M Coquery

B Lepot

A Morin

THE METROLOGICAL STAKES OF THE EUROPEAN WATER FRAMEWORK DIRECTIVE

L'Union européenne a introduit, avec la nouvelle réglementation sur l'eau, une dimension nouvelle dans le domaine de la surveillance de l'environnement. Il ne s'agit plus seulement de mesurer un état de contamination mais de suivre et rendre compte de l'état de qualité écologique et chimique des eaux. Cet état doit s'améliorer avec un objectif exigeant de «bon état» dès 2015 pour tous les états membres. Une telle mesure, qui doit se traduire notamment par une intensification du contrôle des contaminants chimiques, a des conséquences importantes en termes de métrologie. Afin d'assurer la comparabilité des données au niveau européen, il apparaît indispensable de développer des méthodes de mesures appropriées et validées au plan international et d'organiser des exercices d ' intercomparai son.

Introduction

The European Water Framework Directive (WFD, 2000/60) [START_REF]Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for community action in[END_REF] is probably the most significant legislative instrument in the water field to be introduced on an international basis for many years. The Directive takes a broad view of water management and has as its key objectives the prevention of any further deterioration of water bodies, and the protection and enhancement of the status of aquatic ecosystems. Its implementation should result in an intensification of monitoring aquatic ecosystems with an increase of contaminants control. The overriding objective of the policy is the achievement of "good status" in all waters.

Article 16 of the WFD sets out the Community strategy against pollution of water by chemical substances. According to the provisions of this article, a list of priority substances shall be established which represent a significant risk to or via the aquatic environment at Community level. Following the proposals of the European Commission in February 2000 and January 2001 and the first Parliament's reading, Council and European Parliament finally agreed to a list of 33 substances [START_REF]Decision 2455/2001/CE of the European Parliament and Council of 20 November 2001 establishing the list of priority substances[END_REF].

Control of chemical substances is targeted on toxic effect on ecosystems. Good chemical status for a water body is reached when pollutant concentrations are less that the Environmental Quality Standards (EQS). The EQS have been elaborated throughout discussion between experts from Member States using the risk assessment approach described in the Technical Guidance Document [START_REF]for new and existing substances, Part 2, Environmental risk assessment[END_REF][START_REF]Towards the derivation of quality standards for priority substances in the context of the Water Framework Directive. 2. Final report of the study: identification of QS for priority substances in the field of water policy[END_REF]. A daughter directive will list the EQS for the priority substances. In order to reach the "good status" for all European surface waters, Member States will have to implement river basin management plans, including water monitoring programmes and take measures when results do not comply with the EQS.

In order to implement appropriate water quality monitoring programmes and to ensure the comparability of data on the state of contamination of the aquatic environment, it appears necessary to develop internationally validated standard methods, to define and organise quality assurance and control, and to set targets for uncertainties of results.

Analytical challenges for the measure of priority substances

The Water Framework Directive requires the monitoring of water quality to be performed by methods which are conform to CEN/ISO Standards or National/International Standards which ensure the provision of data of an equivalent scientific quality and comparability. For a large number of priority substances European harmonised methods for sampling and analysis are already available through CEN/TC230. However, some of the methods will have to be revised in order to fit requirements of the WFD.

For instance, lower limits of detection and better precision at low environmental levels would be needed for a number of substances according to the proposed EQS [START_REF]Towards the derivation of quality standards for priority substances in the context of the Water Framework Directive. 2. Final report of the study: identification of QS for priority substances in the field of water policy[END_REF]. Existing methods have indeed insufficient sensitivity for the measurement of cadmium, chlorpyrifos and tributyltin compounds in water.

Also the methods are still under development and no routine methodologies are available yet to Member States for several other substances: alkylphenols, pentabromodiphenylethers and C10-C13 chloroalkanes.

Finally, CEN/ISO standard methods are available for the determination of a majority of the priority substances in water, but a number of these methods are not applicable to transitional and coastal waters (e.g., for metals), and standard methods practically do not exist for suspended matter, sediment and biota samples. In general the standard methods for water samples may be applied to the analysis of sediment without dramatic changes of procedures. However, the pre-treatment step needs to be elaborated or in some cases adjusted to the distinct need. None of the standards has been validated for investigations of biota including fish. For sediment samples, national standards exist in some cases, but most routine laboratories use internal methods for the pre-treatment step, which are usually derived from standard methods on soils or sludge. We will also detail below the specific difficulty of analysing organic substances in water samples containing large amount of suspended matter.

