Les techniques de mesures
Afin de mener à bien ses missions de surveillance (mesures, évaluation, prévision), AIRAQ est dotée d'équipements techniques de pointe.

Architecture du réseau fixe
Des moyens de mesure mobiles
Cartographie de la pollution
Prévision de la qualité de l'air
Fonctionnement des analyseurs
Architecture du réseau fixe
Chaque site de mesure est équipé d’un ou de plusieurs analyseurs mesurant, en continu et de manière automatique, un ou plusieurs polluant(s) spécifique(s). L’air est prélevé à l’extérieur par aspiration grâce à une pompe, au niveau d’une tête de prélèvement externe à la station de mesure. L’air est ensuite acheminé à l’intérieur des analyseurs par des lignes de prélèvement en téflon. Les analyseurs détectent la concentration des polluants présents dans l’air prélevé grâce à des méthodes basées sur les caractéristiques optiques ou physiques des polluants (chimiluminescence, fluorescence UV ...).
Chaque appareil de mesure est connecté sur le site, à une « station d’acquisition informatique » qui stocke les mesures effectuées. Au poste central d’AIRAQ, un serveur rapatrie périodiquement les données de qualité de l’air et de météorologie. En cas de besoin, il est possible de s’affranchir de ces procédures automatiques afin de centraliser plus fréquemment les données. L’ordinateur central est pourvu d’accès externes qui permettent à d’autres organismes de consulter les données de pollution.
Les techniciens et les ingénieurs d'AIRAQ valident ensuite ces mesures.
Ce sont ces mesures en temps réel que vous retrouvez sur ce site internet polluant par polluant, station par station, réactualisées toutes les 3 heures.
Des moyens de mesures mobiles

DA80 pour la mesure de pesticides		   AIRAQ est dotée de systèmes mobiles de mesure de la pollution atmosphérique : 2 laboratoires mobiles, un préleveur haut débit pour les produits phytosanitaires et les HAP et 4 préleveurs bas débit pour les métaux lourds en particulier (partisol). Des campagnes spécifiques de mesure sont menées sur l'ensemble de la région, pour :
- Surveiller la qualité de l'air dans des zones non couvertes par le réseau fixe de surveillance et valider l'emplacement de futures stations permanentes de mesure,
- Réaliser des études d'impact à proximité d'établissements industriels ou d'axes de circulation,
- Initier des mesures de "nouveaux" polluants (pesticides, métaux lourds ...).
Cartographies de la pollution
AIRAQ édite également des cartographies afin de mieux visualiser la répartition spatiale des polluants. Au préalable, une campagne par échantillonnage passif détermine la concentration moyenne de polluants en chaque point de mesure, puis une méthode d'interpolation géostatistique (Isatis) permet d'établir les cartes.
Prévision de la qualité de l'air
La capacité à prévoir la qualité de l'air apporte une information primordiale pour la gestion des pics de pollution. Sans prévision les recommandations sanitaires interviennent à contre-temps et les mesures de réduction ne sont pas suffisamment efficaces. AIRAQ a donc développé en 2003 des outils mathématiques pour la prévision de l'indice ATMO (ozone, dioxyde d'azote et poussières) et des dépassements des seuils réglementaires à l'ozone.
Fonctionnement des analyseurs

Analyseur de dioxyde de Soufre (SO2) par Fluorescence Ultra Violet
Une lampe à vapeur de zinc très énergétique excite les molécules de SO2 situées dans la cuve de mesure. Ces molécules se désactivent suivant un procédé radiatif avec émission d'un rayonnement électromagnétique. La mesure à 90° de cette émission est proportionnelle à la concentration en SO2 contenue dans la cuve. Un système à membrane sélective élimine l'influence des hydrocarbures sur la mesure.

Analyseur d'oxydes d'azote (NOx) par chimiluminescence
Les oxydes d'azote (NOx) sont composés essentiellement du monoxyde d'azote (NO) et du dioxyde d'azote (NO2). L'analyseur utilisé pour mesurer les concentrations en oxydes d'azote est basé sur la chimiluminescence. La chimiluminescence est une émission d'énergie lumineuse résultant d'une réaction chimique. Elle est utilisée pour la mesure du monoxyde d'azote (NO) car il réagit avec l'ozone (O3).
NO + O3 -> NO2 + O2 + photons
• Mesure du NO : l'air ambiant est envoyé dans une chambre à réaction où il est mélangé à de l'ozone présent en excès. Le rayonnement produit est mesuré par un photomultiplicateur.
• Mesure du NO2 : l'air ambiant est envoyé dans un four en molybdène chauffé à haute température où les oxydes d'azote sont alors réduits en NO. L'air, ne contenant plus que le NO, est envoyé dans la chambre de réaction où il est mélangé à l'ozone en excès. Le rayonnement émis est maintenant proportionnel à la quantité totale d'oxydes d'azote (NOx). On obtient la concentration de NO2 par différence :
NOx = NO + NO2 -> NO2 = NOx - NO

