Décision de la Commission

du 16 janvier 2003

relative à des orientations en vue d'une méthode provisoire de référence pour l'échantillonnage et la mesure des PM2,5 en application de la directive 1999/30/CE

[notifiée sous le numéro C(2003) 10]

(Texte présentant de l'intérêt pour l'EEE)

(2003/37/CE)

LA COMMISSION DES COMMUNAUTÉS EUROPÉENNES,

vu le traité instituant la Communauté européenne,

vu la directive 1999/30/CE du Conseil du 22 avril 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(1), modifiée par la décision 2001/744/CE de la Commission(2), et notamment son article 7, paragraphe 5, troisième alinéa,

considérant ce qui suit:

(1) Les valeurs limites pour l'anhydride sulfureux, le dioxyde d'azote et les oxydes d'azote, les particules et le plomb dans l'air ambiant sont fixées dans la directive 1999/30/CE.

(2) Le Comité européen de normalisation (CEN) travaille en ce moment à la normalisation d'une méthode de référence pour l'échantillonnage et la mesure des PM2,5. Dans l'attente de cette méthode, la Commission doit fournir des orientations en vue d'une méthode de référence provisoire pour l'échantillonnage et la mesure des PM2,5 conformément à la procédure définie au point V de l'annexe IX de la directive 1999/30/CE.

(3) La directive 96/62/CE du Conseil du 27 septembre 1996 concernant l'évaluation et la gestion de la qualité de l'air ambiant(3) dispose que la Commission est assistée du comité visé à l'article 12 de la directive, composé des représentants des États membres et présidé par le représentant de la Commission, et que la Commission tient le plus grand compte de l'avis du comité.

(4) Les mesures prévues à la présente décision sont conformes à l'avis du comité institué par l'article 12, paragraphe 2, de la directive 96/62/CE,

A ARRÊTÉ LA PRÉSENTE DÉCISION:

Article premier

L'annexe de la présente décision fournit les orientations en vue d'une méthode de référence provisoire pour l'échantillonnage et la mesure des PM2,5visée au point V de l'annexe IX de la directive 1999/30/CE.

Article 2

Les États membres sont destinataires de la présente décision.

Fait à Bruxelles, le 16 janvier 2003.

Par la Commission

Margot Wallström

Membre de la Commission

(1) JO L 163 du 29.6.1999, p. 41.

(2) JO L 278 du 23.10.2001, p. 35.

(3) JO L 296 du 21.11.1996, p. 55.

ANNEXE

ORIENTATIONS RELATIVES à LA MESURE DES PM2,5 EN APPLICATION DE LA DIRECTIVE 1999/30/CE

Le présent document a pour objectif de fournir aux responsables de la gestion de la qualité de l'air ambiant et aux opérateurs de réseaux des recommandations concernant le choix des appareils destinés à mesurer les PM2,5, comme l'exige la première directive fille sur la pollution de l'air ambiant pour les particules fines. Ces recommandations ne s'appliquent pas aux autres applications éventuelles pour des mesures dans des buts différents, comme dans le cas, par exemple, des activités de recherche, ou dans le cas de mesures indicatives.

Contexte et travaux de normalisation du CEN

La directive 1999/30/CE stipule à l'article 5 que "les États membres veillent à ce que des stations de mesure fournissant des données sur les concentrations de PM2,5 soient installées et exploitées. Les États membres choisissent le nombre et l'emplacement des stations de mesure de PM2,5 de manière qu'elles soient représentatives des concentrations de PM2,5 dans l'État membre en question. Si possible, les points de prélèvement seront situés aux mêmes endroits que les points de prélèvement des PM10." L'article 7 ajoute que "la méthode de référence provisoire pour l'échantillonnage et la mesure des PM2,5 est définie au point V de l'annexe IX". Enfin, l'annexe IX demande que la Commission établisse des orientations en consultation avec le comité visé à l'article 12 de la directive 96/62/CE.