Need for the development of reference methods for new priority substances

Four priority substances, namely brominated diphenylethers, C 10 -Ci 3 -chloralkanes, nonylphenols and octylpenols comprise rather poorly defined groups of chemicals consisting partially of a large number of isomers. For this reason, monitoring data which are available for these groups of substances often relate to different individual chemicals or have been gained by quantification methods which are not comparable. It is, therefore suggested, that strong efforts should be made first to identify indicator substances and standard materials, whenever possible, or to define a reference method for each of these priority substances. For the time being, an ISO committee draft exists regarding the determination of alkylphenols in surface waters and the determination of brominated diphenylethers in sediment and sludge.

Part 1 of an ISO committee draft for the determination of selected alkyphenols in unfiltered waters is available [START_REF]/WG 17 -Water quality -Determination of selected alkylphenols -Part 1 : Method for non-filtered samples using liquid extraction and gas chromatography with mass selective detection[END_REF]. The method proposed for nonylphenols is also suitable for octylphenol.

For the determination polybrominated diphenyl ethers, seven individual congeners are most frequently detected and therefore are proposed as indicator substances in the ISO draft method [START_REF]ISO TC 147/SC 2/WG -Water quality -Determination of Polybrominated Diphenylethers in sediment and sewage sludge ISO/WD 22032[END_REF]. This list of congeners is currently under discussion within the drafting group.

For the chloralkanes, neither an agreed analytical reference method is available nor does a well-defined set of indicator substances exist as for other pollutants e.g. PAH or PCS. C10-C13 chloralkanes are the most challenging group of substances with respect to analyses and quantification. This group comprises a mixture of a large number of individual congeners (CIO, Cil, C12, C13 with varying number of chlorine atoms and varying chlorine atom positions). Analytical standard methods do not permit the identification and quantification of single isomers. In practice commercial mixtures are characterised by their chlorine content expressed as a percentage by weight. Neither single congeners nor defined pure mixtures are available as standard material commercially at present. Only technical mixtures with known chlorine content are available. The use of technical products from different manufacturers as external standard material for quantification has shown discrepancies in the results of an interlaboratory study [START_REF] Tomy | Interlaboratory Study on Quantitative Methods of Analysis of Ci 0 -Ci 3 Polychlor-n-alkanes[END_REF]. One explanation given was that the amount of additives and impurities is different from one manufacturer to the other. According to the forementioned properties of commercial chloroalkane mixtures it seems impossible to select indicator substances. In this case the only way to gain comparability of results would be to clearly define an analytical methodology which has to be used by all laboratories participating in a common monitoring programme.

Reference methods for suspended matter and sediments ?

Under the WFD, EQS for sediment will be derived for the priority substances with sediment-partition coefficient (log Kp) >3 for organic contaminants or metals. When no data are available for Kp, the octanol-water partition coefficient Kow will be used (log Kow >3) for organic substances.

In that case, contaminant concentrations in suspended matter or in settled sediment should be measured preferably than in the water phase, and compared with EQS values. Several questions arise concerning the monitoring of suspended matter. First as we have briefly discussed above, ISO/CEN standard analytical methods for the sediment and suspended matter need to be urgently developed in order to ensure the quality of data produced. Secondly, methods for suspended matter sampling also need to be developed and harmonised. Sampling methods are generally based on continuous centrifugation or large volume filtration, as sufficient amount of material is needed for the extraction steps (in particular for organic contaminants). These methods are relatively complex and costly to implement in routine laboratories (e.g. risk of sample contamination or adsorption), and the comparability of methods should be verified (e.g. different size of particles selected by centrifugation and filtration). Also, the case of water samples with high suspended particulate matter (SPM) loads should be specifically considered and discussed. Proposed EQS for organic substances are established on total concentration (dissolved + particulate) [START_REF]Towards the derivation of quality standards for priority substances in the context of the Water Framework Directive. 2. Final report of the study: identification of QS for priority substances in the field of water policy[END_REF]. Thus monitoring of organic priority substances should aim at the total concentration of these contaminants in water. However, standard methods for organic contaminants do not offer any clear advice for waters with elevated SPM levels. For instance, the standards for organochlorine insecticides, PCBs and chlorobenzenes (NF ISO 6468, 1996) and for organic and phosphorous compounds (EN ISO 10695, 2000) indicate that the method is only applicable for waters with SPM below 50 mg/L and specify that interferences are higher above this level. However no recommendation is given for the treatment of waters with SPM above this limit. The standard for chlorophenols (EN 12673, 1998) It is clear that solvent extraction of bulk water samples with high SPM concentrations, will be much less efficient for substances with logKp >3 (e.g. PCBs, PAHs, trichlorobenzenes, pentachlorophenol, endosulfan, etc.) than if performed on the SPM themselves, using extraction methods designed for solids phases such as sediment or soil. Analyses performed on unfiltered samples will provide underestimated and poor quality data.

