Rapport sur la caractérisation du bassin atmosphérique de Georgia Basin-Puget Sound 2014 : chapitre 6


6. Surveillance de la qualité de l’air

Roxanne Vingarzan, Sarah Hanna et Rita So (Environnement Canada)

Le chapitre précédent définissait les principales sources d’émissions de produits chimiques en suspension dans l’air trouvés dans le bassin atmosphérique de Georgia Basin/Puget Sound. La façon dont ces émissions sont transportées, transformées, dispersées et déposées détermine la qualité de l’air ambiant.

La qualité de l’air ambiant est régulièrement mesurée à un certain nombre de sites dans le bassin atmosphérique. Bon nombre de ces sites font partie des réseaux de surveillance qui soutiennent les programmes sur la qualité de l’air administrés par des organismes gouvernementaux. Il existe plusieurs réseaux de surveillance de la qualité de l’air dans le bassin atmosphérique, et chacun possède des programmes sur la qualité de l’air connexes ainsi que des procédures opérationnelles et de mesure précises pour répondre aux exigences des organismes.

Les trois principaux indicateurs de la qualité de l’air ambiant suivis par ces réseaux sont les concentrations des polluants gazeux, les particules (et les constituants) et les dépôts de surface des contaminants. Le présent chapitre sera axé sur la description des réseaux de surveillance de la qualité de l’air établis dans le bassin atmosphérique de Georgia Basin/Puget Sound. Les mesures relatives à l’ozone et aux matières particulaires sont discutées respectivement dans le chapitre 7 et le chapitre 8. Le chapitre 12présente les mesures et les répercussions des dépôts de polluants.

6.1 Surveillance de la qualité de l’air dans le bassin atmosphérique

Les réseaux de surveillance de la qualité de l’air fournissent la plupart des mesures de la qualité de l’air pour le bassin atmosphérique des deux côtés de la frontière. Les concentrations des polluants atmosphériques sont mesurées, soumises à un contrôle de la qualité et archivées à l’aide de procédures et de méthodes comparables. Les mesures fournissent les concentrations horaires ou quotidiennes des principaux contaminants atmosphériques et sont déclarées en temps quasi réel, à moins que des analyses en laboratoire ne soient nécessaires. La technologie en temps quasi réel fournit une évaluation détaillée et opportune des concentrations de la qualité de l’air et permet aux organismes d’avertir le public des problèmes de qualité de l’air.

En Colombie-Britannique, la qualité de l’air est mesurée par le Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique (RNSPA), le Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air (RCEPA), le ministère de l’Environnement de la Colombie-Britannique et le Réseau de surveillance de la qualité de l’air de la vallée du bas Fraser (RSQAVBF). Dans l’État de Washington, la qualité de l’air est surveillée par le Washington State Monitoring Network ((WNSM)), le National Atmospheric Deposition Program (NADP), le Chemical Speciation Network (CSN), le Clean Air Status and Trends Network (CASTNET) et les réseaux Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE). D’autres organismes, y compris le département de l’Intérieur des États-Unis (Service national des parcs), exploitent d’autres sites de surveillance pour répondre aux exigences de leurs propres programmes de surveillance de l’air ambiant. Les données utilisées pour analyser la qualité de l’air dans le présent rapport sont en grande partie tirées des archives du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique et du Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air d’Environnement Canada de même que des bases de données nationales sur la qualité de l’air de l’Environmental Protection Agency des États-Unis, y compris le système de qualité de l’air, le CASTNET, le programme IMPROVE, le National Atmospheric Deposition Program et le Visibility Information Exchange Web System ((VIEWS)). Ces données ont été choisies afin de garantir la meilleure qualité possible et le plus haut niveau de comparabilité entre les ensembles de données. Les sites de mesure utilisés au Canada et aux États-Unis sont indiqués dans la figure 6.1. Il est à noter que la majorité des sites sélectionnés sont situés dans les régions les plus peuplées du bassin atmosphérique et qu’il ne faut pas interpréter les résultats dans ce rapport comme étant caractéristiques de l’ensemble du bassin atmosphérique.

Figure 6.1 Emplacement des stations de surveillance de la qualité de l’air dans le bassin atmosphérique de Georgia Basin/Puget Sound.

