Surveillance
La mesure
La directive européenne 2008/50/CE du 21 mai 2008 impose la surveillance de 8 polluants : SO₂, NO, NO₂, Pb, PM₁₀, PM₂,₅, C₆H₆, CO, O₃ et la directive européenne 2004/107/CE du 15 décembre 2004 régit la surveillance de l’arsenic, le nickel et le cadmium pour la famille des métaux ainsi que le benzo(a)pyrène. En région Centre-Val de Loire, sont également mesurés, les dioxines et furanes et les pesticides.
Les polluants sont mesurés à l'aide d'analyseurs certifiés utilisant des méthodes de référence ou équivalentes, conformément aux directives européennes. Ces analyseurs sont calibrés selon une chaîne d'étalonnage. Les méthodes de surveillance sont ajustées en fonction des niveaux de pollution attendus, incluant mesures fixes, indicatives, modélisation et estimation objective.
En région Centre- Val de Loire, plus d'une vingtaine de sites de mesure permettent un suivi en temps réel et en continu des polluants . Choisis le plus judicieusement possible dans des environnements variés afin de garantir leur représentativité, selon des critères d’implantation nationaux, ils permettent de constater des tendances d'évolution.
🔎 Les mesures aux stations en temps réel
🔎 INTERqual'Air - Bilans annuels des mesures
La chaîne de mesure
Les sites suivent une chaîne de mesures spécifique :
Prélèvement : l'air est prélevé en continu grâce à une pompe et des têtes de prélèvement.
Mesure : l'air est analysé pour détecter les concentrations de polluants, avec une moyenne calculée toutes les 15 minutes.
Validation : les données sont transmises par téléphone, stockées dans une base et validées deux fois par jour.
Diffusion : les résultats sont publiés sur le site internet toutes les heures.
Les typologies de station
Il existe différentes « typologies » de sites, répondant à des recommandations nationales, permettant de qualifier la pollution de l'air dans des environnements variés, afin d'appréhender au mieux l'exposition réelle de la population :
Site urbain : mesure l'exposition moyenne à la pollution "de fond" dans les centres urbains, éloignée des sources ponctuelles d'émissions.
Site périurbain : surveille la pollution photochimique (ozone, précurseurs) et les polluants primaires à la périphérie des villes.
Site trafic : suit les concentrations maximales de pollution auxquelles les populations proches des routes sont exposées.
Site rural : surveille la pollution "de fond" dans les zones rurales, notamment la pollution photochimique.
Site industriel : mesure les concentrations de pollution autour des sources fixes, comme les industries.
La justesse des mesures
Afin de contrôler la justesse des mesures issues de ces analyseurs, ces derniers sont régulièrement vérifiés et raccordés à des étalons (de référence ou de transfert), constituant l’outil indispensable aux différentes mesures.
Lig’Air intervient au niveau 3 de la chaîne d’étalonnage.
Niveau 1 (référence nationale) : est constitué du LNE (Laboratoire National d’Essais).
Niveau 2 : sert de relais entre le niveau 1 et le niveau 3, et permet l’étalonnage des appareils du niveau 3, grâce aux étalons de transferts.
Les polluants disposant d'une chaîne d'étalonnage certifiée sont :
L'ozone
Le dioxyde de soufre
Le monoxyde de carbone
Le monoxyde d'azote
Les méthodes de mesure
La mesure des pesticides
Les pesticides sont mesurés par prélèvement actif, avec analyse en différé de la phase gazeuse et de la phase particulaire, par un laboratoire d’analyses agréé.
La mesure des dioxines et furanes
Ces mesures sont réalisées par échantillonnage passif, à l’aide d’une jauge Owen. Ce type de prélèvement fait l'objet d'une norme française (AFNOR NF X 43-006). Leur contenu est ensuite envoyé à analyser en laboratoire d’analyses agréé.
La mesure des oxydes d’azote
Elle est spécifique aux mesures de monoxyde et de dioxyde d’azote à de faibles teneurs dans l’air ambiant. Le principe de mesure est basé sur la chimiluminescence.