In order to ensure comparability of results for high SPM water bodies, such as large rivers and estuaries, a thorough examination of standard methods should be taking place aiming at homogenising the recommendations for SPM treatment.

Measurement uncertainties targets

Compliance with EQS requires that the concentrations of the priority substances in water, sediment or biota be shown to be within set limits. Measurement uncertainty clearly has implications for the interpretation of analytical results in this context.

ENV ISO 13530 proposes guidelines for the definition of analytical requirements for water analysis including defining the relevant concentration range, required accuracy (or maximal tolerable error) and reporting of results. Therein is described as common practise the lowest relevant concentration being 10% of a limit value (e.g., EQS) and the maximal tolerable error being 20 to 25% of that concentration.

The "Analysis and Monitoring of Priority Substances" expert group (AMPS) of the EC for the WFD has proposed target value for measurement uncertainty on a European scale (i.e. combined standard uncertainty of 25% for all substances). The proposition is derived from information on actual laboratory uncertainties obtained from 10 European countries. The AMPS noted however that for some of the priority substances, there is currently no available data for measurement uncertainty (e.g., chloroalkanes, PBDE, TBT) and in any case, for most of them, the challenge is to decrease the uncertainty range in order to fulfill European recommendations. In addition, methodologies for uncertainties determination have to be homogenised all over Europe.

Comparability of analytical results in Europe

According to the WFD, besides ecological parameters, classification of water bodies is based on EQS set for priority substances. In order to ensure comparability of the classification schemes between different Member States and River basins, the analytical results have to be comparable. The organisation of intercomparison campaigns for analytical laboratories on a European scale would ensure progress towards such a goal.

Development of inter-laboratory trials for priority substances

In order to obtain a satisfactory comparability of monitoring results on the chemical quality of water bodies at a national and European scale, analytical performance should be improved. Efforts should focus on organic substances for which the situation appears to be the most problematic as we will show below. Within some Member States, Regions and River basins, quality assurance via proficiency testing is currently applied but does not include all priority substances. Moreover, it will be necessary to investigate how these approaches can be linked in order to achieve a European-wide comparability of analytical results. Specific intercomparison exercises for priority substances of the WFD will need to be organised on a European scale.

Since 1999, INERIS has been organising nationwide intercomparison exercises for French analytical laboratories. This has allowed us to complete a detailed examination of past exercises, in particular concerning the priority substances that have been tested. A new set of intercomparison exercises is now being organised and it is aimed at improving performances for families of organic contaminants for which difficulties have been identified. It will also include some of the priority substances that have not been tested previously on a national level.

Intel-laboratory exercises : an essential tool for quality assurance/control

Participation of analytical laboratories in intercomparison exercises constitutes an essential element of quality assurance for environmental analysis. It is the only procedure which allow a regular and reliable external test of analytical results for a given laboratory. The laboratory can compare its results to that of other laboratories and follow its performance over time for a given test. It is also the best approach to ensure the accuracy of results in the absence of appropriate certified reference materials, which are still badly lacking for organic contaminants in natural waters.

The aims of intercomparison exercises for analytical laboratories should be clearly defined and can include the following:

> to measure the quality and performance of a laboratory and obtain official accreditation and agreements from ministries ;

> to demonstrate the value of the analytical results to administration, local authorities, industries, etc. ;

> to discuss analytical problems encountered for analyses in complex matrices (marine waters, sediment, waste waters, sewage sludge, etc.) and improve the quality of a laboratory in collaborative work ;

> to evaluate the uncertainties of the results that can be linked to the methodologies (repeatability, reproducibility) ; > to evaluate the performance of a newly developed method.

Main findings of intercomparison testing schemes in France

The objective of the study carried out by INERIS was to assess the results of 4 years of intercomparison testing (1999)(2000)(2001)(2002) for the analyses of chemical contaminants in water [START_REF] Lepot | Métrologie des milieux aquatiques: Exploitation des résultats des essais d'aptitude pour dresser un inventaire de la dispersion des résultats d'analyses[END_REF]. These exercises have been organised within the framework of the provision of the official agreements for analytical laboratories by the French Ministry of the Environment. All results of intercomparison tests on natural and wastewaters obtained from participants for the 3 intercomparison schemes existing in France (i.e., organised by INERIS, BIPEA and AGLAE) were scrutinised. In general, laboratories used French (NF) or international (ISO, EN) standardized analytical methods. Results show clear tendencies for the reproducibility of results for the different water quality parameters and also clearly show areas were progress is needed. "Between laboratory" reproducibility (CVR) for a given test is the relative standard deviation calculated from all laboratory results (except outliers). An average CVR for a given concentration range could be obtained for a parameter when sufficient tests had been performed (see example in Fig. l). Generally the reproducibility increased at lower concentrations.

