, léger et peu encombrant, pouvant être installé directement à l'extérieur, et permettant de réaliser en plus de la pesée des filtres, des analyses chimiques des particules prélevées. Ainsi, cet outil a déjà été aquis par plusieurs AASQA (en Rhones-Alpes et en PACA, en particulier) pour des études de cartographie des PM, elles se sont montrées très intéressées par des tests, dès 2009.

Il est proposé ici de réaliser des tests pour :

Collecter les retours d'expérience auprès des AASQA sur cet outil,
En fonction de ces retours, compléter la caractérisation du fonctionnement et les performances générales de ces préleveurs (stabilité du débit en fonction du temps, de la température et de la tension d’entrée, intercomparaison avec TEOM-FDMS, bilan sur l'interfaçage (analogique et numérique) et les possibilités de communication avec l'outil).
Réaliser un premier retour d’expérience sur les études de cartographie PM, en fonction de l'état d'avancement de celles-ci,

Au final, des recommandations concernant l'utilisation et les champs d'application de ce nouveau préleveur pourront être émises. Un objectif est, si possible, de fournir, à partir des retours d'expérience des AASQA et des tests complémentaires, une première estimation de l'incertitude de mesure associée à cette technique, afin de situer les performances de cet outil par rapport à la définition d'une méthode indicative au sens de la directive européenne sur la qualité de l'air ambiant.


Renseignements synthétiques


Titre de l’étudeEtude des performances des appareils de mesure Personne responsable de l’étudeG. Aymoz - N. BocquetTravaux Pérennes Durée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAOUIHeures d’ingénieurEMD : INERIS : 270LNE : -Heures de technicienEMD : INERIS : 330LNE : -Document de sortie attendu1 Rapport d’étudeLien avec le tableau de suivi CPTMatériel acquis pour l’étude

THEME 2 : Métrologie / Etude des performances des appareils de mesure


Etude n° 2/2: Suivi du PARC INSTRUMENTAL des AASQA

Responsable de l’étude : EMD


Objectifs

Les objectifs de cette étude sont multiples :

Suivi permanent du parc instrumental du dispositif français de surveillance de la qualité de l’air
Gestion des échanges d’informations entre les utilisateurs, les constructeurs et les pouvoirs publics
Animation de l’atelier concernant les problèmes techniques observés sur les appareils lors des Journées Techniques des AASQA (désormais annuelles)
Aide à la gestion de la base de données INVEST de suivi des équipements analytiques des AASQA (partie « inventaire national des équipements »)
( Assurance – Qualité des données et exploitation scientifique de l’ « Inventaire National des Equipements » (sous-ensemble de la base INVEST sur Atmonet.org, gérée par l’ADEME)
( Expertise pour l’ADEME sur le fonctionnement des équipements analytiques des AASQA
Veille technologique sur les appareils (amélioration des produits existants, entrée sur le marché de nouveaux systèmes avec retour d’expérience le cas échéant) pour l’information des utilisateurs avant acquisition de matériel.


Contexte et travaux antérieurs

A l’horizon 2013, le parc instrumental français utilisé dans le cadre de l’application de la nouvelle Directive sur la Qualité de l’air ambiant devra être conforme aux méthodes de référence décrites par les normes EN de 2005 pour les polluants SO2, NO/NOx/NO2, O3, CO et C6H6.

Bien que les appareils concernés soient couverts par une approbation de type et une certification de produit, leur comportement effectif sur le terrain et la qualité de leur fabrication nécessitent d’être surveillés. Ce constat concerne également les préleveurs de particules sur filtres ainsi que les dispositifs d’étalonnage portables (hors mélanges gazeux comprimés). L’atelier relatif aux problèmes rencontrés sur ces différents appareillages, régulièrement au programme des Journées Techniques des AASQA en témoigne.

Un point focal d’informations pour les différents protagonistes du dispositif national de surveillance est donc nécessaire :

pour les utilisateurs sur le plan technique, tant sur les appareils usuels que sur les nouveaux dispositifs
pour les constructeurs pour le retour d’expérience sur leurs produits,
pour les pouvoirs publics (Ministère en charge de l’Environnement, ADEME) dans le cadre des orientations techniques, notamment vers les appareils approuvés par type tel que définis dans les normes EN et tel que imposés à moyen terme par la nouvelle Directive unifiée,
pour l’organisme national de certification (ACIME) dans le cadre du suivi des produits certifiés.


Travaux proposés pour 2009

En réponse à ces besoins, le LCSQA propose d’assurer le suivi du parc instrumental français au travers :

de la centralisation des problèmes rencontrés sur les différents appareillages (analyseurs automatiques, préleveurs séquentiels de particules, systèmes dynamiques d’étalonnage portables) du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air, à partir d’une consultation régulière des responsables techniques d’AASQA. Cela pourra amener l’organisation de rencontres utilisateurs / fabricant dans le cas de problèmes généralisés, afin d’aboutir à la mise en place d’actions correctives globales. De même, dans le cas d’appareils certifiés "NFIE", un retour d’informations à l’ACIME pourra être fait, permettant une action auprès du fabricant.
de l’aide à la gestion de la Base de Données INVEST (partie « inventaire national des équipements ») permettant un suivi des équipements métrologiques des AASQA. Le contrôle de la qualité des données de l’inventaire sera assuré, ainsi qu’une exploitation permettant à l’ADEME d’avoir une veille technologique et informative communicable aux délégations régionales (génération d’appareil, avantages & inconvénients ou innovations technologiques selon la marque et le type, liste actualisée des appareils approuvés par type etc…)
d’une veille technologique sur les appareils, organisée autour d’une cellule d’alerte qui réunira les experts thématiques du LCSQA (EMD, LNE et INERIS), l’ADEME et des représentants des AASQA.. En cas d’amélioration de produit existant ou de l’entrée sur le marché de nouveaux systèmes, identifiée par le LCSQA ou par une AASQA, un dossier technique sera constitué (avantages & inconvénients avec retour d’expérience le cas échéant) pour l’information de l’ensemble des utilisateurs potentiels avant acquisition de matériel. Dans le cas de nouveaux appareils certifiés arrivant sur le marché, l’objectif sera de mutualiser les premières expériences sur le terrain avant d’envisager des achats massifs d’appareils qui ne donneraient pas satisfaction dans le temps. Dans le cas d’appareils qui ne font pas aujourd’hui l’objet d’une certification (TEOM-FDMS 1405, préleveurs de particules bas débit …) ou qui ne le feront pas dans le futur (analyseurs miniaturisés …), l’objectif sera d’informer les AASQA le plus efficacement possible sur les tests de performances réalisés par le LCSQA ou éventuellement par des AASQA (programmation, échéances, et résultats).



Renseignements synthétiques


Titre de l’étudeSuivi du parc instrumental des AASQA Personne responsable de l’étudeF. MATHETravaux pérennes Durée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAOuiHeures d’ingénieurEMD: 300INERIS:LNE:Heures de technicienEMD: INERIS : LNE : Document de sortie attenduRapport d’étudeLien avec le tableau de suivi CPTThème 2 : Métrologie / poursuite du suivi du parc Lien avec un groupe de travailNonMatériel acquis pour l’étude-


THEME 2 : Métrologie / Etude des performances des appareils de mesure

Etude n° 2/3 : Expertise technique dE préleveurS
séquentielS A BAS DEBIT POUR LES particules
en suspension dans l’air ambiant

Responsable de l’étude : EMD


Objectif

L’objectif de cette étude est de donner un avis technique sur des préleveurs séquentiels à bas débit (2,3 m3/h) pour les particules en suspension dans l’air ambiant.

2 appareils de ce type susceptibles d’intéresser les AASQA ont été identifiés: Le SEQ 47/50 de la marque allemande LECKEL et l’Hydra Dual Sampler de la marque italienne FAI Instruments.

L’appareil allemand est reconnu comme préleveur de référence et a été utilisé dans la majorité des études menées par les organismes européens sur la thématique des particules en suspension dans l’air ambiant -.

De par sa conception originale, l’appareil italien possède un potentiel intéressant, notamment en ce qui concerne la caractérisation chimique des particules (double prélèvement simultané et sur ligne indépendante).

A ce jour, il n’existe pas pour le moment de distributeur de ces appareils sur le sol français, ce qui explique leur absence dans le parc instrumental français.

Cependant ce type de préleveurs intéresse de plus en plus les AASQA dans le cadre de leurs études, compte tenu des caractéristiques sur le papier: débit de prélèvement à 2,3 m3/h permettant la collecte d’une quantité de matière intéressante sur le plan de la pesée et de l’analyse, autonomie de fonctionnement, facilité de mise en œuvre, possibilité d’utiliser des supports filtrants de type membrane sans risque de colmatage, coût moindre par rapport à des appareils concurrents tels que le Partisol Plus…. Une expertise technique apparaît donc nécessaire.


Contexte 

A l ‘heure actuelle, le Partisol Plus de Thermo R&P est le préleveur à bas débit majoritairement utilisé en AASQA, notamment dans le cadre de la mesure des métaux lourds dans les PM10. Il utilise la tête de prélèvement US PM10 nécessitant un débit de 1m3/h.

La révision en cours des normes (EN 12341 pour les PM10 puis EN 14907 pour les PM2.5) va privilégier le prélèvement à 2,3 m3/h avec la tête normalisée européenne.

A un prélèvement sur filtre est souvent associé une mesure de sa composition chimique (par exemple, la teneur en 7 anions et cations ainsi qu’en EC/OC des PM2.5, tel que demandé dans la Directive 2008/50/CE). Ces préleveurs à bas débit vont donc susciter un intérêt auprès des AASQA.

2 appareils de ce type ont été identifiés sur le marché :

Le LECKEL SEQ 47/50 a le statut de référence gravimétrique dans de nombreuses études. Il est ainsi utilisé comme tel par le JRC-IES dans le cadre des exercices d’intercomparaison européen, que ce soit en PM10 ou en PM2.5.
Le FAI Hydra Dual Sampler est un préleveur à double canal distinct, lui permettant ainsi de répondre à plusieurs objectifs: prélèvement simultané en PM10 qu’en PM2.5 sur média filtrant spécifique, prélèvement d’une même fraction granulométrique sur média filtrants distincts adapté aux composés chimiques recherchés, tests de têtes de prélèvements…

Bien que ces appareils d’origine étrangère n’aient pas pour le moment de distributeur en France, ils sont susceptibles d’entrer dans le parc instrumental français. Les acheteurs potentiels ont donc besoin d’un avis technique avant décision. L’étude proposée vise à répondre à ce besoin. Les informations pourront également être utilisées dans le cadre de la révision des normes, notamment si la certification de produits couvre les préleveurs séquentiels sur filtres.


Travaux proposés pour 2009

Constitution d’un dossier technique en vue d’un bilan comparatif des caractéristiques par rapport aux appareils déjà en utilisation en AASQA

Ce dossier portera notamment sur la conception, les caractéristiques techniques (principe de régulation du débit, gammes de débit d’utilisation, facilité de mise en œuvre…) et les coûts associés (investissement, fonctionnement). Un comparatif avec les appareils actuellement utilisés en AASQA (Thermo R&P Partisol Plus, Digitel DA80) sera effectué.

Le cas échéant, le retour d’expériences d’utilisateurs (français ou étrangers) sera effectué.
Ces informations permettront d’aider les AASQA dans leurs achats futurs de préleveurs et d’élaborer des caractéristiques de conception et de performance, nécessaires si les préleveurs séquentiels sur filtres sont concernés par la certification de produits dans le cadre de la révision des normes entreprise par le WG15 du CEN.

Tests sur le terrain et campagne de comparaison avec le Partisol Plus

Une mise en œuvre sur le terrain des appareils sera effectuée, permettant d’appréhender leur comportement et leurs potentialités: facilité de manipulation, maîtrise des paramètres de fonctionnement (débit, températures, pression, volume prélevé), types de supports filtrants utilisables par l’appareil.

Le Partisol Plus de Thermo R&P étant actuellement le préleveur à bas débit majoritairement utilisé en AASQA, une campagne de prélèvement mettant en parallèle 1 Partisol Plus et les préleveurs sera effectuée, permettant de comparer les appareils sur le plan de la concentration massique de particules PM10 et PM2.5.

Sous réserve de faisabilité technique, en lien avec le programme EMEP, une intégration d’au moins un de ces appareils dans la campagne de mesure de particules à l’échelle européenne au printemps 2009 sera envisagée (cf. étude n° 35 « Missions diverses & travaux de synthèse »)

Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeExpertise technique de préleveurs séquentiels à bas débit pour les particules en suspension dans l’air ambiantPersonne responsable de l’étudeF. MATHETravaux AnnuelDurée des travaux pluriannuels2009Collaboration AASQAHeures d’ingénieurEMD : 200INERIS : LNE : Heures de technicienEMD : 545INERIS : LNE : Document de sortie attenduRapportLien avec le tableau de suivi CPTThème 2 : Métrologie – travaux sur les appareilsLien avec un groupe de travailNonMatériel acquis pour l’étude Préleveur FAI Hydra Dual Sampler
THEME 3 : Métrologie – Métrologie des particules PM10 et PM 2.5


Etude n° 3/1 : Veille technologique et réglementaire
sur la méthode par absorption de
rayonnement bêta pour la mesure des
particules en suspension dans l’air ambiant

Responsable de l’étude : EMD


Objectif

L’objectif de cette étude est d’assurer une veille technologique sur la méthode par absorption de rayonnement bêta pour la mesure des particules en suspension dans l’air ambiant qui, contrairement à la microbalance à variation de fréquence, concerne plusieurs constructeurs. Un accompagnement dans la mise en œuvre au sein du dispositif français de surveillance de la qualité de l’air, des analyseurs de particules par absorption de rayonnement bêta est également proposé.


Contexte et travaux antérieurs

La méthode de mesure par variation de fréquence est la principale technique de mesure de la concentration massique des particules en suspension dans l’air ambiant mise en œuvre par les AASQA. Les polluants PM10 et PM2.5 sont ainsi majoritairement mesurés sur site par TEOM-FDMS. Face à cet appareil issu d’un seul fabricant étranger (Thermo R&P), l’autre méthode de mesure, à savoir l’absorption de rayonnement bêta est utilisée de façon marginale et exclusivement pour PM10 (malgré un nombre important de fabricants et une utilisation plus étendue à l’étranger, aussi bien en PM10 qu’en PM2.5).

Cependant, dans le cadre de la surveillance réglementaire européenne, cette technologie est suffisante et certaines AASQA la maintiennent dans leur parc instrumental. Le faible nombre d’appareils (environ 70 à ce jour) permet d’envisager une simplification de la gestion administrative des sources radioactives présentes dans ces appareils.

Le LCSQA - EMD, compte tenu de son expérience sur ce type de métrologie, propose donc de terminer son étude spécifique débutée en 2007 sur les potentialités de la méthode par absorption de rayons bêta qui est à ce jour la seule méthode normalisée pour la mesure des particules dans l’air ambiant (norme NF ISO 10473). Cette expérience est utilisée dans le cadre des travaux actuels du CEN WG15 sur l’établissement d’une méthode de référence automatique pour la mesure des particules.


Travaux proposés pour 2009

Ces travaux comportent deux volets :

( La fin des travaux de 2008 concernant

la faisabilité de la mesure des PM2.5 sur les appareils commerciaux disponibles sur le marché français, par comparaison sur le site de Douai avec la seule technique retenue par les pouvoirs publics pour la mesure en continu pour le calcul de l’Indice d’Exposition Moyen (à savoir le TEOM-FDMS)

le couplage entre la mesure radiométrique et la mesure optique. Plusieurs constructeurs (Met One, Thermo, Environnement SA) associent désormais la mesure par radiométrie de la concentration massique des particules avec une méthode optique telle que le comptage granulométrique ou la néphélométrie, jouant ainsi sur la complémentarité de ces 2 principes de mesure : d’un côté une mesure fiable de la concentration massique mais pénalisée par un pas de temps de mesure jugé trop long par les AASQA, de l’autre une mesure rapide d’une caractéristique de l’aérosol mais qualifiée de douteuse lorsqu’elle est convertie en concentration massique. L’objectif est de voir la fiabilité d’un tel couplage sur les appareils disponibles sur le marché français par des tests de comparaison sur le site de Douai. La méthode optique intégrée sur la jauge sera comparée à la mesure d’un COP Grimm modèle 365, appareil développé spécifiquement pour l’air ambiant et utilisé en réseau étranger en tant qu analyseur de particules en suspension (ex : Allemagne au Bade-Wqrtemberg)

l assistance au déploiement et au fonctionnement en AASQA des radiomètres bêta (Assurance-Qualité)


( La mise en place d un système centralisé de gestion des sources radioactives pour les radiomètres bêta utilisés par les AASQA.

Un tel système, sous la responsabilité du LCSQA-EMD permettra de faciliter les échanges avec l’Autorité de Sûreté Nucléaire dans le cadre d’un dossier d’autorisation unique. Ainsi, en tant que Personne Compétente en Radioprotection, le LCSQA-EMD prendra la responsabilité de l’organisation de la radioprotection en AASQA et la gestion correcte des sources (localisation, contrôle périodique par un organisme agréé) en s’appuyant sur un réseau de responsables locaux clairement identifiés.



Renseignements synthétiques


Titre de l’étudeVeille technologique et réglementaire sur la méthode par absorption de rayonnement bêta pour la mesure des particules en suspension dans l’air ambiantPersonne responsable de l’étudeF. MATHETravaux PérennesDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAHeures d’ingénieurEMD : 250INERIS :LNE :Heures de technicienEMD : 600 INERIS : LNE : Document de sortie attenduRapport d’étudeLien avec le tableau de suivi CPTThème 2 : Métrologie / ParticulesLien avec un groupe de travailCommission de Suivi "Particules"Matériel à acquérir pour l’étude 
THEME 3 : Métrologie – Métrologie des particules PM10 et PM 2.5

Etude n° 3/2 : Suivi et optimisation
de l'utilisation des TEOM-FDMS

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

L’objectif de cette étude est de poursuivre l'accompagnement de la mise en en œuvre des modules FDMS au sein du dispositif français de surveillance de la qualité de l’air.

Pour ce faire, un ensemble d’actions est proposé, parmi lesquelles :

la poursuite du dossier "équivalence" et le suivi des travaux européens,
la mise à jour le guide sur le fonctionnement du FDMS (valorisation des retours d'expérience des AASQA sur l'utilisation des FDMS),
des tests en laboratoire pour optimiser et faciliter l'utilisation des FDMS.

Il est à noter qu’un travail similaire est mené par l’ EMD sur les jauges Bêta (cf. étude 14).


Contexte et travaux antérieurs

Afin de répondre à l'exigence européenne de fournir des données de PM équivalentes aux normes en vigueur, la France a décidée d'opter pour une solution instrumentale (mesures par TEOM-FDMS et Jauge Bêta MP101-RST). Une démonstration d'équivalence de ces deux appareils avec la norme EN12341 (PM10), et du TEOM-FDMS seul avec la norme EN14907 (PM2,5) a été réalisée, et un dossier d'équivalence déposé auprès de la commission européenne. Depuis le 1er janvier 2007, les TEOM-FDMS sont donc très largement utilisés en routine sur l'ensemble du territoire pour la surveillance des PM10 et des PM2.5, en vue du respect de la directive européenne sur la qualité de l'air.

Cette étude se place dans la continuité des études réalisées depuis plusieurs années sur les TEOM-FDMS, et notamment en 2007 ( HYPERLINK "http://www.lcsqa.org/thematique/metrologie/integration-des-modules-fdms-et-rst" Intégration des modules FDMS et RST) et 2008 (Accompagnement au déploiement des modules FDMS). L'objectif principal est de suivre, par divers types d'actions, l'intégration des TEOM-FDMS au dispositif Français de surveillance de la qualité de l'air. Parmi les principales actions réalisées en 2008, on notera les deux points suivants :

Le suivi de la démonstration d'équivalence et des travaux européens sur la mesure des particules :

En particulier, le JRC réalise actuellement des campagnes de mesure des PM10 dans plusieurs pays européens afin d'évaluer les méthodes de mesure actuellement utilisées. La France a participé en 2008 à cet exercice européen d'intercomparaison.

Le suivi du déploiement et de l'utilisation des FDMS au sein des AASQA :

Concernant les FDMS, la problématique du déploiement qui était une priorité en 2006 et 2007, a désormais largement évolué vers l'assistance technique au fonctionnement de l'outil et à l'optimisation des conditions de son utilisation. L'écriture d'un guide (dont la version 4 est disponible sur le site web du LCSQA), regroupant les retours d'expérience de l'ensemble des utilisateurs (AASQA et LCSQA), a été initiée en 2008. La collecte des retours d'expérience se fait notamment par le biais de réunions d'échanges autour du TEOM-FDMS, organisées en région et regroupant un nombre restreint d'AASQA. La mise à jour de ce guide, ainsi que la finalisation de ces réunions est proposée ci-dessous pour 2009.


Travaux proposés pour 2009

1. Suivi du fonctionnement des TEOM-FDMS et évolution de l'outil

Appuis dans le cadre de la Commission de Suivi "Surveillance des particules en suspension"

L’équipe du LCSQA/INERIS s’attachera notamment, comme c'est le cas depuis 2006, à suivre le bon fonctionnement des TEOM-FDMS, installés sur un site de référence ou non : les AASQA qui rencontreront des difficultés de mise en œuvre, pourront, en particulier, contacter l’INERIS pour les TEOM-FDMS, en compléments des actions relevant des fournisseurs.