Le monoxyde d'azote (NO) : basé sur une oxydation par des molécules d’ozone générées par un ozoneur à décharge.
Le dioxyde d’azote excité retombe à un état fondamental stable en émettant un rayonnement lumineux de longueur d’onde comprise entre 600 et 1200 nm. Un filtre optique sélectif des longueurs d’onde supérieures à 610 nm, permet au photomutiplicateur de mesurer le rayonnement. Ce dernier délivre ensuite un signal électrique à un microprocesseur qui l’amplifiera et le transformera en concentration.
Le dioxyde d'azote (NO₂) : basé sur la réduction en monoxyde d’azote par passage dans un four convertisseur de molybdène à haute température (320°C) suivant la réaction suivante :
Selon le même principe que pour le monoxyde d’azote, on obtient donc la concentration en NOx (NO et NO₂ converti) puis par différence avec la première valeur, la concentration en NO₂.
Devant le photomultiplicateur et le filtre optique se situe un chopper c’est-à-dire une roue à 3 secteurs correspondants aux phases suivantes :
Le masquage des deux chambres (zéro électrique), permettant la mesure du bruit électrique de fond.
L’ouverture de la chambre NO (mesure du signal NO).
L’ouverture de la chambre NOx (mesure du signal NOx).
La mesure du dioxyde de soufre
Le principe de mesure repose sur la fluorescence UV du dioxyde de soufre (SO₂). Les molécules de SO₂ sont excitées par des rayons UV émis par une lampe à vapeur de zinc (longueur d'onde de 213,9 nm). Lorsqu'elles reviennent à leur état fondamental, elles émettent une fluorescence dont la longueur d'onde se situe entre 320 et 380 nm, avec une moyenne de 350 nm. L'intensité de cette fluorescence, captée par un photomultiplicateur, est proportionnelle à la concentration de SO₂ dans l'échantillon.
La mesure du monoxyde de carbone
Le principe de mesure du monoxyde de carbone repose sur l'absorption infrarouge, avec une absorption maximale à 4,67 µm. Cependant, d'autres gaz comme le CO₂ et le CH₄ peuvent interférer. Pour éviter cela, l'analyseur utilise un filtre optique et une roue de corrélation.
Le rayonnement infrarouge traverse la roue de corrélation, qui divise le rayonnement en trois types selon la partie traversée :
Partie opaque : aucun rayonnement ne passe (signal zéro).
Partie vide : le rayonnement passe librement et permet de mesurer l'absorption par le CO dans l'échantillon (intensité i).
Partie avec du CO : toutes les absorptions du CO sont éliminées (signal de référence i0).
Enfin, un microprocesseur calcule la concentration de CO grâce à la loi de Beer-Lambert.
La mesure de l’ozone
La méthode de mesure de l'ozone repose sur l'absorption d'un rayonnement ultraviolet produit par une lampe à mercure, dont l'émission principale est à 253,7 nm, la longueur d'onde d'absorption maximale de l'ozone.
Un détecteur UV mesure l'énergie UV (intensité i) lorsque l'échantillon est présent. Avant chaque mesure, une intensité de référence (i0) est enregistrée dans une cellule contenant un gaz sans ozone, obtenue via un filtre sélectif.
Des capteurs de pression et de température permettent de mesurer P et t. La concentration d'ozone est ensuite calculée en appliquant la loi de Beer-Lambert.
La mesure des particules en suspension
À Lig'Air, deux méthodes de mesure sont utilisées pour déterminer la quantité de particules en suspension de diamètre inférieur à 10 µm dans l'air :
Jauge Bêta : Cette méthode utilise une source radioactive émettant des rayons bêta et un compteur Geiger-Müller. Un volume d'air est aspiré, les particules se déposent sur un filtre en fibre de verre. Les rayons bêta traversent le filtre et sont partiellement absorbés par les particules, l'absorption étant proportionnelle à la masse de matière.