Most results were satisfactory for general water quality parameters (e.g., pH, conductivity, alkalinity, hardness, SPM, chlorides, sulfates, nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, etc.). For these parameters, the average reproducibility between laboratories is less than 15%, or even less than 5-10%, for a wide range of concentrations.

Reproducibility was also satisfactory (<20%) for the priority metals (i.e., Cd, Hg, Ni, Pb,) at the mg/1 level, typical for contaminated wastewaters. It was much more variable and could be significantly higher for concentrations at the ng/1 level (or ng/1 for mercury), more representative of concentrations in natural waters and closer to the EQS levels.

For most organic contaminants, the intercomparison exercises showed that there are recurrent problems of reproducibility between laboratories. The organic substances tested were the following: polychlorinated biphenyls (PCBs, 7 individual congeners), 6 halogenated volatile organics (HVO), benzene/toluene/xylene (BTX), 15 pesticides, 9 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and 3 chlorophenols. Several of the individual compounds tested belong to the list of priority substances of the WFD. > For many of the organic substances tested, there are not an adequate amount of results (i.e., not enough intercomparison tests performed for a given substance), or the results are too dispersed in order to establish a trend of the reproducibility between laboratories.

> CVR are around 35% for chloroforme, tetracholoethylene and trichloroethylene for concentrations between 1-20 ug/1. > CVR are between 30-40% for most pesticides (15-3000 ng/1) and PAH (15-2000 ng/1).

> CVR are above 40% for 16 substances. These are the PCBs (40-50%), benzene and toluene (50-56%), two pesticides (43-45 %), and chlorophenols (57-100%).

Clearly the performance of laboratories for the determination of organic contaminants in water samples needs to be improved. For this purpose, the INERIS is currently organising a specific intercomparison exercise for two families of priority substances: OHVs and PAHs. 35 laboratories in France have expressed their interest to participate in this exercise.

In order the test the capacity of laboratories to measure contaminants in water with high SPM content, the exercise will include a specific task on this matter. For the determination of PAHs, a water sample with a significant amount of SPM will be distributed. Participants will be asked to analyse PAHs in the bulk water sample and also to report results from the determination of PAHs in the dissolved and the particulate fractions separately. These exercises should enable the laboratories to improve their performances for the determination of priority pollutants and increase the reliability of results from water monitoring programmes.

  This implies: -To define new analytical methods for chemical substances regulated by the WFD in water, suspended matter, sediment and biota ; -To attain detection limits for the analyses of priority substances that are compatible with the EQS ; -To define at the European level, data quality criteria in order to attain the desired degree of environmental protection ; -To ensure the traceability of results by developing new certified reference materials ; -To ensure the comparability of analytical results on water pollution in the aquatic environment on a national and European level by organising interlaboratory trials.

  simply mentions the possibility of interferences in presence of SPM that can lower extraction recoveries. The French standard for 6 PAHs (NF T 90-115, 1988) is more precise: it advises to repeat several times the extraction procedure (at least 3 times) in presence of high SPM, and recommend to filter the sample above 200 mg/1 of SPM and to extract the 2 phases separately.

Figure 1 :

 1 Figure 1: Reproducibility of intercomparison tests for conductivity as a function of concentration level


Jean-Christophe Le Coze
email: christophe.lecoze@ineris.fr

Olivier Salvi

Françoise Abiven

Didier Gaston

Session V (approche Multi-disciplinaire à la gestion du risque) Complexité et approches multi-disciplinaires : quel rôle pour les gestionnaires du risque ?

Cet article présente une analyse des besoins en formation pour les ingénieurs, en gestion des risques. Cet article traite en particulier de la complexité du processus de gestion du risque et des situations risquées. Les auteurs suggèrent l'enseignement de l'approche systémique et discutent du rôle des ingénieurs généralistes et spécialistes. Ils décrivent l'évolution de la structure de la Direction des Risques Accidentels de l'INERIS, institut qui offre une assistance technique à l'industrie et aux autorités compétentes en charge de la gestion des risques technologiques en France.

Introduction et contexte

Selon le standard international (ISO/IEC Guide 73:2002), la gestion du risque est composée de plusieurs étapes :

• L'évaluation des risques incluant l'analyse des risques (l'identification des dangers, l'estimation des risques et leur hiérarchisation) et l'évaluation des risques (dans les détails en termes de conséquences et de probabilités), • Le traitement des risques, incluant l'action d'éviter des risques, le transfert des risques • L'acceptation des risques, • Et communication des risques.