Figure 6.1. Emplacement des stations de surveillance de la qualité de l’air dans le bassin atmosphérique de Georgia Basin/Puget Sound. (Voir la description ci-dessous)

Remarques :

*L’île Saturna est un site regroupé faisant partie du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique (ministère de l’Environnement de la Colombie-Britannique), du Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air ainsi que du Mercury Trends Network du National Atmospheric Deposition Program.

**Il existe quatre sites de surveillance de la qualité de l’air regroupés dans l’État de Washington, notamment : Marysville (Washington State Monitoring Network et Chemical Speciation Network), Beacon Hill (Washington State Monitoring Network, Chemical Speciation Network et IMPROVE), Tacoma South L Street (Washington State Monitoring Network et Chemical Speciation Network) et Mount Rainier Tahoma Woods (National Atmospheric Deposition Program/National Trends Network ou « NADP/NTN », CASTNET et IMPROVE).

Description de la figure 6.1

La figure 6.1 est une carte de relief du sud-ouest de la Colombie-Britannique et du nord-ouest de l'État de Washington qui montre les limites du bassin de Georgia et du bassin atmosphérique de Puget Sound et l'emplacement des stations de surveillance de la qualité de l'air qui s'y trouvent.

Au Canada, il y a les stations suivantes : Il y a trois stations dans le réseau du ministère de l'Environnement de la Colombie-Britannique, situées à Courtney, à Duncan et à Victoria, en Colombie-Britannique. Il y a trois stations appartenant au Réseau de surveillance de la qualité de l’air de la vallée du bas Fraser (RSQAVBF) qui sont situées à Abbotsford, à Points Robert, et dans le bras Indian. Il y a treize stations gérées conjointement par le Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique et le ministère de l'Environnement de la Colombie-Britannique qui sont situées à Campbell River, dans la pointe sud de l'île Quadra, à Powell River, à Whistler, à Squamish, à Langdale, au nord et au sud de Nanaimo, à Crofton, à Duncan, à Saanich, à Victoria et à Sooke. Il y a 28 stations appartenant conjointement au Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique et au Réseau de surveillance de la qualité de l’air de la vallée du bas Fraser (RSQAVBF) qui sont toutes situées dans la vallée du bas Fraser. Voici les emplacements de ces stations : centre-ville de Vancouver, Vancouver-Kitsilano, parc Kensington de Burnaby, Vancouver Nord-Second Narrows, Port Moody, Chilliwack, North Delta, mont Burnaby, est de Surrey, sud de Richmond, sud de Burnaby, Pitt Meadows, Burnaby-Burmount, Burnaby-Capitol Hill, nord de Burnaby, Vancouver Nord - parc Mahon, Langley, aéroport de Hope, Maple Ridge, aéroport de Richmond, Coquitlam, Abbotsford-Mill Lake, Horseshoe Bay, pont d'Alex Fraser, île Annacis, Tsawwassen, aéroport d'Abbotsford, et White Rock. Il y a également une station à l'île Saturna qui est un emplacement regroupé faisant partie du Réseau canadien de surveillance de l'air et des précipitations (RCSAP) et du réseau du Mercury Trends Network du National Atmospheric Deposition Program.

Aux États-Unis, il y a les stations suivantes : Dans le réseau IMPROVE, il y a trois stations. Elles sont situées à Snoqualmie Pass, au parc des North Cascades, et aux monts Olympus. Le réseau du Mercury Deposition Network du National Atmospheric Deposition Program comprend une seule station, située à Seattle. Dans le réseau National Trends Network du National Atmospheric Deposition Program, il y a des stations à Alder Lake, un peu à l'ouest de Mont Rainier, et un peu au sud de Baker Lake. Le réseau du National Park Service (NPS) a une station dans les monts Olympus. Le réseau Washington State Monitoring Network comporte 28 stations, situées aux endroits suivants : Cheeka Peak, Neah Bay, Port Angeles, Port Townsend, Anacortes, Bellingham, Custer-Loomis,, Mont Vernon, Darrington, Marysville, Shelton-W Franklin, Lacey -- rue College, Yelm-Northern Pacific, Mont Rainier, Puyallup -- 128e rue, Enumclaw, Puyallup-Puyallup Tribe, Tacoma, Kent, North Bend, Issaquah-Lake Sammamish, Bellevue, Lake Forest Park-centre-ville, Edmonds, Bremerton, et trois stations à Seattle. Il y a également quatre sites de surveillance de la qualité de l'air regroupés dans l'État de Washington, notamment : Marysville (Washington State Monitoring Network et Chemical Speciation Network), Beacon Hill (Washington State Monitoring Network, Chemical Speciation Network et IMPROVE), Tacoma South L Street (Washington State Monitoring Network et Chemical Speciation Network) et Mount Rainier Tahoma Woods (National Atmospheric Deposition Program/National Trends Network ou « NADP/NTN », CASTNET et IMPROVE).

