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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La métrologie et les politiques environnementales
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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La métrologie et les politiques environnementales
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
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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
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16Présentation à la DEB juin 2009
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
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17Présentation à la DEB juin 2009
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 !
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19Présentation à la DEB juin 2009
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
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20Présentation à la DEB juin 2009
…de nouvelles méthodes primaires de mesure
Une cellule de mesure du pH à haute précision
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21Présentation à la DEB juin 2009
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
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22Présentation à la DEB juin 2009
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…
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23Présentation à la DEB juin 2009
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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Des exemples de matériels de mesure
petite salle anéchoïque du LNE○ 30 m3 utiles○ Fréquence de coupure 120Hz○ Bruit de fond 0 DB(A)
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Des exemples de matériels de mesure
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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