En effet, les exercices 2006, 2007 et 2008 ont montré l’intérêt de prévoir une disponibilité afin de prendre en compte, en cours d’année, des besoins émergents au niveau de la Commission de Suivi "Surveillance des particules en suspension". Toutefois, TEOM-FDMS sont utilisés en routine depuis début 2007 dans chaque AASQA, les principales questions ont été traitées, et les nouveaux besoins émergents devraient désormais connaître une décroissance. Cette disponibilité est donc maintenue, mais à un niveau moins important que les années précédentes.

Assurance Qualité

Il s’agit de poursuivre en 2009, les actions initiées en 2007 et 2008 dans le cadre de l’assistance au déploiement. En particulier, un recensement des pannes et de leur analyse a permis d'établir un guide sur le fonctionnement du FDMS. Ce guide est disponible sur le site web du LCSQA. Afin d'actualiser ce guide, il a été décidé courant 2008 de rencontrer toutes les AASQA afin de recueillir les retours d'expérience sur l'utilisation du FDMS et d'apporter aux AASQA des éléments sur le fonctionnement de l'outil.

Ces rencontres se déroulent par petits groupes d'AASQA, dans un souci d'efficacité et de dialogue entre les différents intervenants. Il est donc proposé pour 2009 :

La finalisation des réunions avec les AASQA (possiblement deux à trois rencontres début 2009),
La poursuite du travail amorcé en 2007 sur l'actualisation du guide, et l’élaboration de cartes de contrôle et de protocoles de test,
Un soutien à l’interprétation et à la validation des données

Gestion des FDMS en prêt

Il est proposé de suivre l'affectation des FDMS en prêt.

Evolution du TEOM

Le constructeur de la microbalance devrait mettre assez rapidement sur le marché de nouvelles versions du TEOM. En particulier, le TEOM 1405df est relativement attrayant pour les AASQA du fait qu'il permet la mesure des PM10 et PM2.5 simultanément avec un seul outil, et semble donc particulièrement adapté aux exigences de la nouvelle directive. Les premiers tests de terrain du TEOM 1405df ont été réalisés en 2008 par l'INERIS, en partenariat avec ECOMESURE et plusieurs AASQA. Ce modèle présente une technologie différente de celle des TEOM-FDMS équivalents du fait de la présence d'un impacteur virtuel placé entre la tête de prélèvement et les sécheurs.

Il est proposé de poursuivre les tests en cours et de suivre l'action du constructeur auprès de la commission européenne pour faire reconnaître cette nouvelle version de l'outil.

En particulier, une série de tests du TEOM 1405f sera réalisée, notamment en site de proximité dans une station de type armoire, si possible en collaboration avec une AASQA, afin de déterminer les avantages et inconvénients de cet outil dans ce type d'utilisation.

2. Optimisation du fonctionnement du FDMS / Efficacité du sécheur

La mise en œuvre de ce module à l’échelle nationale a permis de disposer d’un large retour d’expérience, et de recenser des questions importantes. L'expérience montre qu'un point central pour le bon fonctionnement du TEOM-FDMS est l'efficacité du sécheur. Si cette efficacité semble évoluer en fonction du vieillissement de la membrane Nafion, elle dépend aussi très fortement de la dépression sur le flux d'air principal. Il est donc proposé de mieux caractériser cette efficacité en fonction de la dépression, par une série de tests en laboratoire, sur plusieurs sécheurs.

Ceci permettra de mieux connaître le fonctionnement de la membrane et de fournir des informations directement utilisables pour évaluer le fonctionnement de la membrane et suivre son évolution.

3. Démarche d’équivalence et exercice QAP-PM10 du JRC Ispra

Le colloque de restitution "équivalence" de mai 2007 a permis de confirmer la conformité du FDMS PM10 et PM2,5 aux exigences du protocole d‘équivalence. Toutefois, la commission européenne tarde à reconnaître officiellement la qualité de ces données. Il s’agira donc d’être vigilant, et de suivre l’actualité de ce dossier.

D'autre part, l'étape française de l'intercomparaison "méthodes de référence nationales" / méthode de référence européenne dans les différents Etats Membres menée par le JRC/Ispra a eu lieu au printemps 2008. Il est proposé un suivi de l'utilisation des données, et de poursuivre leur valorisation au plan européen.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeSuivi et optimisation de l’utilisation des TEOM-FDMSPersonne responsable de l’étudeG. AYMOZ, O. LE BIHAN, A. USTACHETravaux pérennes Durée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAOuiHeures d’ingénieurEMD : -INERIS : 700LNE : -Heures de technicienEMD : -INERIS : 400LNE : -Document de sortie attenduRapport annuel
Guide pour l'utilisation du TEOM-FDMSLien avec le tableau de suivi CPTThème 2 : Métrologie / ParticulesLien avec un groupe de travailCommission de suivi "particules"Matériel acquis pour l’étude

THEME 3 : Métrologie – Métrologie des particules PM10 et PM 2.5

Etude N° 3/3 : Dispositif CARA
  caractérisation chimique des particules

Responsable de l’étude : INERIS


Contexte et objectif

Le besoin de développer au plan national la spéciation chimique des PM est lié à plusieurs problématiques :

1 - Besoin de compréhension des niveaux observés

La prise en compte, depuis le 1er janvier 2007, de la fraction volatile des PM dans la surveillance réglementaire a engendré un saut des concentrations de PM, pouvant être accentué lors des situations de fortes concentrations. Parallèlement, le besoin de compréhension et de communication sur l'origine de ces pics a fortement augmenté. Le LCSQA a donc été chargé d'organiser un dispositif de caractérisation chimique des PM, appelé CARA. Ce dispositif a pour objectif de contribuer à apporter des informations sur l'origine des PM, en situation de fortes concentrations ou d'autres situations d'intérêts. Il est important de noter qu'il ne s'agit pas d'une étude quantitative des sources de particules.

2 – Besoins liés à la nouvelle directive

La nouvelle directive européenne prévoit la mesure de la composition chimique des PM sur plusieurs sites ruraux en France. Il est donc nécessaire de développer une méthodologie complète, et judicieux que cette méthodologie soit cohérente avec la spéciation réalisée en sites urbains dans le cadre de CARA, et plus généralement avec les méthodes développées à l'échelle européenne. Un travail normatif débutera sur ce thème courant 2009.

Les objectifs de cette étude sont donc de :

Développer une méthodologie robuste de spéciation chimique des PM, applicable sur des sites urbains et ruraux.
Mettre en œuvre cette méthodologie sur quelques sites en France métropolitaine (collaboration avec les AASQA), en vue de réaliser une spéciation chimique des particules sur une sélection de ces échantillons (épisodes de forte pollution ou situations de fond d’intérêt), et de diffuser les résultats.

3 – Veille sur les études de source

Si la spéciation chimique telle que réalisée ici apportera des éléments très importants quant à la compréhension de l'origine des PM, une approche quantitative des contributions des différentes sources est plus complexe.
Les futurs enjeux de la surveillance de la qualité de l'air, en particulier les possibles objectifs de réduction de l'Indice d'Exposition Moyenne au PM2,5, nécessiteront pourtant probablement ce type d'approche.

Il est donc proposé, en complément du dispositif CARA, de suivre les projets de recherche visant à définir l'origine des particules, notamment en milieu urbain, qui doivent se dérouler dans les prochaines années en France.

Travaux antérieurs

En cours d'année 2007, la commission de suivi "Surveillance des particules en suspension " a demandé à ce qu’une action soit engagée pour permettre l’étude des épisodes de concentrations importantes de particules. Le LCSQA a donc développé un dispositif de prélèvement de PM10 sur filtres, organisé la collecte et l’analyse de ces filtres (composants majeurs des aérosols tels que décrit dans la nouvelle directive européenne pour la spéciation des PM2.5 en zone rurale), et exploité ces résultats, notamment par le biais de la modélisation.

L'ensemble de ces actions a été finalisé à la fin de l'année 2007, et le dispositif est entré en fonction au 1er janvier 2008. Le choix des sites, devant être revu chaque année, a été validé à la suite de discussions entre les représentants des AASQA au CPT, le MEDAD, l'ADEME et le LCSQA. L'organisation retenue pour 2008 était la suivante :
3 sites « continus » : Lyon, Mulhouse, Rouen, sur lesquels des prélèvements sont réalisés tout au long de l'année 2008.
6 sites « non continus » : Bordeaux, Lens, Rennes, Marseille, Clermont-Ferrand, La Mède sur lesquels des prélèvements seront réalisés selon les possibilités et besoins des AASQA.

En pratique, le LCSQA met à disposition les filtres nécessaires et prend en charge le rapatriement et l’analyse des échantillons. Concernant la sélection des échantillons à analyser, le choix est opéré par le LCSQA sur les filtres non utilisés par l'AASQA pour ses propres besoins d'analyses de HAP. Les situations privilégiées pour effectuer les analyses sont :
En priorité les épisodes de pointes de pollution (compte tenu de l’hétérogénéité des amplitudes et durées des épisodes, il n’est pas possible de définir un seuil de concentration à partir duquel les analyses seraient systématiques)
D'autres épisodes d’intérêt (situations où les résultats de la modélisation ne sont pas en accord avec les valeurs mesurées et autres situations où des questions peuvent se poser sur les sources).

Il est à noter que les échantillons sont rapatriés tous les 3 mois environ, ce qui exclut des analyses rapides systématiques en cas d’événement.

Travaux proposés pour 2009

Les travaux proposés en 2009 visent à assurer une continuité du dispositif, une optimisation de la méthodologie et à poursuivre la veille sur les méthodes de détermination plus quantitatives des sources de PM.

La proposition initiale prévoyait, en 2010, un bilan de cette étude, basé sur l’ensemble des données accumulées en 2008 et 2009, pour adapter la suite à donner à ces travaux, en fonction des objectifs fixés par l'ensemble de la communauté de la surveillance de la qualité de l'air (continuité, format, espèces chimiques ciblées…).
Il a été demandé que ce bilan se fasse plus rapidement, courant 2009, afin de préparer des éléments de base pour une réflexion sur ces points lors d'un séminaire LCSQA à l'automne 2009. Notons que la préparation de ce premier bilan n'est pas triviale, du fait de la complexité de l'interprétation des données accumulées.

Il est donc proposé pour 2009 :
d'assurer la continuité du dispositif, en fonction des réponses à l'appel à collaboration lancé en octobre 2008,
de réaliser un bilan, préparatoire au séminaire LCSQA de l'automne 2009, à partir des résultats de mesures disponibles,
de continuer les travaux sur le développement de la méthode de mesure,
de continuer la veille sur les études quantitatives de source de particules,
d'organiser un séminaire à l'automne 2009 sur la composition chimique des particules.
Continuité du dispositif

Le choix des sites, parmi ceux proposés par les AASQA volontaires, devra être opéré en Commission de Suivi "Surveillance des particules en suspension". Tout comme en 2008, des sites "non continus" peuvent être retenus, mais une ossature composée de quelques sites continus sur des sites de référence dispersés en France est préférable afin de faciliter le fonctionnement général du dispositif (depuis l'organisation à l'interprétation des résultats).

L'année 2008 a été une année de lancement de cette étude, qui a permis de répondre a des questions de faisabilité de mise en place du dispositif, de protocoles, et de prise en main de techniques analytiques (en particulier la mesure de EC et OC).

Liens avec la modélisation

Le lien avec la modélisation se situe à deux niveaux : lors du choix des échantillons à analyser, puis lors de l'interprétation des résultats :
Le choix des échantillons à analyser est ainsi, dans la mesure du possible, guidé par la modélisation afin de focaliser sur certains épisodes de forte pollution ou situations de fond d’intérêt. Il est proposé de continuer cette interaction en 2009.

Pour la partie consacrée à l'interprétation, les résultats de spéciation chimique obtenus par la mesure seront confrontés directement aux résultats de modélisation, afin :
de mieux comprendre les éventuels écarts avec les observations (identification plus précise d'une, ou de plusieurs, espèce(s) chimique à l'origine du désaccord, lien avec le modèle en lui-même ou avec les cadastres des émissions, etc.)
d'apporter des informations complémentaires à l'interprétation directe des données de spéciation chimique sur les sources de particules à l'origine des niveaux de PM observés.

Bilan sur le potentiel et les limites du dispositif CARA

Il est proposé que ce bilan soit focalisé sur l'interprétation des données 2008 (interprétation directe et couplée à la modélisation), et de réaliser un premier bilan sur les informations apportées ou non par le dispositif dans sa configuration actuelle. L'objectif est de donner les éléments de base à chacun pour définir l'orientation à donner à ce dispositif à partir de 2010. Ce document devra être disponible à la fin du premier semestre 2009.

Méthodologie / Mise en œuvre technique du dispositif

La mise en place s'est déroulée de manière assez satisfaisante sur l'année 2008. Un point important est que le prélèvement soit effectué dans des conditions de température proches de 20°C, afin de ne pas volatiliser les espèces chimiques sensibles à ce phénomène, de même que les conditions de transport et stockage des filtres doit être contrôlé.

Il apparaît que le maintien à 20°C de la température à l'intérieur des stations de mesure est assez difficile à réaliser, et que le transport à une température inférieure à 4°C est très coûteux. Il est donc proposé de tester l'influence de la température d'échantillonnage et lors du transport et stockage des échantillons.

Concernant la température de prélèvement, il est proposé de réaliser des prélèvements parallèles à deux températures différentes. Pour le transport et le stockage, il est proposé de de conserver les portions de filtres à des températures différentes. Ces portions de filtres seront analysées à des temps différents, depuis quelques jours jusqu'à quelques mois.

L'influence sur les espèces volatiles (nitrates d'ammonium et espèces organiques) pourra ainsi être étudiée, et les protocoles de prélèvement et transport adaptés, le cas échéant. Les mêmes tests étant prévus pour l'étude des HAP, une mise en œuvre commune est proposée dans la mesure du possible.
Méthodologie / Analyse de EC et OC
La méthode d'analyse de EC et OC n'est pas encore fixée, mais des travaux de normalisation vont débuter. Cette normalisation s'appuiera notamment sur les résultats du programme européen EUSAAR, dont un objectif est de mettre au point une méthode robuste permettant d'envisager des mesures homogènes en Europe. De plus, il est possible que le JRC organise une intercomparaison européenne sur ce type d'analyse.
Il est donc proposé de suivre les travaux européens réalisés dans le cadre d'EUSAAR, et de participer aux éventuelles intercomparaisons qui seront organisées.

Veille sur les études de sources
Le LCSQA propose d'assurer des liens avec les projets de recherche basés sur des sites multi-instrumentés, futurs ou en cours, afin de profiter des synergies entre les différents travaux et de mutualiser les efforts. Cette approche permettra aussi de proposer un retour d'information à l'ensemble de la communauté de la surveillance de la qualité de l'air sur ces travaux de recherche : ils sont en effet généralement présentés comme d'intérêt à terme pour la surveillance opérationnelle.
En particulier, l'un des objectifs du projet FORMES, (Fraction Organique de l’aérosol urbain : Méthodologie d’Estimation des Sources), financé dans le cadre de Primequal 2 est de proposer une méthodologie simplifiée d’étude des sources de PM, opérationnelle pour une large gamme de sites urbains. Un rapprochement avec les AASQA partenaires et les coordinateurs du projet permettra de suivre l'avancement des travaux et éventuellement de participer à la campagne de terrain prévue en 2009 à Grenoble (implication déjà prévue dans le cadre de l’étude sur les particules submicroniques).
Le suivi, d'autres projets pourra être étudiée au cas par cas, et notamment sur proposition des AASQA impliquées, en fonction de l'objectif du projet et de la synergie pouvant être dégagée d'une participation du LCSQA.
Par ailleurs, et afin de renforcer l'étude de source initiée dans le cadre de CARA (à l'aide d'outils simple à mettre en œuvre par rapports aux projets de recherche mentionnés ci-dessus), il est proposé de continuer une veille sur les traceurs de sources non ambiguës permettant d'avoir, par une approche méthodologique simple, des informations plus précises sur des sources de PM d'intérêt, au travers des actions suivantes :
renforcer les interactions avec l'étude des traceurs de combustion de biomasse (type lévoglucosan) de l'étude HAP. Les éventuelles analyses de lévoglucosan seront prises en charge dans le cadre de l'étude HAP.
réaliser une bibliographie sur l'apport, en terme d'étude des sources, de mesures de carbone 14 (14C, traceur non ambiguë des combustions d'énergie fossile), et, dans la mesure du possible, tester, sur une sélection d'échantillons ciblés, ce type d’analyses, très prometteur. Un premier retour de faisabilité (coût, contraintes) sera réalisé.

Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeDispositif CARA : caractérisation chimique des particulesPersonne responsable de l’étudeG. Aymoz, B. BessagnetTravaux Pérennes Durée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAOUIHeures d’ingénieurEMD : INERIS : 550 LNE : -Heures de technicienEMD : INERIS : 900 LNE : -Document de sortie attendu1 Rapport d’étude
1 Bilan, préparatoire au séminaire prévu à l'automne 2009Lien avec le tableau de suivi CPTCS ParticulesMatériel acquis pour l’étude THEME 4 : Métrologie du benzène – HAP - Métaux


Etude n° 4/1 : SURVEILLANCE du benzène

Responsable de l’étude : EMD
en collaboration avec : INERIS et LNE


Objectif

L’objectif de ces travaux est de poursuivre les actions initiées il y a quelques années et destinées à améliorer les techniques de mesure du benzène existantes, à les adapter aux besoins des AASQA, et à examiner leur conformité aux exigences de la directive.

Méthode active

Evaluer l’efficacité de l’emploi d’une membrane Nafion en amont des préleveurs actifs de BTEX pour palier les difficultés analytiques (extinction de la flamme du FID, obturation du piège…) liées à la présence de fortes concentrations en eau dans les DOM (action EMD)
Accompagner les AASQA lors de l’équipement et la mise en œuvre de préleveurs actifs. Cette action sera complétée par un bilan sur l’existant en fin d’année dans les AASQA (action INERIS)
Poursuivre les essais pour améliorer l’analyse des Toluène, Ethylbenzène et Xylène (TEX).
Pour ce faire, deux actions sont envisageables :
évaluer les incertitudes de mesure des TEX sur Carbopack X en se basant sur les données disponibles (action INERIS – LNE)
évaluer le volume de claquage sur un tube rempli de Carbograph 4 avec préleveur équipé d’une membrane Nafion (action EMD).

Méthode passive

Compléter les essais en chambre d’exposition réalisés en 2007 par des essais supplémentaires en conditions extrêmes hautes et basses pour déterminer l’incertitude relative à l’influence des effets environnementaux sur les débits des tubes Perkin Elmer (action INERIS)
Organiser un exercice d’intercomparaison benzène/toluène sur des tubes Carbograph 4 (tubes Radiello) (action LNE avec la participation de l’EMD et de l’INERIS)
Participation à la nouvelle Commission de Suivi "benzène, HAP, métaux" avec en particulier l’animation de la partie relative au benzène assurée par l’EMD et le secrétariat de cette même partie par l’INERIS.


Contexte et travaux antérieurs

Depuis plusieurs années des travaux ont été menés dans le cadre de la surveillance du benzène aussi bien par l’EMD que par l’INERIS. Ces travaux ont porté de manière générale sur :

Participation en 2005 au premier exercice d’intercomparaison européen concernant les analyseurs automatiques de BTEX.
Réalisation d’un programme complet d’évaluation (en chambre d’exposition et sur site) du tube Radiello (Code 145) pour la mesure des BTEX. Les résultats ont conduit à l’établissement d’équations pour le calcul des débits d’échantillonnage qui tiennent compte des effets des facteurs environnementaux, à l’estimation de l’ensemble des paramètres de la méthode relatif au calcul d’incertitude pour la mesure du benzène et à la comparaison des mesures avec celles d’un analyseur de COV Perkin Elmer placé en parallèle sur 3 sites urbains.
Réalisation d’études d’intercomparaison en chambre d’exposition et sur site de différents systèmes de prélèvement par tubes, actifs et passifs (tubes passifs Perkin Elmer avec Carbopack B, Tubes passifs Radiello avec Carbograph 4, Tubes actifs (système NPL) avec Carbopack X, Tubes actifs (système UMEG) avec Carbopack X).
Réalisation d’essais en laboratoire nécessaires au calcul d’incertitude pour la mesure du benzène à l’aide du tube à diffusion Perkin Elmer.
Animation du GT "Surveillance du benzène" en cours depuis 2005 avec notamment réalisation d’une enquête en vue d’établir un bilan concernant la surveillance du benzène dans les AASQA et la rédaction d’un guide concernant la mesure du benzène (en cours de finalisation).