 

6.1.1 Réseaux de surveillance de la qualité de l’air de Georgia Basin

Le programme du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique est une initiative conjointe au niveau fédéral, provincial, territorial et municipal visant à coordonner la collecte de données sur la qualité de l’air dans une base de données nationale unifiée (Dann et al., 2011). Le ministère de l’Environnement de la Colombie-Britannique, le Grand Vancouver et le district régional de la vallée du Fraser exploitent d’autres stations de surveillance pour répondre aux exigences de leurs propres programmes de surveillance de l’air ambiant. Par exemple, le Réseau de surveillance de la qualité de l’air de la vallée du bas Fraser est exploité par le Grand Vancouver et est composé de stations de surveillance de la qualité de l’air situées dans le Grand Vancouver et les districts régionaux de la vallée du Fraser. Les données sur la qualité de l’air et les données météorologiques de la plupart des stations sont recueillies automatiquement sur une base continue, transmises à l’administration centrale du Grand Vancouver et stockées dans une base de données électronique également archivée par le Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique (Metro Vancouver, 2011). Les mesures sont déclarées en temps quasi réel sur une base horaire, à moins que des analyses en laboratoire ne soient nécessaires. Les données sont utilisées pour communiquer au public des renseignements sur les polluants atmosphériques au moyen de rapports et de valeurs de la cote air santé, qui est émise par Environnement Canada. De plus, des organismes de la qualité de l’air locaux mènent des études de suivi environnemental spécialisées de façon indépendante ou en collaboration avec d’autres organismes.

Le Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air est exploité par la Division de la recherche sur la qualité de l’air de la Direction générale des sciences et de la technologie d’Environnement Canada. Les objectifs du Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air diffèrent de ceux du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique notamment du fait que les mesures du premier réseau fournissent des données pour la recherche dans les domaines suivants : 1) les variations spatiales et temporelles des polluants et des dépôts atmosphériques à l’échelle régionale, 2) le transport atmosphérique à longue distance de polluants atmosphériques (y compris le transport transfrontalier), et 3) les processus atmosphériques et l’évaluation des modèles de transport chimique. Contrairement à la plupart des sites du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique qui sont généralement situés dans les zones urbaines, suburbaines et industrielles, les sites du Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air sont établis dans des régions rurales et éloignées (Dann et al., 2011). À l’heure actuelle, un seul site du Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air se trouve dans le bassin atmosphérique de Georgia Basin, soit à l’île Saturna.

Les mesures du Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air portent sur quatre domaines spécifiques, à savoir : la composition chimique des précipitations (principaux ions et cations) (principalement des échantillons intégrés sur 24 heures prélevés quotidiennement, à l’exception du mercure), la composition chimique des particules atmosphériques (acides et basiques), la masse particulaire [particules fines (MP2,5) et grosses particules (MP10)] (échantillons intégrés sur 24 heures prélevés tous les trois jours) , et la concentration des gaz sélectionnés, y compris l’ozone (O3), le dioxyde de soufre (SO2), l’acide nitrique (HNO3), le monoxyde d’azote (NO)/dioxyde d’azote (NO2)/azote réactif total (NOy), le nitrate de peroxyacétyle (PAN), le mercure (Hg), et l’ammoniac (NH3) (moyenne horaire continue). Il convient de noter que le mercure dans les précipitations est recueilli au moyen d’un échantillon intégré sur 7 jours recueilli chaque mardi à 8 h, heure normale locale. Les méthodes de mesure du Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air comprennent des méthodes de filtration sélective selon la granulométrie et non sélective selon la granulométrie pour la composition et la masse des particules, des décomposeurs spécialisés, des filtres imprégnés, des appareils de surveillance continue pour les gaz et des collecteurs de dépôts humides pour la chimie des précipitations (Dann et al., 2011).

