II.3 Moyens de mesure

(a) Transect Saint-Antoine
(b) Transect du Jardin des Tuileries
(c )Transect de l’avenue de Gaulle
Figure 10: Localisation des sites (points rouges) de mesure instrumentés pour l’étude des transects.
Le second transect, à travers le Jardin des Tuileries (Paris 1er) entre le quai des Tuileries et la
rue de Rivoli, permet d’étudier la dispersion de la pollution dans l’environnement très dégagé que
représente cet espace vert. Huit points de mesure (cf. Figure 10(b)) ont été implantés dans le
Jardin des Tuileries entre la rue de Rivoli (dont le trafic est environ 45 000 véhicules par jour9 )
et le quai des Tuileries (avec ses 59 000 véhicules par jour9 ) distant d’environ 330m. Les sites se
trouvent respectivement à 1, 40, 60, 105, 155, 195, 250 et 290m de la rue de Rivoli.
Le troisième transect est situé à Neuilly-sur-Seine (Hauts de Seine) et concerne l’avenue Charles
de Gaulle au niveau de la Place du Marché vers la rue de l’Ecole de Mars. Six sites de mesure ont
été implantés depuis le bord de l’avenue Charles de Gaulle. Un site est au bord de la chaussée,
trois sont sur la Place du Marché (à 17, 37 et 64m de la chaussée) et deux dans la rue Madeleine
Michelis à 90 et 155m de la chaussée. Ce transect permet d’étudier le comportement de la
pollution à proximité d’une source d’émissions très importante (environ 160 000 véhicules par
jour 10 sur l’avenue Charles de Gaulle) mais dans un environnement comprenant l’espace dégagé que
représente la largeur de la chaussée ainsi que la Place du Marché et l’encaissement de la rue
Madeleine Michelis dont le trafic est beaucoup plus faible que celui de l’avenue Charles de Gaulle.
II.3 Moyens de mesure
L’objectif principal, à savoir la surveillance à haute résolution spatiale de la pollution
atmosphérique sur un large domaine, implique l’utilisation d’échantillonneurs passifs (appelés
également tubes à diffusion passive) comme moyens de mesure.
II.3-1 : Principe de fonctionnement
Cette technique fiable, peu encombrante et simple à mettre en œuvre permet d’instrumenter
simultanément un nombre très important de sites de mesure. L’échantillonneur passif (de type
radiello®) utilisé dans le cadre du projet se présente sous forme de cartouche absorbante
insérée dans un corps poreux (le tube) qui lui est maintenu en position horizontale par le biais
d’un support triangulaire, au sein d’un abri de protection (cf. Figure 11).
10
source : Département des Hauts de Seine – DGST/DDE/Division des équipements routiers, (1999-2000)
Le Projet Européen LIFE « RESOLUTION » : bilan final des résultats obtenus en Ile-de-France
AIRPARIF surveillance de la qualité de l’air en Ile-de-France, février 2003
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Figure 11 : Echantillonneurs passifs
installés à l’intérieur de l’abri de protection
Figure 12 : Schéma de fonctionnement
d’un échantillonneur passif (d’après radiello®)
Les cartouches absorbantes, imprégnées d’un réactif chimique spécifique, piègent, au fur et à
mesure que l’air circule à travers le corps poreux, le polluant recherché (cf. Figure 12). Il y a
donc un tube par polluant mesuré (en l’occurrence le benzène et le dioxyde d’azote) qui est
accroché à l’intérieur de l’abri de protection lors de la pose sur le terrain du dispositif de
mesure. L’abri de protection, fixé sur un support dans l’environnement (poteau, lampadaire…) à
environ 3m du sol, permet de protéger l’échantillonneur de l’impact direct du vent, du soleil et de
la pluie, optimisant ainsi les conditions de mesure afin de fiabiliser le processus de diffusion et
de piégeage des polluants.
Après une durée d’exposition d’une semaine, les cartouches absorbantes sont récupérées,
fermées hermétiquement puis acheminées jusqu’au laboratoire d’analyse où elles sont analysées
selon des protocoles spécifiques à chaque polluant. A l’issue des analyses, la concentration
moyenne de benzène et de dioxyde d’azote caractéristique de la période d’exposition sont
disponibles.
II.3-2 : Qualité de la mesure
Comme pour toute méthode de mesure, les résultats délivrés par ces échantillonneurs sont
associés à une incertitude. Dans le cas des échantillonneurs passifs, cette incertitude peut avoir
différentes origines : la fabrication, l’applicabilité de la théorie de la diffusion passive selon les
conditions météorologiques ou encore l’analyse en laboratoire. L’incertitude globale associée aux
mesures obtenues par tubes à diffusion est donc égale à la combinaison des incertitudes
provenant de chacune des sources individuelles d’erreur. Des Directives Européennes fixent les
seuils quant à l’incertitude maximale acceptable associée à la mesure par tubes à diffusion. Ces
Le Projet Européen LIFE « RESOLUTION » : bilan final des résultats obtenus en Ile-de-France
AIRPARIF surveillance de la qualité de l’air en Ile-de-France, février 2003
18
seuils varient avec le polluant considéré. Pour le dioxyde d’azote 1 1 l’incertitude maximale tolérée
est de 25% de la mesure et pour le benzène 12 , elle est de 30%.