En 2006 et 2007, les travaux ont porté sur la mise au point et l’évaluation des performances de la méthode d’échantillonnage actif sur des tubes remplis de Carbopack X, en suivant les prescriptions de la norme 14 662-1. En premier lieu, il a été nécessaire de réaliser plusieurs essais afin d’évaluer le volume de perçage et sa reproductibilité d’un échantillonnage à l’autre. Une masse optimale d’absorbant (500 mg de Carbopack X) à introduire dans le tube a été définie de manière à permettre d’augmenter au maximum la durée de prélèvement, l’objectif étant d’obtenir une durée minimale de prélèvement de 7 jours. Différents paramètres de la partie analytique de la méthode (efficacité de désorption, masse de benzène dans le blanc, écart à la linéarité, répétabilité analytique….) ainsi que leur incertitudes-type associée ont ensuite été évalués. D’autres paramètres plus spécifiques à l’échantillonnage (pour différents préleveurs) ont également été renseignés en particulier l’incertitude-type sur le débit de prélèvement. Cette détermination a été réalisée à la suite d’une étude d’intercomparaison sur le terrain (site trafic d’Auteuil, AIRPARIF) de différents systèmes de prélèvement actif. L’ensemble de ces essais a permis de calculer l’incertitude globale de la mesure du benzène à l’aide de différents préleveurs.

En 2008, les actions suivantes ont été réalisées :

étude du volume de perçage du dispositif d’échantillonnage actif équipé d’une membrane Nafion. Etude de l’influence du sens de thermodésorption sur des cartouches remplies de 500mg de Carbopack X (action EMD)

mesures du benzène sur site industriel avec mise en place en parallèle de 2 analyseurs automatiques de BTEX (Chromatotec), de 2 préleveurs TERA, de 2 préleveurs UMEG et de 6 tubes Radiello code 145 pendant au minimum 2 périodes de 4 semaines en automne-hiver puis au printemps-été (action EMD). L’INERIS a, au cours de cette campagne, exposé des tubes passifs Perkin Elmer de deux types, les uns remplis de Carbopack X, les autres de Carbograph 4, pour évaluer les performances de ces tube sur le terrain et leur comportement face à de fortes variations de concentration en benzène.

réalisation de développements analytiques pour améliorer les résultats obtenus lors de l’analyse de BTEX prélevés sur Carbopack X, pour les toluène, éthylbenzène et xylènes (TEX) (action INERIS).

réalisation d’un exercice d’intercomparaison pour tester les capacités des laboratoires à l’analyse des prélèvements actifs réalisés sur cartouches de Carbopack X. Cette campagne s’est déroulée en trois étapes : une première organisée entre les différents membres du LCSQA afin de vérifier la faisabilité de l’exercice, une seconde mettant en jeu l’ensemble de laboratoires réalisant actuellement des analyses. Les tubes ont été dopés par voie gazeuse à partir d’une bouteille étalon certifiée par le LNE (action LNE). Enfin une troisième a consisté en une campagne de terrain (action INERIS).




Travaux proposés pour 2009

La méthode de référence (échantillonnage actif)

Mesure de benzène en présence de taux d’humidité et de température élevés 

Suite aux résultats obtenus antérieurement lors de l’échantillonnage actif de mélanges gazeux étalon fortement chargés en humidité (impossibilité d’analyse des cartouches échantillonnées), il paraît important de vérifier dans quelle mesure la méthode d’échantillonnage actif du benzène sur des cartouches remplies de 500mg de Carbopack X est possible dans des sites présentant des conditions environnementales conjuguant fortes humidité et température.

L’EMD se propose de réaliser une campagne de terrain de mesure du benzène en partenariat avec le réseau MADININAIR avec deux préleveurs différents : l’un équipé d’une membrane Nafion et l’autre sans afin d’évaluer l’utilité de la mise en place d’une membrane sur les préleveurs fonctionnant sur des sites comparables en termes de conditions environnementales.

Précision de la mesure du toluène et des xylènes et évaluation de l’incertitude 

Certaines AASQA utilisent le rapport Benzène/Toluène (et éventuellement Benzène/Xylènes) pour valider leurs données (et éventuellement identifier les sources). La méthode de référence par échantillonnage actif à l’aide de Carbopack X a été évaluée pour la mesure du benzène.

Les premiers résultats obtenus (essentiellement au travers des essais menés sur des matrices gazeuses étalon) pour le toluène et les xylènes laissent à penser qu’elle pose des problèmes pour la mesure précise du toluène et des xylènes (manque de répétabilité, difficultés de thermodésorption totale de ces composés). Deux solutions seront étudiées :

Détermination de l’incertitude sur la mesure en toluène et xylènes à l’aide du Carbopack X. Compte tenu des mises au point analytiques réalisées en 2008 par l’INERIS pour améliorer les résultats obtenus lors de l’analyse de cartouches remplies de 500mg de Carbopack X, pour les toluène, éthylbenzène et xylènes (TEX), et des campagnes de terrain menées pour l’intercomparaison, un jeu de données devrait être disponible pour initier l’évaluation de l’incertitude à associer à la mesure du toluène et des xylènes. Des essais complémentaires devraient être menés en 2009 comme par exemple la comparaison de l’analyse de tubes CPX dopés avec des injections on-line de gaz étalon ou l’analyse de matériaux de référence pour déterminer l’efficacité de désorption selon la norme 14 662-1 (action INERIS - LNE).

Test d’une méthode alternative couplant l’utilisation d’une membrane Nafion et du Carbograh 4 (adsorbant utilisé pour les échantillonneurs passifs Radiello code 145). Les COV tels que le toluène et les xylènes, piégés sur le Carbograph 4 sont plus facilement thermodésorbés qu’avec le Carbopack X. Par ailleurs, des travaux préliminaires menés en 2008 par l’EMD ont montré que l’utilisation d’une membrane Nafion permet d’augmenter le volume de perçage du benzène donc la durée de prélèvement. L’EMD se propose donc de tester le couplage Carbograph 4/Membrane Nafion en évaluant le volume de perçage du benzène dans des conditions de température et d’humidité (30°C et RH = 80%) recommandées par la norme 14 662-1 et la répétabilité de désorption des BTEX (action EMD)

Assistance aux AASQA 

Les AASQA devraient, au cours de l’année 2009, conformément aux exigences de la directive européenne intégrée, commencer à s’équiper en préleveurs actifs pour la mesure du benzène. L’INERIS se propose d’accompagner les AASQA lors de l’équipement et la mise en œuvre de préleveurs actifs en les conseillant en application du guide de recommandations : procédure de mesure de débit, d’installation des tubes de prélèvement, précautions analytiques….

Cette action sera complétée par un bilan sur l’existant en fin d’année dans les AASQA.

La méthode indicative (échantillonnage passif)

Evaluation complémentaire des tubes passifs Perkin Elmer 

Pour approfondir les essais réalisés en 2007 pour l’évaluation des tubes Perkin Elmer dans la chambre d’exposition de l’INERIS, une nouvelle série d’expériences réalisées en conditions extrêmes hautes et basses, respectivement à 2 µg.m-3 en benzène, 10°C, 20 % d’humidité et 25 µg m-3 en benzène, 30°C, 80 % d’humidité, est proposée.

Ces essais ont pour but de déterminer l’influence des paramètres environnementaux sur le débit de prélèvement des tubes passifs Perkin Elmer (action INERIS).

Intercomparaison tubes passifs 

Un exercice d’intercomparaison sera organisé pour tester les capacités des laboratoires à l’analyse du benzène et du toluène dans des prélèvements passifs réalisés sur tubes de Carbograph 4.

Cette campagne se déroulera en deux étapes. Une première organisée entre les différents membres du LCSQA permettra de vérifier la faisabilité de l’exercice : des tubes de carbograph 4 seront dopés en benzène et en toluène par voie gazeuse à partir de bouteilles étalons certifiées par le LNE et seront ensuite analysés par le LNE, l'EMD et l'INERIS (action LNE).

Une seconde mettra en jeu l’ensemble des laboratoires d'analyse réalisant actuellement des analyses. Des tubes de carbograph 4 seront à nouveau dopés en benzène et en toluène par voie gazeuse à partir de bouteilles étalons certifiées par le LNE et seront ensuite analysés par le LCSQA et des laboratoires d'analyse (action LNE).

La mesure des COV précurseurs de l’ozone

Préparation de pièges de préconcentration pour les analyseurs de COV Perkin Elmer avec une périodicité d’environ 6 mois (action EMD)


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeSurveillance du benzènePersonne responsable de l’étudeNadine LOCOGE (EMD) Laura CHIAPPINI (INERIS)Travaux pérennes Durée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAHeures d’ingénieurEMD : 400INERIS : 500LNE : 150Heures de technicienEMD : 600INERIS : 700LNE : 740Document de sortie attenduRapport + guide de recommandations finalisé pour la mesure du benzèneLien avec le tableau de suivi CPT2) La métrologieLien avec un groupe de travail CS Benzène, HAP, MétauxMatériel à acquérir pour l’étude

EMD : préleveur avec membrane Nafion, débitmètre
INERIS : Analyseur en continu et consommables
LNE : GC/FID et désorbeur thermique


THEME 4 : Métrologie du benzène – HAP - Métaux


Etude n° 4/2 : SURVEILLANCE DES HAP

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

Pour rappel, les principaux objectifs de cette étude sont de :

préparer la mise en place des préconisations de la directive, ainsi que celles de la norme NF EN 15549 , dans l’ensemble du territoire, proposant une stratégie commune de surveillance et en réalisant des travaux visant à une meilleure qualité des mesures
contribuer à l’élaboration de la norme CEN pour le prélèvement et l’analyse du B[a]P dans les dépôts, et contribuer au niveau européen aux études relatives à la réactivité du B[a]P avec l’ozone
réaliser des études visant à acquérir une meilleure connaissance de la contribution des différentes sources aux niveaux de HAP rencontrés en France par la mesure des traceurs spécifiques, en particulier pour ce qui concerne au chauffage domestique au bois.


Contexte et travaux anterieurs

Depuis 1997, l’INERIS réalise des travaux de développement et d’appui technique en vue de l’application de la 4ème Directive fille « Métaux – HAP ».

Les principaux objectifs des travaux du LCSQA depuis la publication de la directive se sont orientés d’une part, vers la mise en place des préconisations de celle-ci dans l’ensemble du territoire, proposant une stratégie commune de surveillance, et d’autre part vers la contribution à l’élaboration de la norme CEN pour le prélèvement et l’analyse du B[a]P.

Au cours de l’année 2008, les travaux sur les HAP ont porté sur :

la participation au groupe de normalisation CEN WG 21 sur le prélèvement et l’analyse du B[a]P dans les dépôts et la participation aux essais d’inter comparaison laboratoire et terrain ;
l’assistance aux AASQA et l’ADEME dans le cadre de la préparation du groupe de travail concernant les polluants visés par la IVème directive fille ;
l’organisation d’un exercice d’inter-comparaison des laboratoires associés aux AASQA en collaboration avec le LNE : envoi des étalons de référence, des extraits et des filtres réels. La gamme des concentrations choisies pour cet exercice était représentative aussi bien d’un prélèvement haut que bas débit ;
la réalisation d’une campagne de prélèvement visant à comparer les différents « denuders » à ozone disponibles sur le marché, DA80 et Partisol spéciation sur un site industriel ;
le démarrage des études nécessaires à la réalisation du calcul d’incertitudes pour la mesure des HAP par le GT « incertitudes » : étalonnage, étude des paramètres physiques... ;
l’étude de la contribution de la source « chauffage domestique au bois » sur les concentrations ambiantes en HAP sur deux grandes agglomérations par l’étude des traceurs spécifiques (lévoglucosan et métoxyphénols).

Travaux proposés pour 2009

TRAVAUX EN LIEN DIRECT AVEC LA MISE EN PLACE DE LA DIRECTIVE ET LA NORME

Contribution aux travaux européens relatifs à la réactivité du B[a]P avec l’ozone 

Nous proposons en parallèle avec plusieurs pays européens qui se sont déjà proposés au niveau du CEN WG21, de poursuivre l’instrumentation d’au moins quatre sites de typologie différente en France avec en parallèle un appareil de prélèvement classique et un autre muni d’un « denuder » à ozone. En 2007 et 2008 un site urbain de fond et un site industriel ont déjà été instrumentés respectivement pendant environ deux mois durant l’été.

En concertation avec ce qui est fait par les autres pays au niveau du CEN, en 2009, un site trafic ou un site urbain en période hivernale pourraient être instrumentés pendant deux mois. De plus, un « denuder » développé par le laboratoire de recherche LCME de l’Université de Savoie sera testé en parallèle des « denuders » commerciaux. Le « denuder » developpé par le LCME serait moins sensible à la présence d’humidité.

Ces travaux seront complétés par des études en laboratoire sur tous les « denuders » testés sur le terrain.

Réflexion concernant la meilleure méthode analytique à utiliser pour l’analyse des HAP autres que le B[a]P 

La directive 2004/107/CE, demande d’évaluer la contribution du B[a]P dans l’air ambiant en surveillant d’autres HAP dans un nombre limité de sites de mesure. De plus ces même HAP doivent être mesurés dans l’air ambiant, tous les 100 000 km2 avec une mesure indicative. Une liste de 6 HAP à mesurer au minimum est donnée par la directive, qui précise que toute méthode normalisée nationale et/ou les normes ISO (ISO 12884 et ISO 13662) ou toute autre méthode équivalente aux normes existantes pourraient être appliquées.

Le WG 21 du CEN travaille en ce moment sur la rédaction de la norme concernant la mesure des dépôts du B[a]P et des autres 6 HAP proposés par la directive. Malheureusement, la norme NF EN 15549 récemment publiée n’est applicable que pour le B[a]P.

En 2009, en parallèle des réflexions entamées par d’autres pays Européens au sein du WG 21 du CEN, nous nous proposons d’étudier la meilleure solution à mettre en place en France pour les sites qui seront rapportés à la Commission Européenne (révision d’une norme française, équivalence de la norme NF EN 15549 pour les autres HAP...). Pour cela les données déjà existantes suite aux divers essais d’inter-comparaison seront évaluées et des discussions pourraient avoir lieu avec l’AFNOR.

Contribution au calcul des incertitudes 

En 2008, les tests concernant la stabilité des échantillons après prélèvement n’ont pas été effectués. Nous avons préféré attendre le prototype du DA80 équipé d’un système de refroidissement (disponible fin 2008), afin de le comparer à celui du Partisol.

Suite à l’évolution de la rédaction du guide incertitudes démarrée en 2008, nous proposons de continuer les études nécessaires à la réalisation de ce calcul pour la mesure des HAP par le GT « incertitudes » prélèvement et des analyses, et d’étudier les facteurs influant ce calcul :

étalonnage des différents paramètres physiques
tests de conservation des HAP après prélèvement : des essais seront effectués sur les deux types d’appareils utilisés en France (DA80 et partisol) avec et sans système de refroidissement. Les tests seront réalisés sur 24 et 48 afin de simuler les week-ends.

Poursuite de l’action d’assistance aux AASQA et l’ADEME 

L’assistance aux AASQA qui démarreront la mesure des HAP dans l’air ambiant sera maintenue : choix des appareils, des supports de prélèvement, mise à jour si besoin du guide de recommandations… Cette assistance technique sera complétée par la participation aux réunions de la nouvelle Commission de Suivi "benzène, HAP, métaux".

AUTRES TRAVAUX

Etude de la contribution des différentes sources (chauffage domestique à bois) 

Pour l’identification de certaines sources comme la combustion du bois (source des HAP considérée comme majoritaire en France) seule la mesure des traceurs spécifiques couplée à la mesure des HAP pourrait aider à son identification et à une quantification de sa contribution.

Suite aux travaux démarrés en 2007, la surveillance de certains traceurs de la combustion du bois (lévoglucosan et métoxyphénols) et de OC/EC en complément de la mesure des HAP sur différentes agglomérations en France sera poursuivie en collaboration avec des AASQA.

En cas de besoin, l’analyse d’une partie des filtres provenant du dispositif CARA sera également prise en charge, afin d’aider à l’interprétation des résultats.

Recherche des méthodes passives pour le prélèvement des HAP 

Pour faire suite à la demande des AASQA et afin de proposer des méthodes simples et pouvant être mises en place sur un grand nombre de sites en parallèle, nous proposons de faire recherche bibliographique concernant les méthodes passives pour la surveillance des HAP en faisant un point sur les avantages et inconvénients de ces méthodes et en essayant de connaître leur incertitude associée. Il est cependant important de souligner que ces méthodes sont souvent utilisées pour les HAP en phase gazeuse peu concernés par la directive 2004/107/CE.

Contribution aux travaux européens de Normalisation : activité intégrée et développée dans l’étude « Normalisation  et directives européennes », citée ici pour mémoire :
Nous continuerons à participer au groupe CEN WG 21. En 2009 les travaux porteront principalement sur le prélèvement et l’analyse des HAP dans les dépôts :
étude des résultats obtenus lors des campagnes d’inter comparaison terrain afin de choisir la méthode de prélèvement qui sera retenue dans la future norme.
rédaction de la norme


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeSurveillance des HAPPersonne responsable de l’étudeEva LEOZ-GARZIANDIATravaux pérennesDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAOUIHeures d’ingénieurEMD : INERIS : 600LNE :Heures de technicienEMD : INERIS : 1140LNE :Document de sortie attenduRapport LCSQALien avec le tableau de suivi CPTOUILien avec un groupe de travail LCSQAOUI . CS "benzène, HAP, métaux"Matériel acquis pour l’étudeUn microvol

THEME 4 : Métrologie du benzène – HAP - Métaux


Etude n° 4/3 : Surveillance des métaux dans les particules
en suspension dans l’air ambiant

Responsable de l’étude : EMD
En collaboration avec le LNE


Objectifs

Les objectifs de cette étude sont :

la poursuite de l’assistance aux AASQA par un appui technique et la fourniture de filtres vierges en fibre de quartz pour la surveillance des métaux réglementés.

la mise en application de la directive nouveaux polluants : participation active au comité de suivi issue du GT "Polluants de la 4ième directive et Plomb".

l’organisation d’une campagne de comparaison inter-laboratoires pour les 4 métaux normalisés dans les particules PM10 filtrées (EMD) et par l’analyse de solutions étalons (LNE) – environ 10 laboratoires participants afin :
d’assurer la qualité et l’homogénéité des résultats de métaux sur le territoire national,
de déterminer les valeurs de blancs et les limites de quantification des laboratoires prestataires,
de valider les nouvelles limites de quantification exigées (LQm exigées) par le GT "Polluants de la 4ième directive et Plomb".

la validation du projet de norme Pr NF EN 15841 du groupe CEN TC264/WG20 au niveau français sur les métaux dans les retombées atmosphériques.


Contexte et travaux antérieurs

Ces travaux ont été menés dans le cadre du développement et de la mise en place de la surveillance des métaux par les AASQA. L'EMD accomplit depuis de nombreuses années son rôle de conseiller technique et de maître d'œuvre en assurance-qualité auprès des réseaux et effectue une veille technologique. Nous participons activement aux groupes de travail européens (CEN) sur la mesure des métaux dans l’air ambiant et les retombées atmosphériques.

Dans un souci de qualité et d'homogénéité des mesures sur l'ensemble du territoire français, nous conseillons les AASQA sur la mise en œuvre du prélèvement et de l'analyse des métaux dans les particules atmosphériques et nous leur fournissons, gracieusement, des filtres en fibre de quartz, de qualité contrôlée par nos soins (3000 à 4000 filtres distribués chaque année).

En 2003, 2004, 2005 et 2007, nous avons réalisé des exercices de comparaison inter-laboratoires pour la mesure des éléments As, Cd, Ni et Pb sur des échantillons de particules prélevés en parallèle ainsi que sur des solutions étalons en collaboration avec le LNE (en 2005 et 2007).
Ces exercices ont permis de montrer la bonne qualité des résultats fournis par la majorité des laboratoires prestataires, mais aussi, la possibilité d’obtenir de ces laboratoires, des limites de quantification plus faible que celles demandées par la directive.

Le GT "Polluants de la 4ième directive et Plomb" transformé en comité de suivi a eu pour mission de proposer une stratégie de prélèvement rationnelle sur l’ensemble du territoire afin de répondre efficacement à la problématique d’évaluation préliminaire et de surveillance des métaux et HAP.

Ces propositions entraînent des actions sur le terrain qui devront être évaluées et éventuellement amendées au cours de leur application par les AASQA.


Travaux proposés pour 2009

[Action EMD] Nous poursuivrons notre rôle de conseiller technique (méthodologie de prélèvement, choix des laboratoires, gestion et validation des données) auprès des AASQA, ainsi que la distribution de filtres en fibre de quartz de qualité contrôlée par nos soins.

[Action EMD] Nous participerons au comité de suivi issue de la transformation du GT "Polluants de la 4ième directive et Plomb" lié à la mise en place des propositions stratégiques sur l’évaluation et la surveillance.


[Action EMD/LNE] Dans un souci de qualité et d’homogénéité des mesures obtenues par les AASQA nous organiserons en collaboration avec le LNE un exercice de comparaison inter-laboratoire similaire à ceux effectués les années précédentes (2003, 2004, 2005 et 2007).

Nous distribuerons 4 filtres empoussiérés, dix filtres vierges et deux solutions étalons issues d’une minéralisation de filtres impactés à chaque laboratoire participant. Ces échantillons, analysés plusieurs fois, seront comparés à l’ensemble des résultats afin d’estimer la justesse et la des mesures ainsi que l'origine des difficultés éventuellement mises en évidence. Ces résultats nous permettront d’estimer l’incertitude de mesure associés à la méthode et seront mis en regard des critères de qualité requis par la directive européenne.


