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Plateforme de Mesures d'Emissions (PME)

La plateforme à été créé dans les années 2004 et c'est beaucoup étoffé depuis.

  • Elle permet la collecte de données et mesures d'émissions de polluants à l'atmosphère
  • Les mesures stationnaires et/ou embarquées des polluants réglementés et non réglementés, émis à l'échappement et/ou hors échappement.
  • Les mesures des facteurs d'émissions (gaz et particules). Caractérisation physico-chimique des émissions.
  • L'évaluations des processus et des facteurs qui déterminent l'émission.
  • L'évaluation de la qualité de l'air.
  • La réalisation d'Inventaires de Cycle de Vie (ICV) des procédés de génie civil (matériaux et engins de chantier)

La plate-forme de mesure d'émissions a pour vocation de caractériser la dynamique des émissions ainsi que leur nature physico-chimique. Les polluants considérés sont des composés réglementés et non-réglementés (métaux lourds, terres rares, hydrocarbures, micropolluants organiques) émis en phase gazeuse ou particulaire. Ils sont recherchés à l'échappement comme au hors échappement : à partir des pneus, de la chaussée ou des freins. Les mesures sont effectuées en laboratoire, sur piste, sur les routes ainsi qu’en champ proche avec une chambre de vieillissement. Elles ont pour objectif scientifique de mieux comprendre comment évoluent les émissions selon la conduite et l'usage des véhicules, les réglementations, les dispositifs modernes de réduction des émissions. Les informations obtenues sont utiles afin d'affiner les facteurs d'émissions existants ou de proposer de nouveaux facteurs d'émission plus réalistes, de mieux comprendre la formation des particules secondaire et d'alimenter les modèles de qualité de l'air. Ils serviront aussi à élaborer des techniques de suivi et de réduction à moindre coût des émissions.

Appareils disponibles sur le campus de Nantes

ELPI
  • Comptage et granulométrie des particules dans l’air de taille allant de 7 nm à 4.085 µm à un pas de temps de 1 seconde.
  • Possibilité de faire les mesures à chaud (pour analyse des HAP particulaire ou autre composés particulaire après préparation)
  • On peut coupler l’ELPI à l’EVA pour avoir une analyse des HAP particulaire sur certains filtres.
  • On peut coupler l'ELPI à un autre compteur (PROMO 2300 par exemple) pour avoir les événements sur une plus large gamme de taille.
  • On peut coupler l'ELPI à un diluteur sur des événements très chargés en particule.

 

PROMO 2000 muni du détecteur 2300 de chez PALAS
  • Mesure instantanée et en continu de la concentration et de la granulométrie des particules d’un diamètre compris entre 0.18 µm et 100 μm, sur 4 plages de mesures sélectionnable.
  • 4 plages de mesures sélectionnables à tous moments : de 0.18 µm à 10 µm, 0.3 µm à 20 µm, 0.6 µm à 40 µm et de 2  µm à 100 µm.
  • 32 canaux de tailles (en particule/cm3) par plage de mesure.
  • Un résultat par seconde par canal.
  • L'air est échantillonné par l’intermédiaire d’une sonde isocinétique déporté.
  • L'air est aspiré par une pompe interne de débit constant et ajusté de 5 litres/minute.
  • Le capteur 2300 permet de mesurer une concentration maximale de 40 000 part/cm3 et un diamètre de 100 µm.
Mini-Wras 1371 de chez GRIMM
  • Mesure instantanée et en continu de la concentration et de la granulométrie des particules d’un diamètre compris entre 10 nm et plus de 40 μm.
  • Un résultat par minute par canal.
  • L'air est échantillonné par l’intermédiaire d’une sonde isocinétique.
  • L'air est aspiré par une pompe de débit constant et ajusté de 1,2 litres/minute.
  • 32 canaux de tailles (en p/l) ; convention hygiène industrielle (NF EN 481 : inhalable, thoracique, alvéolaire) ; ou EPA (PM10, PM2,5 et PM1)
  • L'analyseur est autonome en énergie pendant plus de 4 heures.
Analyseur de mercure RA 915 M de chez Lumex
  • Module portatif pour la mesure de la concentration de vapeurs de mercure dans l'air ambiant.
  • Une batterie interne assure une autonomie supérieure à 8 heures.
  • Une mesure toutes les secondes (possibilitée de moyenner sur 10 valeurs)
  • Gamme de mesure de 0.5 ng/m3 à 50 µg/m3 selon la matrice.