Dans le cadre du projet, le laboratoire de la Commission Européenne a élaboré un protocole
d’inter-comparaison qui a été mis en oeuvre parallèlement à la campagne intensive sur les quatre
villes européennes, l’objectif étant la quantification de l’incertitude associée aux tubes utilisés
pour le projet. Trois laboratoires (de la Commission, de la Fondazione Salvatore Maugeri et de
l’Instituto de Salud Carlos III) ont participé aux analyses des tubes exposés lors des intercomparaisons afin d’obtenir une incertitude prenant en compte des incertitudes intra- et interlaboratoire, en l’occurrence une incertitude maximalisée. Après centralisation et interprétation
des résultats des inter-comparaisons, le laboratoire de la Commission a conclu13 que l’incertitude
globale des échantillonneurs passifs utilisés dans le cadre du projet est de 21% pour le dioxyde
d’azote et de 29% pour le benzène pour les concentrations autour des valeurs limites
réglementaires.
Pour le dioxyde d’azote, cette incertitude est cohérente avec les résultats des tests
indépendants menés au cours de la campagne par AIRPARIF en installant des tubes à diffusion
sur les stations permanentes du réseau fixe francilien. Une comparaison des mesures obtenues
par tubes à diffusion passive avec celles obtenues par les analyseurs automatiques aux stations
permanentes 14 permet d’apprécier la qualité de la mesure obtenue par tubes. La Figure 13, qui
présente cette comparaison pour une série de mesure effectuée lors de la campagne, montre que
la mesure par tube se révèle globalement cohérente avec celle obtenue par analyseur
automatique quelle que soit l’implantation du site : en zone rurale, en limite d’agglomération ou
dans le cœur dense de celle-ci.
Résultat de mesure du 29 mai au 5 juin 2001
Concentration (ug/m3)
60
50
Analyseur
40
Tube à diffusion
30
20
10
Bo
big
ny
Sa
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0
Station permanente du réseau fixe d'AIRPARIF
Figure 13 : Comparaison du résultat des tubes à diffusion avec celui obtenu par analyseur automatique lors
d’une série de mesure
11
Directive 1999/30/CE du 22 avri l 1999 relative à la fixation de valeurs limites pour l’anhydride sulfureux, le dioxyde
d’azote et les oxydes d’azote, les particules et le plomb dans l’air ambiant
12
Directive 2000/69/CE du 16 novembre 2000 concernant les valeurs limites pour le benzène et le monoxyde de carbone
dans l’air ambiant
13
Rapport européen de LIFE 99ENV/IT/081 : Relazione finale, Resultati del progetto (en italien)
14
Norme : NF X 43-018 « Pollution atmosphérique - Dosage des oxydes d'azote par chimiluminescence » (mars 1983)
Le Projet Européen LIFE « RESOLUTION » : bilan final des résultats obtenus en Ile-de-France
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Un protocole d’évaluation de l’incertitude15 , utilisé par AIRPARIF pour calculer l’incertitude
associée aux tubes en prenant les résultats des analyseurs comme mesure de référence, a permis
de démontrer que l’incertitude moyenne des tubes installés en Ile-de-France est égale à celle
obtenue de façon indépendante par le laboratoire de la Commission européenne : environ 20% de
la mesure.
II.4 La période de mesure
La période de mesure définie dans le cadre du projet couvre l’année entre le 1er septembre 2000
et le 31 août 2001. Pour identifier, étudier et prendre en compte les évolutions des niveaux de
pollution à l’échelle de l’année, des séries de mesures réparties sur toute l’année en question ont
été réalisées. Cette stratégie de surveillance a conduit à une semaine de mesure tous les 2 mois ;
soit 6 séries de mesure sur l’année comme présenté dans le Tableau 1.
N° de Série
1
2
3
4
5
6
Période de mesure
Du 25 septembre au 2 octobre 2000
Du 27 novembre au 4 décembre 2000
Du 29 janvier au 5 février 2001
Du 26 mars au 2 avril 2001
Du 29 mai au 5 juin 2001
Du 23 au 30 juillet 2001
Tableau 1 : Les périodes de mesure au cours de l’année de surveillance.
Dans un souci de comparabilité des résultats obtenus, pour chacune des six séries de mesure, les
tubes à diffusion ont été installés sur site le matin du premier jour et retiré du site le matin du
dernier jour de la série par les 119 communes participantes. Ce protocole d’harmonisation a
permis de respecter à la fois les contraintes logistiques associées à ce projet d’envergure et la
rigueur métrologique nécessaire quant à l’homogénéité des durées d’exposition des tubes.
Outre le suivi de la saisonnalité de la pollution, l’échelonnement des séries tout au long de l’année
évite de privilégier une période qui ne serait pas représentative de l’année complète. Ainsi, la
répartition équilibrée des séries de mesure au cours de l’année, réalisées tous les deux mois,
permet une évaluation fiable de la concentration moyenne annuelle en chaque site de mesure ; la
concentration moyenne annuelle étant ensuite positionnée vis-à-vis des valeurs réglementaires en
ce qui concerne la situation chronique de la pollution atmosphérique sur l’ensemble de
l’agglomération parisienne.
15
NF ISO 13752 : Evaluation de l’incertitude d’une méthode de mesurage sur site en utilisant une seconde méthode
comme référence (1998)
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