[Action EMD] Validation du projet de norme Pr NF EN 15841 du groupe CEN TC264/WG20 sur les métaux dans les retombées atmosphériques et transfert au niveau Français (MERA).


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeSurveillance des métaux dans l’air ambiantPersonne responsable de l’étudeLaurent Alleman et Tatiana Macé (étalons)Travaux pérennesDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAL’ensemble des AASQA effectuant des mesures de métauxHeures d’ingénieurEMD : 400INERIS : LNE : 70Heures de technicienEMD : 600INERIS : LNE : 200Document de sortie attenduRapport LCSQALien avec le tableau de suivi CPTMesure Polluant 4ième directive filleLien avec un groupe de travailGT " Incertitudes "Matériel à acquérir pour l’étudeGénérateur d’Azote, pompe pour ICP-MS (EMD)
THEME 5 : Métrologie des polluants non réglementés


Etude n° 5/1 : Observation des niveaux de concentration
en pesticides dans l’air ambiant

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

Les principaux objectifs de cette étude sont :

de répondre aux attentes des AASQAs en terme de compléments et validations méthodologiques (prélèvements et analyses),
de favoriser l’harmonisation des campagnes de mesures et leur exploitation au niveau national,
de participer activement à la réalisation des objectifs du Groupe de travail du CPT "Phytosanitaires dans l’air ambiant" via la co-animation du GT, la présentation et le suivi des travaux proposés dans cette étude au sein du GT, et le suivi des besoins émergeants.


Contexte et travaux anterieurs

La problématique de la mesure des pesticides dans l’air ambiant implique depuis plusieurs années un nombre croissant d’AASQAs. Dans le même temps, le LCSQA/INERIS s’est fortement impliqué dans le développement d’une méthodologie de prélèvement de ces composés commune à l’ensemble des AASQAs, et a procédé à des exercices d’intercomparaison analytique visant à valider les compétences des laboratoires sous-traitants potentiels.

Devant l’importance que revêt cette problématique dans certaines régions, il a été décidé d’amener la méthodologie de prélèvement et d’analyse au stade de normes expérimentales qui ont été publiées en 2007. Par ailleurs, l’évolution des substances recherchées et des objectifs des études menées par les AASQAs demandent des compléments sur certains aspects méthodologiques qui font partie de l’action de soutien du LCSQA/INERIS.

Ainsi les travaux effectués en 2008 ont consisté en :

la validation de la méthodologie de prélèvement sur Digitel DA 80 et Partisol 2000 pour une nouvelle liste de molécules semi-volatiles constituée à partir des substances considérées comme prioritaires par les AASQAs. Ces essais ont consisté à doper des filtres en quantités connues (2 concentrations de dopage), à procéder à une simulation de prélèvement (dopage dynamique) sur Digitel DA80 et Partisol 2000. Ces essais, réalisés sous air zéro puis sous atmosphère réelle, ont été triplés (facteur répétabilité indispensable). Les analyses distinctes des filtres et des mousses ont été confiées au laboratoire IANESCO Chimie.

des essais de validation d’un mode de piégeage unique adapté aux composés volatils et semi-volatils ont été effectués fin 2008. Ils ont porté sur des systèmes « sandwich » composés d’un remplissage de support solide inséré entre 2 mousses PUF

un exercice d’intercomparaison analytique construit sur la base d’une liste de molécules combinant des substances anciennes et désormais analysées « en routine » et de substances testées en 2006 et 2007 afin d’avoir une vision plus complète des compétences analytiques. Les laboratoires ayant participé aux précédents exercices ont été intégrés à cet exercice. Les laboratoires participants étaient Micropolluant, Carso, Ianesco, Lara Europe (Eurofins), Sofia (Eurofins), La boratoire de Rouen, Idhesa, Anadiag, SGS, Laboratoire des Pyrénées, Institut Pasteur de Lille, Ineris, laboratoire F Duncombe. Chaque laboratoire a reçu 2 blancs de laboratoire, 1 dopage dupliqué à basse concentration sur supports « propres » , 1 dopage dupliqué à haute concentration sur supports « propres », ce lot représentant les conditions d’analyse idéales car elles ne font intervenir que les interférents inhérents à la composition de la mousse. Un second lot similaire ayant collecté de l’air ambiant et donc chargés de contaminants (interférents potentiels) correspondant aux conditions réelles d’analyse a été expédié simultanément.

la consolidation de la base de données à l’occasion de l’examen de son contenu. Les AASQA ont été recontactées dans le but de préciser certaines informations. Une exploitation des principales informations contenues dans cette base a été effectuée dans le cadre du LCSQA et en lien avec les attentes de l’AFSSET/ORP (Observatoire des Résidus de Pesticides). Le processus de renseignement de la base s’est poursuivi avec les dernières données de campagnes de mesures.

Afin d'établir des listes de substances phytosanitaires à surveiller en priorité dans le compartiment aérien, la méthode Sph'Air à été développée à l'INERIS depuis le début des années 2000. Cet outil a été « rénové » en 2008 (mise à jour de la base de données associée à l'outil, adaptation aux pratiques culturales actuelles, prise en compte possible de certaines spécificités régionales, indication de la faisabilité technique des mesures dans l'air, ...). Cette rénovation a permis l'établissement d'une liste à jour de substances actives à suivre de façon prioritaire dans l'air, et ce, au niveau national.

Un groupe de travail "Alpha" a été créé à l'initiative des AASQA. Dans ce cadre, il a été suggéré d’utiliser la méthode Sph’Air pour établir des listes de substances adaptées aux spécificités régionales mais aussi adaptées à une évaluation de la contamination de l’air au niveau national (grâce à une sous-liste de substances à rechercher dans la totalité des régions).


Travaux proposés pour 2009

Participation et co-animation du GT "Phytosanitaires dans l’air ambiant"

L'ensemble des travaux proposés seront réalisés en lien avec le GT "Phytosanitaires dans l’air ambiant" créé fin 2008.

Méthodologie sur de nouvelles substances

Les essais de dopage dynamiques effectués ces dernières années ont permis de valider la méthodologie de prélèvement pour près de 80 substances. Les listes cumulées des AASQAs comprennent plus d’une centaine de composés.

Nous proposons de poursuivre les essais de validation sur Digitel DA80 et Partisol 2000 pour la vingtaine de substances restantes, afin de permettre l’extension de la communication des données de mesures à ces molécules. Le résultat escompté est donc que la méthodologie de prélèvement soit validée pour l'ensemble des molécules présentes sur les listes cumulées des AASQAs. Cette action pourra donc, a priori, ne pas être reconduite en 2010.

Les essais consisteront à doper des filtres en quantités connues (2 concentrations de dopage), à procéder à une simulation de prélèvement (dopage dynamique) sur Digitel DA80 et Partisol 2000. Ces essais, réalisés sous atmosphère réelle, seront triplés (facteur répétabilité indispensable). Les résultats seront à intégrer lors de la révision de la norme « prélèvement ».

Dans la mesure où les résultats des travaux 2008 conduiraient à la démonstration a minima de l’équivalence d’une méthode mettant en œuvre des supports différents, il sera proposé de substituer les supports de la méthode actuelle (filtre + mousse) par ces nouveaux supports.

Evaluation de méthodes de mesures alternatives

Des travaux de recherche de méthodes alternatives aux préleveurs actifs ont été initiés par des organismes de recherche , en particulier dans le cadre de l’ORP. Il convient d’entreprendre la validation de ces méthodes « passives » par la réalisation d’une campagne de mesures croisées en mettant en œuvre les méthodes actives et passives sur site, à différentes périodes de l’année afin d’estimer l’influence des conditions atmosphériques et des niveaux de concentrations sur l’efficacité de ces méthodes.

Cette action fera vraisemblablement l’objet d’un soutien spécifique complémentaire de l’AFSSET dans le cadre de l’ORP.

Evolution du logiciel Sph’Air

La prise en compte de nouvelles données pour le volet "santé humaine" de la méthode Sph’Air pourra être évaluée (utilisation des phrases de risques liées aux produits phytosanitaires par exemple).

Poursuite du recueil des données des AASQA

Le recueil de données auprès des AASQA sera mis en œuvre dans le cadre de la poursuite de la phase de renseignement de la base de données. Sur la base des observations faites lors de l’exploitation des données, les quelques anomalies qui subsistent seront corrigées afin de mettre des données fiables à disposition des AASQA. La forme de la base mise à disposition des AASQA (accès restreint) sera revue afin de procéder à l’exploitation de son contenu via l’ajout d’une interface permettant d’effectuer différentes requêtes selon des critères propres à chaque utilisateur.



Renseignements synthétiques


Titre de l’étudePesticides dans l’air ambiantPersonnes responsables de l’étudeF. MARLIERE Travaux  pluri-annuels Durée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAHeures d’ingénieurEMD : INERIS : 650LNE : Heures de technicienEMD : INERIS : 450LNE : Document de sortie attendu1 rapportLien avec le tableau de suivi CPTLien avec un groupe de travail LCSQAGT pesticidesMatériel acquis pour l’étudemodule clim Partisol, PST 
THEME 5 : Métrologie des polluants non réglementés


Etude n° 5/2 : Connaissance du nombre
et de la distribution granulométrique
des particules submicroniques

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

L’objectif de cette étude est de documenter la situation française sur le thème de la pollution par les particules submicroniques, et tout particulièrement ultrafines.


Contexte et travaux antérieurs

La communauté européenne de la surveillance de la qualité de l’air est désormais engagée dans des actions prospectives, dédiées aux particules submicroniques. Cette décision a pour origine la mise en évidence, par les toxicologues, de l’impact sanitaire particulièrement important de cette fraction, et notamment de la fraction ultrafine (< 0,1 µm). Il est à noter que cette thématique a de plus en plus recours à la terminologie de «  nanoparticules ».

L’étude proposée ici s’inscrit dans ce cadre. Elle a pour objectif de documenter la situation française par la mise en œuvre in situ de techniques de comptage et de caractérisation de la distribution en taille.

Elle étudie l'évolution temporelle et la diversité spatiale de ces caractéristiques, par le biais :

d’une campagne de mesure sur un site de référence, reconduite annuellement, afin de permettre le suivi sur plusieurs années de l’impact de l’évolution des sources ;
de la détermination des caractéristiques de l’aérosol submicronique dans différentes conditions "Air ambiant" françaises (typologie).

L’activité de veille, et de valorisation des travaux effectuée sur cette thématique par le LCSQA est, par ailleurs, poursuivie, en particulier au travers de nombreux contacts au sein de la communauté française (métrologie, connaissance des émissions, milieux de la santé…).

Il est à noter que cette étude constitue une référence au niveau français, et sert fréquemment de base pour les personnes concernées par la problématique « particules ultrafines » ou « nanoparticules ».

Suivi dans le temps

En collaboration avec AIRPARIF, et ce depuis 2003, l’INERIS a assuré en 2008 la mesure de l’aérosol dans la gamme 10 nm – 500 nm durant 5 semaines (février-mars) sur le site de fond urbain de Gennevilliers. Un suivi de la gamme 0,5-20 µm a également été assuré (prêt LNE). Un analyseur de surface spécifique a été mis en œuvre lors de cette campagne.

Typologie

L’exercice 2008 a porté d’une part sur l’approfondissement de l’exploitation de la campagne de la station de la Mède (Etang de Berre), réalisée en 2006, qui a montré une très grande richesse. En effet, ce site résidentiel est à la fois sous l’influence d’une infrastructure autoroutière, d’une carrière, et d’un site industriel (raffinerie). Un effort particulier a été porté sur la sectorisation des échantillons.

D’autre part, nous nous sommes rapprochés d’un projet de recherche intitulé FORMES, mené dans le cadre de Primequal, et qui réunit différents laboratoires de recherche et différentes AASQA (ATMO PACA, ATMO Rhône Alpes). D’un point de vue expérimental, il consiste en deux campagnes de mesure, l’une sur un site de fond marseillais en période estivale, l’autre en période hivernale dans la région grenobloise : dans les deux cas, il s’agit de saisons et de typologies tout à fait pertinentes pour le volet typologie du présent programme.

FORMES met en œuvre des moyens particulièrement sophistiqués en matière de caractérisation de la physico-chimie des particules, tout particulièrement un AMS, spectromètre de masse dédié aux particules submicroniques. De fait, rattacher les actions LCSQA et ce projet, fournit des opportunités intéressantes de collaborations. Etablir un tel lien a été proposé et retenu au niveau de la CS particules. Ainsi, nous avons participé à la première des deux campagnes de FORMES sur le site de fond urbain de Marseille 5 avenues, au mois de juillet 2008.

Analyse statistique

Grâce aux campagnes de mesure réalisées dans le cadre de ce programme depuis 2003, nous disposons d’une base de données avec un niveau de description spatiale et temporelle, permettant de mener une analyse statistique.

Celle-ci a pour objectif de faire ressortir les caractéristiques principales de l’exposition aux particules submicroniques, et les tendances dans le temps, si celles-ci existent.

L’exercice 2007, a notamment permis de réaliser la fusion de l’ensemble des données sous la forme d’un format unique, d’homogénéiser au maximum les données disponibles, et de produire un premier indicateur concernant la hauteur de la couche limite et la stabilité de l’atmosphère, et enfin de produire les résultats de statistique élémentaire. 

L’exercice 2008, après intégration des données de la campagne de Gennevilliers de l’hiver, a permis d’une part d’automatiser une partie des sorties graphiques, et d’autre part d’établir un lien spécifique sur l’aspect émissions et l’aspect comptage automobile, en collaboration avec AIRPARIF : l’approche par « disque » (zone entourant la station) a été mise en œuvre.


Travaux proposés pour 2009

Nous proposons de structurer le programme comme suit :

d’une part les actions ayant pour vocation de documenter la situation française – le volet « caractérisation »- , selon les axes « suivi dans le temps », et « typologie », bénéficiant chacun des développements menés jusqu’ici en matière de statistiques
d’autre part les actions de « veille » de type bibliographique, métrologique, évènementiel.

Caractérisation

Cette action LCSQA a été conçue en 2003 / 2004, avec pour objectif d’acquérir des éléments sur l’exposition aux particules submicroniques dans la situation française.

Nous considérons notamment la variabilité dans le temps, avec comme objectif d’identifier l’impact des évolutions des sources (évolutions technologiques). Afin de préciser les tendances, nous avons cherché à intégrer à partir de 2007, des outils de statistique élaborés. Ces derniers étant opérationnels fin 2008, nous proposons, en 2009, un bilan de l’opération « suivi dans le temps » : l’objectif est d’orienter la suite des travaux vis à vis des objectifs initiaux.
Pour soutenir cette réflexion, une étude bibliographique synthétique est proposée afin de situer les résultats de cette étude par rapport aux autres résultats existants.

Nous proposons, par ailleurs, la poursuite de la collaboration avec le programme FORMES, à travers une campagne de typologie particulièrement intéressante à savoir la région grenobloise en hiver. Cette opération bénéficiera également des outils statistiques développés lors des exercices 2007 et 2008.

Veille

Nous poursuivrons en 2009 une activité de veille scientifique sur cette thématique. En matière de métrologie, le programme européen UFIPOLEP a mené à la mise au point, et désormais à la commercialisation, d’un granulomètre fonctionnant sans source radioactive ni butanol, contrairement au SMPS classiquement utilisé jusqu'à présent.

Nous proposons de mener une action spécifique sur cet appareil, avec des essais de comparaison avec le SMPS, de premiers tests, concluants, ayant déjà été menés lors de la campagne typologie de juillet 2008.

Des travaux de normalisation sont en cours de lancement au niveau CEN, sur le mesurage de la concentration en nombre, et de la taille des particules. Nous proposons de suivre ces travaux dans le cadre de la fiche « normalisation » du LCSQA.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeConnaissance de la pollution par les particules submicroniquesPersonne responsable de l’étudeO. LE BIHANTravaux pluriannuels Durée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAAIRPARIF, AIRFOBEP, ATMO PACA, ATMO RHONE-ALPESHeures d’ingénieurEMD : -INERIS : 550 LNE : -Heures de technicienEMD : -INERIS : 500LNE : -Document de sortie attenduRapport annuelLien avec le tableau de suivi CPTThème 2 : Métrologie / ParticulesLien avec un groupe de travailCS particulesMatériel acquis pour l’étudepetit matériel
THEME 6 : Modélisation – traitements numériques


Etude n° 6/1 : Evaluation de modèles pour la pollution
en proximité des axes routiers

Responsables de l’étude : INERIS - EMD


Objectif

Cette étude, qui porte sur la modélisation de la pollution atmosphérique à proximité des axes routiers, a pour objectif d’élaborer une base de données et des méthodologies de référence permettant d’évaluer la qualité des modèles disponibles et d’initier l’utilisateur à la mise en œuvre de ces outils.

Ces travaux reposent sur l’exploitation de campagnes de mesure réalisées en France et à l’étranger. Ils permettront de disposer de données de mesure et de simulation afin d’analyser les modèles les plus employés par les AASQA pour représenter les concentrations des polluants types émis par le trafic routier.


Contexte et travaux antérieurs

Les travaux proposés se justifient par les sollicitations auxquelles doivent répondre les AASQA et qui nécessitent pour certaines d’entre elles des outils capables de fournir des données pertinentes pour l’évaluation de l’exposition du citoyen à la pollution atmosphérique près des grandes sources. Les AASQA doivent également satisfaire à un nombre croissant de demandes réglementaires locales (PPA, PDU) qui supposent la possibilité de quantifier l’impact de mesures de contrôle.

Les modèles numériques (déterministes ou statistiques) sont les outils les plus appropriés pour l’élaboration de cartographies et, s’agissant de la modélisation déterministe, pour l’étude de situations futures. Cependant des incertitudes demeurent quant à leurs performances, fortement dépendantes des données d’entrée disponibles (émissions en particulier), des indicateurs analysés (moyennes annuelles, journalières, percentiles…) et du savoir-faire du modélisateur. Afin de produire des données exploitables dans les contextes évoqués précédemment, il est indispensable que le modélisateur puisse apprécier la qualité des outils qu’il utilise.

Le travail réalisé en 2007 et 2008 a consisté :

à recenser un grand nombre de campagnes de mesure et à mettre en évidence les campagnes directement exploitables dans une modélisation. Ce recensement a montré une représentation satisfaisante de l’ensemble des situations de proximité routière.
à mettre au point une première version de la base de données et à y intégrer des données sur les campagnes et les modèles ainsi que des premiers résultats de tests.


Travaux proposés pour 2009

Les travaux proposés sont la phase finale des actions menées en 2007 et 2008. A partir des informations intégrées dans la base de données, nous continuerons l’évaluation des modèles sur les cas tests référencés, et nous mettrons à jour la base de données.


L’échelle ciblée dans cette étude est celle de la rue (rue canyon, ou voie semi-ouverte ou ouverte). Les modèles et polluants concernés sont respectivement les modèles déterministes ou empiriques (modèles gaussiens, modèles de rue) et les polluants traditionnellement liés au trafic routier, notamment les NOx, le benzène, les particules.

Les tâches envisagées pour 2009 sont les suivantes :

Réalisation de la fin des évaluations sur les modèles ADMS3 (Numtech), CALINE4 (USEPA), OSPM (NERI), ADMS-Urban (Numtech), SIRANE (Ecole Centrale de Lyon) et STREET (Targetting)

Poursuite de la rédaction des fiches techniques sur les modèles utilisés par le LCSQA . Elles permettront aux AASQA de disposer d’une vue synthétique des concepts développés dans les modèles, de leurs avantages et de leurs limites.

Mise à jour et enrichissement de l’espace dédié du site web LCSQA qui permettra l’accès aux données d’observation de référence, issues de collaborations avec d’autres organismes européens ou avec les AASQA, aux informations sur les modèles et aux résultats des évaluations effectuées par le LCSQA. Par le site web les AASQA pourront ainsi télécharger des données de campagne, des données d’émissions ainsi que des outils statistiques d’évaluation (dans la logique du « Model validation Kit » européen) pour tester leurs propres modèles.

Ces travaux seront valorisés dans le cadre du GT Modélisation. Ils n’ont pas pour vocation de promouvoir tel ou tel logiciel mais d’offrir aux AASQA, par une analyse détaillée d’études de cas et la constitution d’une base de données de référence, les moyens d’évaluer les possibilités et les limites des modèles qu’elles utilisent.