Les modules liquides et solides sont uniquement utilisables en laboratoire.

  • Module liquide

Ce module est ajouter et relié à l’analyseur. Ne peut-être utilisé qu’en laboratoire (nécessité d’une alimentation électrique).
L’étalonnage se fait sur 3 à 5 points de solution standard de mercure de concentration de 0,5 ng/l à 50 μg/l échelle adaptable selon la concentration de nos échantillons en y ajoutant 4 ml de SnCl2.
Le pilotage de l’analyse et le stockage des résultats se fait via un ordinateur avec le logiciel RA-915 V1.021

  • Module solide

Ce module est ajouter et relié à l’analyseur. Ne peut-être utilisé qu’en laboratoire (nécessité d’une alimentation électrique).
L’étalonnage se fait en ajoutant sur du charbon actif, nettoyé au préalable, une solution liquide d’étalon (maxi 200μl), faire 3 à 5 points (échelle adaptable selon la concentration de nos échantillons).

L’analyse des solides se fait sur un poids précis de matériau, effectué dans la cuillère dédiée, qui sera introduite dans un four à pyrolyse.
Le pilotage de l’analyse et le stockage des résultats se fait via un ordinateur avec le logiciel RA-915 V1.021

HVS muni d'impacteur haut débit de 6 étages de chez TISCH
  • Collecte les particules totales en suspension dans l'air ambiant
  • Collecte par impaction par classe de taille 

Filtre 1 :  > 10,2 µm ; filtre 2 : 4,2 -10,2 µm ; filtre 3 : 2,1 -4,2 µm ; filtre 4 : 1,3 – 2,1 µm filtre 5 : 0,69 – 1,3 µm ; filtre 6 : 0,39 – 0,69 µm ; filtre final. 

  • Débit de prélèvement : Entre 20 et 50 cfm (« cubic feet per minute »), soit 9,4 à 23,6 l/.
  • Stockage dans sa mémoire interne les informations de prélèvement, les heures, le temps de prélèvements effectif, les conditions (standard, ambient), les actions faites (arrêts, redémarrages), le débit de prélèvement, le volume prélevé, la température ambiante, la pression atmosphérique.
  • Prélèvement sur filtre à fente pour les niveaux de 1 à 6. Sur filtre en cellulose ou fibre de verre au autre, selon l'application.
  • Prélèvement sur filtre final en fibre de verre uniquement.
Système de prélèvement EVA
  • Dispositif de collecte d’échantillons atmosphériques. Il permet l’échantillonnage en ligne de particules et composés gazeux.Destiné aux mesures d’émission de sites industriels (e.g. effluents des cheminées), il a été utilisé sur différentes centrales d’enrobage.
  • l’EVA peut être relié à l’ELPI pour permettre le suivi en simultané de tailles de particules et éventuellement détermination de la teneur en HAP sur certaines classes granulaires.
  • Prélèvement par la canne iso-cinétique chauffée (de longueur 1,0 m ou 1,5m, température 100-180 °C).
  • Le débit entrant est fixé à 10 L min-1. 
  • Les particules sont retenues sur un filtre en fibres de verre de 120 mm de diamètre. La fraction non retenue (<0.3 µm) ainsi que les composés gazeux organiques sont refroidis (au moyen d’un circuit réfrigérant à eau) puis piégés sur résine (Amberlite XAD-2 de chez supelpak 2 de chez sigma-Aldrich.
  • Une fois exposés, la résine et le filtre sont alors conservés emballés dans l’aluminium, dans l’obscurité et à 4 °C jusqu’au retour au laboratoire (où ils ont placés à -20 °C en attendant d’être dopés au moyen d’un étalon puis extraits). 
  • On peut utiliser l’EVA aussi pour collecter les particules sortant d’un pot d’échappement d’un engin de chantier (en mode statique), pour analyse des HAP après extraction.
  •  Autres dispositifs inclus avec l’EVA

sonde Pitot pour le calcul de la vitesse des effluents

sonde pour mesurer la température des effluents 

pompe GAST (modèle DOA-P518-FD)

Analyseur multi-gaz PG 250 de chez HORIBA
  • Mesure simultanée de 5 composants : NOx, SO2, CO, CO2, et O2 sec, sur gaz sec.
  • Doit être étalonner avant chaque utilisation, à l'aide de bouteille de gaz étalons.
  • L'air entrant doit être sec. On peut le couplé à un sécheur PSS5 de chez ES, effet peltié.
  • L'appareil possède plusieurs méthodes de mesures : infra rouge, chimiluminescence, paramagnétique.
  • Aspiration par pompe interne à 0.4 l/mm.
  • Gamme de mesure