6.1.2 Réseaux de surveillance de la qualité de l’air de Puget Sound

La qualité de l’air ambiant dans le bassin atmosphérique de Puget Sound est principalement surveillée par le Washington State Monitoring Network. Le Washington State Monitoring Network est composé de stations locales et d’État de surveillance de l’air et de stations de surveillance spécialisées. Les données recueillies de ces stations sont déclarées chaque heure en temps quasi réel, à moins que des analyses en laboratoire ne soient nécessaires, et sont archivées dans le système de qualité de l’air de l’Environmental Protection Agency des États-Unis. Les stations locales et d’État de surveillance de l’air constituent un réseau de stations de surveillance dont la taille et la répartition sont en grande partie déterminées par les besoins des organismes de contrôle de la pollution de l’air à l’échelle locale et de l’État, soit pour respecter les recommandations en matière de surveillance du gouvernement fédéral, qui sont fondées sur les normes nationales américaines de qualité de l’air ambiant, soit pour répondre aux exigences de leur plan de mise en œuvre d’État (State Implementation Plan) respectif. Certains contaminants et emplacements ne faisant pas partie des réseaux de base sont surveillés par d’autres sites de mesure, appelés des stations de surveillance spécialisées. Ces stations temporaires et modifiables sont utilisées par des organismes locaux et d’État pour compléter les réseaux de surveillance fixes ainsi que pour répondre aux priorités et aux besoins changeants. Les données archivées des stations de surveillance spécialisées répondent à toutes les exigences en matière d’assurance de la qualité et de méthodologie pour la surveillance des stations locales et d’État de surveillance de l’air. D’autres sites de surveillance de la qualité de l’air ambiant sont exploités par le département de l’Intérieur des États-Unis (Service national des parcs) afin de fournir des renseignements sur la qualité de l’air pour les deux parcs nationaux dans le bassin atmosphérique de Puget Sound, soit Olympic et Mount Rainier. Ces données sont également archivées dans la base de données du système de qualité de l’air de l’Environmental Protection Agency des États-Unis.

L’évaluation des processus de dépôt atmosphérique dans l’État de Washington est menée par l’intermédiaire du National Atmospheric Deposition Program/National Trends Network. Le réseau est une initiative concertée de nombreux groupes, parmi lesquels les Stations expérimentales agricoles d’État, la Geological Survey des États-Unis, le département de l’Agriculture des États-Unis et d’autres entités gouvernementales et privées. Le but du réseau est de recueillir des données sur la chimie des précipitations afin d’en surveiller les tendances géographiques et temporelles à long terme. À chaque station, les précipitations sont prélevées chaque semaine et analysées : hydrogène (acidité sous la forme du pH), sulfates, nitrates, ammonium, chlorure et cations basiques (comme le calcium, le magnésium, le potassium et le sodium). En plus du National Trends Network, le National Atmospheric Deposition Program renferme le Mercury Deposition Network, qui fournit des données à long terme sur la concentration et les dépôts atmosphériques de mercure (Hg) totaux dans les précipitations aux États-Unis et au Canada. Tous les sites du Mercury Deposition Network suivent des procédures normalisées et possèdent des collecteurs et des jauges uniformes pour déterminer la composition chimique des précipitations. Chaque semaine, les échantillons de précipitations sont envoyés au laboratoire d’analyse du mercure de Frontier Global Sciences, Inc. pour déterminer la quantité totale de mercure. À l’heure actuelle, deux sites du National Atmospheric Deposition Program/Mercury Deposition Network (île Saturna et Seattle-National Oceanic and Atmospheric Administration) se trouvent dans le bassin atmosphérique de Georgia Basin/Puget Sound.

L’évaluation des dépôts secs est réalisée par le Clean Air Status and Trends Network (CASTNET). Le CASTNET est considéré comme la principale source américaine de données atmosphériques pour estimer les dépôts acides secs et obtenir des données sur les concentrations d’ozone en milieu rural. Les données sur les dépôts secs sont recueillies et analysées sur une base hebdomadaire tandis que les données sur l’ozone sont surveillées continuellement et leur moyenne est calculée et déclarée toutes les heures. La seule station de surveillance du CASTNET est située à Mount Rainier Tahoma Woods, dans l’État de Washington. Le CASTNET complète le réseau NADP/NTN. Ensemble, ces deux programmes de surveillance à long terme fournissent les données nécessaires pour estimer les tendances temporelles et spatiales des dépôts atmosphériques totaux.