Par ailleurs, cette étude sera conduite en cohérence avec les travaux réalisés dans le cadre de la Commission européenne par le groupe de travail FAIRMODE. L’objectif de ce groupe est d’homogénéiser les pratiques de modélisation en Europe pour l’évaluation spatialisée des concentrations de polluants de l’échelle régionale à l’échelle locale. FAIRMODE émettra des guides de recommandations pour l’évaluation des modèles auxquelles nous pourrons contribuer et qui seront intégrées dans les travaux du LCSQA.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeEvaluation de modèles pour la pollution en proximité des axes routiersPersonne responsable de l’étudeEMD : André Wroblewski ; INERIS : Laure MalherbeTravaux pluri-annuels Durée des travaux pluriannuels3 ansCollaboration AASQAOUIHeures d’ingénieurEMD : 500INERIS : 650 LNE : -Heures de technicienEMD : INERIS : 150LNE : -Document de sortie attenduDonnées sur l’évaluation des modèles de rues
Rapport final de l’évaluation des modèles ADMS3 (Numtech), CALINE4 (USEPA), OSPM (NERI), ADMS-Urban (Numtech), SIRANE (Ecole Centrale de Lyon) et STREET (Targetting)Lien avec le tableau de suivi CPTDemandes sur l’évaluation de modèles de rue – thème Modélisation et traitements numériques Lien avec un groupe de travailGroupe de travail « Modélisation »Matériel acquis pour l’étude
THEME 6 : Modélisation – traitements numériques


Etude n° 6/2 : Assistance à l’Exploitation
de données de campagnes
et à la réalisation de cartographies

Responsables de l’étude : INERIS - EMD


Objectif

Les travaux proposés regroupent différents types d’activités ayant pour objet d’assister les AASQA dans l’exploitation de données de campagnes et l’élaboration de cartographies. Il s’agit de fournir aux AASQA des recommandations méthodologiques qui leur permettent de valoriser au mieux les données qu’elles produisent et de répondre aux exigences de la surveillance réglementaire. Ces travaux contribueront à une meilleure vue d’ensemble des outils de traitement numérique (analyse statistique, géostatistique, modélisation déterministe) ; ils chercheront à mettre en évidence les avantages, limites et complémentarités des méthodes selon les données disponibles et le contexte de l’étude.

Contexte et travaux antérieurs

Depuis plusieurs années, le LCSQA est impliqué dans des travaux relatifs à la conception de stratégies d’échantillonnage spatial et temporel et à l’analyse statistique et géostatistique de données de campagnes, notamment pour établir des cartographies :

participation au GT Plans d’échantillonnage et reconstitution de données (Guide de recommandations 2008 ; sessions de formation) 
guide de recommandations sur l’échantillonnage spatial (LCSQA 2006/2007) 
rapports d’étude, rapports de synthèse et guides de recommandation sur la cartographie
analyse exploratoire de données (étude sur les PM ultrafines, LCSQA 2007/2008).

D’autre part, la modélisation déterministe et la géostatistique sont désormais considérées comme des approches complémentaires dont l’utilisation conjointe permet de fournir des cartographies de plus grande précision. Dans le cadre de la plate-forme nationale PREV’AIR, le LCSQA travaille ainsi sur la réalisation de cartes analysées qui combinent le modèle CHIMERE avec les données des stations. Des expériences similaires ont été engagées par des AASQA à l’échelle régionale.

A l’échelle urbaine, des études exploratoires ont été également conduites par le LCSQA et les AASQA afin d’introduire dans les cartes une information sur la pollution de proximité routière.

La mesure temporaire et la production de cartographies faisant partie intégrante des moyens de surveillance, il est pertinent et de diffuser l’expérience acquise par les AASQA et le LCSQA dans ce domaine auprès de l’ensemble des associations et de poursuivre les investigations sur la cartographie urbaine.


Travaux proposés pour 2009

Trois types d’activités, détaillés ci-après, sont envisagés : assistance technique, organisation de formations, étude méthodologique. Ces actions seront complétées par la préparation d’un séminaire LCSQA sur la cartographie.


1) Assistance

Le LCSQA continuera d’apporter son soutien au GT Plans d’échantillonnage et reconstitution de données, selon les orientations et objectifs qui seront donnés au groupe. Il s’agira d’une assistance méthodologique, technique (mise à jour du logiciel interfacé développé en 2008) et du secrétariat (assuré par l’INERIS). Une aide à l’utilisation du logiciel sera également assurée à la demande auprès de l’ensemble des AASQA.

2) Organisation d’une formation sur l’élaboration de cartographies

Une formation sur l’élaboration de cartographies à partir de données de modélisation (sorties de modèles interrégionaux ou nationaux) et de données d’observation présentera les méthodes géostatistiques applicables (techniques de krigeage ou de cokrigeage) et leur utilisation dans le cadre de PREV’Air.

3) Etude méthodologique sur la cartographie urbaine de haute résolution

Différentes approches peuvent être employées, en fonction des outils et des données disponibles :
couplage entre géostatistique (cartographie de fond) et mesures de proximité 
couplage entre géostatistique et modèle de rue 
modélisation déterministe à l’échelle urbaine.

Il est proposé d’étendre à plusieurs zones urbaines les études conduites localement par les AASQA ou le LCSQA selon l’une ou l’autre de ces approches. On se concentrera sur les polluants faisant l’objet de déclaration à la Commission pour la qualification des zones de dépassement de seuils réglementaires.

Sur chaque zone sélectionnée, de nouveaux calculs seront réalisés en complément des éventuelles modélisations antérieures, afin de pouvoir comparer les trois méthodes étudiées.

Des recommandations seront extraites de ces travaux et consignées dans un document de synthèse qui présentera les particularités de chaque méthode, les données requises par chacune, le domaine d’application, les avantages et les limites de ces méthodes.

Ce travail sera réalisé en lien étroit avec l’étude sur l’évaluation des modèles utilisés pour simuler la pollution de proximité routière et en concertation avec le Groupe de Travail Modélisation.

En complément de ces trois actions :

4) une attention particulière sera portée à l’analyse des incertitudes associées à la réalisation de cartographie (leur quantification fait partie des pré-requis des Directives pour l’utilisation de techniques de modélisation).

Ce point important dans le cadre des travaux menés par le GT modélisation fait aussi l’objet de travaux de recherche menés par ailleurs par l’INERIS. Ainsi il est proposé dans le cadre du LCSQA pour 2009 de rédiger une note de synthèse sur les incertitudes des modèles déterministes et sur l’évaluation de ces incertitudes à partir de travaux de recherche actuellement conduits par l’INERIS et d’une synthèse bibliographique sur les travaux menés à l’étranger sur ce sujet.

5) un séminaire technique LCSQA sur le thème de la cartographie sera organisé à l’automne.

Les points abordés iront de l’élaboration d’une stratégie d’échantillonnage à la réalisation de cartographies :

données d’entrée : stratégie d’échantillonnage spatial et temporel
choix des variables auxiliaires
méthodes : krigeage avec dérive externe, cokrigeage
introduction de données sur la pollution de proximité, comparaison avec la modélisation déterministe
méthodologie de surveillance sur plusieurs années.

La cartographie par combinaison de sorties de modèle et d’observations pourra également être évoquée.

Ce séminaire fera appel à l’expérience des AASQA et du LCSQA. Il sera l’occasion de réaliser un état des connaissances et des avancées méthodologiques sur ces sujets, de les faire connaître à l’ensemble des AASQA et de dégager les questions qui pourraient subsister.

Le LCSQA propose de formaliser cet état des connaissances sous la forme de fiches techniques synthétiques qui seront distribuées aux participants. Le séminaire donnera lieu à la rédaction d’actes reprenant les grandes questions abordées et les sujets d’étude mis en évidence lors des discussions. Il est prévu de l’organiser à l’automne 2009.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeAssistance à l’exploitation de données de campagnes et à la réalisation de cartographies Personne responsable de l’étudeEMD : André Wroblewski ; INERIS : Laure MalherbeTravaux annuels Durée des travaux pluriannuels1 anCollaboration AASQAOUIHeures d’ingénieurEMD : 200INERIS : 920LNE : -Heures de technicienEMD : INERIS : 300LNE : -Document de sortie attenduFiches techniques Lien avec le tableau de suivi CPTDemande d’outils simples et d’une formation sur l’exploitation des données – thème Modélisation et traitements numériquesLien avec un groupe de travailGT Plans d’échantillonnage et reconstitution de données
GT ModélisationMatériel acquis pour l’étude


THEME 6 : Modélisation – traitements numériques


Etude n° 6/3 : Travaux relatifs à la plate forme nationale
de modélisation PREV'AIR

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

L’objectif de cette étude est de réaliser les actions de support technique aux utilisateurs du système PREV’AIR et les développements nécessaires en vue de répondre à leurs besoins futurs.


Contexte et travaux anterieurs

Le système PREV’AIR de prévision et de cartographie de la qualité de l’air a été mis en place au cours de l’été 2003 par l’INERIS, en collaboration avec le CNRS et l’ADEME. Une convention de développement et d’exploitation du système a également été signée en juin 2004 entre le MEEDDAT, l’INERIS, l’ADEME, le CNRS et Météo France.

Outre la diffusion par internet d’observations en temps réel, de prévisions et cartographies d’ozone, de particules (PM10 et PM2.5) et d’oxydes d’azote, les données numériques de concentrations calculées par CHIMERE sont téléchargeables par les organismes qui en font la demande. A ce jour presque toutes les AASQA disposent d’un compte sur PREV’AIR et accèdent chaque jour aux prévisions et analyses calculées à l’INERIS.


Travaux proposés pour 2009

Assistance utilisateurs

Le système PREV’AIR fournit notamment une prévision de l’ozone, des oxydes d’azote et des particules sur l’Europe et la France, à partir des résultats issus du modèle déterministe CHIMERE appliqué à une résolution spatiale de 50 et 10 km respectivement. Certaines AASQA disposent d’un modèle déterministe régional de prévision de qualité de l’air auquel PREV’AIR fournit des conditions aux limites. D’autres AASQA utilisent les sorties brutes de PREV’AIR qu’elles traitent en fonction de leurs besoins.

L’INERIS fournit une assistance aux utilisateurs de PREV’AIR en terme d’appui technique pour l’utilisation et l’interprétation des données issues des modèles ; l’ensemble de ces actions d’assistance pourront faire l’objet, le cas échéant, d’une session de présentation des modèles, leurs apports et leurs limites, auprès des AASQA.

L'INERIS met également à disposition l’ensemble des outils de post-traitement qu’il développe. Il répond à toute demande ponctuelle d’extraction de données. Enfin l’INERIS propose et développe des représentations d’indicateurs cohérentes avec les besoins exprimés par les AASQA (séries temporelles, cartographies nationales….).

Bilan des performances des modèles

Les modèles CHIMERE et MOCAGE sont les deux modèles dont les résultats sont disponibles sur PREV’AIR à ce jour. Après la période estivale, l’INERIS s’est engagé à fournir un rapport détaillé sur le bilan de performances de ces deux modèles région par région. Le bilan est établi par comparaison aux observations selon des critères statistiques classiques. Cette information est disponible à la fin du premier semestre de chaque année pour les résultats relatifs à l’été précédent.

Modélisation dans les DOM

Des prévisions de concentrations en polluants atmosphériques sur les départements et territoires d’outremer peuvent être élaborées en utilisant les versions globales des modèles CHIMERE et MOCAGE qui ont une résolution de 1°. Ces codes permettent en particulier de détecter les épisodes de poussières qui sont à l’origine de fréquents dépassements des seuils réglementaires de PM dans ces zones géographiques. En 2009, il est proposé d’analyser les performances du modèle CHIMERE-Dust sur ces zones en regard des données de mesure des AASQA. De plus nous examinerons la situation pour les autres polluants et évaluerons la possibilité d’affiner les prévisions pour les autres polluants en utilisant les données du futur Inventaire National Spatialisé qui couvre les départements et territoires d’outremer.

Réalisation de cartes analysées d’ozone et de PM10 : évaluation, amélioration, test de nouvelles procédures

Depuis 2003 pour l’ozone et 2005 pour les PM10, les cartes de la veille simulées par le modèle CHIMERE sur la France sont corrigées chaque matin à l’aide des observations extraites de la base BASTER. En 2008, après cinq années de fonctionnement qui ont vu évoluer aussi bien le modèle CHIMERE que le réseau des stations de mesure, il a paru utile de réévaluer le choix des stations prises en compte dans l’analyse et la méthode de correction mise en œuvre (krigeage des innovations).

Dans un premier temps, nous avons cherché à mieux appréhender les limites de la méthode de correction spatiale, ce qui nous a conduit à analyser en profondeur les différences entre CHIMERE et les mesures. Dans un second temps, nous avons exploré une nouvelle approche qui tient mieux compte des relations effectives entre CHIMERE et les mesures. La méthode mise en place pour l’ozone a soulevé quelques difficultés techniques qu’il faudra achever de résoudre en 2009 avant application aux PM10. Des tests de validation complémentaires sont également prévus pour l’ozone et les PM10 à la suite desquels la méthode sera introduite dans PREV’Air. Enfin, la pertinence d’une approche spatio-temporelle plus développée et le gain qui pourrait en résulter seront discutés.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeTravaux relatifs à la Plate-forme nationale de modélisation PREV’AIRPersonne responsable de l’étudeFrédérik MeleuxTravaux pérennesDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAtoutesHeures d’ingénieurEMD : INERIS : 650LNE : Heures de technicienEMD : INERIS : LNE : Document de sortie attenduBilan de performance des modèles région par région
Document sur la généralisation du système aux DOM-TOM
Rapport sur la cartographie du NO2
Rapport sur l’analyse
Mise à jour du site/ hot lineLien avec le tableau de suivi CPTComité utilisateurs PREV’AIRMatériel acquis pour l’étude


THEME 6 : Modélisation – traitements numériques


Etude n° 6/4 : BILAN DES MESURES DE PM10 AJUSTEES EN FRANCE
ET EVALUATION DES OUTILS DE MODELISATION

Responsable de l’étude : INERIS



Contexte et objectif

Depuis le 1er Janvier 2007, les réseaux de surveillance de la qualité de l’air fournissent des données PM10 tenant compte de la fraction volatile des aérosols. Les données de PM10 et PM2.5 sont désormais produites soit directement par méthode de référence, soit ajustées pour tenir compte de la fraction volatile des aérosols. Dans ce cas, la fraction volatile est mesurée sur un site de référence et utilisée pour ajuster les mesures des sites alentours.

Cette stratégie a été développée afin d'étaler dans le temps l'équipement nécessaire pour transformer le parc de mesure PM selon les besoins de la directive européenne.

En 2008, Le LCSQA a réalisé un bilan de la première année de ce mode de mesure, en terme de :

étude de la cohérence régionale de l'ajustement : évaluation de zones prioritaires pour un équipement en FDMS
étude de l'impact de la prise en compte de la fraction volatile sur les niveaux observés et sur les dépassements de seuil
positionnement par rapport à la modélisation déterministe.

Il est proposé en 2009 d'assurer la continuité de ce travail.


Travaux proposés pour 2009

Etude de la cohérence régionale de l'ajustement

L'hypothèse principale sur laquelle réside la validité de l'ajustement est la cohérence régionale de la valeur d'ajustement.

Une étude de la relation entre les valeurs d'ajustement mesurées sur les sites de référence en fonction de la distance entre ces sites a permis de hiérarchiser, en première approche, les grandes zones géographiques sur lesquelles un équipement en méthode de référence était prioritaire.

Pour 2009, il est proposé d’améliorer la robustesse des résultats par la prise en compte des données 2008 sur les sites de référence.

Etude de l'impact de la prise en compte de la fraction volatile
sur les dépassements de seuil

Un bilan de l'impact de la prise en compte de la fraction volatile sur les niveaux observés et sur les dépassements de seuil, a été réalisé pour l’année 2007. Il est proposé une mise à jour ce bilan pour l'année 2008.


Positionnement par rapport à la modélisation déterministe

Suite aux travaux de modélisation réalisés en 2008 à partir des données de l'année 2007, de nombreuses questions émergent quant à la composition de la fraction volatile des PM10, notamment sur la part d’organiques secondaires présente dans cette fraction.

Les données de l'année 2008 seront utilisées pour évaluer à nouveau le modèle par rapport aux observations TEOM-FDMS. A partir de la version actuelle du modèle CHIMERE remise récemment à jour pour une meilleure prise en compte de la fraction des organiques secondaires, nous effectuerons une analyse exploratoire de l'impact des composantes organiques primaire et secondaire sur la partie volatile des PM10. Au vu du grand nombre de mesures disponibles, les comparaisons et validations seront réalisées par région et par typologie de station.



Renseignements synthétiques


Titre de l’étudeBilan des mesures de PM10 ajustées en France et évaluation des outils de modélisationPersonne responsable de l’étudeB. Bessagnet, L.Malherbe, G. AymozTravaux annuels Durée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAOUIHeures d’ingénieurEMD :INERIS : 550LNE : -Heures de technicienEMD : INERIS : LNE : -Document de sortie attenduRapport d’étudeLien avec le tableau de suivi CPTCS ParticulesMatériel acquis pour l’étude


THEME 6 : Modélisation – traitements numériques

Etude n° 6/5 : Méthodologie de Determination des zones
géographiques concernées
par les dépassements de seuils

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

Cette étude a pour objet de fournir aux AASQA des éléments méthodologiques qui leur permettent, à l’aide de données complémentaires dont elles disposent par ailleurs, de qualifier les zones géographiques réellement concernées par les dépassements de seuils enregistrés de manière ponctuelle, par leurs stations permanentes.

Il s’agit de répondre à une demande réglementaire (Directive sur la qualité de l’air) relative au rapportage sur les dépassements des valeurs limites de concentrations de polluants. Cette disposition concerne en priorité les concentrations de PM10, de dioxyde d’azote et de benzène. Chaque état membre doit qualifier, et expliquer les dépassements ponctuels constatés. En particulier l’aire et la localisation des zones géographiques « réelles » concernées ainsi que la population exposée doivent être estimées, qu’il s’agisse d’un seuil de court ou de long terme.

Les AASQA sont donc régulièrement sollicitées par le Ministère en charge de l’Ecologie via les DRIRE pour fournir ces éléments quantitatifs à faire remonter à la Commission Européenne. Mais à ce jour, aucune méthode harmonisée n’a cours pour traiter cette question.

L’objectif de cette fiche est de fournir un support méthodologique à cette activité qui constitue une priorité des pouvoirs publics considérant les courts délais imposés par la Commission pour le rapportage. De ce fait il est proposé d’articuler ces travaux en deux parties :

En priorité, il est nécessaire d’élaborer, en concertation avec les associations concernées par les dépassements, une démarche simplifiée mais efficace de qualification (aire géographique – nombre d’habitants) de la zone réellement concernée par le dépassement de valeur limite. Les PM10 et le NO2 seront principalement ciblés en 2009.

Dans une perspective de plus long terme, il est prévu de compléter la démarche précédente et de finaliser une méthodologie plus élaborée permettant d’évaluer finement et de manière quantitative la zone de représentativité des stations de mesure (i.e. la zone dans laquelle on peut supposer que la mesure ponctuelle est valide).


Contexte et travaux antérieurs

Ces travaux s’inscrivent dans le contexte réglementaire défini par la Directive unifiée et par le formulaire de déclaration annuelle concernant la qualité de l’air ambiant.

Mais de façon générale, les AASQA font régulièrement remonter leurs besoins relatifs à la question plus générale de la représentativité spatiale de leurs stations de mesure afin de s’assurer que ces dernières respectent les critères de classification réglementaires.

Or, si la notion de représentativité spatiale apparaît à plusieurs reprises dans la Directive unifiée et a fait l’objet d’un récent rapport rédigé pour le compte de la Commission européenne (Spangl et al., 2007. Representativeness and classification of air quality monitoring stations, Umweltbundesamt), il n’existe pas non plus de méthodologie clairement définie pour évaluer cette représentativité. L’EMD en 2001 puis Air Normand en 2005 ont abordé ce sujet selon une approche géostatistique. Ces travaux exploratoires ont été repris par le LCSQA en 2007 pour les objectifs de long terme (moyennes annuelles) sur le dioxyde d’azote. Cependant ces travaux demandent à être poursuivis et généralisés aux objectifs de court terme (moyenne journalière) et aux autres polluants (PM10 notamment).


Travaux proposés pour 2009

Les deux questions évoquées précédemment sont deux aspects d’un même problème. Toutefois l’urgence de la déclaration des données nous conduit à proposer un travail en deux temps et, compte tenu de l’ampleur du sujet, sur deux années.

En 2009, on cherchera à mettre au point une méthode d’approximation rapide et aisément applicable, afin qu’en cas de dépassement de valeur limite, les AASQA puissent répondre aux besoins de la déclaration à partir des outils et informations dont elles disposent. Ces travaux porteront prioritairement sur les PM10 (en moyenne annuelle et en moyenne journalière) puis sur le NO2 (en moyenne annuelle et moyenne horaire).

En 2010, la méthodologie sera approfondie et complétée. Le benzène sera également pris en compte.