- NOx : 0~25/50/100/250/500/1000/2500 ppm - 7 échelles
- SO2 : 0~200/500/1000/3000 ppm - 4 échelles
- CO : 0~200/500/1000/2000/5000 ppm - 5 échelles
- CO2 : 0~5/10/20 vol% - 3 échelles
- O2 : 0~5/10/25 vol% - 3 échelles 


Répétabilité : ±0.5 % pleine échelle.( NOx ≤ 100 ppm échelle CO ≤ 1000 ppm échelle )
±1.0% Pleine échelle 
Linéarité : ±2.0 % pleine échelle

Possibilité d'application :

  • Mesure en continu des 5 composants : NOx, SO2, CO, CO2, et O2 dans les cheminées des centrales d’enrobage.
  • Mesure de l’air ambiant dans les parkings souterrains et tunnels routiers. Ici l’utilisation du sécheur en amont de l’appareil n’est pas nécessaire.
Détecteur a ionisation de flamme (FID 901) de chez NIRA
  • L’appareil de mesure permet d’analyser soit :

Le méthane et les hydrocarbures autres que méthane (2 valeurs)
Les hydrocarbures totaux

  • La première configuration nécessite 180 secondes pour une mesure alors que la deuxième est réalisée en 5 secondes.
  • Nécessite de 2 bouteilles de gaz (air / H2) pour son fonctionnement et une bouteille pour son étalonnage.
  • Plage de mesure : 

Méthane / Non Carbone Organique Gazeux non Méthanique :0-100 mg ou 0-10 000 mg
carbone organique totaux : 0-100 mg ou 0-10 000 mg


Précision : 1% pleine échelle
Reproductibilité : 1 % pleine échelle
 

Possibilité d'application :

  • Mesure des COT carbone organique totaux sur des mini planches d’enrobé.
  • Mesure du méthane et des carbones organiques gazeux non méthaniques dans les cheminées des centrales d’enrobage
     
Autres appareils disponibles sur le campus de Nantes
  • Tubes de Pitot en L de différentes longueurs afin de couvrir la majorité des diamètres pour nos expérimentations : mesure des vitesses des gaz (gamme 3 à 100 m/s) 
  • Tube de pitot moyenné avec son transmetteur pour la mesure de pression dynamique (vitesse moyenne) dans une cheminée d’un diamètre donné 
  • Débitmètre Vortex : mesure de la vitesse des gaz
  • Boîtier Q-TRAK 7575 (P, T) + sondes 986 (T, Rh, CO2, VOC) et sonde 995 (v gaz, T)
  • Thermocouples
  • Une centrale d’acquisition 
  • Une mini centrifugeuse de paillasse
  • Deux lignes  chauffés de 25 m avec régulateur de température indépendant
  • Trois lignes chauffées de 1,5 m à 3 m avec régulateur de température indépendant
  • Sonde d'oxygène humide g 1210 jusqu’à 600°C et son interface de contrôle déportée g 1220.
  • Deux sécheurs de gaz de type effet Peltier, pour alimenter en gaz sec l’HORIBA PG 250, ou l’analyseur de mercure
  • Détendeurs pour bouteille de gaz 
  • Deux onduleurs pour courant alternatif 
  • Un groupe électrogène et coffret énergie lithium 
  • PPS Pégasor, mesure le nombre des particules solides entre 5 nm et 10 µm avec une haute fréquence jusqu’à 100 Hz, pas de granulométrie possible.
  • Sonde multi-paramètres (pH, O2 dis, T, Cond)

Appareils disponibles sur le campus de Lyon

ELPI de chez DEKATI

Appareil similaire à celui de Nantes (sans le mode chauffé)

Analyseur de particules FMPS 3091
  • Mesure en continue de la distribution granulométrique des particules dans la gamme de 10 à 560 nm.
  • 32 canaux de mesures.
  • 1 mesure par  seconde.
  • Le pilotage et l’enregistrement des données se font via un ordinateur et le logiciel dédié.
  • Le FMPS est mieux adapté à la mesure d'aérosols relativement stables.