Analyseur d'ozone (O3) par absorption Ultra Violet
L'analyseur utilisé pour mesurer les concentrations en ozone est basé sur l'absorption UV (Ultraviolet). L'absorption de la lumière par l'ozone suit la loi de Beer-Lambert qui relie l'absorption à la concentration en ozone selon un coefficient connu. L'ozone présent dans l'air ambiant possède une bande d'absorption dans l'ultraviolet (longueur d'onde de 254 nanomètres). Dans l'analyseur, l'air ambiant est, d'une part, exposé à une lampe UV et d'autre part, filtré de l'ozone qu'il contient. Selon la loi de Beer-Lambert, on calcule alors la concentration en ozone par différence entre la mesure de l'air sans ozone et celle de l'air contenant de l'ozone.

Analyseur de monoxyde de carbone (CO) par absorption Infra Rouge
L'analyseur utilisé pour mesurer les concentrations en monoxyde de carbone (CO) est basé sur l'absorption InfraRouge (IR).
La méthode utilisée pour déterminer le monoxyde de carbone est la corrélation infrarouge par filtre gazeux. Le faisceau émis par la source infrarouge traverse alternativement une cellule remplie de CO et une cellule neutre puis la chambre de mesure contenant l'échantillon et enfin un filtre interférentiel placé avant le détecteur.

Mesure du Benzène, du Toluène et des Xylènes (BTX) par chromatographie en phase gazeuse
L'échantillonnage de l'air ambiant est réalisé par pompage de l'air au travers d'un matériau adsorbant qui retient les Composés Organiques Volatils (COV). A l'issue de cette phase de concentration, les COV retenus sur l'adsorbant sont injectés dans le système chromatographique. La précolonne retient les composés les plus lourds (ceux dont le point d'ébullition est supérieur à celui de l'ortho-xylène), les BTX sont ensuite séparés sur la colonne analytique avant d'être quantifiés.

Mesure des particules en suspension

AIRAQ mesure les particules en suspension dans l'air d'un diamètre aérodynamique inférieur à 10 microns (PM10) et inférieur à 2,5 microns à l'aide de deux types d'analyseurs le TEOM et le MP101M.
Ces deux méthodes ont le même degré de précision et de fiabilité mais utilisent des technologies différentes :
Le TEOM utilise une microbalance à élément oscillant, ce qui permet une mesure en quasi instantanée.
Le MP101M utilise une jauge béta, les concentrations sont mesurées sur des pas de temps plus longs, du quart d'heure à l'heure.
Une étude comparative entre les deux principes est actuellement en cours.

Principe de mesure TEOM

Les particules prélevées dans l'air ambiant se déposent sur un filtre et augmentent la masse d'un système oscillant, provoquant ainsi un ralentissement de la fréquence d'oscillation. Cette variation de fréquence est convertie en variation de masse de poussières déposées. La mesure du débit volumique permet de déterminer la concentration en microgrammes de particules par mètre cube d'air.

 

Principe de mesure MP101M

Les particules en suspension sont collectées par aspiration d'un volume d'air déterminé et se déposent sur un papier filtre en fibre de verre. Ce dernier est à déroulement séquentiel automatique et défile dans une jauge Béta permettant ainsi la mesure de la masse des particules avant et après la collecte.
 

Mesure de l'ozone, du dioxyde d'azote et du dioxyde de soufre par faisceau optique DOAS
Le DOAS, spectroscopie à absorption différentielle, permet d'analyser la composition de l'air en l'"explorant " sur une trajectoire à ciel ouvert. Ce système innovant permet une mesure moyenne sur plusieurs centaines de mètres. Cette caractéristique a pour effet, par rapport à une station fixe classique, d'obtenir des données plus représentatives d'une pollution " ambiante ".
L'analyseur DOAS installé à Arcachon permet de mesurer en parallèle le dioxyde de soufre (SO2), le dioxyde d'azote (NO2) et l'Ozone (O3). Il se compose d'un récepteur (spectromètre), situé sur l'immeuble des services techniques de la ville d'Arcachon, qui envoi une source lumineuse, et d'un émetteur, situé au niveau du Parc Mauresque. La mesure consiste à analyser le spectre de la source lumineuse absorbé par ces polluants sur un parcours optique, en utilisant l'absorption lumineuse de l'ultraviolet au visible.

 

Sources : Air Pays de la Loire, ORAMIP, Madininair, AIRAQ