Les valeurs limites auxquelles on s’intéresse sont les suivantes :

PolluantLong TermeCourt TermePM10Moyenne annuelle : 40 µg/m3
- Seuil d’évaluation min. : 20 µg/m3
- Seuil d’évaluation max. : 28 µg/m3* Moyenne journalière : 50 µg/m3 (7 dépassements par an autorisés)
- Seuil d’évaluation min. : 25 µg/m3
- Seuil d’évaluation max. : 35 µg/m3NO2* Moyenne annuelle : 40 µg/m3
- Seuil d’évaluation min. : 26 µg/m3
- Seuil d’évaluation max. : 32 µg/m3* Moyenne horaire : 200 µg/m3 (18 dépassements par an autorisés)
- Seuil d’évaluation min. : 100 µg/m3
- Seuil d’évaluation max. : 140 µg/m3Benzène* Moyenne annuelle : 5 µg/m3
- Seuil d’évaluation min. : 2 µg/m3
- Seuil d’évaluation max. : 3,5 µg/m3*Pas d’objectif de surveillance

Plan de travail pour 2009

Le travail prévu pour 2009 portera en premier lieu sur l’estimation d’une surface touchée par un dépassement de valeur limite enregistré en un point de mesure donné Ce travail exploitera les travaux du LCSQA sur la représentativité spatiale d’une station. Pour une station en situation de dépassement, la méthode étudiée en 2006 peut en effet servir à délimiter, avec un niveau de confiance donné, des zones où la concentration dépasse potentiellement la valeur limite. Cette technique suppose que l’on ait pu estimer la concentration du polluant sur tout le domaine ainsi que la précision associée. Tout l’enjeu réside donc dans l’obtention de ces estimations qui requiert de nombreuses données de mesure, idéalement issues de campagnes. .
Le travail proposé consistera :

à concevoir une méthode de spatialisation des concentrations en fonction des données disponibles ; pour les PM10, qui ne bénéficient pas d’une couverture spatiale aussi resserrée que le NO2 et pour lesquelles on ne dispose pas, a priori de système de mesure permettant de multiplier les points de prélèvement pour un coût raisonnable, la méthode se limitera à priori à une approximation relativement grossière basée sur les historiques de mesures et les variables auxiliaires disponibles.
à automatiser la méthode de calcul des zones de dépassement sous forme d’une macro SIG.

Dans un premier temps les pratiques dans les autres Etats Membres seront passées rapidement en revue à la suite de quoi l’échéancier décrit ci dessous est envisagé. Il est important de noter que ces travaux seront menés sur la base d’une étroite collaboration avec les AASQA concernées. Des réunions entre les LCSQA et les AASQA seront donc organisées localement  :

Consultation des AASQA : recensement des zones touchées par les dépassements de valeurs limites pour les PM10, le NO2 et le benzène et analyse en collaboration avec les AASQA des aires potentiellement impactées et des raisons possibles des dépassements. Fin janvier 2009

Cas des PM10 : moyenne annuelle et moyenne journalière

Pour les zones mises en évidence, recensement auprès des AASQA concernées de toutes les informations disponibles se rapportant au polluant : campagnes de mesure, sorties de modèles, variables auxiliaires (émissions, population, occupation du sol…)Mi-février 2009- En exploitant les études techniques ou bibliographiques et en faisant appel à l’expérience des AASQA et du LCSQA, identification des variables les plus liées aux concentrations.

- Proposition d’une méthode simple de spatialisation des concentrations (journalières ou annuelles) fondée sur l’utilisation des données de concentration et des variables auxiliaires disponibles. Evaluation du niveau de précision qui peut lui être raisonnablement associé.
Cette méthode sera élaborée à l’aide de plusieurs jeux de données disponibles fournis par les AASQA. Des échanges réguliers auront lieu avec ces dernières.
Mi-avril 2009Calcul des zones de dépassement pour les différents jeux de données utilisés.
Les valeurs à attribuer aux paramètres de la méthode seront choisies en concertation avec les AASQA.Fin avril 2009Analyse des résultats et fourniture d’une macro de calcul sous SIGDébut juin 2009Note techniqueFin juin 2009

Cas du NO2 : moyenne annuelle

Une démarche similaire sera adoptée pour le NO2 et mise en œuvre durant le second semestre 2009. Pour ce polluant, les informations spatiales disponibles sont plus denses que pour les PM10, notamment grâce aux campagnes de mesure par tubes à échantillonnage passif. La méthode de spatialisation des concentrations pourra donc s’appuyer sur une exploitation géostatistique des données, dans la continuité des travaux réalisés par le LCSQA en 2006.
Si la demande en est faite, la macro de calcul des zones de dépassement pourra être proposée au format ISATIS (®).

Les méthodes mises au point seront décrites dans un document technique qui en précisera les données d’entrée, le principe, les conditions d’utilisation et les limites.

Application de la démarche et calcul des zones de dépassement pour le NO2 en moyenne annuelleFin octobre 2009Rendu d’un document technique incluant la note citée plus hautFin novembre 2009

Le travail envisagé pour 2010 comprendra les points suivants :

On cherchera à améliorer la méthode de spatialisation des concentrations de PM10. On tiendra compte en particulier des nouvelles possibilités offertes par l’inventaire national spatialisé. De plus il est envisagé de travailler sur des résultats disponibles à l’issue de la mise en œuvre de systèmes de mesure basés sur des techniques optiques indicatives, généralement plus souples à mettre en œuvre. Les travaux du LCSQA et des AASQA menés avec ce type d’outils pourront être exploités.

La démarche établie en 2009 pour le NO2 en moyenne annuelle sera appliquée au benzène, en collaboration avec des AASQA intéressées.

Pour la moyenne annuelle, des cas d’application autres que des situations de dépassement seront de plus considérées : ils pourront s’étendre à l’évaluation de la représentativité spatiale d’une station, quels que soient les niveaux de concentration mesurés. Ce travail permettra ainsi de finaliser l’ensemble de la méthodologie explorée par le LCSQA en 2006.

Si des dépassements de la valeur limite horaire ont été mis en évidence, on cherchera, en s’aidant de travaux LCSQA existants (études sur la cartographie automatique) et éventuellement, en recourant à la géostatistique non linéaire, à développer une démarche adaptée au NO2 en moyenne horaire. Il s’agira d’un travail exploratoire. Selon les résultats obtenus, des prolongations pourront être proposées pour l’année suivante.

Ces compléments d’étude permettront de finaliser un document méthodologique sur l’évaluation des surfaces de dépassement et des zones de représentativité par rapport à des objectifs de surveillance à court et à long terme.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeMéthodologie de détermination des zones géographiques concernées par les dépassements de seuils Personne responsable de l’étudeGiovanni Cardenas et Laure Malherbe (INERIS)Travaux Pluri-annuelsDurée des travaux pluriannuels2 ans (2009-2010)Collaboration AASQAOUI avec toutesHeures d’ingénieurEMD :INERIS : 900LNE : Heures de technicienEMD : INERIS : LNE : Document de sortie attenduRapport d’étude portant sur Application des méthodes géostatistiques à l’évaluation de la représentativité spatiale des stationsLien avec le tableau de suivi CPT Thème : Stratégie de surveillanceLien avec un groupe de travailMatériel acquis pour l’étude-THEME 6 : Modélisation – traitements numériques


Etude n° 6/6 : DETERMINATION DE ZONES D’HOMOGENEite
POUR O3 et NO2 a partir
DES RESULTATS du dispositif
de surveillance de la qualite de l’air

Responsables de l’étude : EMD


Objectif

Comme suite à l’élaboration des PSQA, une réflexion a été engagée sur l’évolution du dispositif français de surveillance, et en particulier, sur le redéploiement des appareils de mesure de l’ozone et du dioxyde d’azote, afin de pouvoir intégrer les possibilités offertes par les nouvelles méthodes d’évaluation (combinaison mesures en continu / mesures temporaires, modélisation), et surtout de prendre en compte les impacts à l’horizon 2013 de la révision de la directive.

L’objectif de cette étude est de fournir des éléments d’appréciation permettant de mener à bien et d’encadrer cette évolution à partir de données existantes.


Contexte et travaux antérieurs

La technique mise au point lors de la de la détermination des zones d’homogénéité des PM10 consiste à comparer chaque station de mesure avec celles qui l’entourent et de réunir les paires de stations voisines présentant des liens statistiques significatifs en termes de régression linéaire et de corrélation.

Ces travaux préparatifs en 2007 ont permis pour de sélectionner les stations qui ont servi à la constitution des groupes de stations définissant les zones dites homogènes, et de mettre en attente les autres stations non retenues dans cette phase.


Travaux proposés pour 2009

Zones homogènes

Les concentrations en O3 mesurées par un nombre élevé d’appareils ont des évolutions spatio-temporelles assez semblables sur de vastes zones, qui sont en général périurbaines et rurales, réputées homogènes ; cette observation a conduit naturellement à reconsidérer la densité du réseau de surveillance correspondant.

Parmi le nombre élevé d’appareils de mesure des concentrations en NO2 , certains ont des évolutions spatio-temporelles qui présentent des similarités lorsqu’ils sont en situation de niveaux de fond ; il s’agit de zones en général urbaines, périurbaines et rurales, qui sont réputées homogènes.

Une démarche orientée vers une optimisation des deux réseaux basée sur les travaux réalisés en 2007 sur la détermination des zones d’homogénéité, est proposée afin de déterminer les stations les plus représentatives de chaque zone, afin de pouvoir réduire si nécessaire, soit le parc de stations, soit la durée de la surveillance, soit de procéder en lieu et place à des mesures indicatives.

Zones hétérogènes

L’étude permettra également de mettre en évidence les stations qui présentent des absences de comparabilité avec des stations voisines, et d’en rechercher les causes en liaison avec les AASQA concernées.

Il s’agit certainement de stations subissant des influences de proximité automobile, industrielle ou autre ; il conviendra de :

reconsidérer les stations de mesure de O3 comme étant non représentatives de phénomènes régionaux ;
considérer les stations de mesure de NO2 comme étant typiques de représentativités locales.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeDétermination de zones d’homogénéité O3 – NO2Personne responsable de l’étudeJean-Luc Houdret (EMD)Travaux annuelsDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAOUI avec toutesHeures d’ingénieurEMD : 400INERIS : LNE : Heures de technicienEMD : INERIS : LNE : Document de sortie attenduRapport d’étude portant sur l’application de la méthode des zones d’homogénéité à l’optimisation du parc de stations de mesure de O3 et de NO2 .Lien avec le tableau de suivi CPT Thème 8 (proposition 8) Lien avec un groupe de travailMatériel acquis pour l’étude


THEME 7 : Missions générales du LCSQA


Etude n° 7/1 : Réglementation et Normalisation

Responsables de l’étude : EMD - INERIS - LNE


Objectif

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 participe activement aux actions liées aux normalisations et aux réglementations nationales et européennes: suivi des directives, révision de normes EN existantes, élaboration de nouvelles normes par le CEN, participation aux divers workshops et groupes de travail européens et nationaux en vue de l’application de la réglementation européenne à l’échelon national.


Contexte et travaux antérieurs

Dans le domaine de la qualité de l'air, les 2 référentiels européens en vigueur sont la Directive 2008/50/CE « concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe » récemment adoptée et la 4ème Directive Fille concernant l'arsenic, le cadmium, le mercure, le nickel et les HAP. Sur le plan technique, elles s'appuient sur les normes élaborées par le CEN, d'application obligatoire. Les exigences sur les techniques et procédures de mesurage mises en œuvre sur le terrain par les AASQA conditionnent les budgets de fonctionnement. L’expérience acquise et donc la position française doivent être promues auprès des autres Etats Membres de la Communauté Européenne ainsi qu’auprès de la DG Environnement. Ceci est notamment fait dans le cadre de l'association européenne des laboratoires nationaux de référence AQUILA dont le LCSQA assure la vice-présidence depuis avril 2008.


Travaux proposés pour 2009

1. Normalisation CEN et ISO 

Représentation française au Comité Technique CEN TC 264

Participation aux Groupes de travail du CEN TC 264

( GT 11 (méthode par diffusion de mesure de NO2) 
( GT 12 (Détermination de SO2, NO2, O3 et CO dans l’air ambiant)
( Révision des normes EN 14211, 14212, 14625 et 14626
( GT 15 (méthodes manuelle et automatique de mesure des PM) :
( Révision de la norme EN 12341
( Projet de norme de mesure automatique des PM 
( GT 18 (méthodes à long trajet optique) 
( Travaux sur la technique DOAS 
( GT 20 (dépôts de métaux lourds) 
( GT 21 (HAP) :
( Projet de norme sur la déposition de Benzo[a]Pyrene et autres HAP 
( GT 25 (Mercure) :
( Projet de détermination du mercure total dans l’air ambiant
( Projet de détermination des dépositions de mercure 

Suite à la parution de la Directive 2008/50/CE en mai dernier, le CEN va initier des travaux normatifs concernant l’analyse chimique des PM2.5 (NO3-, SO42-, Cl-, NH4+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, carbone organique et élémentaire) ainsi que la détermination en nombre et en taille des particules ultrafines (< 100 nm).

Suivi des travaux de l’ISO TC 146, et notamment des sous comités SC 3 (air ambiant) et SC4 (aspects généraux)

Suivi des travaux du CEN et de l'ISO sur l'air intérieur : un bilan sur les travaux en cours sera proposé, afin de proposer un niveau d'implication pour les années futures.

Ces GT et Comités impliquent 10 experts membres du LCSQA.

2. Normalisation française :

Présidence et participation à la commission française X43D - Air Ambiant (+3 experts) : suivi de la normalisation européenne et des travaux de synthèse nationaux

Présidence et participation à la commission française X43E - Aspects Généraux (+3 experts): les thèmes abordés sont relatifs aux aspects généraux : incertitude de mesure notamment sur les mesures agrégées ou données d’inventaires issues d’installations ayant des périodes de mesurages limitées dans le temps – équivalence de méthodes, certification d'appareils … 

Participation à la commission X43A - Commission générale (2 experts) : participation aux réunions semestrielles où sont réalisés un état des travaux en cours et des positions à adopter, le point sur les projets de travaux à mettre en œuvre et la constitution des délégations aux instances internationales.

Participation à la commission X43I – Air Intérieur : participation aux réunions et retours sur les points d'intérêts pour l'évaluation de la qualité de l'air intérieur

Ces GT concernent 8 experts membres du LCSQA.

3. Participation à AQUILA et workshops européens

Le LCSQA participe au suivi des directives européennes et de leur transposition au travers de divers workshops techniques et de l’association européenne des laboratoires nationaux de référence AQUILA dont un expert du LCSQA a intégré le bureau présidentiel depuis avril 2008.

Cette participation de 3 experts du LCSQA à AQUILA a un intérêt technique et politique important. La Commission Européenne s’appuie sur AQUILA en tant que source d’expertise technique, pour l’application et l’évolution de la réglementation. Outre les échanges d’informations entre experts des Etats Membres et avec la Commission, l’objectif est d’améliorer le fonctionnement de l’association, en fonction des attentes de la DG ENV et des difficultés d’application de la réglementation européenne sur les territoires nationaux (par exemple avec la nouvelle Directive intégrée).

4. Animation de l’ACIME

La marque NF Instrumentation pour l’Environnement, créée fin 2003 à l’instigation de l’INERIS, du LNE et d’AFNOR Certification, doit continuer à se développer: certification de constructeurs étrangers, extension à la démonstration d'équivalence pour les appareils de mesure de poussières, recherche de reconnaissances mutuelles avec d’autres systèmes (TÜV, Mcerts) ou élargissement de la certification aux capteurs de mesures. 4 experts membres du LCSQA sont concernés.

5. Participation au groupe de travail « application des directives européennes et stratégies de surveillance »

Aspects généraux

Le Groupe de Travail « Stratégie », créé en 2007 et dont le LCSQA assure le secrétariat, doit préparer des propositions de stratégie de surveillance par polluant, en fonction notamment des référentiels réglementaires en vigueur, européens et français. Ces stratégies prennent en compte les exigences métrologiques ainsi que les possibilités de la modélisation. Il est proposé, au cas par cas, d'assurer les travaux nécessaires pour participer à l’élaboration de ces propositions.

Révision du guide PSQA

La mise à jour des PSQA, programmée en 2010, nécessite dès à présent l’établissement d’un guide de recommandations sur la base du Guide pour la rédaction des PSQA établi par le Ministère en charge de l’Environnement et l’ADEME. Outre une harmonisation de la méthodologie générale intégrant le respect des spécificités locales, ce guide devra intégrer de nouvelles problématiques telles que la mesure des particules en milieu rural,  la surveillance des sources fixes pour les polluants de la 4ème Directive, l’air intérieur et les nuisances olfactives. Faciliter l’exploitation à l’échelle nationale des nombreux PSQA est également un objectif recherché.

Cette révision, pilotée par le MEDAD et l'ADEME, sera effectuée dans le cadre du GT « application des directives européennes et stratégies de surveillance » plus communément appelé GT « Stratégie »


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeRéglementation et normalisationPersonne responsable de l’étudeFrançois MATHETravaux pérennesDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAHeures d’ingénieurEMD : 800INERIS : 700LNE : 490Heures de technicienEMD : INERIS : 200LNE : Document de sortie attenduRapportLien avec le tableau de suivi CPTLien avec un groupe de travail LCSQAGT StratégieMatériel acquis pour l’étude


THEME 7 : Missions générales du LCSQA


Etude n° 7/2 : MISSIONS DIVERSES ET TRAVAUX DE SYNTHESE

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

En parallèle des études spécifiques du LCSQA, des actions à caractère général ou particulier, mais relativement ponctuelles dans le temps doivent être menées de façon permanente. Il s'agit, par exemple :

d'apporter des réponses ponctuelles à des demandes des pouvoirs publics ou des AASQA, sur des sujets qui ne font pas l’objet d’études spécifiques
de proposer des formations ou des transferts de compétences sur des sujets ciblés
de rédiger des notes de synthèse
de réaliser des actions ponctuelles d’expertise
de mener des travaux de veille scientifique ou technologique…


Travaux proposés pour 2009

En 2009, nous proposons, au sein de ce programme général les travaux d’appui, de veille et de synthèse suivants :

Etude du comportement du FDMS en site de proximité 

Les résultats de l’étude réalisée par AIRPARIF sur le site de proximité du trafic d’Auteuil et présentés en Commission de Suivi "Surveillance des particules en suspension" (oct 2008) confirment et mettent en évidence de très fortes hétérogénéités des concentrations en particules sur ce type de site par rapport aux sites de fond urbain.

Une meilleure connaissance de cette hétérogénéité et de la façon dont est traité ce sujet, dans les autres pays est importante pour deux raisons :

vérifier le bien-fondé des critères de comparaisons intra-méthode du guide de démonstration d’équivalence pour ce type de site,
éventuellement, permettre d'optimiser les recommandations pour une implantation des prélèvements en site de proximité, pour réaliser des mesures représentatives du site, et comparables entre sites de proximité du trafic.

Il est donc proposé en 2009 :

une collaboration avec AIRPARIF pour l'exploitation et la valorisation de l'ensemble des résultats l'étude réalisée sur le site d'Auteuil (les essais sur le site d’Auteuil devraient se poursuivre pendant le premier trimestre 2009),
une étude bibliographique afin d'apporter des éléments qui alimenteront la discussion quant à la pertinence d'études supplémentaires sur ce sujet.


Microcapteurs

Un certain nombre de mesures réglementaire, dans des cas de faibles teneurs en polluants, ou non réglementaires (cartographie, études dans divers environnements etc…) peuvent être réalisées avec des méthodes moins onéreuses et plus souples de mise en œuvre que les méthodes de référence inscrites dans les directives européennes. Les microcapteurs représentent une alternative potentiellement intéressante pour répondre à ces besoins.

Le LCSQA a déjà mené un certain nombre de travaux sur les microcapteurs, notamment pour l'ozone. Toutefois, l'évolution des modèles est actuellement très rapide, ce qui montre que ces outils sont peut-être encore en phase de mise au point.

Une étude très récente et non encore publiée à ce jour du JRC, sur les microcapteurs ozone montre que ce type de mesure manque encore de fiabilité (communication personnelle de M. Gerboles, JRC).

Nous proposons, en 2009, d'organiser une rencontre avec les AASQA intéressées, afin de mettre à jour le bilan réalisé par le LCSQA en 2006. Les objectifs seront notamment de réaliser une synthèse des différentes pratiques pour la réalisation d'étude à partir de ces outils, et de présenter une synthèse de l'étude du JRC.

Contribution du LCSQA au programme EMEP

Dans le cadre du programme EMEP, il est prévu une nouvelle campagne de mesure de particules à l’échelle européenne au printemps 2009, suite à celle réalisée à l'automne 2008.

L’objectif général sera d’acquérir de nouvelles données sur la composition chimique des aérosols en milieu rural avec un objectif final d’amélioration des modèles. Ainsi une phase de concertation avec les experts modélisateurs (animés en France par l’INERIS) et métrologues (animés en France par l’ADEME) des différents pays impliqués par l’EMEP va être ouverte pendant l’année 2008.

Il paraît important que le LCSQA et l’ADEME puisse s’associer dans cette réflexion pour éventuellement contribuer à la campagne de mesure aux côtés des laboratoires de recherche.

Les travaux organisés par l’ADEME autour des réseaux MERA et PAES devront servir de fil conducteur à ces discussions. L’idée est de contribuer à élaborer une stratégie de participation à la campagne EMEP, « optimisée » en fonction des besoins des modélisateurs.

Par ailleurs, ces campagnes sont une opportunité de comparer les différentes méthodes de mesure, en particulier pour les PM2,5. La participation du LCSQA à cette campagne de terrain permettra notamment de :

tester in-situ les méthodologies de prélèvement et d'analyse des PM2.5 développées dans le cadre de la fiche « caractérisation chimique des particules » en vue de la spéciation chimique nécessaire dans le cadre de la nouvelle directive et devant être mise en œuvre au 1er janvier 2010. En particulier, la mise en œuvre simultanée de prélèvements bas débits et hauts débit permettra de donner des recommandations sur le type de matériel nécessaire pour cette mesure

confronter les résultats obtenus avec les protocoles type EMEP, répondant à des contraintes différentes en termes de prise en compte des artefacts de mesure.