Pesée gravimétrique : Un volume d'air est aspiré et les particules se déposent sur un filtre, dont la masse est mesurée en continu.
Les incertitudes
L'incertitude représente l'intervalle dans lequel se trouve la valeur vraie et la probabilité associée. Elle évalue la qualité du résultat d'une mesure : une incertitude plus faible indique un meilleur résultat.
Lors d'une mesure, le résultat est accompagné d'un degré d'incertitude. Cette incertitude résulte de divers facteurs, tels que l'appareil de mesure, les conditions des essais et d'autres paramètres, qui entraînent une dispersion des résultats. Ainsi, une incertitude est définie pour quantifier cette variation.
Le calcul de l'incertitude
Le calcul de l'incertitude tient compte des différentes composantes de la mesure et de chacune de ses étapes. Les erreurs peuvent être dues au prélèvement, aux caractéristiques des analyseurs (linéarité, reproductibilité en zéro et au point de consigne, temps de réponse, interférents), à l'acquisition des résultats de mesure fournis par l'analyseur, à l'arrondi du résultat de mesure stocké dans la base de données ainsi qu'aux erreurs des étalons décrits dans la chaîne d'étalonnage. La justesse du résultat de mesure est liée à l'écart entre l'étalon utilisé et la lecture de cet étalon sur l'analyseur du site de mesure. Cet écart est corrigé sur le site en réglant l'analyseur. Les incertitudes sont calculées sur la valeur moyenne annuelle.
Les définitions pour l'incertitude
Élargie : L'incertitude de mesure élargie correspond à un niveau de confiance de 95%, indiquant 95% de chances de trouver la valeur vraie dans l'intervalle donné.
Prélèvement : Incertitude liée au moyen utilisé pour acheminer l'air de la tête de prélèvement à l'analyseur.
Raccordement : Incertitude résultant des étapes de maintenance et de réglage de l'analyseur.
Linéarité : Incertitude due à l'écart entre les mesures et la droite théorique de réglage.
Reproductibilité : Incertitude causée par l'écart entre deux analyseurs identiques.
Dérive : Incertitude liée au comportement de l'analyseur au fil du temps.
Coefficient de sensibilité : Incertitude reflétant l'impact de paramètres comme la pression, la tension, l'humidité et la température sur la qualité des données.
Interférents : Incertitude due à l'influence d'autres polluants sur la mesure.
Autres : Somme des autres incertitudes négligeables par rapport aux précédentes, incluant les traitements informatiques, les acquisitions et les arrondis.
Le contexte réglementaire
Pour toutes ses mesures de concentrations de polluants dans l'air ambiant, Lig'Air doit répondre aux exigences :
du Décret 2010-1250 du 21 octobre 2010 par lequel a été transposé la Directive 2008/50/CE du Parlement Européen et du Conseil du 21 mai 2008 concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe.
de la Directive 2004/107/CE du Parlement Européen et du Conseil du 15 décembre 2004 concernant l’arsenic, le cadmium, le mercure, le nickel et les hydrocarbures aromatiques polycycliques dans l’air ambiant.
Dans ces textes sont notamment précisés que :
pour une mesure fixe en continu (à utiliser lorsque les résultats trouvés sont supérieurs à des seuils d’évaluation déterminés pour chaque polluant), l’exigence doit être évaluée conformément aux principes énoncées dans le GUM ou à la méthodologie prévue dans la norme 5725-1 «Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure » ;
la valeur de l’incertitude fournie (15%) est applicable dans la plage de la concentration servant de seuil (valeurs cibles et objectifs de qualité par exemple).
Le tableau suivant récapitule les objectifs de qualité et valeurs limites soumis au calcul des incertitudes sur la valeur moyenne (année de référence 2021) :
Les microcapteurs
A quoi ressemble un microcapteur ?
