de 1970 à 2007 : une amélioration continue des techniques de mesure des poussières

Dans les années 70, la surveillance des poussières en Pays de la Loire , est réalisée par des mesures de "fumées noires". Les poussières sont prélevées sur un filtre. La masse déposée sur le filtre est évaluée en laboratoire, en fonction de sa noirceur.
À la fin des années 90, la mise en œuvre des nouvelles directives européennes de qualité de l'air conduit à remplacer progressivement cette méthode de mesure. En effet, elle est uniquement représentative des poussières fortement carbonées, de couleur noire et ne permet pas de communiquer en temps réel les taux de poussières dans l'air ambiant.
En 1998, Air Pays de la Loire installe ses premiers analyseurs automatiques de poussières PM10 utilisant la méthode gravimétrique TEOM (tapered element oscillating microbalance). Ils sont simples d’emploi et de bonne fiabilité. Ces appareils automatiques sont aptes à délivrer une information quotidienne comme le prévoit la réglementation. Ils permettent également le calcul de l’indice ATMO.

L'année 2007 constitue une nouvelle étape dans l'amélioration de la surveillance des poussières fines PM10 par la prise en compte systématique de la fraction volatile des poussières.

depuis le 1er janvier, les mesures de poussières PM10 sont ajustées à partir de sites de référence

Un module additionnel, le FDMS (filter dynamics measurement system) développé par le concepteur du TEOM, permet d’estimer en temps réel la quantité de poussières volatiles et donc de disposer de mesures automatiques équivalentes à la méthode de référence. La solution retenue en France pour ajuster les mesures de l'ensemble des analyseurs TEOM, a été de mettre en place dans une cinquantaine de sites de référence répartis sur le territoire national, un couple d’appareils TEOM, l’un équipé avec un module FDMS et l’autre sans. L'écart entre les résultats de mesure des deux appareils est calculé en permanence puis ajouté aux résultats de tous les autres sites de mesure de la région, en partant du principe que les épisodes de pollution par les poussières volatiles sont des épisodes de grande ampleur géographique.

l’installation de 3 sites de référence en Pays de la Loire permet l’ajustement de l’ensemble des mesures de poussières de la région

Début 2007, le réseau de mesures fixes des poussières PM10 des Pays de la Loire , comporte 13 sites, localisés dans les grandes agglomérations urbaines et dans la zone industrielle de Basse-Loire. Ils sont tous équipés d'analyseurs automatiques de type TEOM. Grâce à une série de tests réalisés en 2006, trois sites de référence de surveillance des poussières PM10 ont été installés pour accueillir un module FDMS. Ils permettent depuis le 1er janvier 2007 d'ajuster en temps réel les mesures des autres sites de mesure.

réseau de mesures fixes des poussières PM10 dans les Pays de la Loire en 2007

mesures de particules fines et conformité avec les normes européennes

les concentrations de poussières mesurées dans l’air ambiant diffèrent selon les méthodes de mesure

À partir de 2000, des publications scientifiques font état de sous-estimations, dans certaines conditions, des résultats de poussières PM10 fournis par les appareils automatiques de type TEOM utilisés en France ainsi que dans la plupart des pays voisins. Les causes de cet écart sont à identifier. La commission de l'Union Européenne suggère alors de corriger les résultats de mesure issus d'appareils automatiques par l’ajout d’un coefficient correcteur de 1,3.

des études complémentaires sont menées en France

Les essais et travaux réalisés en France depuis 2000 montrent que l’application d'un coefficient constant altérerait le calcul des moyennes annuelles et ne garantirait pas une correction adaptée du mesurage. Le Ministère de l’écologie et du développement durable (MEDD), en coordination avec l'Ademe, décide alors de rechercher une solution métrologique donnant des résultats comparables avec ceux de la méthode de référence (pesée des poussières sur filtres). Le laboratoire central de surveillance de la qualité de l'air (LCSQA), en collaboration avec les associations de surveillance de la qualité de l'air, réalise des études pour identifier l’origine de cette sous-estimation et déterminer les modalités possibles d’ajustement des résultats de mesure fournis par les appareils automatiques.

certaines poussières se volatilisent

Le LCSQA démontre que la sous-estimation des niveaux de poussières par la méthode automatique est due principalement à la variation de leur taux de nitrate d’ammonium. Ce taux est notamment fonction des conditions climatiques et de l’origine des masses d’air. Ce composé particulaire se volatilise à partir de 25°C . Dans la méthode de référence européenne, où la température n'est pas contrôlée, le nitrate d’ammonium particulaire est pris en compte dans la masse totale de poussières, lorsque la température est basse (période hivernale). Les TEOM utilisés en France chauffent l’échantillon pour le déshydrater avant la pesée. Ils ne prennent donc pas en compte le nitrate d'ammonium. L’écart entre les deux méthodes dépend donc de la teneur en nitrate d'ammonium et de la température à laquelle est réalisée la pesée, à chaque instant.

l'influence de la fraction volatile

La prise en compte de la fraction volatile des poussières fines influe peu sur les moyennes annuelles, mais peut avoir des conséquences importantes sur les niveaux maximums horaires et journaliers en particules PM10, et par suite sur le nombre de jours de dépassements du seuil réglementaire. Les écarts au jour le jour en France varient de 0,9 à 2 selon les sites et les saisons. Les écarts les plus importants sont constatés lors des niveaux les plus élevés de particules, c’est-à-dire généralement en hiver.

à compter de 2007 le MEDD retient la solution instrumentale : TEOM et FDMS

Les tests sur les appareils TEOM munis d’un module additionnel FDMS se sont avérés très satisfaisants dans la prise en compte de la part volatile des poussières et ont pu montrer l’équivalence avec la méthode de référence. Grâce à cet acquis, le MEDD retient la solution instrumentale par l’ajout d’un module FDMS sur des sites de référence pour pouvoir ajuster les mesures des autres sites.