La direction générale "Environnement" a mandaté le CEN pour établir une méthode de référence européenne normalisée pour la mesure des PM2,5. Cette méthode est fondée sur la détermination gravimétrique de la fraction PM2,5 des particules ambiantes, échantillonnées dans des conditions d'ambiance. Le groupe de travail TC 264/WG 15 du CEN a entamé ses travaux en 2000. Les deux premières campagnes de validation en grandeur réelle (Madrid, Duisbourg) sont terminées, deux autres campagnes sont en cours (Vredepeel, Vienne). Quatre campagnes supplémentaires sont en cours de programmation en Suède, en Angleterre, en Grèce et en Italie. Les travaux de validation devraient être terminés pour 2003. La méthode normalisée définitive du CEN ne sera donc pas disponible avant 2004.

Le groupe de travail WG 15 du CEN teste actuellement diverses propositions d'appareillages basés sur la méthode de détermination gravimétrique et équipés de différents systèmes d'admission produits par des fabricants européens, et teste également l'échantillonneur de référence utilisé par le gouvernement américain (US Federal Reference sampler):

- MINI-WRAC, échantillonneur à filtre homogène, produit par l'institut Frauenhofer de toxicologie et de recherche dans le domaine des aérosols (FhG-ITA), Allemagne,

- RAAS 2,5-1, échantillonneur à filtre homogène, produit par ESM Andersen, États-Unis d'Amérique,

- Partisol plus -SCC, dispositif d'échantillonnage séquentiel, produit par Rupprecht & Patashnick, États-Unis

- Partisol FRM, dispositif d'échantillonnage à filtre homogène, produit par Rupprecht & Patashnick, États-Unis,

- SEQ 47/50, dispositif d'échantillonnage séquentiel, produit par Leckel Company, Allemagne,

- HVS-DHA 80, dispositif d'échantillonnage séquentiel, produit par Digitel, Suisse.

Par ailleurs, le CEN teste également un certain nombre d'appareillages de mesure automatisés, fondés sur la méthode d'atténuation du rayonnement bêta et sur la méthode TEOM (tapered element oscillating microbalance), pour établir une équivalence avec la méthode gravimétrique de référence:

- ADAM, atténuation du rayonnement bêta, séquentiel, fabriqué par OPSIS, Suède,

- FH 62 I-R, atténuation du rayonnement bêta, bande filtrante, produit par ESM Andersen Company, États-Unis,

- BAM 1020, atténuation du rayonnement bêta, bande filtrante, produit par Met One, États-Unis,

- TEOM SES, séparation par cyclone (sharp cut cyclone), produit par Rupprecht & Patashnick, États-Unis.

Problèmes liés aux mesures de la concentration massique des PM2,5

Plusieurs problèmes, connus en partie grâce à de précédentes mesures de PM10, doivent retenir l'attention lors de la détermination des concentrations pondérales de PM2,5. Des études comparatives préliminaires menées dans plusieurs pays de l'Union européenne ont fait apparaître des différences notables entre les résultats des échantillonneurs manuels de PM2,5, avec des écarts pouvant aller jusqu'à ± 30 %. Les raisons qui expliquent les différences observées entre les échantillonneurs sont complexes et de plusieurs ordres:

- défauts au niveau du filtre, par exemple pertes par évaporation au cours de l'échantillonnage ou du conditionnement du filtre,

- défauts au niveau du système d'admission du fractionnement granulométrique, par exemple, conception inadéquate, modification de la coupure en raison d'un mauvais contrôle du débit volumique et en raison d'un dépôt de particules sur la plaque d'impaction,

- défauts liés à la configuration du système d'échantillonnage, par exemple, dépôt de particules dans le tube d'échantillonnage (en particulier dans le cas des tubes longs ou courbés).