Ces étapes sont très semblables à la Norme canadienne CAS 850 et peuvent être appliquées en principe à plusieurs types de risques, dans le domaine de la technologie, de l'alimentation, etc Selon cette définition le processus de gestion des risques est très clairement l'affaire de compétences diverses et implique dès lors, l'éclairage de disciplines scientifiques différentes. Les disciplines invoquées dans la gestion du risque dépendent de la position qu'occupe le gestionnaire de risque.

En effet, pour la prise de décision publique par exemple, le gestionnaire des risques a besoin de la vue globale du processus de gestion du risque et il doit tenir compte des installations dangereuses dans leur environnement et contexte (économique, politique, social ...). Donc, le gestionnaire public des risques a besoin d'un raisonnement apte à saisir les questions d'ordre sociales et politiques, les questions d'ordre économiques, l'ingénierie et donc des questions d'ordre techniques, les questions de communication... Cette vue élargie doit aider le responsable à appréhender les éléments du problème dans leur globalité pour prendre des décisions.

En regardant les aspects plus spécifiques de l'analyse de risque à la source même du danger que sont des installations utilisant des produits dangereux par exemple, le même type de constat peut être fait. L'ingénieur qui doit évaluer les risques d'une installation a besoin de connaissances dans le génie chimique, des procédés, la maintenance, l'informatique, les facteurs humains... Et, bien sûr, il doit pouvoir utiliser les mots qui conviennent par la suite pour que son évaluation soit bien comprise au sein de son entreprise et auprès de ses interlocuteurs qui devront décider.

.2. La gestion des risques

Le cas spécifique des risques technologiques

La littérature sur les risques technologiques et en particulier les enquêtes sur les accidents majeurs, montrent clairement les multiples points de vue qui pourraient être pris pour comprendre la nature des risques. Du point de vue technique en passant par les perspectives sociologique et psychologique, il y a un grand choix de compréhensions possibles, qui semblent bien toutes complémentaires. Elles sont utiles pour comprendre les accidents résultant de l'activité humaine, comme exposé par B. Turner (1978) La gestion des risques doit donc pouvoir être réalisée dans des conditions qui permettent cette collaboration, de manière proactive, et pas seulement lorsque les événements sont survenus, lors des enquêtes. Il s'agit d'une vraie difficulté dans la mesure où il est très difficile de voir clairement la complexité perçue générée dans l'enchevêtrement de points de vues.

Les ingénieurs doivent cependant « entrer » dans cette complexité perçue pour situer leur contribution à la gestion du risque, avec les représentations mentales et des modes de raisonnement appropriés à la nature du risque et ainsi aux problématiques impliquant sa gestion.

Dans telles situations, il semble évidemment approprié de développer la collaboration pour rendre intelligible la complexité des problèmes et essayer de trouver des solutions les plus appropriées. L'avantage du travail d'équipe est évident pendant le processus d'évaluation de risque parce que souvent la définition des problèmes et leur résolution exigent beaucoup de connaissances diverses. Par exemple, pour évaluer les risques d'une installation chimique, le travail doit combiner l'expertise d'ingénieurs de procédés et de génie chimique, des spécialistes de l'instrumentation, mais aussi de l'ergonomie, de la psychologie et de la sociologie pour comprendre l'impact des facteurs humains et organisationnels dans la maîtrise des risques.

Un travail d'équipe est aussi profitable quand la décision est prise dans un contexte incertain : où il y a un manque de données ou des incertitudes sur les données disponibles. Les échanges d'idées et des discussions dans le groupe de travail aident à converger à une solution collective et optimale, qui est moins contestable qu'une décision prise par une seule personne. L'approche systémique est présentée succinctement dans cette partie. Elle est considérée comme appropriée à la formation des ingénieurs pour les problématiques de gestion des risques. Le but de cette démarche est de fournir des modes de raisonnements qui conviennent à la nature des risques, afin de prendre des décisions et d'agir au mieux, dans une société complexe et dynamique.

Expérience de l'INERIS

3.1 "Trois mondes" pour la science II est possible de se représenter notre monde en trois domaines que la science, comme mode du connaître, se donne pour objet d'expliquer ou de comprendre.

-Le monde de la matière ou le monde physique (associés aux disciplines comme la physique, la chimie etc.) -Le monde de la vie et la nature ou le monde biologique (associé à la biologie, aux sciences de la terre, aux sciences du vivant, etc.) -Le monde de l'homme et de la culture ou le monde social (associé à des disciplines telles que la psychologie, la sociologie, l'économie, etc.)

Monde "d'homme et culture" ou monde social

Monde "de vie et nature" ou monde biologique Monde "de la matière" ou monde physique Figure 1 : trois mondes pour la science qui ne communiquent pas (E. Morin, 1973) La science a appliqué pendant 300-400 ans les principes analytiques de Descartes à ces mondes, créant une quantité énorme de connaissance et de découvertes. Cependant, ces trois mondes ne communiquent pas pour autant vraiment entre eux (figure 1).

