François PREVOT Métrologie

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La métrologie Il faut tout mesurer et rendre mesurable ce qui ne l’est pas encore Galilée Si vous pouvez mesurer ce dont vous parlez, et l'exprimer par un nombre, alors vous connaissez quelque chose de votre sujet. Si vous ne le pouvez, votre connaissance est d'une bien pauvre espèce et bien incertaine. Lord Kelvin Une mesure exacte vaut l'avis d'un millier d'experts. Rear Admiral Grace Murray Hopper Suite au décret du 25 janvier 2005, la responsabilité de la métrologie française a été confiée au LNE (Laboratoire national de métrologie et d’essais) François PREVOT Métrologie mars-17

La métrologie La société s'appuie sur une infrastructure complexe de services, de produits, de flux et de réseaux. La métrologie constitue une partie de cette infrastructure. Les mesures ne peuvent être fiables que si elles se situent dans une définition et un contrôle des règles communes et acceptées. La métrologie, science de la mesure associée à l’évaluation de son incertitude a été conçue comme une sorte de langage universel. La métrologie, science transversale, est nécessaire à toutes les autres sciences. François PREVOT Métrologie mars-17

La métrologie Introduction générale Champs d’application extrêmement vaste donc restriction à la métrologie de la chimie et plus particulièrement de la chimie analytique appliquée à l’environnement Utilisateurs Unités de référence Définition des termes Traçabilité Assurance qualité François PREVOT Métrologie mars-17

introduction But : établir un système clair, facile à mettre en œuvre pour améliorer la qualité des données analytique. Concept de base : traçabilité, étalonnage, validation des mesures mais aussi : Prise en compte des besoin des utilisateurs. Mise en place d’un système organisé garantissant : L’information est exprimée dans unité SI Les résultats sont comparables dans le temps et entre laboratoires Les données sont fournies avec intervalles de confiance ou incertitudes Il reste des ambiguïtés sur la traçabilité François PREVOT Métrologie mars-17

Utilisateurs Activité industrielle : La métrologie doit s’adapter aux contraintes industrielles BPL, ISO 9000,… et être réactive vis-à-vis des modifications des critères commerciaux et légaux Laboratoires d’essais : comparaisons interlaboratoires = reproductibilité Adaptation rapides aux besoins spécifiques François PREVOT Métrologie mars-17

Unités de référence SI : système en perpétuelle évolution (1799 (M,K) (MKS) – 1946 (MKSA) (ACK) – 1971 (mol) Mètre m Longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant 1/ de seconde. Kilogramme kg Masse du prototype en platine iridié qui a été sanctionné par la Conférence Générale des Poids et Mesures tenue à Paris en 1889 et qui est déposé au Bureau International des Poids et Mesures. Seconde s Durée de périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133. Ampère A Intensité d'un courant électrique constant qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable et placés à une distance de 1 mètre l'un de l'autre dans le vide, produirait entre ces conducteurs une force de newton par mètre de longueur. Kelvin K Le kelvin, unité de température thermodynamique, est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau. Mole mol Quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kilogramme de carbone 12. Candela cd La candéla est l'intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence hertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est 1/683 watt par stéradian. François PREVOT Métrologie mars-17

Définition des termes Méthodes d’analyses primaires relatives comparatives références, modifiées, officielles, routine Exactitude, justesse, valeurs vraies, erreurs Incertitude, répétabilité, reproductibilité, robustesse Sensibilité, linéarité, limite de détection Etalon, matériaux de référence François PREVOT Métrologie mars-17

Traçabilité Propriété d’un résultat d’un mesurage ou d’un étalon tel qu’il puisse être relié à des références déterminées par l’intermédiaire d’une chaîne ininterrompue de comparaisons ayant toutes des incertitudes déterminées. Traçabilité des étalons, de l’équipement de mesure, du processus de mesure, de l’échantillon =traçabilité du résultat Evolution des mentalités Justesse → Traçabilité Précision → Incertitude Méthodes normalisées → Méthodes traçables Accent sur la méthode→ Accent sur la qualité des résultats Peu d’intérêt pour la qualité→ Système de qualité Peu d’attention pour les autres laboratoires→ Comparaisons et harmonisation François PREVOT Métrologie mars-17