La spéciation chimique des matières particulaires dans les zones urbaines et rurales est surveillée par le Chemical Speciation Network et le programme IMPROVE, respectivement. Le Chemical Speciation Network (anciennement le Speciation Trend Network) a été mis en œuvre pour appuyer les normes nationales américaines de qualité de l’air ambiant relatives aux particules fines (MP2,5). L’Environmental Protection Agency des États-Unis a établi le Chemical Speciation Network afin de fournir des données sur les particules fines (MP2,5) différenciées qui sont uniformes à l’échelle nationale et utilisées pour l’évaluation des tendances aux sites représentatifs dans les zones urbaines et suburbaines dans l’ensemble du pays. Le programme de surveillance IMPROVEa été établi afin de faciliter la création des plans de mise en œuvre du gouvernement fédéral américain et des États visant la protection de la visibilité dans les zones de catégorie I. Selon la Clean Air Act, cette désignation comprend les emplacements suivants qui existaient le 7 août 1977 : parcs nationaux de plus de 6 000 acres, aires de nature sauvage nationales et parcs nationaux commémoratifs de plus de 5 000 acres, et parcs internationaux. Le programme de surveillance IMPROVEmesure la masse volumique des particules fines (MP2,5), la masse des particules grossières [différence entre les grosses particules (MP10) et les particules fines (MP2,5)] et les composantes chimiques des particules fines (MP2,5), y compris le sulfate, le nitrate, le carbone organique, le carbone élémentaire, les éléments du sol et d’autres éléments traces. Ce réseau de sites mesure la qualité de l’air ambiant pour établir les conditions actuelles de la visibilité et des aérosols dans les zones de catégorie I obligatoires, déterminer les espèces chimiques et les sources d’émissions responsables des problèmes actuels de visibilité d’origine anthropique, documenter les tendances à long terme pour évaluer les progrès vers l’accomplissement de l’objectif national en matière de visibilité, et surveiller la brume sèche régionale dans toutes les zones fédérales de catégorie I dont la visibilité est protégée, dans la mesure du possible. Le bassin atmosphérique de Puget Sound possède quatre échantillonneurs du programme IMPROVEdans des zones de catégorie I ainsi qu’un cinquième échantillonneur installé au site de Beacon Hill à Seattle. La fréquence d’échantillonnage pour le Chemical Speciation Network et le programme IMPROVEvarie entre des échantillons sur 24 heures prélevés tous les jours et des échantillons prélevés tous les trois ou six jours.

6.1.3 Mesures de matières particulaires

Le débat sur la façon la plus appropriée de mesurer les particules en suspension dans l’air se poursuit. Les valeurs utilisées dans ce rapport sont tirées des inventaires nationaux de données sur la qualité de l’air canadiens et américains. Ces archives comprennent également des renseignements sur les instruments et les méthodes de contrôle et d’assurance de la qualité utilisés pour obtenir les données. Dans la plupart des cas, les données obtenues et fournies dans ce rapport sont compatibles entre les deux pays.

Mesures des matières particulaires dans le bassin de Georgia (adapté de Dann et al., 2011)

Au Canada, la méthode gravimétrique manuelle fondée sur des périodes de prélèvement de 24 heures avec des filtres (méthode n° : 8.06/1.0/M) a été adoptée comme la méthode de référence (MR) du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique pour les mesures de particules fines (MP2,5) (Dann et al., 2011). Des objectifs de qualité des données (OQD) provisoires ont été établis afin que l’on puisse comparer les instruments de mesure en continu des particules fines (MP2,5) et les appareils de surveillance utilisant la méthode de référence. Les échantillonneurs sont pourvus d’« orifices » d’admission spécialement conçus pour permettre de mesurer un certain pourcentage de particules de diamètres différents. La taille ou la fraction des échantillons se définit par la coupure de 50 %, qui est la taille des particules à laquelle l’échantillonneur prélève 50 % de l’échantillon et rejette l’autre moitié. Un échantillonneur de particules fines (MP2,5) retient donc 50 % des particules d’un diamètre de 2,5 μm. Les particules de taille plus petite seront prélevées avec une efficacité qui augmente rapidement pour atteindre 100 %.

Les sites d’échantillonnage de spéciation sont équipés d’échantillonneurs dichotomiques séquentiels Thermo Partisol-Plus 2025-D et d’échantillonneurs de spéciation Thermal Partisol, modèle 2300. Ces unités utilisent des interfaces-utilisateurs (logiciel) et des systèmes de stockage des données semblables. L’échantillonneur de spéciation utilise des cartouches Chemcomb® conçues à l’Université Harvard et qui utilisent des décomposeurs en verre à structure en nid d’abeille et des cartouches filtrantes de Téflon® ou de nylon (Dann et al., 2011).