Ainsi un spécialiste des sciences humaines n'appréhende pas facilement les connaissances développées dans le cadre des sciences de l'ingénieur et un ingénieur, jeune diplômé, n'a pas beaucoup de connaissances en sciences humaines.

Technologie et science

La science et la technologie ont progressé en parallèle et en interaction avec par exemple la découverte de l'électricité, les propriétés de particules, des forces nucléaires etc. Ces connaissances proviennent de la méthodologie scientifique appliquée au monde physique, où Dans cette citation, W.Weaver met l'accent sur des caractéristiques communes aux systèmes organisés. Ils sont quelque chose (n'importe quoi, présumé identifiable), qui dans quelque chose (environnement) pour quelque chose (finalité ou projet) font quelque chose (activité = fonctionnement) par quelque chose (structure = forme stable) et qui se transforment dans le temps (évolution), (JL Lemoigne, 1977).

Faire dans la complexité

Après des années de développement sous ce qui peut être appelé aussi la science de la complexité, l'approche systémique suggère une approche complémentaire à la démarche analytique qui doit aider les ingénieurs à comprendre davantage, pour pouvoir agir et prendre des décisions au mieux, sans qu'ils " trouvent ce domaine difficile à comprendre et traiter " ( voir la citation emprunté au rapport Turnbull).

L'approche systémique (ou science de la complexité) -comme développée en particulier par le travail d'E. Morin (notamment dans "La méthode " 1977, 1981[START_REF] Morin ; Morin | La méthode -tome I, La nature de la nature[END_REF][START_REF] Morin | La méthode -tome IV, Les idées, leur habitat, leur vie, leur moeurs, leur organisation[END_REF][START_REF] Morin | La méthode -tome V, L'humanité de l'humanité, l'identité humaine[END_REF] et J-L Lemoigne (1978[START_REF] Lemoigne | La théorie du système général, théorie de la modélisation[END_REF], ne réduisant pas l'approche systémique à une approche "système", doit permettre l'accès à une image plus riche, peut être paradoxalement plus complexe , du monde, d'être présentée aux ingénieurs. Ce papier n'a pas pour but de présenter l'approche systémique en détail, mais un exemple concret du type de raisonnement induit par une approche de ce type est appliqué aux enquêtes après accident et un exemple est évoqué dans la partie 1.4, afin d'illustrer le propos. D'une manière générale, l'approche systémique ou en encore la « pensée complexe » 2 insiste sur le fait que tout phénomène doit être liée à son contexte, sa globalité, ses multidimensions et sa complexité 3 (dans le sens développé "de la complexité organisée" l'idée de W.Weaver, défiant donc par exemple le paradigme de causalité linéaire en faveur d'un paradigme de causalité complexe 4 ).

faut le contexte car « la connaissance des informations ou données isolées est insuffisante. Il faut situer informations et données dans leur contexte pour qu 'elles prennent sens. Pour prendre sens, le mot a besoin du texte qui est son propre contexte et le texte a besoin du contexte où il s'énonce. » II faut le global car « le global est plus que le contexte, c 'est l'ensemble contenant des parties diverses qui lui sont liées de façon inter-rétroactive ou organisationnelle. Ainsi, une société est plus qu "un contexte : c 'est un tout organisateur dont nous faisons partie » 3 .

Il faut les multidimensions car « les unités complexes, comme l'être humain ou la société, sont multidimensionnelles : ainsi l'être humain est à la fois biologique, psychique, social, affectif, rationnel. La société comporte des dimensions historique, économique, sociologique, religieuse..

. La connaissance pertinente doit reconnaître cette multidimensionnalité et y insérer ses données : on ne saurait non seulement isoler une partie du tout mais les parties les unes des autres ; la dimension économique, par exemple, est en inter-rétroactions permanentes avec toutes les autres dimensions humaines ; de plus, l'économie porte en elle de façon hologrammique besoins, désirs, passions humaines qui outrepassent les seuls intérêts économiques. » 3