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Assurance qualité Qualité = ensemble des propriétés et caractéristiques d’un produit ou service qui lui confère l’aptitude à satisfaire les besoins explicites ou implicites d’un client (AFNOR NF X50-109) Contrôle de qualité = techniques opérationnelles et activités mises en œuvre pour répondre aux besoin de qualité Assurance de qualité = Actions planifiées et systématiques pour s’assurer qu’un produit ou un service satisfera à des conditions données de qualité. Le « client » définit ses besoins François PREVOT Métrologie mars-17

Surveillance de l’environnement Objectif des analyses Mesures effectuées par programmes nationaux ou internationaux en soutien aux réglementations aux activités de recherches aux activités de contrôles François PREVOT Métrologie mars-17

Chaînes de qualité Méthodes d’analyse Étalonnage Validation Conservation Échantillons Traitement Mesures Résultats Analyses des données Prélèvement Perte d’informations Précisions François PREVOT Métrologie mars-17

Types d’échantillons Matrices analysées : Eaux douces, salines Sédiments Sols Échantillons biologiques Échantillons atmosphériques Divers François PREVOT Métrologie mars-17

Paramètres à déterminer Paramètres physicochimiques : pH, rH, conductivité, dureté, DCO, DBO, turbidité, eH,… Paramètres inorganiques Majeurs >0.1 % Si, Ca, K, P, N, Mg, Na, Fe, mineurs <0.1% traces du ppm au ppb ultra-traces < ppb oligo-éléments Fe, Zn, Cu, Mn, B, Co,… assimilables toxiques Be, Cd, Hg, Ti, Ba, … essentiels et toxiques Se, Cr, Zn, … François PREVOT Métrologie mars-17

Paramètres à déterminer Formes chimiques métalliques = spéciation Distribution d’espèces chimiques d’un élément dans un systèmes (IUPAC) Du do d’un élément chimique dépend sa toxicité (AsIII et AsV ou CrIII, CrVI) Formes extractibles des éléments François PREVOT Métrologie mars-17

Paramètres à déterminer Paramètres organiques Acides humiques Chlorobenzènes, chlorophénols Chlorure de vinyle Dioxines EDTA Glycols Hydrocarbures Mercaptans Organochlorés Pesticides, herbicides Phtalates, PCB, hormones … François PREVOT Métrologie mars-17

Echantillons Traitement Résultats Analyses des données Prélèvement Conservation Méthodes d’analyse Étalonnage Mesures Perte d’informations Précisions Validation DJ François PREVOT Métrologie mars-17

Echantillons Traitement Résultats Analyses des données Prélèvement Conservation Méthodes d’analyse Étalonnage Mesures Perte d’informations Précisions Validation DJ JLC François PREVOT Métrologie mars-17

Echantillons Traitement Résultats Analyses des données Prélèvement Conservation Méthodes d’analyse Étalonnage Mesures Perte d’informations Précisions Validation DJ JLC JPQ François PREVOT Métrologie mars-17

Méthodes Stratégie de surveillance Echantillonnage Sélection des méthodes d’analyses Mesures François PREVOT Métrologie mars-17

SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR (Loi n° du 9 mai 2001 art. 6 Journal Officiel du 10 mai 2001) Réseau de surveillance de la qualité de l’air Suivi ADEME La surveillance de la qualité de l'air ambiant est assurée en France par des associations agrées, chargées pour le compte de l'Etat et des pouvoirs publics, de la mise en oeuvre des moyens de surveillance sur le territoire. Les associations (AASQA) agrées par le ministère de l'écologie et du développement durable (MEDD) pour la surveillance de la qualité de l'air sont regroupées au sein du dispositif ATMO. François PREVOT Métrologie mars-17

SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L'AIR (Loi n° du 9 mai 2001 art. 6 Journal Officiel du 10 mai 2001) Arrêté du 22 juillet 2004 relatif aux indices de la qualité de l’air Réseau de surveillance de la qualité de l’air Suivi ADEME François PREVOT Métrologie mars-17