Les échantillonneurs sont utilisés une fois tous les trois jours, et les échantillons sont prélevés sur des périodes de 24 heures. On récupère un filtre à particules fines et un filtre à grosses particules dans l’échantillonneur dichotomique Partisol et trois cartouches Chemcomb® dans l’échantillonneur à spéciation. Les cartouches Chemcomb® scellées sont livrées prêtes à l’emploi; il ne reste plus qu’à les monter et à vérifier qu’elles ne présentent pas de risque de fuite. Une description complète des protocoles analytiques peut être obtenue auprès d’Environnement Canada (2004). Le carbone organique et le carbone élémentaire sont déterminés avec des filtres en fibre de quartz, notamment avec un analyseur de carbone thermo-optique DRI modèle 2001 (Atmoslytic Inc., Calabasas, Californie) et le protocole d’analyse IMPROVE(Interagency Monitoring of Protected Visual Environments). Tous les échantillons prélevés sont analysés à Ottawa (Dann et al., 2011). Il existe deux sites d’échantillonnage de spéciation dans le bassin de Georgia, situés au sud de Burnaby et à l’aéroport d’Abbotsford.

La surveillance en temps réel a commencé dans le Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique en 1995; le nombre d’instruments utilisés a rapidement augmenté et, en 2006, on comptait plus de 185 instruments de surveillance dans le réseau, dont une cinquantaine sont situés dans le bassin de Georgia. La majorité des instruments sont des appareils de surveillance continue par balance microélectronique (Tapered Element Oscillating Microbalance - (TEOM)) THERMO qui mesurent et indiquent chaque heure des valeurs de masse de particules fines (MP2,5). Depuis 2002, de nombreux appareils (TEOM) utilisés dans le Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique pour surveiller les particules fines (MP2,5) ont été équipés d’un système d’équilibrage des échantillons (sample equilibration system - SES). Il est à noter que seuls les appareils (TEOM) dans le réseau du Grand Vancouver sont munis de systèmes d’équilibrage des échantillons dans le bassin de Georgia. Le système d’équilibrage des échantillons intègre un dispositif spécial de séchage au NafionMD (à faible perte de particules) qui permet de conditionner un courant d’échantillons de matières particulaires à des taux d’humidité et à des températures plus bas (Dann et al., 2011). Sauf indication contraire, toutes les données sur les masses de particules fines (MP2,5) figurant dans ce chapitre proviennent d’appareils (TEOM)-SES utilisés à une température de 30 °C ou d’appareils (TEOM) utilisés uniquement à une température de 40 °C.

L’ajout de la surveillance en temps réel des matières particulaires au Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique a grandement amélioré la résolution spatiale et temporelle du réseau. Cependant, comme avec toutes les méthodes de mesure de la masse des particules ou des aérosols suspendus dans l’air, il y a des incertitudes quant aux mesures d’appareils (TEOM) associées à la perte de composants chimiques semi-volatils. En raison de la composition physique et chimique hétérogène des particules fines (MP2,5), il n’existe pas de norme de référence convenable pour étalonner les instruments de mesure des particules fines (MP2,5). Par conséquent, les particules fines (MP2,5) ne peuvent être définies que sur le plan opérationnel en fonction de la méthode de détermination et d’échantillonnage de masse utilisée. L’Environmental Protection Agency des États-Unis a défini une méthode de référence fédérale (FRM) pour l’échantillonnage des particules fines (MP2,5), qui comprend des critères basés sur la conception et les résultats pour l’échantillonneur et le traitement en laboratoire ultérieur du filtre de l’échantillonneur. L’étalonnage des échantillonneurs de matières particulaires à des fins de précision est estimé comparativement à l’instrument utilisant la méthode de « référence » désignée. Des limites de spécifications liées aux résultats sont utilisées pour contrôler la précision générale de l’échantillonnage des matières particulaires (Dann et al., 2011).