Notons que la composition chimique des PM2,5 diffère nettement de celle des PM10. En particulier, la matière particulaire semi-volatile (nitrate d'ammonium par exemple, composés organiques) est enrichie dans la fraction granulométrique fine PM2,5. Les particules dont la granulométrie se situe entre PM10 et PM2,5 consistent principalement en composés inertes tels que du silice, des oxydes métalliques, etc. C'est pourquoi les problèmes liés aux pertes de particules semi-volatiles déjà observés lors de l'échantillonnage de PM10 peuvent être encore plus aigus pour les mesures de PM2,5.

Les pertes dépendront essentiellement de la composition des aérosols et de la présence de particules volatiles, ainsi que de l'écart entre la température ambiante et la température d'échantillonnage. Les pertes peuvent donc montrer d'importantes variations saisonnières et géographiques. Ainsi par exemple, on a observé des pertes proches de 0 % en Scandinavie lors d'un épisode de printemps (aérosols provenant du sablage routier), et des pertes pouvant aller jusqu'à 70 % en Europe centrale pendant un épisode d'hiver (aérosols à haute teneur en nitrate d'ammonium).

Il faut dès lors s'attendre à ce que tout réchauffement du système d'échantillonnage donne des concentrations massiques de PM2,5 sensiblement plus basses que les concentrations obtenues avec un système maintenu dans des conditions ambiantes.

Recommandations pour la surveillance des PM2,5

En attendant les conclusions des activités de normalisation du CEN, les recommandations suivantes peuvent être émises concernant les PM2,5:

En ce qui concerne la méthode de mesure

Selon le mandat donné par la Commission au CEN, la méthode de mesure à normaliser doit être basée sur la détermination gravimétrique de la fraction de masse PM2,5 des particules recueillies sur un filtre dans des conditions ambiantes. Le groupe de travail WG15 du CEN teste actuellement d'autres méthodes, telles que la méthode d'atténuation du rayonnement bêta et la méthode TEOM (tapered element oscillating microbalance), pour déterminer leur équivalence avec la méthode gravimétrique. L'utilisation de méthodes du type de celles qui sont fondées sur des méthodes optiques (comptage des particules ou néphélométrie) n'est pas envisageable dans le cadre de la directive.

En ce qui concerne le système d'admission spécifique des PM2,5

Il existe actuellement deux grands types de dispositifs d'admission, utilisés à des fins de surveillance et de recherche: l'échantillonneur à chocs (impacteur) et le cyclone (sharp cut cyclone). Divers systèmes d'admission des deux types font en ce moment l'objet d'essais, notamment dans le cadre du groupe de travail WG 15 du CEN. Les dispositifs doivent avoir l'efficacité de fractionnement granulométrique suivante: il faut recueillir sur le filtre 50 % des particules d'un diamètre aérodynamique de 2,5 m.

En ce qui concerne les instruments

La théorie et l'expérience acquise lors des travaux de validation des PM10 indiquent que, pour les mesures de PM2,5, il faudrait éviter d'utiliser des dispositifs qui chauffent l'échantillon et/ou le filtre pendant la collecte des particules. Pour limiter autant que possible les pertes de particules volatiles, il faudra préférer, pour les PM2,5, les instruments qui prélèvent les échantillons à une température la plus proche possible de la température ambiante.

Étant donné que les résultats fournis jusqu'ici par les différentes études sont incomplets et manquent de cohérence, il est actuellement impossible de choisir parmi les instruments proposés pour la surveillance des PM2,5. La prudence est recommandée pour la sélection d'un dispositif de mesure particulier. Il conviendrait de préférer une option qui n'implique pas de gros investissements en ressources et qui permette d'adapter les exigences de mesure à l'évolution de la situation (par exemple la future méthode normalisée européenne de mesures des PM2,5, les progrès techniques réalisés par les fabricants d'instruments, la réglementation prochaine en matière de métaux lourds).

Il est essentiel, pour communiquer les données relatives aux PM2,5, de documenter parfaitement les méthodes de mesures qui ont été utilisées pour obtenir ces données.