Exemple d'application :

Mesure en temps réel des particules de poussières de frein , d’embrayage, de pneus et particules émises à l’échappement…

AE33 Aéthalomètre ou Black Carbone
  • Recueille et analyse les particules d'aérosol en continu.
  • Mesure la masse de carbone suie.
  • Fréquence d'échantillonnage : 1s ou 60 s.
  • Enregistrement uniquement sur clé USB. 
  • L'analyse est effectuée à 7 longueurs d'onde optiques couvrant le spectre de 370 nm à 950 nm.
  • Le flux d'air chargé d'aérosols est aspiré à travers un point sur une bande filtrante à un débit mesuré.

Application possible : 

analyse du BC hors échappement de véhicules routiers

Analyseur PEMS (OBS 2200) de chez HORIBA
  • Mesure le CO, les HC, le NOx, l’O2 et le CO2.
  • Des bouteilles de gaz sont nécessaires au fonctionnement de l'analyseur (H2/He et air synthétique pour le FID/analyseur des HCt, et l’ozoneur pour la chimiluminescence de l’analyseur de NOX).
  • Un étalonnage est effectué avant chaque mesure.
  • Le système fonctionne avec un logiciel dédié et permet de faire de l’acquisition à 10 hz max.
  • Un boitier d’acquisition d’entrées analogiques et température est disponible.

Application possible :

Analyse les polluants réglementés en embarqué sur VL, bus, poids-lourds, bateaux…

CPC 3775 de chez TSI
  • Compteur de particule en nombre, jusqu'à 10particules / cm3.
  • Fréquence d'échantillonnage de 1 s.
  • L'appareil fonctionne avec du butanol (sous hotte aspirante).
  • Il peut-être couplé avec le SMPS (et l'aerosol neutralizer) 

Application possible :

Analyse des émissions particulaires dans une cellule de dispersion.

SMPS 3080 et colonne DMA long 3087 de chez TSI
  • Le SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer Spectrometer): electrostatic classificateur permet une distribution en taille des particules.
  • Détecte les particules de 3 nm à 1.1 µm et les classe  ensuite par taille.
  • Un enregistrement toutes les 4 minutes.
  • La colonne DMA Aerosol Neutralizer (modèle 3080 TSI) ne s’utilise qu’avec le SMPS 3080 TSI. Cette colonne contient une source de rayon X.

Utilisation possible : CPC + SMPS

Analyse des émissions particulaires sur le banc à rouleau, tunnels…

Générateur d'aérosol 3079A portable de chez TSI
  • Le générateur est un atomiseur compact qui génère des particules allant jusqu’à 10 exp8 particules /cm³.
  • Il peut servir à la vérification du bon fonctionnement d’un analyseur de particules.
FTIR
  • Spectrométrie infrarouge à Transformée de Fourrier (FTIR).  Elle permet via la détection des vibrations caractéristiques des liaisons chimiques d’effectuer l’analyse des fonctions chimiques présentes dans l’échantillon. 
  • Cet analyseur a une configuration bien précise, la taille de la cellule adaptée à la mesure (trajet 10m 2L de volume interne), prévue pour une analyse des gaz dilués.
  • La "méthode" a été choisie selon les composés que l'on désire identifier et leurs possibles concentrations.
  • Une liste des composés est décrite dans l’ordinateur de pilotage du FTIR. 
  • La cellule du FTIR doit être refroidie à l’azote liquide (compartiment à remplir avant utilisation), prévoir un temps de stabilisation. 
  • Prévoir également une bouteille d’azote 5.0 pour la purge.

Utilisation possible :

Identification et quantification de composés tels que NH3, benzène…sur des gaz en sortie d’échappement dilués.

MIR 2M de chez Environnement S.A
  • Analyseur infra-rouge GFC pour la mesure de CO, CO2 et O2.
  • Suivant la pompe utilisée, le débit d’échantillonnage varie de 200 ml/min à 300l/h.
  • La gamme de mesure programmable a une incertitude de moins de 1% de la PE.
  • Etendue de mesure : 
    CO : de 500 à 50.000 ppm
    CO2 : de 10 à 2500 ppm
    O2 de 0 à 25% v 
  • L'analyseur a besoin d'un étalonnage avec 3 bouteille de gaz. N2 (azote pur 5.0), CO (teneur selon utilisation), CO2 (teneur selon utilisation)
Analyseur CLD822 rs (NOX) de chez Eco Physics
  • Analyseur de NO, NOx mesure par chimioluminescence
  • Etendue de mesure : 