À un certain nombre d’emplacements au Canada, des appareils (TEOM), des appareils de mesure BAM (Beta Attenuation Monitoring - BAM) et des appareils de surveillance continue par balance microélectronique avec système de filtrage dynamique (Tapered Element Oscillating Microbalance - Filter Dynamics Measurement System ou « (TEOM-FDMS) »), ainsi qu’un certain nombre d’autres instruments disponibles dans le commerce, ont été combinés à des échantillonneurs à filtre utilisant la méthode de référence. En outre, de nombreuses comparaisons des méthodes de mesure manuelle et en continu des particules fines (MP2,5) ont été effectuées. Des données préliminaires confirment les résultats d’études similaires menées en Europe, aux États-Unis et dans l’ouest du Canada, notamment que les mesures de masse avec des appareils (TEOM) pendant la saison froide sont généralement inférieures aux mesures de la masse établies par méthode gravimétrique manuelle (méthode de référence du Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique) principalement à cause de la volatilisation de composés semi-volatils à partir des appareils (TEOM) (Allen et al., 1997; Environnement Canada, 2004, Dann et al., 2006). Cette différence entre les appareils (TEOM) et la méthode de référence durant la saison froide est relativement constante dans l’ensemble du Canada. La concordance entre les méthodes de mesure par appareil (TEOM) et échantillonneur à filtre durant la saison chaude est habituellement très bonne (Environnement Canada, 2004).

Mesures des matières particulaires dans Puget Sound [adapté de (WA DOE) (2000a et 2000b)]

Dans l’État de Washington, une méthode de référence fédérale sur 24 heures utilisant des filtres pour les mesures des particules fines (MP2,5) est également utilisée ((WA DOE), 2000a). Un échantillonneur d’air séquentiel Partisol®, modèle 2025, s’appuie sur un volume connu de l’air ambiant à un débit constant par l’entremise d’un orifice sélectif suivi d’un impacteur WINS (séparateur des tailles des particules). Les particules dans le spectre de dimensions des particules fines (MP2,5) sont ensuite recueillies sur un filtre de Téflon® au cours d’une période d’échantillonnage de 24 heures précise. Chaque filtre d’échantillon est pesé avant et après l’échantillonnage afin de déterminer le gain de poids net (masse) des particules fines prélevées (MP2,5). Cette concentration massique est indiquée en microgrammes par mètre cube dans des conditions ambiantes. La méthode de référence pour l’échantillonnage des particules fines (MP2,5) se trouve dans le Code of Federal Regulations (40 CFR , annexe L, partie 50) ((WA DOE), 2000a). Trois échantillonneurs utilisant la méthode de référence fédérale sont actuellement exploités dans la région de Puget Sound. Ces derniers se trouvent à Marysville (échantillonnage quotidien), à Tacoma (échantillonnage quotidien) et à Seattle-Beacon Hill (exploité une fois tous les trois jours).

Les appareils (TEOM) ont été utilisés par le Air Quality Program du département de l’Écologie de l’État de Washington, la Puget Sound Clean Air Agency et la Spokane Regional Clean Air Agency à certains sites. L’appareil (TEOM) de Rupprecht et Patashnick (R&P), série 1400a, qui est configuré pour prélever des échantillons des particules fines (MP2,5) et générer des concentrations dans des conditions réelles, est situé au même emplacement qu’un échantillonneur utilisant la méthode de référence fédérale pour mesurer les particules fines (2,5). L’appareil (TEOM) fournit des données continues qui seront utilisées pour compléter les données obtenues avec la méthode de référence fédérale pour déterminer les cycles diurnes, déterminer la nécessité d’augmenter la fréquence de l’échantillonnage au moyen de la méthode de référence fédérale, évaluer les données en temps réel pour émettre des alertes ou mettre en œuvre des stratégies de contrôle, et fournir des données lorsque l’échantillonneur appliquant la méthode de référence fédérale ne prélève pas d’échantillons. La première étape de l’appareil (TEOM) est la séparation des particules, qui consiste à tirer un volume d’air contrôlé (16,67 L/min) à travers un séparateur cyclonique. L’orifice du séparateur cyclonique élimine les particules dont le diamètre est supérieur à 2,5 mm et permet à celles dont le diamètre est de 2,5 mm ou moins d’être recueillies sur la surface d’un filtre de fibre de verre recouvert de Téflon®. Afin de minimiser un biais causé par l’humidité atmosphérique, le courant d’échantillons entrant dans le capteur de l’appareil (TEOM) est chauffé pour réduire au minimum l’eau recueillie sur le filtre d’échantillon. À mesure que l’air est tiré dans l’appareil (TEOM), le courant d’échantillons (débit principal) est chauffé à la base de l’entrée d’air. La température de la partie supérieure du transducteur de masse, du reste du transducteur de masse et à l’intérieur du capteur est réglée à des valeurs de réglage précises ((WA DOE), 2000b).