Besoins des DOM-TOM

L'éloignement des DOM-TOM peut représenter une difficulté pratique pour la diffusion des savoir-faire. Bénéficier du retour d'expérience "direct" du LCSQA et des autres AASQA est pourtant un atout précieux pour développer et optimiser l'ensemble du fonctionnement de la chaîne de surveillance des polluants (installation sur site, assurance qualité et contrôles métrologiques, acquisition et validation des données…).

Ainsi, la nécessité de mieux intégrer dans les démarches nationales et en prendre compte les besoins spécifiques des DOM-TOM a été clairement exprimée par l'ensemble des acteurs de la surveillance de la qualité de l'air. Il est proposé d'organiser en 2009 une visite technique approfondie de représentants des AASQA des DOM-TOM en métropole, pour répondre à leurs principales préoccupations opérationnelles.

Un programme précis sera mis au point en accord avec chacun, à partir d’un bilan des sujets d’intérêt et des difficultés spécifiquement rencontrées auxquelles le LCSQA peut répondre, sur l’ensemble de la chaîne de mesure. Le format adapté est une visite d'une semaine environ.

Un bilan sera réalisé suite à cette visite, et la nécessité de réaliser des visites dans les DOM-TOM pourra être étudiée pour les années suivantes.

Retour d'expériences sur les limites d’utilisation de moyens techniques itinérants

Les AASQA sont amenées de plus en plus fréquemment à réaliser des campagnes de mesures relativement ponctuelles. Un grand nombre de moyens mobiles ou itinérants sont ainsi utilisés.

Ces moyens (cabines, analyseurs, préleveurs…) sont, par nature, amenés à être fréquemment déplacés, et il est proposé ici de réaliser un bilan auprès des AASQA sur la base suivante :

Le type de moyens mis en œuvre (cabines itinérantes et moyens mobiles, et pour chaque polluant visé le type d'analyseurs et préleveurs)
Les avantages/inconvénients de chaque outil mis en œuvre (robustesse, limites d'utilisation…)
Les moyens de communications utilisés pour la collecte des données (pour les analyseurs automatiques).

Ce bilan permettra notamment à chaque AASQA d'optimiser ses choix d'investissements sur les outils destinés à ce type d'utilisation.


Renseignements synthétiques


Titre de l’étudeMissions diverses et travaux de synthèsePersonne responsable de l’étudeM. RAMELTravaux pérennesDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAHeures d’ingénieurEMD : INERIS : 500LNE : Heures de technicienEMD : INERIS : 400LNE : Document de sortie attendu1 rapportLien avec le tableau de suivi CPTLien avec un groupe de travailnonMatériel acquis pour l’étuderégulateur de température échantillons partisols + THEME 7 : Missions générales du LCSQA


Etude n° 7/3 : Evolution de la classification
et des critères d’implantation des stations
de proximité du trafic – Bilan du parc

Responsable de l’étude : EMD


Contexte et objectif

La surveillance de la pollution dans des sites de proximité automobile est une thématique historique, depuis que les réseaux existent, c’est-à-dire depuis la fin des années 70. Ainsi, un certain nombre de sites est surveillé depuis cette époque, et n’a fait que croître ensuite.

Selon leurs dates de création, les stations de mesure ont été créées avant, pendant ou après la publication en 1999 du guide « Classification et critères d’implantation des stations de surveillance de la qualité de l’air » dit « Guide ADEME ». Entre temps, des directives européennes ont établi de nouveaux critères en matière de nombres de stations, notamment celles consacrées à la pollution due à la circulation, à implanter en tenant compte du nombre de personnes exposées et de la distance à la voie de circulation.

Au vu des nouveautés apportées par les directives, il apparaît nécessaire de s’interroger aujourd’hui sur la cohérence du parc actuel de surveillance de proximité. L’étude des données issues des stations peut également amener à réviser les caractéristiques des sites (critères d’implantation, polluants à mesurer…).

La présente étude vise donc à :

réaliser un bilan actualisé des stations de proximité trafic du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air,
mettre en évidence les stations ne répondant plus au cahier des charges des textes en vigueur, « guide ADEME » et directives,
le cas échéant, faire évoluer le cahier des charges du « guide ADEME » en vue de la création de nouveaux sites « trafic » dans le cadre de la mise en œuvre de la réglementation européenne en vigueur.

Les polluants considérés principalement sont les particules, les NOx , le CO et le benzène.


Contexte et travaux antérieurs

Contexte réglementaire : Dans le domaine de la qualité de l'air, les 2 référentiels européens en vigueur sont la Directive 2008/50/CE « concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe » récemment adoptée et la 4ème Directive Fille concernant notamment les HAP.
De nouveaux sites, axés sur la circulation routière seront vraisemblablement nécessaires, dans la mesure où « le nombre total de stations consacrées à la pollution de fond urbaine ne doit pas être plus de deux fois supérieur ou inférieur au nombre de stations consacrées à la pollution due à la circulation » (cf. annexe V de la Directive 2008/50/CE). Ce nouveau besoin nécessite donc un état des lieux pouvant entraîner une remise en question du cahier des charges pour l’implantation de stations dites « de proximité trafic ».

Travaux antérieurs: Depuis 1992, les critères de choix de sites de mesure font partie des sujets traités par l’Ecole des Mines et ont fait l’objet de plusieurs rapports. En 1998, le groupe de travail "Critères de choix de sites de mesure", comportant des représentants du Ministère de l'Environnement, de 10 AASQA, piloté par l'Ecole des Mines de Douai et l’ADEME, a élaboré le guide « Classification et critères d’implantation des stations de surveillance de la qualité de l’air » qui assure en grande partie la comparabilité des mesures et donc la pertinence du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air. Enfin, dans le cadre du Programme de Recherche et d’Innovation dans les transports terrestres, l’Ecole des Mines et l’INERIS ont participé en 2005 au groupe de travail n° 7 « Surveillance & suivi des pollutions atmosphériques en proximité des voies de circulation »


Travaux proposés pour 2009

En réponse à la mise en œuvre de la Directive intégrée et compte tenu du retour d’expérience (sur le plan métrologique) sur les sites actuels, il est proposé  successivement :

un bilan actualisé (par rapport au travail réalisé en 2005) des sites trafic (en lien avec la BDQA & les AASQA) avec un descriptif exhaustif des stations:(densité de trafic, éloignement par rapport à l’axe de la voie de circulation, type de voie concernée, polluants mesurés, date de création par rapport aux publications des textes, etc…),
une étude de vérification du respect des critères d’implantation du « guide ADEME » permettant de distinguer les stations conformes,

sur la base de ce « tri », une étude des différences entre les stations retenues :
( sur le plan de l’implantation locale / micro locale Des distinctions pourraient être ainsi mises en évidence, par exemple, suivant le type de structure routière surveillée (autoroute / route / grand carrefour …) ou la structure du bâti (base de la définition de la rue « canyon »),
( sur le plan des teneurs observées (par exemple le rapport NO/NO2) ou par comparaison avec les teneurs observées dans les stations urbaines voisines.

Les informations apportées seront une base de réflexion pour une révision des critères existants, ou l’établissement de nouveaux critères , sur la pertinence des paramètres à mesurer (par exemple le maintien de la mesure de CO ou l’ajout du comptage de particules).

Ce travail sera effectué en collaboration avec l’ADEME, l’INERIS et les AASQA, à partir des travaux réalisés, par ailleurs, en sites de proximité et au travers notamment du GT « Stratégie » et de ses sous groupes associés.


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeEvolution de la classification et des critères d’implantation des stations de proximité du trafic – Bilan du parcPersonne responsable de l’étudeJ.L. Houdret et F.MathéTravaux 1 anDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAToutesHeures d’ingénieurEMD : 400INERIS : LNE : Heures de technicienEMD : INERIS :LNE : Document de sortie attenduRapportLien avec le tableau de suivi CPTLien avec un groupe de travail LCSQAGT Stratégie
THEME 7 : Missions générales du LCSQA


Etude n° 7/4 : Travaux d'instrumentation et d'Informatique

Responsable de l’étude : INERIS


Objectif

Il s'agit d'une activité permanente concernant la chaîne d'acquisition et de transmission des données sur la Qualité de l'Air.

Cette activité porte principalement sur :

les dispositifs de communication implantés sur les analyseurs, capteurs, et matériels de calibration équipés de liaisons analogiques ou numériques
le fonctionnement des stations d'acquisition des données
la communication entre les stations et les postes centraux.

Cette activité a pour objectif :

de répondre aux besoins des réseaux en terme de chaîne d'acquisition et de transmission de données
de répondre aux besoins du Ministère et de l'ADEME en adaptant les outils utilisés dans les réseaux aux nouvelles technologies
de suivre les travaux réalisés par les constructeurs de matériels informatiques.


Travaux proposés pour 2009

1. Assistance auprès des AASQA

Support technique

Dans le cadre de cette assistance, le rôle du LCSQA est d'apporter un support technique lors de problèmes ou de difficultés liés à l'utilisation de matériel d'acquisition de données. Ce support technique peut se traduire par différentes actions :

Transmission d'informations concernant l'utilisation ou la configuration de matériel

Au niveau d'un analyseur : connectique, configuration, paramétrage d'un boîtier de conversion de protocole
Au niveau de la station d'acquisition : informations liées à l'utilisation des paramètres du langage de commande, configuration de voies de mesure
Au niveau du poste central : informations sur la configuration de station d'acquisition et sur l'acquisition des mesures.

Réalisation de tests en laboratoire pour déterminer la source d'un dysfonctionnement

Le but n'est pas de suivre chaque dysfonctionnement relevé et traité entre une AASQA et un constructeur mais d'être capable de centraliser certains problèmes au niveau national.

Les compétences du LCSQA permettront d'intervenir sur des dysfonctionnements au niveau :
Liaison analyseurs - station d'acquisition
Station d'acquisition
Communication Poste Central - Station d'acquisition (Configuration des stations et récupération de mesures)

Déplacement pour effectuer une évaluation de matériel et/ou de problème sur site dans les locaux d'une AASQA

Assurance qualité

La norme EN14211 stipule que l’utilisateur doit garantir l’enregistrement correct des concentrations mesurées par l’analyseur dans un système informatique centralisé à la mise en service et à chaque fois qu’un élément du processus d’enregistrement ou de transmission de donnée est remplacé.

Certaines ASSQA on déjà mis en œuvre des tests basés sur l’utilisation d’un simulateur d’analyseurs, mais bien souvent limité à un seul type de protocole de communication, donc applicable sur un seul type d’analyseur.

De par l’utilisation des multiples protocoles implémentés sur les stations d’acquisition et l’imposition liée à la norme européenne, les AASQA ont besoin de disposer d’un outil permettant d’émuler des mesures et informations techniques sous la forme de scénarios de tests par exemple, au travers des différents protocoles de communication des analyseurs utilisés ainsi que d’un mode opératoire associé.

Le LCSQA propose d’assister les ASSQA pour la mise au point de cet outil d’émulation et de la méthode associée à mettre en œuvre dans le cadre de leur démarche d’assurance-qualité.

Cela se traduira par les actions suivantes :

Recueil des pratiques des ASSQA et analyse des besoins :

Il s’agit dans un premier temps de recueillir auprès des AASQA les pratiques mises en place pour valider les mesures traitées et enregistrées par la station d’acquisition, de recenser les différents protocoles de communication analyseurs à émuler puis d’analyser les besoins sur les fonctionnalités de l’outil de simulation.

Définition des spécifications techniques de l’outil de simulation. fonctionnalités, scénarios de tests, ergonomie, portabilité…

Développement d’une maquette

L’objectif sera le développement d’une maquette logicielle intégrant les fonctionnalités spécifiées de l’outil de simulation. Cette maquette implémentera dans un premier temps les protocoles de communication déjà développés par le LCSQA sous forme de simulateur d ‘analyseurs (Mode4, Thermo, JBUS qualité de l’air).

En parallèle, le LCSQA se rapprochera des constructeurs de stations qui disposent a priori de logiciels de simulation pour la validation des protocoles implémentés sur leur station et évaluera avec l’ADEME la meilleure solution à mettre en œuvre pour étendre les couches protocolaires de la maquette à l’ensemble des protocoles implémentés sur les stations.

Etablissement d’un mode opératoire pour l’utilisation de l’outil de simulation dans le cadre de la démarche qualité liée à l ‘EN 14211



2. Expertise technique sur la chaîne de collecte d’acquisition et de transmission de données

Cette thématique qui se traduit par le maintien d’une expertise technique de la chaîne d’acquisition et de transmission des données sur la qualité de l’air, a pour objectifs d’une part de consolider la comptabilité des postes centraux et stations basés sur la version actuelle du langage de commande et d’autre part de recenser les nouveaux besoins des réseaux et analyser les évolutions à apporter sur le langage de commande pour y répondre.

Poursuite de l’évaluation de la compatibilité des stations d’acquisition avec les postes centraux

Dans la continuité des travaux menés en 2008, le LCSQA poursuivra les tests d’évaluation destinés à vérifier et consolider la compatibilité des postes centraux avec les différents types de stations. Les travaux 2009 concerneront en priorité la recette de fonctionnement du poste XR d’ISEO avec la station FDE SAP WinCE.

Les tests porteront sur les différentes fonctionnalités d’échanges entre le poste central et la station mises en œuvre lors de l’exploitation de la chaîne d’acquisition et de collecte, et en aucune façon sur les fonctionnalités intrinsèques du poste central (supervision, traitement, interprétation, archivage…).

Au delà de la vérification de la compatibilité entre le poste central ISEO et la station FDE, cette recette aura pour objectif de mettre en évidence les spécificités de configuration, limitations et éventuellement contraintes d’utilisation du poste central vis-à-vis de l’exploitation de la station.

Suivi des évaluations des stations d’acquisition

Suite aux dernières évaluations des stations d’effectuées vis à vis des spécifications du langage de commande V3.1 (stations ISEO SAM-WI et station FDE SAP-WINCE), le LCSQA assurera un suivi auprès des constructeurs pour vérifier la prise en compte des réserves et/ou non conformités relevées initialement.

Langage de commande : analyse des nouveaux besoins

Le langage de commande actuel - dans sa version LCV3.1 - a été mis en place opérationnellement dans les stations d’acquisition et les postes centraux à partir de 2003.

La version 3.1, lors de sa définition en 2002, n’était que la première étape des évolutions du langage de commande définies par le GTSTA (Groupe de Travail Station d’Acquisition pour la Qualité de l’Air) et dont l’expression de l’ensemble des besoins des ASSQA avaient abouti sur le langage de commande V4.0.

Le LCSQA propose de relancer auprès des AASQA un groupe de travail concernant les stations d’acquisitions dont les objectifs principaux seraient de  :

faire le point sur la version actuelle du langage de commande LCV3.1 (difficultés ou dysfonctionnements éventuels, limitations, contraintes, lacunes, fonctionnalités non utilisées à purger des spécifications…)
recenser et analyser les besoins des réseaux en termes d’évolutions du langage de commande et de nouvelles fonctionnalités des stations.

Le recensement des besoins sera cadré en tenant compte notamment :

des fonctionnalités prévues initialement dans la version 4.0 et qui n’ont pas été implémentés dans la version 3.1,
des nouvelles technologies de transmission comme l’IP (Internet Protocol),
des fonctionnalités existant dans les versions spécifiques des constructeurs.

Après validation par l’ADEME, le LCSQA traduira les besoins en spécifications techniques.


Poursuite de l’évolution de la plate forme d'évaluation

Depuis 2007 le LCSQA a fait évoluer sa plate forme d’évaluation en modernisant d’une part son outil de tests (centralisation des différentes applications sur une seule machine) et d’autre part, en intégrant les deux postes centraux utilisés par les AASQA (Polair et XR).

Le LCSQA poursuivra l’évolution de sa plate forme d’évaluation sur les points suivants :

Amélioration de la gestion des fichiers de configuration stations du banc de tests
Mise en place d’un système de traçabilité et de sauvegarde des fichiers
Intégration de l’outil d’émulation de mesures & protocoles analyseurs développé dans le cadre de l’assurance qualité.

Participations aux réunions des travaux d’Informatique

Le LCSQA participera à différents comités et réunions afin de rendre plus efficace les différents travaux réalisés dans le domaine de l’informatique :

Réunion de coordination des travaux informatiques ADEME/LCSQA
Comité de Suivi de l’Informatique des AASQA
Participation aux journées utilisateur organisées par les constructeurs de stations d’acquisition.



Renseignements synthétiques


Titre de l’étudeTravaux d'Instrumentation et d'InformatiquePersonne responsable de l’étudeChristophe JOSSERANDTravaux PérennesDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAOui sur les thèmes « Assurance qualité » et « langage de commande - analyse des nouveaux besoins »Heures d’ingénieurEMD : INERIS : 550 LNE : Heures de technicienEMD : INERIS : 800 LNE : Document de sortie attenduRapportLien avec le tableau de suivi CPTLien avec un groupe de travail LCSQACSIAMatériel à acquérir pour l’étude
THEME 7 : Missions générales du LCSQA


Etude N° 7/5 : Site web LCSQA

Responsable de l’étude : INERIS


Contexte et objectif

Le site web du LCSQA a été totalement reconçu au cours de l’année 2007 et mis en service dans sa nouvelle configuration au mois de novembre 2007. Cette refonte a permis d’introduire en 2008 de nombreuses fonctionnalités (caractérisation de contenus, formations, sondages, mailings, …) qui profitent à leur tour de l’architecture mise en place (outils de recherche, agenda …).

Parallèlement à ces développements informatiques, l’alimentation du site s’est poursuivie au travers de différentes actions : publication des rapports, étude pollution de proximité …

L’objectif à atteindre aujourd’hui est de pérenniser la structure actuelle en élargissant le cercle des contributeurs capables de faire vivre le site (forums, actualités, propositions d’évolutions, construction de programmes…) en s’appuyant sur la structure collaborative mise en place ou en enrichissant encore les modules d’échanges d’information.


Travaux proposés pour 2009

Maintenance et suivi du site

Le site est basé sur des sources libres qui présentent parfois des problèmes dans certaines configurations. Il peut être nécessaire de mettre à jour ces modules ou de procéder à des correctifs suivant les incidents relevés.

La fréquentation du site est suivie grâce aux statistiques mises en place qui permettent non seulement de connaître la fréquentation (pages visitées, mots clefs recherchés sur les moteurs de recherche …) mais aussi les erreurs d’accès (liens morts par exemple).

Les travaux du LCSQA seront mis en ligne 2 fois dans l’année (relecture et version validée) ainsi que les fiches action support à ces travaux. Ces fiches action seront ajoutées à la notion de programme mise en place en 2008 et permettront de consulter simultanément les actions prévues, les produits de sortie associés ou les actions liées (actions pluri-annuelles, actions connexes …).

Evolutions du site

Afin de mettre à jour régulièrement le site et de rendre le site le plus interactif possible, plusieurs pistes sont proposées pour 2009 :

Création d’un comité éditorial (constitution à définir) réfléchissant d’une part aux nouveaux contenus à mettre en ligne mais aussi relisant les contenus existants afin de détecter les mises à jour à engager
Inciter les utilisateurs du site à s’y rendre plus souvent (convocations aux réunions et choix des dates de réunion par sondage, création d’espaces dédiés aux groupes de travail dans lesquels on pourrait retrouver les réunions et l’avancement des tâches, le partage de fichiers et des révisions correspondantes …)
Création d’une rubrique dédiée au matériel de mesure, d’acquisition de données. On retrouverait sur chacun des matériels ajoutés au site ses caractéristiques (polluant(s) concerné(s), thématique(s) traitée(s), techniques et liens avec la normalisation, constructeur, autres informations techniques …). Ces contenus seraient accessibles depuis l’interface de recherche thématique. Si les conditions sont réunies (nombre de matériels, disponibilité, intérêt des AASQA …), on envisagera le prêt de matériel et le suivi de ces prêts au travers du site web.
Création d’une rubrique expert permettant de retrouver et/ou de rentrer en contact avec des experts du LCSQA sur différentes thématiques sur différents polluants.
Révision de la page d’accueil et gestion de rubriques d’actualités soit du LCSQA soit d’AASQA agrégées de façon automatique au travers de flux RSS par exemple.
Permettre aux personnes ayant participé aux formations de laisser une appréciation sur la formation.
Référencement du site auprès d’annuaires de la thématique « surveillance qualité de l’air » ou auprès des partenaires du LCSQA.
Mise en place d’un glossaire (création des entrées du glossaire avec leur définition et indexation automatique des contenus du site)
Mise en place d’un outil dédié à la recherche d’infos sur la QAI (protocole par substance, protocole par lieu de vie, VGAI…).

Présentation du site

Afin de former les partenaires du LCSQA à l’utilisation du site web, une formation sera organisée en fin de premier semestre et réuniront des utilisateurs ou contributeurs du site web.

L’aide en ligne devrait être mise en place d’ici la fin de l’année 2008 pour les principales fonctionnalités sous la forme de vidéo. Un complément sera développé et mis en ligne en 2009.