L’essor des objets connectés concerne aussi la qualité de l’air. De plus en plus de collectivités territoriales et de particuliers sont démarchés par des commerciaux afin de les équiper de capteurs de qualité de l’air miniaturisés.
Lig’Air a été questionnée à plusieurs reprises sur la pertinence et la justesse de ces objets dont le packaging peut être très attractif.
Avant d’investir dans un tel matériel, certaines questions doivent être posées :
Ai-je besoin de mon propre instrument pour mesurer la qualité de l’air ?
Suis-je capable d’interpréter les informations fournies par ces instruments ?
Quel crédit je donne à ces informations ?
Vont-elles m’aider à réduire mon exposition ?
...
Est-ce que les résultats d'un microcapteur sont fiables ?
Lig’Air est impliqué dans un groupe de travail national sur les microcapteurs pour suivre de près leur évolution. En parallèle, avec la 4e édition du Challenge Microcapteurs (édition 2023), Airparif a pu étudier l'impact de nouveaux paramètres sur les performances des microcapteurs.
"Exposition individuelle aux polluants : quelle utilisation des microcapteurs ? L'air de chaque lieu de vie contient des polluants en plus ou moins grande quantité. Au cours d'une journée, un individu traverse ces différents environnements et se trouve donc exposé aux polluants de l'air qu'ils renferment. En moyenne, un être humain inhale 6 litres d'air par minute ; 3 fois plus en marchant et 10 fois plus en courant. Que ce soit à la maison, à l'école, au travail, dans les transports et les activités de loisirs, l'exposition individuelle à la pollution de l'air est permanente et les interrogations sur son exposition tout au long de la journée sont réelles, avec toute la difficulté d'appréhender des variations importantes et rapides, notamment en mobilité."
Rapport Challenge Microcapteurs (2023), AIRLAB
Avantages et limites
Avantages :
Taille et encombrement réduits
Coût potentiellement modeste
Emplois multiples (fixe, mobilité, intérieur/extérieur)
Informations faciles à lire
Limites :
Mesure peu fiable et peu précise
Sensibilité forte aux variations de température, d'humidité
Vieillissement rapide des composants, renouvellement régulier à prévoir
Risque de mauvaise interprétation des données en l'absence d'accompagnement et de calibration régulière avec une station de référence
Pour les capteurs de particules, incapacité à observer les particules les plus fines (< 300 nm), dont les ultrafines.
Usages
Chez moi ou dans des locaux ?
Les seuls microcapteurs dont j’ai besoin pour surveiller ma santé et ma sécurité sont le détecteur avertisseur autonome de fumée (DAAF) pour prévenir le risque d'incendie (obligatoire pour répondre à la réglementation en vigueur depuis le 8 mars 2015 (articles R129-12 à R129-15 et L129-8 du Code de la construction et de l'habitation / Loi Morange)) ainsi que le détecteur avertisseur autonome de monoxyde de carbone CO (gaz non perceptible par l’homme - cause d’un millier d’intoxications [dont une trentaine mortelles] chaque année en France), vivement conseillé d’installer pour prévenir les intoxications.
En dehors de ces capteurs, vous pouvez réduire votre exposition en air intérieur en ouvrant fréquemment les fenêtres et en utilisant des produits ménagers moins émissifs et/ou écolabellisés.
Dehors, en balade ou dans mon jardin ?
En air extérieur, l’utilisation de ces microcapteurs n’a pas encore prouvé sa fiabilité puisqu’elle reste influencée, entre autres, par les conditions météorologiques (température, humidité, vent).
La modélisation
La modélisation permet de fournir une information sur la qualité de l’air en tous points de la région Centre-Val de Loire et pas seulement au niveau des stations de mesures fixes. Elle permet également de faire des prévisions et de réaliser des scénarios tendanciels sur plusieurs années. Elle est notamment utilisée dans le cadre du suivi des Plan Air-Climat-Energie Territoriaux (PCAET) et des Plans de Protection de l'Atmosphère (PPA).
