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Résultats

• Fiabilité et reproductibilité des appareils

Avant de commencer cette expérience, il est essentiel de confirmer que les échantillonneurs sont en accord avec les normes.

La fiabilité des préleveurs de la fraction PM10 et PM2.5 a été évaluée statistiquement conformément à la norme CENCEN/TC264/WG6(4). Le test de Grubbs outlier a été appliqué à chaque donnée individuelle. Ce test a un niveau de confiance de 95 % (bilatéral).
La méthode gravimétrique est utilisée pour la réalisation de ces tests.

Test de comparabilité entre les échantillonneurs candidats:

- SEQ 47/50 (1) vs SEQ 47/50 (2) :
y = 0,9883 X + 0,7132
R² = 0,99
CI95 * = 1,297
- PNS-3D-15 (1) vs PNS-3D-15 (2) :
y = 1,063 X - 0,794
R² = 0,98
CI95 * = 1,115

Si CI95 est supérieur 5 µg/m³, les échantillonneurs candidats rencontrent les exigences de comparabilité dans cette tranche de concentration (5).

Les résultats des appareils, ainsi testés, peuvent dès lors se valoir et ne former plus qu'une moyenne, diminuant les biais qui pourrait surgir sur l'une ou l'autre machine de prélèvement.

Test de comparabilité d'un échantillonneur candidat avec un instrument de référence PM10:

- SEQ 47/50 vs Reference :
y = 1,0122 X + 0,7095
R² = 0,98
CI95 * = 2,380

La relation linéaire entre les deux échantillonneurs montre un coefficient de variation (R²) égal à 0,98. En accord avec la norme européenne prEN 12341 5, si R² de la fonction d'équivalence de la référence est défini à l'intérieur des limites de l'enveloppe d'acceptation sur la gamme des concentrations appropriée, l'échantillonneur candidat rencontre les exigences pour être considéré équivalent à la référence.

Si CI95 est inférieur à 10 µg/m³, l'échantillonneur candidat est accepté.

- PNS-3D-15 vs Reference :
Il est impossible d'appliquer la norme prEN 12341 car il y a non correspondance entre les fractions prélevées mais selon une étude réalisée en 1999 (6), sur différents préleveurs de la fraction PM2.5, le R² résultant du RAAS vs LSV3 est de 0,96 (LSV3 étant le système de base d'échantillonnageéchantillonnage du candidat).

• Somme des éléments quantifiée sur un filtre au cours du mois

La somme est réalisée au départ de la moyenne des 2 appareils qui prélèvent la même fraction.
Les concentrations moyennes de 21 éléments et leur déviation standard (sd), qui se situent au-dessus de la limite de détection de la fluorescence X, sont résumées dans le tableau 1.

Tableau 1. Moyenne journalière en PM10 et PM2.5.

Les éléments quantifiables qui sont compris dans la fraction PM2.5 représentent en moyenne : 44 % (30 à 60 %) de ce que l'on peut retrouver dans la fraction PM10.

Figure 3. Comparaison de mesures journalières de PM10 et PM2.5 pendant 1 mois.

y = 0,2551 X + 0,7811
R² = 0,8931

• Répartition des éléments selon la fraction

Pour chaque jour, la concentration trouvée de chaque élément dans la fraction PM2.5 est mise en relation avec la concentration trouvée en PM10 de façon à en connaître la répartition.

Le tableau ci-dessous représente la moyenne en pourcentage de chaque élément inclus dans les PM2.5 par rapport à celui des PM10.

Tableau 2. Pourcentage moyen pour chaque élément constituant les PM2.5 inclus dans les PM10.

Figure 4. Représentation graphique de la distribution de chaque éléments en fonction des fractions.

Discussion

Cette étude ainsi que l'interprétation des données doit être considérée comme préliminaire vu qu'elle n'a été conduite que sur 1 mois, et dès lors, ne peut être considérée comme représentative des variations saisonnières.

La fraction PM2.5 inclue dans les PM10 est très variable, elle est fonction des conditions atmosphériques, de la période de prélèvement et de diverses influences non quantifiables.

6 éléments (As, Se, Mo, Sb, Cd et Tl) sont sous la limite de détection de la fluorescence X. Afin de remédier à ce manque d'information, un temps de prélèvement supérieur à 24 heures ou un choix d'environnement plus adéquat serait indiqué.

Mn et Cu ont une distribution assez égale sur les deux fractions.

Al, Mg, Fe, Ca, Ti, Cr et Si ont une répartition préférentielle sur la fraction PM10, ils représentent seulement 20 à 40 % de la fraction PM2.5. Tandis que Zn, Pb, V et S sont des éléments plus présents dans la fraction PM2.5, ils y sont évalués entre 65 et 90 %.
Cette classification rejoint, pour les éléments cités dans ce paragraphe, celle décrite par SALMA et Al (7).

Ba (71 %) a une tendance vers les PM2.5 mais comme il n'a pu être analysé que dans 6 prélèvements et que son écart-type est de 42 %, il est très difficile d'affirmer sa réelle répartition. Il en va de même pour Ni, 66 (+ ou -) 27 % de moyenne mais avec une fourchette de résultats allant de 51 à 150.

Remerciements

Remerciement à l'Institut ISSeP (Institut Scientifique de Service Public). Remerciement tout particulier à E. FONSNY pour son aide dans le traitement des données.

Littérature

1. Institut Scientifique de Service Public, Ministère de la Région Wallonne : « Particules », Rapport Réseaux Air, Belgique, 1997, 163-194.
2. Ingenieurbüro Sven Leckel : « Sequential Sampler SEQ 47/50 », Instruction Manual, Allemagne, 2000, 35p.
3. Ingenieurbüro Norbert Derenda : « Sequential sampler PNS-3D-15 », Instruction Manual, Allemagne, 2000, 16p.
4. European Committee for Standardization : « Evaluation of CEN field test procedure to demonstrate equivalence of sampling methods for the PM10 fraction of Suspended Particulate Matter with a reference sampling method for PM10 », Environment Institute, CEN/TC264/WG6, Allemagne, 1998, 44p.
5. European Committee for Standardization : « Air quality - Determination of the PM10 fraction of suspended particulate matter - Reference method and field test procedure to demontrate reference equivalence of measuement methods », Environment Institute, prEN 12341, Allemagne, 1998, 24p.
6. Umwelt Bundis Amt : « Result of PM2.5 comparison tests conducted at several sites in Europe », Allemagne, 1999.
7. SALMA I. et Al. : « Elemental size distribution in the urban