Renseignements synthétiques


Titre de l’étudeSite webPersonne responsable de l’étudeJ-Y CHATELIERTravaux PérennesDurée des travaux pluriannuelsCollaboration AASQAHeures d’ingénieurEMD : INERIS : 250LNE : Heures de technicienEMD : INERIS : 450LNE : Document de sortie attendu1 rapport Lien avec le tableau de suivi CPT


THEME 8 : Air intérieur


Etude N° 8/1 : Protocoles pour la surveillance dans les lieux clos ouverts au public

Responsable de l’étude : INERIS


Cette étude comprend deux sous-études :
Assistance à l'utilisation des protocoles de surveillance pour le formaldéhyde; le monoxyde de carbone et le benzène
Protocoles de surveillance pour de nouveaux polluants associés à de nouveaux lieux


1. Assistance à l'utilisation des protocoles de surveillance pour le formaldéhyde; le monoxyde de carbone et le benzène

Ce volet est réalisé en étroite collaboration avec le CSTB dont la contribution est conséquente. Ces travaux ne pourront être menés à bien sans cette collaboration.

Contexte et objectif

Suite au Grenelle de l'Environnement, le principe de surveillance de la qualité de l’air intérieur dans les lieux clos ouverts au public a été décidé. Ainsi, le Laboratoire central de surveillance de la qualité de l'Air (LCSQA) a été missionné, au titre de ses programmes 2008, pour élaborer des protocoles de mesure pour différentes substances pouvant faire l’objet d’une surveillance. Ces protocoles préconisent des stratégies d’échantillonnage en adéquation avec les pas de temps proposés pour caractériser des expositions de « courte et longue durées » et avec les niveaux de concentrations attendus dans les lieux de vie. Néanmoins, peu de données exhaustives sont disponibles pour documenter les variations temporelles et spatiales de la concentration de ces substances dans les environnements intérieurs. La surveillance au travers des données collectées à l’échelle locale permettra de combler au fur et à mesure ce déficit.

L’objectif de cette étude est d’assurer un suivi de l’utilisation des protocoles de surveillance élaborés et d’apporter un appui technique lors d’opérations de surveillance.

Travaux antérieurs

Elaboration des protocoles de surveillance pour le formaldéhyde, le benzène et le monoxyde de carbone dans les lieux clos ouverts au public en 2008.

Travaux proposés pour 2009

Deux types de travaux sont proposés pour 2009 :

Assurer un suivi de l’utilisation et la mise à jour des protocoles de surveillance élaborés en 2008

Un suivi global de l’utilisation des protocoles dans le cadre de la surveillance de la qualité de l’air intérieur sera assuré, dès 2009. Ce suivi comprend l'accès à l'ensemble des informations collectées à l’échelle locale par les AASQA et leur exploitation nationale.
La synthèse de différentes opérations de terrain (tant au niveau local qu’au niveau national) permettra de tirer un retour d’expérience exploitable en termes d’évolution des protocoles élaborés fin 2008. La pertinence de la stratégie d’échantillonnage proposée dans les protocoles sera plus particulièrement étudiée, par l’exploitation statistique des données.
La vérification de l’adéquation du protocole vis-à-vis de nouvelles valeurs de gestion rentre dans le cadre de ces mises à jour.

Fournir un appui méthodologique aux AASQA lors des opérations de surveillance

La mise en place d’une nouvelle surveillance nécessite d’être accompagnée par un appui technique qui peut se faire à distance, mais également in situ pour pallier aux situations parfois complexes rencontrées sur le terrain en terme de stratégie d'échantillonnage.


2. Protocoles de surveillance pour de nouveaux polluants associés à de nouveaux lieux

Contexte et objectifs

Suite au Grenelle de l'Environnement qui s’est tenu en 2007, le principe de surveillance de la qualité de l’air intérieur dans les lieux clos ouverts au public a été décidé. Ainsi, le Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air (LCSQA) a été missionné dès 2008 pour élaborer des protocoles de mesure pour différentes substances pouvant faire l’objet d’une surveillance. Ces protocoles visent à préconiser, pour chacune de ces dernières, des stratégies d’échantillonnage, de mesure et d’analyse permettant de renseigner des niveaux globaux de concentrations dans les lieux de vie et de les comparer à des valeurs de référence "court-terme" (exposition aiguë) et/ou "long-terme" (exposition chronique) dans les lieux concernés.

Travaux antérieurs

En 2008, des protocoles pour la surveillance du formaldéhyde, du monoxyde de carbone et du benzène dans les lieux clos ouverts au public ont été réalisés. Ils sont destinés, dans un premier temps, aux lieux scolaires et d'accueil de la petite enfance. Leur élaboration a été suivie par un comité ad hoc, piloté par le CSTB.

Travaux proposés pour 2009

En 2009, il est prévu de reproduire la démarche de 2008 appliquée au formaldéhyde, benzène et monoxyde de carbone dans les lieux scolaires et d'accueil de la petite enfance pour d'autres composés associés à d'autres lieux. Les lieux visés pour 2009 sont les gares (de surface et souterraines).

Les travaux 2008 ont montré que la définition d'une stratégie d'échantillonnage pertinente au regard du site étudié représentait l'axe de réflexion le plus important dans l'élaboration des protocoles de surveillance.

C'est pourquoi, un comité de suivi ad hoc sera constitué, avec les gestionnaires de gares notamment.

En 2009, il est proposé :
une synthèse des études ayant été déjà réalisées dans les gares dont les conclusions permettront d'alimenter la réflexion sur la stratégie d'échantillonnage et d'identifier les points pour lesquels les données sont manquantes ;
le choix des substances d’intérêt (notamment particules et N0x) sur la base de critères sanitaires (toxicité par inhalation) et de l’existence éventuelle de valeurs de référence dans l’enceinte des gares dans d’autres pays ;
une première rédaction de protocoles (stratégie d'échantillonnage et méthode d’analyse et) de surveillance dont l'avancement sera entièrement lié à l'état des connaissances au moment de leur rédaction et de l'implication des gestionnaires de gares dans le groupe de suivi ad hoc.
En l'absence d'informations pertinentes, des choix arbitraires devront être faits afin de proposer des protocoles avec des recommandations a minima qui seront évolutifs et enrichis, les années suivantes, au fur et à mesure de l'état d'avancement des connaissances (retours des résultats de la surveillance, lancement de campagnes pour combler les données manquantes).


Renseignements synthétiques – études réalisées en collaboration avec le CSTB

Titre de l’étudeProtocoles pour la surveillance dans les lieux clos ouverts au publicPersonnes responsables
de l’étudeVolet 1 : Corinne Mandin en collaboration avec Olivier Ramalho (CSTB) qui assure le pilotage de l’étude
Volet 2 : Caroline Marchand (INERIS)Travaux PluriannuelsDurée des travaux pluriannuels3 ans (2008-2010)Collaboration AASQADans le cadre du comité de suivi technique
mis en place en 2008Heures d’ingénieur EMD : - INERIS : 450 LNE : -Heures de technicien EMD : - INERIS : - LNE : -Documents de sortie attendusVolet 1 : Rapport d’étude ; protocoles 2008 mis à jour
Volet 2 : ProtocolesLien avec le tableau de suivi CPTThème 8 : Air intérieurLien avec
un groupe de travail LCSQA-Matériel acquis pour l’étude-
THEME 8 : Air intérieur


Etude N° 8/2 : BILAN/veille sur la Qualite de l’air interieur a un niveau national et international : TRAVAUX recents et nouveaux instruments disponibles

Responsable de l’étude : INERIS

Cette étude comprend deux sous-études :

1. Bilan sur les travaux dédiés à la qualité de l'air intérieur
2. Veille sur les nouveaux appareils disponibles pour la qualité de l'air intérieur

1. Bilan sur les travaux dédiés à la qualité de l'air intérieur

Contexte et objectifs

L’intérêt croissant porté désormais à la qualité de l’air intérieur débouche sur un nombre de plus en plus important d’études, de projets de recherche et en conséquence de publications, tant en France que dans les autres pays européens. L’objectif de cette fiche est donc de fournir une revue de synthèse exhaustive des rapports et autres publications parus l’année passée.

Travaux antérieurs

Cette revue de synthèse a été réalisée depuis 2002 et jusqu’à l’année 2007 dans le cadre des Missions permanentes du LCSQA. Elle fait désormais l’objet d’une fiche spécifique.

Travaux proposés pour 2009

Sur la base de la veille scientifique que réalise le réseau scientifique RSEIN (Recherche santé environnement intérieur), que coordonne l’INERIS en partenariat avec l’OQAI, une revue de synthèse des publications et événements de l’année 2009 sera proposée.

Elle comprend le bilan des études françaises, notamment des travaux de l’OQAI et des campagnes réalisées par les AASQA, une analyse synthétique des publications de la littérature scientifique et de la littérature grise (thèses, rapports d’agences…), des comptes-rendus de congrès de référence dans le domaine (Healthy Buildings 2009 à prévoir), l’inventaire des normes et réglementations nouvelles et un bilan sur les politiques publiques, tant françaises, qu’européennes ou d’autres pays.


2. Veille sur les nouveaux appareils disponibles pour la qualité de l'air intérieur

Contexte et objectifs

La métrologie des polluants de l’air intérieur nécessite de tenir compte de nombreux paramètres et contraintes propres aux environnements clos (bruit et encombrement notamment). Une demande forte est également exprimée sur le besoin d'appareils permettant d'avoir une mesure instantanée, dans le but d'identification de sources en air intérieur.

L'objectif de cette étude est de réaliser un bilan des nouveaux appareils de mesures mis sur le marché à un niveau national et international, dédiés à la qualité de l'air intérieur, et de proposer une sélection d'appareils intéressants à évaluer.
Travaux proposés pour 2009

Les travaux proposés pour 2009 reposent sur une veille bibliographique, à un niveau national et international, visant à recenser l'ensemble des appareils mis nouvellement sur le marché. Pour chaque appareil, l'ensemble de ses caractéristiques techniques (limite de détection, de quantification, poids, type d'alimentation, possibilité de stockage des données, etc.) ainsi que son prix seront renseignés. Les synergies avec les appareillages utilisés pour le suivi de la qualité de l’air ambiant seront également identifiées.

L'ensemble des éléments consignés seront confrontés aux critères jugés importants par les AASQA, lors de l'enquête menée en 2008 sur l'évaluation des performances métrologiques des appareils de mesure spécifiques de l’air intérieur, dans le choix d'un appareil de suivi de la qualité de l'air intérieur.

En conclusion, il sera proposé une sélection d'appareils potentiellement intéressants et pouvant faire l'objet de tests dans le cadre du LCSQA.

A noter que cette action, concernant les HAP, est traitée spécifiquement dans la fiche correspondante (HAP).


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeBilan/veille sur la qualité de l’air intérieur à un niveau national et international : travaux récents et nouveaux instruments disponiblesPersonnes responsables
de l’étudeVolet 1 : Corinne Mandin (INERIS)
Volet 2 : Caroline Marchand (INERIS)Travaux  PluriannuelsDurée des travaux pluriannuels Volet 1 : Pérennes
Volet 2 : 3 ans (2008-2010) ou Pérennes ?Collaboration AASQA -Heures d’ingénieur EMD : -INERIS : 160LNE : -Heures de technicien EMD : -INERIS : -LNE : -Documents de sortie attendus Volet 1 : Rapport de synthèse
Volet 2 : Rapport de synthèseLien avec le tableau de suivi CPT Thème 8 : Air intérieurLien avec un groupe de travail -Matériel acquis pour l’étude - THEME 8 : Air intérieur

Etude N° 8/3 : mesure du Formaldehyde

Responsable de l’étude : INERIS


Contexte et objectifs

Les objectifs de cette étude sont les suivants :

Améliorer la connaissance des incertitudes sur la stratégie d’échantillonnage du formaldéhyde par le biais d’une campagne de mesure dans une école et tester les analyseurs en continu n’ayant pu être testés en 2008.
Améliorer la connaissance des incertitudes sur la métrologie du formaldéhyde en engageant une collaboration avec la Fondazione Salvatore Maugeri (FSM) pour tenter de réduire les niveaux de blanc des tubes passifs Radiello et par conséquent le temps d’échantillonnage. 


Contexte et travaux antérieurs

Le formaldéhyde est l’un des polluants majeurs des atmosphères intérieures, du fait, entre autres, de ses multiples sources d’émission.

Il fait l’objet d’une attention particulière des autorités du fait de son caractère irritant et de son classement en cancérogène certain chez l’Homme depuis 2004.

Au cours de l’année 2007, des travaux portant sur la mesure du formaldéhyde par tube passif et actif et sur l’efficacité de l’emploi d’un filtre à ozone sur la réduction de l’artefact négatif exercé par cet agent oxydant ont été menés.

A la fin de l’année 2007, une campagne de mesure mettant en jeu les mêmes outils a été menée dans un Etablissement Recevant du Public. Ces essais avaient révélé un fort niveau de blanc des tubes passifs altérant les prélèvements de courte durée. Une certaine tendance à la surestimation des tubes passifs Radiello par rapport aux cartouches Sep-Pack active, de l’ordre d’une trentaine de pourcents, avait été observée pour des temps d’exposition court de 8 et 24 heures. Ces surestimations peuvent s’expliquer par les forts niveaux de blanc et par des valeurs de débits données par la FSM peu adaptées à de tels temps d’exposition.

En 2008, des essais sur des temps d’exposition plus longs (48 heures) ont été mis en œuvre avec des prélèvements par tubes passifs (Radiello) et actifs (Cartouches Sep-Pack) ainsi que par des analyseurs en continu développés au laboratoire IRCE de Lyon et au CEA Saclay. Ces moyens de prélèvement ont été testés tout d’abord en chambre d’exposition puis en atmosphère réelle, dans un bureau. Parallèlement à ces tests, un état des lieux des méthodes de mesure du formaldéhyde a été réalisé.


Travaux proposés pour 2009

Les travaux proposés pour l’année 2009 se déclinent selon deux aspects:

Amélioration de la connaissance des incertitudes liées à la stratégie d’échantillonnage: Campagne d’évaluation de la variabilité spatiale des concentrations en formaldéhyde dans une école.

Dans le but de mieux appréhender l’incertitude liée à la stratégie d’échantillonnage du formaldéhyde en air intérieur, une campagne de mesure dans une école sera menée, à la demande du MEEDDAT, en accord avec les protocoles rédigés pour la surveillance du formaldéhyde dans les établissements scolaires et d’accueil de la petite enfance. Des mesures par tubes passifs Radiello dans les différentes classes de l’école, ainsi qu’en différents points d’une même salle de classe sont prévues.
Les émissions de formaldéhyde étant dépendantes de la température et plus importantes en période estivale, la campagne devrait être prévue vers les mois de mai ou juin.

Cette campagne sera également l’occasion d’évaluer les performances des analyseurs en continu non testés en 2008. Des essais en chambre d’exposition pourront être menés en 2010 en complément de ces mesures en atmosphère réelle.

Amélioration de la connaissance des incertitudes liées à la métrologie du formaldéhyde : Réduction des niveaux de blanc des tubes passifs Radiello en collaboration avec la FSM

Pour améliorer les niveaux de blanc souvent élevés des tubes Radiello empêchant de mener des prélèvements sur de courte durée, une collaboration avec la FSM est envisagée. Des essais pourraient être menés à la fois dans la chambre d’exposition de l’INERIS et dans celle de la FSM.

Par ailleurs, des essais en chambre d’exposition pour évaluer les performances des tubes passifs Radiello en accord avec les protocoles « écoles », en atmosphère réelle et simulée pourront être menés en 2010. Ce travail permettrait d’évaluer les performances des tubes passifs Radiello pour un temps d’exposition de 4,5 jours dans un premier temps. Pour compléter les essais en atmosphère simulée, des essais en atmosphère réelle dans des environnements intérieurs différents pourraient être envisagés.

Collaborations souhaitées : Chromatotech / Atmo Nord Pas de Calais


Renseignements synthétiques

Titre de l’étudeMesure du formaldéhydePersonne responsable de l’étudeLaura Chiappini (INERIS)Travaux Pluriannuels Durée des travaux pluriannuels3 ans (2008-2010)Collaboration AASQA-Heures d’ingénieurEMD : -INERIS : 350LNE : -Heures de technicienEMD : -INERIS : 660LNE : -Document de sortie attenduRapport Lien avec le tableau de suivi CPTThème 2 : Métrologie ; Thème 8 : Air intérieurLien avec un groupe de travail Matériel à acquérir pour l’étude THEME 8 : Air intérieur

Etude N° 8/4 : PERFORMANCES METROLOGIQUES en Air interieur

Responsable de l’étude : INERIS


Contexte et objectifs

La connaissance de la distribution spatiale de la pollution particulaire nécessite l’utilisation de techniques souples, portables et rapides. Un nombre important d’appareils est présent sur le marché. Toutefois, ils ne sont pas reconnus pour la mesure massique (PM10, PM2,5). Ceci s’explique notamment par le fait qu’il s’agit le plus souvent de compteurs optiques, instruments proposant une estimation et non une mesure réelle de la concentration massique (recours à une masse volumique de l’aérosol estimée).

L'objectif de cette étude est d’évaluer l’intérêt et le potentiel des techniques optiques indicatives dédiées aux PM, ainsi que les possibles applications dans le domaine de l'air intérieur, pour lequel ce type d'outil semble extrêmement prometteur.

Travaux antérieurs (2006 et 2008)

Un programme de travail en deux phases a été réalisé :

Phase 1 (2006) :

Les travaux de 2006 ont consisté à réaliser une capitalisation du retour d'expérience des AASQA sur les indicateurs optiques et une synthèse de leurs besoins, en définissant leurs objectifs d’utilisation. Pour ce faire, un questionnaire leur a été adressé : plus de 30 réponses ont été reçues, confirmant un véritable intérêt pour ce sujet, avec plusieurs pistes réelles d'utilisation. Parmi celles-ci, le mesurage de qualité de l’air intérieur a été fréquemment cité.
Un recensement des matériels existants a également été réalisé. Dix appareils de mesurage indicatif des particules ont été identifiés, avec des caractéristiques techniques différentes (possibilité de mesurer en parallèle plusieurs fractions granulométriques, portabilité, gamme de mesure) pour un coût variant de 4000 ¬ à 13000 ¬ .
Ce travail a fait l objet d un rapport en 2006. En outre, les résultats ont été présentés au séminaire LCSQA du 1er février 2007.

Phase 2 (initialement prévue en 2007, reportée en 2008) :

Les travaux de 2008 ont consisté à faire une mise à jour des indicateurs optiques disponibles sur le marché et à réaliser un bilan du niveau de développement de ces matériels, via des essais sur une sélection d'appareils.
Pour cela, un dispositif d’exposition de conception simple, muni d’un système de génération de particules par combustible simple (encens), a été mis en place à l'INERIS afin d’exposer les appareils à des niveaux de concentration variables.

Des tests in situ ont également été réalisés dans un logement et un bureau.

Les premiers résultats de l'étude menée en laboratoire montrent une grande dispersion des réponses des appareils vis-à-vis de l’aérosol testé. Pour certains appareils, les déclenchements de dérive ou de panne sont difficilement prévisibles/détectables.

Par ailleurs, les mesures de terrain réalisées en air intérieur montrent des réponses relatives (entre appareils) différentes suivant les caractéristiques des aérosols (cuisson, encens, nettoyage, etc.).
Au global, si une partie des appareils a montré un comportement cohérent, des questions restent posées pour d'autres appareils.

Ce travail a fait l’objet d’un rapport en 2008.


Travaux proposés pour 2009 (Phase 3)

Cette fiche porte uniquement sur le volet air intérieur, le volet air ambiant étant traité par ailleurs.
Les travaux proposés en 2009 reposeront sur l'établissement d'une procédure de mise en œuvre (schéma QA/QC) spécifique aux indicateurs optiques testés afin de prévenir les éventuelles dérives ou pannes observées lors de la phase 2.

Ils comprendront également une veille sur les nouveaux indicateurs optiques mis sur le marché, sur le modèle de celle réalisée en 2006 et 2008.

Enfin, il est envisagé de compléter l'ensemble de l'étude avec un retour d’expérience sur des mesures de terrain dans une gare dont la typologie reste à définir. Ces mesures seront réalisées avec une sélection des appareils les plus prometteurs, en incorporant éventuellement les plus intéressants parmi ceux nouvellement recensés.

Collaborations souhaitées
AASQA à définir (pour la campagne in situ)


Renseignements synthétiques – étude réalisée en collaboration avec le CSTB (prêt d’appareils pour la partie « indicateurs optiques »)

Titre de l’étudePerformances métrologiques en air intérieurPersonne responsable de l’étude Caroline Marchand (INERIS)Travaux  PluriannuelsDurée des travaux pluriannuels 2 ans (2008-2009)Collaboration AASQA A définirHeures d’ingénieur EMD : -INERIS : 220LNE : -Heures de technicien EMD : -INERIS : 300LNE : -Document de sortie attendu RapportLien avec le tableau de suivi CPT Thème 2 : Métrologie ; Thème 8 : Air intérieurLien avec un groupe de travail -Matériel acquis pour l’étude Compteur 


 “ UK Equivalence Programme for Monitoring of Particulate Matter ” - Ref: BV/AQ/AD202209/DH/2396 (05/06/06)
 “ Field test experiments to validate the CEN standard measurement method for PM 
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