LA POLICE DE L'EAU La police de l'eau consiste à s'assurer de l'application de la réglementation relative à l'eau. La police de l'eau des cours d'eau domaniaux navigables est confiée aux services de navigation (SN), une direction du Ministère de l'équipement, du logement et des transports , - La police de l'eau des cours d'eau domaniaux non navigables est confiée aux directions départementales de l'équipement (DDE), - La police de l'eau des cours d'eau non domaniaux est confiée ou aux directions départementales de l'agriculture et de la forêt (DDAF), - Les eaux littorales sont sous la surveillance des cellules qualité des eaux littorales -CQEL- dépendant des services maritimes du même Ministère. - Les équipements et stations d'épuration sont de la compétence des DDE mais le suivi épandage de boues incombe à la DDAF - Les directions départementales des affaires sanitaires et sociales -DDASS- contrôlent la qualité des eaux brutes destinées à l'eau potable ainsi que la qualité des eaux distribuées. François PREVOT Métrologie mars-17

LA POLICE DE L'EAU Plus la direction des services vétérinaires -DSV- dépendante elle aussi du Ministère de l'Agriculture, compétente pour surveiller les effluents d'élevage ; la Direction Régionale de l'Industrie, de la Recherche et de l'Environnement -DRIRE- compétente pour la surveillance des rejets des installations classées pour la protection de l'environnement, ainsi que les brigades départementales du Conseil supérieur de la pêche, surveillant la pêche sur les cours d'eau. La seule police de l'eau représente environ en France plus de 500 services différents. La plupart sont à la fois contrôleurs, tuteurs et « conseillers » des activités qu'ils sont censés contrôler, ce qui crée une confusion particulièrement regrettable. La qualité de l'eau et de l'assainissement en France RAPPORT 215 tome 2 ( ) - OFFICE PARLEMENTAIRE D'EVALUATION DES CHOIX SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES François PREVOT Métrologie mars-17

La directive cadre La directive du 23 octobre 2000 adoptée par le Conseil et par le Parlement européen définit un cadre pour la gestion et la protection des eaux par grand bassin hydrographique au plan européen. Cette directive est appelée à jouer un rôle stratégique et fondateur en matière de politique de l’eau. Elle fixe en effet des objectifs ambitieux pour la préservation et la restauration de l’état des eaux superficielles (eaux douces et eaux côtières) et pour les eaux souterraines. Elle entraînera à terme l’abrogation de plusieurs directives. Celles relatives à la potabilité des eaux distribuées, aux eaux de baignade, aux eaux résiduaires urbaines et aux nitrates d’origine agricole restent en vigueur. François PREVOT Métrologie mars-17

Essais interlaboratoires Étude au cours de laquelle plusieurs laboratoires analysent un ou plusieurs matériaux identiques et homogènes, dans des conditions identiques et dont les résultats sont rassemblés dans un seul rapport. Il existe trois types d’essais : test d’aptitudes des laboratoires, étude d’amélioration ou de performances des méthodes étude de certification de matériaux de référence. IMEP : Institut pour la mesures des matériaux de référence Éléments traces dans les échantillons d’eaux IMEP6 : 160 laboratoires, 29 pays Réseau QUASIMENE : Quality Assurance of Information for Marine Environmental Monitoring in Europe (variabilité de 34% des OCP dans huile de foie de morue et 54% dans matériaux de référence de sédiments) François PREVOT Métrologie mars-17

La loi n° du 30 décembre 2006 sur l’eau et milieux aquatiques Cette loi a deux objectifs fondamentaux : Donner les outils à l’administration, aux collectivités territoriales et aux acteurs de l’eau en général pour reconquérir la qualité des eaux et atteindre en 2015 les objectifs de bon état écologique fixés par la directive cadre européenne (DCE) du 22 décembre 2000, transposée en droit français par la loi du 21 avril 2004) et retrouver une meilleure adéquation entre ressources en eau et besoins dans une perspective de développement durable des activités économiques utilisatrices d’eau et en favorisant le dialogue au plus près du terrain; Donner aux collectivités territoriales les moyens d’adapter les services publics d’eau potable et d’assainissement aux nouveaux enjeux en terme de transparence vis à vis des usagers, de solidarité en faveur des plus démunis et d’efficacité environnementale. Parallèlement cette loi permet d’atteindre d’autres objectifs et notamment moderniser l’organisation des structures fédératives de la pêche en eau douce. François PREVOT Métrologie mars-17