Et enfin il faut reconnaître la complexité car « la connaissance pertinente doit affronter la complexité. Complexus signifie ce qui est tissé ensemble ; en effet, il y a complexité lorsque D.Vaughan écrit ainsi dans son ouvrage (1996) : « c'est seulement beaucoup plus tard que je compris pleinement la manière avec laquelle la simplification obscurcit et que la complexité apporte la compréhension », p58. * E. Morin, tomes de la méthode, I (1977), II (1981), III (1986), IV (1991IV ( ) et V (2001) ) E. Morin, « les sept savoirs nécessaires à l'éducation du futur », 1998 4 E. Morin, « méthode La nature de la nature, 1977, p 256 sont inséparables les éléments différents constituant un tout (comme l'économique, le politique, le sociologique, le psychologique, l'affectif le mythologique) et qu'il y a tissu interdépendant, interactif et inter-rétroactif entre l'objet de connaissance et son contexte, les parties et le tout, le tout et les parties, les parties entre elles. La complexité, c'est, de ce fait, le lien entre l'unité et la multiplicité. Les développements propres à notre ère planétaire nous confrontent de plus en plus souvent et de plus en plus inéluctablement aux défis de la complexité. » Ainsi les risques technologiques doivent être compris dans leur contexte défini par les lois, les marchés, l'économie. Ils doivent être compris dans leur globalité, où il y a un très grand nombre d'entité actives (individus) à des postes et positions différentes dans la société (autorités, le gouvernement, le PDG d'une société, des opérateurs etc). On doit considérer les risques dans leurs dimensions multiples : économique, politique, sociologique, psychologique. Enfin les risques technologiques sont en effet perçus complexes dans le sens où toutes ces interactions constituent un tout. Toutes ces dimensions créent une perception de la réalité que des «problèmes de simplicité ou de complexité désorganisée" et leur mode de raisonnement (paradigme associé) ne permet pas de rendre intelligible, pour une action pertinente, en rapport avec la nature du risque. Des paradigmes de «simplicité ou de complexité désorganisée » qui insistent sur le besoin de quantification et bien souvent sur l'existence d'une réalité objective (comme le couple définissant le risque par la gravité combinée à la probabilité), ne reconnaît pas la subjectivité de l'observateur et a du mal à se baser sur des modèles qualitatifs.

J. Rasmussen (1997) offre un bon exemple de questionnement sur la nature du risque majeur et retrouve finalement les conclusions d'une démarche systémique (pensée complexe) quant à la nature du risque et aux problèmes pratiques posés : "En regardant le passé et nos efforts de modélisation, il est clair que nos concepts de modélisation se sont déplacés autour de plusieurs disciplines et paradigmes. Apparemment, à chaque problème rencontré, il semblait être nécessaire de prendre en compte toujours plus de recul avec l'apport de nouvelles disciplines.

Notre recherche a cherché au départ à utiliser l'ingénierie des systèmes afin de concevoir des dispositifs de maîtrise des risques des installations dangereuses. L'évaluation de nos résultats en comparant les rapports d'accidents a rapidement orienté notre attention sur les problèmes d'interface homme-machine et nous avons été forcés d'entrer dans les analyses des erreurs humaines, la modélisation du fonctionnement des opérateurs et la conception d'interfaces, impliquant aussi dès lors des compétences en psychologie. A partir de là, nous avons naturellement dérivé dans les études de l'encadrement des opérateurs et nous avons trouvé

nécessaire de s'intéresser à la recherche concernant le management. Finalement, puisque le problème principal a semblé être l'obligation de la gestion de la sécurité et l'effort de la société pour inciter les entreprises à faire une gestion des risques efficaces, nous avons aussi dû impliquer des experts en lois et réglementation dans nos études.

Maintenant après plusieurs décennies d'efforts de modélisation nous constatons que les modèles que nous avons créés en intégrant ensemble plusieurs discipline peuvent être très utiles pour la conception de systèmes d'aide pour des acteurs individuels et des décideurs, mais ils ne sont pas très utiles pour analyser le fonctionnement du système de gestion des risques dans sa totalité.

Pour ce problème, un tel modèle ne peut pas être construit par une accumulation d'approches (bottom-up) tirées de la recherche dans des disciplines prises individuellement, mais plutôt par une approche « top-down », une approche système, basée sur le concept de la « control theory » 5 . La raison de ceci est qu'un système est plus que la somme de ses éléments. Souvent nous avons constaté que les tentatives d'améliorer la sécurité d'un système ont été compensées par les gens s'adaptant au changement d'une façon imprévue. A partir de là, nous sommes revenus en arrière en considérant notre cadre conceptuel initial de la « control theory » dans un ensemble plus complexe, c'est-à-dire comme une structure incorporée dans un système adaptatif socio-technique ".

Les difficultés rencontrées et décrites dans ce paragraphe s'apparentent aux constats qui ont mené aux développements de l'approche systemique (et pensée complexe) appliquée au cas spécifique du risque technologique. Nous reconnaissons donc cette difficulté de modélisation et c'est précisément parce que "un système est plus la somme de ses éléments" et que "les gens s'adaptent au changement d'une façon imprévue" que des modes de raisonnement tels que ceux des enseignements inculquées dans les écoles d'ingénieurs, tireraient profit d'un enseignement des principes systémiques (trop brièvement présentés dans ce document).

