Émissions de sources fixes — Méthode d'essai pour la détermination de la concentration en masse de PM 2,5 et PM 10 dans les gaz émis à la cheminée en utilisant des échantillonneurs cyclone et une dilution d'échantillon

L'ISO 25597:2013 spécifie les modes opératoires d'extraction et de mesure de la matière particulaire filtrable à partir d'échantillons d'effluents gazeux de sources fixes en: a) utilisant des échantillonneurs cyclone; b) mesurant la matière particulaire condensée en appliquant la technique d'échantillonnage avec dilution, qui reproduit l'interaction des composants du gaz émis à la cheminée avec l'atmosphère lorsqu'ils se mélangent à la sortie de la cheminée.

L'ISO 25597:2013 décrit l'utilisation de deux types de dispositifs d'échantillonnage.

1) Un dispositif d'échantillonnage de base pour mesurer les particules filtrables en utilisant des cyclones d'échantillonnage capables de différencier des granulométries situées autour de 2,5 μm et 10 μm. Cette méthode convient tout particulièrement aux mesurages de concentrations massiques en particules supérieures à 50 mg/m³ sous forme de moyenne semi-horaire dans des conditions normalisées (293 K, 1 013 hPa, gaz sec) et s'applique à des émissions de matière particulaire (PM) primaire égales ou inférieures au diamètre aérodynamique nominal de 10 µm (PM₁₀) provenant des cheminées ou des conduits

2) Un dispositif d'échantillonnage avec dilution qui utilise une chambre de dilution qui mélange l'effluent gazeux avec l'air de dilution conditionné pour reproduire l'interaction des composants du gaz émis à la cheminée avec l'air ambiant. Ce processus de reproduction peut entraîner une condensation de la matière particulaire qui ne se produit pas dans le dispositif d'échantillonnage de base. Le dispositif d'échantillonnage avec dilution utilise des cyclones d'échantillonnage dans le conduit pour mesurer les particules filtrables de la même manière que le dispositif d'échantillonnage de base, mais en plus, il utilise des cyclones supplémentaires PM_2,5 et/ou PM₁₀ dans le dispositif d'échantillonnage pour mesurer les particules formées dans la chambre de dilution.

Cette méthode est destinée à mesurer les concentrations massiques de particules dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 2,5 µm (PM_2,5), à l'aide de techniques gravimétriques. La méthode peut être utilisée pour mesurer les concentrations massiques de particules dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 10 µm (PM₁₀) ou de particules dont le diamètre aérodynamique est compris entre 2,5 µm et 10 µm.

Dans cette méthode, le dispositif d'échantillonnage avec dilution peut être utilisé conjointement avec le dispositif d'échantillonnage basique, en utilisant le cyclone PM₁₀ et/ou le cyclone PM_2,5, selon les objectifs d'essai. Le dispositif d'échantillonnage avec dilution est conçu pour les applications requérant le mesurage de particules dont les caractéristiques sont similaires à celles des matériaux formés lorsqu'un effluent gazeux se mélange avec l'air ambiant.

Les échantillons de matière particulaire filtrée, collectés en utilisant l'échantillonnage avec dilution, peuvent être ensuite analysés afin d'obtenir des informations sur la composition chimique qui sont applicables à la création d'inventaires des émissions de PM_2,5 ou PM₁₀, à l'évaluation de l'impact sur la visibilité, à l'évaluation du risque sanitaire et aux études source-récepteur associées aux émissions de PM_2,5 et PM₁₀.

Cette méthode n'est pas applicable au mesurage des particules ultrafines dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 0,1 µm. Cette méthode a été appliquée aux sources d'émission à faible teneur en eau ainsi qu'aux gaz émis à la cheminée saturés en humidité. Toutefois, elle n'est pas applicable aux effluents contenant des gouttelettes d'eau entraînées.

Les processus de combustion et les situations susceptibles de limiter l'applicabilité de la présente Norme internationale sont connus. Dans ces conditions, une attention particulière et une expertise technique compétente sont requises, notamment dans les cas suivants: i) vide élevé, pression élevée ou effluents gazeux de température élevée supérieure à 260 °C; ii) fluctuations de la vitesse, de la température ou de la concentration dues à une variation incontrôlable du processus; iii) stratification des gaz due à l'absence de mélange des effluents gazeux.

Il existe également des limites spécifiques à chaque technique d'échantillonnage.

Les cheminées contenant des gouttelettes d'eau entraînées peuvent présenter des tailles de gouttelettes supérieures aux tailles limites des cyclones. Ces gouttelettes d'eau contiennent normalement des particules et des matières solides dissoutes qui se transforment en PM₁₀ et PM_2,5 après évaporation de l'eau.

Pour l'échantillonnage avec dilution, une limite connue de cette méthode concerne la présence de particules dans l'air de dilution à de très faibles concentrations, contribuant au bruit de fond du mesurage. Cela peut être significatif pour certaines sources très propres telles que les centrales au gaz. Des blancs d'air de dilution sont nécessaires lors de l'échantillonnage de sources dont les concentrations massiques prévues en PM_2,5 ou PM₁₀ sont égales ou inférieures à environ 1,0 mg/m³.