Puisque les appareils (TEOM) de R&P faisant partie de la série 1400a ne corrigent pas la volatilisation de la masse des particules fines (MP2,5) de la microbalance, les résultats sont souvent sous-estimés par rapport aux échantillonneurs utilisant la méthode de référence fédérale. Plusieurs organismes de surveillance de la qualité de l’air dans l’État de Washington ont abandonné progressivement ces appareils (TEOM) pour les remplacer par des appareils (TEOM) utilisant la méthode équivalente fédérale, qui comprennent un module avec un appareil de surveillance continue par balance microélectronique avec système de filtrage dynamique. Ce module compense la volatilisation de la masse d’aérosol en changeant le débit à un courant d’air épuré de référence toutes les six minutes. La masse perdue de la microbalance au cours de ces six minutes est ensuite ajoutée par programmation (ThermoFisher Scientific, 2009). En 2011, aucun appareil (TEOM) n’utilisant pas la méthode équivalente fédérale (R&P 1400a) n’était exploité dans la région de Puget Sound.

Des néphélomètres sont également très répandus dans l’ensemble de l’État. Ces derniers mesurent la lumière diffusée par les particules et se servent d’une corrélation avec un échantillonneur utilisant la méthode de référence fédérale pour les convertir en particules fines MP2,5). Les corrélations sont prédéterminées selon les données regroupées obtenues dans un bassin atmosphérique dont les aérosols présentent des caractéristiques similaires ((WA DOE), 2008).

6.2 Résumé du chapitre

La qualité de l’air de l’ensemble du bassin atmosphérique de Georgia Basin/Puget Sound est surveillée régulièrement au moyen de divers réseaux de surveillance de la qualité de l’air. Les trois principaux indicateurs de la qualité de l’air ambiant suivis par ces réseaux sont les concentrations des polluants gazeux, les particules (et les constituants) et les dépôts de surface des contaminants.

En Colombie-Britannique, la qualité de l’air est mesurée par le Réseau national de surveillance de la pollution atmosphérique, le Réseau canadien d’échantillonnage des précipitations et de l’air, le ministère de l’Environnement de la Colombie-Britannique et le Réseau de surveillance de la qualité de l’air de la vallée du bas Fraser. Dans l’État de Washington, la qualité de l’air est surveillée par le Washington State Monitoring Network ((WNSM)), le National Atmospheric Deposition Program (NADP), le Clean Air Status and Trends Network (CASNET), le Chemical Speciation Network (CSN) et le réseau Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE). Les concentrations des polluants atmosphériques sont mesurées, soumises à un contrôle de la qualité et archivées à l’aide de procédures et de méthodes comparables. Selon le type de mesures et le protocole du réseau, la fréquence d’échantillonnage peut varier : une fois par heure, une fois tous les trois ou six jours, une fois par semaine ou « selon les événements ».

Les méthodologies et les instruments utilisés au Canada et aux États-Unis pour mesurer les matières particulaires fines (MP2,5) sont généralement semblables, mais certaines différences existent. Dans la plupart des cas, les données sur les matières particulaires fines (MP2,5) fournies dans le présent rapport sont compatibles entre les deux pays, et ce, même s’il existe certaines différences entre les méthodologies et les instruments utilisés.

6.3 Références

Allen, G., Sioutas, C., Koutrakis, P., Reiss, R., Lurmann, F.W., Roberts, P.T. 1997. Evaluation of the (TEOM) method for measurement of ambient particulate mass in urban areas. Journal of the Air and Waste Management Association47:682-689.

Dann, T., White, L., Biron, A. 2006. Performance of Continuous PM2.5 Monitors at a Monitoring Site in Ottawa, Canada. National Air Monitoring Conference de l’Environmental Protection Agency des États-Unis, novembre 2006.

Dann, T., Vingarzan, R., Chan, E., Vet, B., Brook, J., Martinelango, K., Shaw, M., Dabek, E., Wang, D., Herod, D. 2011. Chapitre 3 : Ambient Measurements and Observations. In: Canadian Smog Science Assessment.(résumé)
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