0-5ppm à 0-5000 ppm

Baie de prélèvement de COV
  • La baie de prélèvement permet de collecter sur le tunnel du CVS, des polluants gazeux et des particules en masse non règlementés.
  • Les supports peuvent ensuite être analysés par des laboratoires en fonction des besoins.
  • Cette baie est composée de cinq voies indépendantes. Deux voies équipées de filtres et trois voies destinées aux prélèvements de COV sur cartouches

Filtre 1 : 70 à 100 l/min
Filtre 2 : 30 à 50 l/min
Voie 1 : 75 ml/min à 1l/min
Voie 2 : 150 ml/min à 1l/min
Voie 3 : 1.2 l/min à 5 l/min

  • Le débit et le temps de prélèvement sont paramétrables sur chaque voie via un écran tactile. Débit réglable de 1.2 à 5 l/min.
  • Les différentes voies sont équipées de débitmètres massiques.
  • Taille des particules allant de 0,1 à 0.5 µm
Analyseur d'ozone modèle 202 de chez 2B technologie
  • Analyseur portable permettant une mesure précise et fiable de la concentration d’ozone dans l’air ambiant sur une large gamme de quelque ppm jusqu’à 250 ppm (0-250ppm).
  • Il est basé sur la technique reconnue d’absorbtion à une longueur d’onde de 245 nm. 

Poids 2.1 kg 
Puissance : 4.0 watts

Luxmètre HD2102.2
  • Instrument portable mesurant l’éclairement lumineux , la luminescence, le PAR et l’éclairement énergétique. 
  • C’est un collecteur de données qui mémorise jusqu’à 380 000 échantillons
  • Les données peuvent être transférées sur un ordinateur.

Taille : 185x90x40mm
Poids : 470  g (avec piles)
Autonomie : 200 heures

DGI de chez DEKATI
  • 5 étages d'impactions. : On travail avec des filtres papiers sur les 4 premiers étages : 70 mm PAL référence TX40 Hle, le 5 ème récupère toutes les particules restant sur un filtre en aluminium graissé.
  • Débit volumique : 30-54 l/min .
  • Limite de détection pour les particules ultra fines est inférieure à 120 particules / cm3 soit 4.10-4 µg/m3.
Autres matériels disponibles sur le campus de Lyon
  • Plusieurs systèmes de dilution :

Deux diluteurs VKL(permettent de diluer  par 10 et par 100 (si mis bout à bout)), 
Un FPS4000 Dekati (Fine Particules Sample) associés à des systèmes de filtration d’air et compresseur 
Un  diluteur L7 Dekati ainsi qu’un  chauffage à air sous pression 

  • Différentes pompes de prélèvement. Les gamme de débits vont de 1.5 l/mn, 6 l/min jusqu’à 240 l/min, dont une pompe à débit variable.
  • Une étuve, un four pyrolytique, des hottes d’aspiration (fixe et mobile), des lignes de chauffe, des alimentations, un bac à ultrasons, deux compresseurs mobiles.
  • Des débitmètres massiques de mesures et débitmètres massiques contrôlés (utilisés sur la chambre de réactivité)
  • Deux GPS (enregistreur de vitesse/temps et localisation ) fréquence d’enregistrement réglable.
  • Une chambre de réactivité avec débitmetres, thermomètre, capteur de rayonnement solaire, capteur d’humidité (analyse l’évolution des gaz par rapport au temps et à la chaleur), 
  • Une balance de précision Mettler M3. (gamme de 1 µg à 3g)Générateur d’aérosol 3079A portable de chez TSI,
  • Deux Anémomètres (Kestrel et Testo425)
  • Des capteurs d'humidité/température, un capteur capable de mesurer température jusqu'à 500 °C (frein de véhicule)

Exemples de mesures effectuées

Chambre de vieillissement

Mesure embarquées hors échappement sur VL

instrumentation du fourgon d'essai sur centrale d'enrobage

Mesure d'envolé de particules au rabotage de chaussées bitumineuses

Mesures embarquées à l'échappement

Mesure à échappement des engins de constructions

Matériels pour des mesures à l'échappement et hors échappement d'un VL

Prélèvement dans la cheminée d'une centrale d'enrobé

Mesures de la qualité de l'air

Mesure de polluant dans le tunnel de la Défense à Paris

Vieillissement des polluants de véhicule avec la chambre de vieillissement

Plaquette PME