La Direction de l'eau élabore, anime et suit la politique relative à : - la connaissance, la protection, la police, la gestion de l'eau et des milieux aquatiques continentaux, littoraux et marins, - la pêche en eau douce, - la gestion équilibrée des bassins fluviaux, des estuaires et des eaux littorales, - la protection, la police et la gestion des eaux superficielles et souterraines, - la protection des eaux marines contre les pollutions, y compris accidentelles, - la prévention des inondations, - la prévision des crues, - l'assainissement des eaux. Comment est organisée la Direction de l’eau La direction de l’eau comprend : − la mission des affaires internationales et communautaires ; − la mission du système d’information sur l’eau ; − la sous-direction du droit de l’eau, des affaires générales et financières ; − la sous-direction de l’action territoriale, de la directive cadre et de la pêche ; − la sous-direction des milieux aquatiques et de la gestion de l’eau ; − le service central d’hydrométéorologie et d’appui à la prévision des inondations ; − le secrétariat du comité d’orientation pour des pratiques agricoles respectueuses de l’environnement (CORPEN). Arrêté du 26 novembre 2004 modifiant l’arrêté du 19 mai 2000 portant organisation de directions de l’administration centrale du ministère chargé de l’environnement, JO du 03/12/04. François PREVOT Métrologie mars-17

Matériaux de référence Substances ou solutions pures utilisées pour l’étalonnage Matériaux de composition connue Matériaux de référence de matrice Matériaux de référence opérationnels Conditions de représentativité d’un matériau de référence impliquent des similitudes de : composition de matrice, teneur des analytes, types de liaisons des analytes, composés interférants, état physique du matériau Problèmes d’homogénéisation et de conservation de certains paramètres Certification des matériaux de référence doit suivre des règles strictes décrites dans le guide ISO 35 (1985) François PREVOT Métrologie mars-17

Système de qualité Englobe tous les aspect liés à la qualité des mesure Description des procédures analytiques = long terme Premier principe de l’assurance qualité : Écrire ce que l’on fait et faire ce qui est écrit Lombard 1999 BPL : FDA 1978 directives européenne 87/18/CEE, 88/320/CEE; 90/18/CEE (industries chimiques et pharmaceutiques) ISO 9000 concernent l’industrie et peu les analyses liées à l’environnement ISO concernent les systèmes de gestion de l’environnement François PREVOT Métrologie mars-17

Accréditation COFRAC : conditions minimales de qualité concernant le management du laboratoire, les responsabilités, l’assurance qualité, les équipements, les procédures de travail, les rapport d’analyses, l’archivage,… Adoption des normes ISO pour les laboratoires et ISO pour les bonnes pratiques de manufacture. Audits internes et externes François PREVOT Métrologie mars-17

Conclusions Aujourd'hui, la métrologie est une discipline essentielle, dont le Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie veut faire une force de la compétitivité industrielle française et du rayonnement de la France sur la scène internationale. Cela se traduit : par un renforcement de la métrologie fondamentale, par la diffusion de la métrologie dans les industries, par une diffusion de la culture métrologique à tous les niveaux, par une participation de toutes les administrations à cette mission, par une mise en cohérence et une simplification des réglementations. Cette action est, au sein du Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Emploi, développée par la Direction de l'Action Régionale, de la Qualité et de la Sécurité Industrielles (DARQSI), Sous-direction de la sécurité industrielle et de la métrologie (SDSIM) à l'échelon central, et par les Directions Régionales de l'Industrie, de la Recherche et de l'Environnement (DRIRE) au plan local. François PREVOT Métrologie mars-17

Pour la gestion de l’environnement : Un maillon faible : l’échantillon (déficience de normes) Un chalenge : les réseaux de surveillance environnementaux et la chasse aux pollueurs Une utopie : la prévention avant le traitement À la condition d’obtenir des données indiscutables fruit d’une métrologie sans cesse améliorée François PREVOT Métrologie mars-17

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