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27 mars 2009métrologie de l'environnement

1Présentation à la DEB juin 2009Présentation au SQUALPI, juillet 2008

La métrologie de l’environnement


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Le plan de l’exposé

Un peu d’histoire

La métrologie et les politiques environnementales

La mesure des polluants

La métrologie chimique

Le bruit


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La métrologie au niveau mondial


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La création des instituts nationaux de métrologie

À la fin du 19° siècle l’importance grandissante pour les industries nationales d’une métrologie de pointe conduit les nations industrialisées à créer des instituts dédiés

1887 Physikalisch-Technische Reichsanstalt (D) devenu PTB

1892 LCIE (F)

1900 National Physical Laboratory (UK)

1901 National Bureau of Standards (USA) devenu NIST

1901 LNE (F)


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Au sein d’un réseau mondial de métrologues

CIPM/BIPM

NIST

MRA

CA comité de la métrologie

CSCS CS CS CS CSLNECMSI

LNEINM

LNESYRTE

LNELNHB

LNE NPL PTB

LCM


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La voie européenne

Jusqu’au 30 juin 2007:

EUROMET- established by MoU, 1987

Members: - NMIs from 33 countries- JRC-IRMM of the CEC

Depuis le 1er juillet 2007 :

EURAMET

legal entity as registered association in Germany

- 32 NMIs as Members

- IRMM as Associate

- 4 Corresponding Applicants


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Les objectifs du contrat 2009-2012

Les 6 grands objectifs du contrat entre le LNE et l’Etat

Optimiser le dispositif national de pilotage de la métrologie Orienter les travaux scientifiques du LNE en métrologie sur

les domaines prioritaires Assister les pouvoirs publics dans le domaine de la métrologie légale Apporter son expertise technique dans le domaine de la santé,

de l’environnement et du développement durable Apporter sa contribution aux enjeux de sécurité des produits

et à la surveillance du marché Optimiser les prestations commerciales


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Le besoin de stabilité dans le temps des mesures

Le besoin d’universalité géographique des mesures

Le besoin de connaître la qualité des mesures (incertitude)

Le besoin de traçabilité

Mettre à disposition le réseau mondial des laboratoires nationaux de métrologie

Puis la dissémination vers les utilisateurs


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Les bonnes pratiques de laboratoires n’assurent pas le raccordement au système métrique

○ Les effets de matrice sont difficiles à maîtriser○ ne sont pas pondérales au sens strict○ le degré d'exigence du COFRAC concernant la traçabilité au SI

est bien moindre que pour la mesure des grandeurs physiques

La notion de méthode primaire, c’est à dire pondérale○ Donc raccordée au système métrique○ Le principe général la dilution isotopique

♦Un ajout dosé de la même molécule avec un autre isotope♦Pas de modification de l’effet de matrice

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Traçabilité des analyses chimiques

L’étalonnage de l’instrument de

mesure garantit la traçabilité

Grandeurs physiques

Grandeurs chimiques

L’étalonnage de l’instrument de mesure ne suffit généralement pas à

garantir la traçabilité

Il faut, dans la plupart des cas, :-régulièrement étalonner/calibrer l’instrument-périodiquement vérifier la justesse de la méthode


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Les outils de dissémination de la métrologie

Comparaisons clefsUn ensemble de comparaisons (CIPM) pour assurer l’universalité des laboratoires de métrologie ★examiner les principales techniques et méthodes dans le domaine (note

les comparaisons principales peuvent inclure des comparaisons des représentations des multiples et sous-multiples de la base de SI et les comparaisons dérivées des « artefacts »)

3 outils de dissémination utilisés par les LNM vers les laboratoires utilisateurs

développement et certification de Matériaux de Référence à Matrice (cf. : pesticide dans les eaux),

solutions d'étalonnage (cf. : solutions à 1g/L des métaux que le LNE diffuse)

fourniture de valeurs de référence pour les essais d'aptitude (cf. : coopération du LNE avec les fournisseurs d'essais d'aptitude)


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Quelques équipements de la métrologie chimique

GC-MSGas Chromatography to

Mass Spectrometry ICP-MS

inductively coupled plasma

FITRspectroscopie

infrarouge


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PESTICIDES DANS LES EAUX

Atrazine Déethylatrazine DEA

DéisopropylatrazineDIA

Isoproturon

Acétochlore

Les matériaux de référence certifiés

du LNE


15Présentation à la DEB juin 2009

Exemple de comparaison internationale avec des laboratoires de métrologie

•Justesse à 1 ou 2 % près

•Incertitude de mesure entre 1 et 5%

Méthode primaire



International Measurement Evaluation

Program (IMEP) (environ 120 laboratoires)

• 20 laboratoires obtiennent des valeurs supérieures de plus de 50%

•6 laboratoires obtiennent des valeurs inférieures de plus de 50%

Zone grisée:Répartition des

valeurs des laboratoires de

métrologie



Exemple de comparaison nationale (projet METREAU)

Biais analytique détecté pour l’analyse du

plomb dans les eaux

souterraines


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Un exemple dans un secteur voisin

L’apport à l’AFSSA○ L’inter comparaison des laboratoires d’analyses des viandes pour le

Cadmium

Un écart très important !