La modélisation se distingue en une modélisation régionale et une modélisation haute résolution permettant d'observer les phénomènes atmosphériques à une fine échelle et d'évaluer plus précisément la population et les territoires impactés par des niveaux de pollution trop élevés.
La méthodologie consiste à transformer chaque commune de la région Centre-Val de Loire en station virtuelle d’évaluation de la qualité de l’air en situation de fond. Les calculs s'effectuent à partir de la modélisation régionale des plateformes interrégionale Esmeralda et nationale Prév’Air.
Lig’Air a développé un modèle Haute Résolution (Prévision’air) pour mieux évaluer les concentrations auxquelles est exposée la population près des sources d’émissions, notamment aux abords des axes de trafic automobile.
Les résultats sont obtenus à partir des données des stations de mesures de Lig’Air, des données d’émission calculées par Lig’Air, des données météorologiques, etc.
L'inventaire des émissions
La pollution atmosphérique résulte de diverses sources, naturelles ou humaines. L'inventaire des émissions vise à quantifier les rejets de chaque source ou secteur d'activité, car tous ne produisent pas les mêmes polluants ni en quantités identiques. Cela nécessite un découpage des activités humaines et naturelles en différents secteurs.
Depuis le début des années 2000, Lig’Air identifie les sources d'émissions de polluants atmosphériques, les quantifie et les spatialise sur l’ensemble de la région grâce à son outil TRACE (invenTaire Régional Air-Climat-Energie).
Des méthodologies spécifiques sont développées selon le secteur émetteur et la nature des données primaires, afin d'optimiser l'estimation des émissions pour chaque secteur. En général, le calcul des émissions consiste à croiser des informations de base détaillées (consommation énergétique par type de combustible, le nombre de salariés dans une industrie, le nombre de lits par établissement sanitaire, la surface et l’activité agricole de la zone étudiée, etc) avec des facteurs d'émission unitaire, qui varient selon l'activité émettrice et le polluant concerné.
Ep,a,t = Qa,t x Fp,a
Ep,a,t : émission relative du polluant "p" et à l'activité "a" pendant le temps "t" (généralement une année)
Qa,t : quantité d'activité (information statistique) relative à l'activité "a" pendant le temps "t"
Fp,a : facteur d'émission relatif au polluant "p" et à l'activité "a"
n : nombre d'activités émettrices prises en compte.
La quantité émise d'un polluant sur un territoire donné, est la somme des émissions relatives à ce polluant, engendré par toutes les sources présentes dans la zone d'étude.
L'ensemble de ces méthodologies sont regroupées dans l'outil interne : TRACE. Il est devenu indispensable aux diagnostics territoriaux des problématiques liées à la dégradation de la qualité de l’air et au changement climatique. Il constitue ainsi une référence dans le suivi et la planification dans le SRADDET (Schéma Régional d'Aménagement, De Développement Durable et d'Egalité des Territoires), dans les PPA (Plans de Protection de l’Atmosphère) et les PCAET (Plans Climat-Air-Energie Territoriaux). Il entre également en jeu dans la prévision des épisodes de pollution, dans la prévision quotidienne des indices de la qualité de l’air et pour la modélisation. Ils sont aussi un outil de suivi et de gestion de la contribution d’un territoire donné (état, région, commune) au réchauffement climatique.
Les résultats qui en découlent sont des évaluations statistiques et non des valeurs absolues. Ils peuvent varier d’une année à l’autre en fonction des facteurs climatiques et sociaux économiques.
L’ensemble des travaux d’inventaire est valorisé sur la plateforme de datavisualisation et d’export de données ODACE.
Cartographie communale des émissions de GES en 2020
Quelle est la différence entre PES et GES ?
Les Gaz à Effet de Serre (GES) et les Polluants à Effet Sanitaire (PES) sont des polluants atmosphériques dont les effets sont différents. Les PES regroupent tous les polluants qui ont un effet sur la santé humaine et la biodiversité. Les GES, quant à eux, ont un impact sur le climat.