Matériaux de Référence purs

certifiés(solutions étalons

pour les laboratoires)

Matériaux de Référence à

matrice certifiés

Valeurs de référence

fournies par le LNE au cours

d’essais d’aptitude

Principaux axes de développement

Secteurs jugés prioritaires :

Environnement Agroalimentaire

Santé

Créer des réseaux pour le développement les méthodes de référence et de MRC

Satisfaire le besoin des industriels en terme de raccordements métrologiques



…de nouvelles méthodes primaires de mesure

Une cellule de mesure du pH à haute précision



Les matériaux de référence certifiés du LNE

10 éléments : Al, Ca, Cd, Cu, Co, Fe, Mg, Ni, Pb, Zn

Environ 1000 unités produites

SOLUTIONS ETALONS CERTIFIEES



L’action du LNE dans le secteur Eau

◙ En tant que référence nationale en métrologique:○ Développer de nouvelles méthodes de référence pour

les substances prioritaires de la DCE○ Organiser des essais d’inter-comparaisons pour tester et

comparer les bonnes pratiques de laboratoire○ Promouvoir les méthodes primaires (DI) et contrinuer à

l’amélioration des performances analytiques des laboratoires○ Distribuer des matériaux de référence pour assurer la tracabilité

des mesures analytiques

◙ Participer à des réseaux nationaux et internationaux : GT Substances, Norman, Euramet…



L’action du LNE dans le secteur Eau

◙ Faire partie du laboratoire national de référence pour la surveillance des milieux aquatiques (AQUAREF)

○ Développer et optimiser les méthodes de prélèvements & d’analyse ○ Développer des technologies innovantes de prélèvement○ Appuyer les donneurs d’ordre pour la conception et la gestion

des réseaux de mesure DCE

◙ Prospecter et anticiper les risques émergents◙ Le LNE est désigné dans le schéma national des données

sur l’eau pour assister l’ONEMA dans l’élaboration du référentiel du système de gestion de la qualité (projet Sandre: codification des méthodes utilisées pour l’analyse des paramètres physico chimiques des eaux de surface et des eaux souterraines)


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La métrologie du bruit

Que mesurer ?

Le bruit est un son ou un « ensemble de sons qui se produisent en dehors de toute harmonie régulière » (Dictionnaire de l’Académie française). Le bruit possède des caractéristiques physiques précises mais est aussi défini par la sensation qu’il engendre, un son interprété comme désagréable ou gênant.


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La pression acoustique

Dans le domaine de l'acoustique, on s'intéresse en général aux variations de pression. Entre le seuil d'audibilité et le seuil de douleur, l'oreille humaine perçoit une plage de pression couvrant 6 décades. Pour cette raison, on utilise une échelle logarithmique pour définir le niveau de pression sonore : Lp = 20 x log (p / p0) avec p la pression mesurée et p0 la pression acoustique de référence qui correspond approximativement à la pression la plus faible qui peut être discernée à la fréquence de 1 kHz par un individu doté d'une bonne audition.


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Le capteur

En acoustique le capteur de base est le microphone. Celui-ci converti les variations de la pression incidente en un signal électrique. Ces capteurs sont étalonnés en cavité par la méthode de la réciprocité. D'autre part, le LNE met également en oeuvre des moyens pour l'étalonnage en champ libre des microphones dans une chambre anéchoïque


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Quelques mesurandes possibles :

L’énergie d’émission sonore

Le bruit ambiant

La notion d’émergence

La répartition spectrale

Étalonnage de microphones

Perception par un panel de personnes


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Un cadre réglementaire très précis

Par exemple la directive bruit de 2000 sur les émissions des engins de chantiers.

Annexe III : les niveaux de puissance acoustique émise par les matériel. Le niveau de pression acoustique surfacique doit être déterminé à au moins trois reprises. Si au moins deux des valeurs déterminées ne diffèrent pas de plus de 1 dB, il n’est pas nécessaire de procéder à de nouveaux mesurages.


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Des exemples de matériels de mesure

Grande salle anéchoïque du LNE○ 500 m3 utiles○ Fréquence de coupure 70Hz○ Bruit de fond 0 DB(A) 20 DB (lin)


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Conception d’une salle de mesure

La boite dans la boite○Isoler des vibrations extérieures○Neutraliser les réflexions

1,4 mGSA

STRUCTUREEN BÉTON

Épaisseur 45cm

MAT TOURNANT

SUSPENSIONS


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petite salle anéchoïque du LNE○ 30 m3 utiles○ Fréquence de coupure 120Hz○ Bruit de fond 0 DB(A)


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Salle d’écoute du LNE○ salle isolée et réflexion maîtrisée○ possibilité de travailler sur écoute ou ergonomie○ possibilité d’observer le panel

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