Application de la systemique à la gestion du risque

Dans " Managing risk, critical issues for survival and success into the 21 st century ", les auteurs A.Waring et A.I. Glendon, illustrent très bien cette nécessité de contextualiser, de considérer plusieurs dimensions, et de globaliser. Les accidents technologiques majeurs ne peuvent pas être compris sans ouvrir davantage les systèmes et sans tenir compte des dimensions diverses et des interactions dans un système global. Les dimensions qui sont proposées dans cet ouvrage figurent dans le tableau 1 : Tableau 1 : tableau thématique liant les aspects théoriques des risques avec des éléments concrets (A. Waring et A.I Glendon, 1998) Le contexte des risques Le tableau permet de saisir que la gestion du risque est un processus riche et dense qui exige des ingénieurs la capacité de faire face à la complexité (qui n'est en fait qu'une "une complexité perçue", JL, [START_REF] Lemoigne | La théorie du système général, théorie de la modélisation[END_REF][START_REF] Lemoigne | La théorie du système général, théorie de la modélisation[END_REF]. Il y a un besoin de fournir aux ingénieurs des modes de raisonnements les plus adaptées, dans le cadre spécifique de la gestion des risques.

En conséquence, une formation adaptée devrait pouvoir former des ingénieurs aptes à saisir le contexte sociologique et psychosociologique quand il s'agit des relations de pouvoir, des processus politiques et des processus décisionnels au sein des organisations où des dimensions culturelles influencent la gestion des risques. Cette formation devrait aborder également une compréhension des aspects psychologiques du risque comme la perception des risques. Il serait également important pour eux de connaître aussi les principes de systèmes de gestion de sécurité et les concepts liés à la science du management aussi bien que les principes réglementaires dans un domaine spécifique. Finalement, il pourrait être exigé quelques connaissances économiques pour finir de couvrir l'ensemble des domaines tels que présentés dans ce tableau 1.

La formation devrait donc être façonnée aux besoins exprimés ci dessus et devrait proposer un programme qui aborde la gestion du risque, dans une approche systémique, ce qui constitue un mode de raisonnement utile à l'action dans notre société actuelle, complexe et dynamique.

Conclusion et recommandations

Du fait de ses caractéristiques (contexte, globalité, multidimensionnalité et complexité), le risque et ainsi son processus de gestion comme décrit ci-dessus, est le travail de généralistes, aptes à intégrer de nombreuses dimensions. Cependant, la gestion des risques a autant besoin des spécialistes de chacune de ces dimensions.

Ainsi le processus de gestion des risques est le travail de spécialistes et de généralistes.

Le rôle des spécialistes est de fournir de la précision et de l'expertise -information, données, analyses -pour savoir où sont les dangers liés aux produits, aux procédés, évaluer quantitativement ou estimer les dégâts et la probabilité d'accident, et bien sûr évaluer l'efficacité des mesures de sécurité mises en oeuvre. Nous avons besoin des spécialistes techniques pour l'évaluation de risque et pour la réduction des risques. Les spécialistes sont aussi nécessaires dans l'économie, dans la communication... Pour les autres étapes mentionnées de la gestion des risques dans le premier paragraphe.

Il est possible de décrire le rôle du généraliste comme la capacité à intégrer les informations fournies par les spécialistes, qu'il aura identifiées comme nécessaires pour résoudre les problèmes spécifiques des risques étudiés. Le généraliste doit ainsi surmonter les difficultés d'interface produites par les vues spécifiques données par les spécialistes. Les spécialistes seront bien sûr utiles et pertinents d'un point de vue technique, mais aussi du côté social, où le psychologue, le sociologue... peuvent apporter leurs raisonnements spécifiques aux questions soulevées (interface homme technologie par exemple dans les analyses de risques).

La gestion du risque doit donc être une collaboration, qui rassemble les compétences de plusieurs disciplines et sciences.

Pour la gestion des risques, il y a une nécessaire complémentarité de spécialistes experts et de généralistes experts qui doivent travailler ensemble.

Pour permettre une formation des ingénieurs en gestion des risques et compte tenu des réflexions présentées ci-avant, il semble ainsi approprié de recommander les points suivants:

• Elaborer des cours de formation basés sur plusieurs disciplines des sciences humaines pour ouvrir l'esprit des ingénieurs et élargir leur champ de vision.

• Promouvoir des cours de formation orientés «projets» pour développer le travail d'équipe nécessitant des contributions de plusieurs profils.

• Enseigner la systémique d'une façon très concrète, avec des applications évidentes, en employant par exemple le cas des enquêtes après accident afin de comprendre le poids du contexte, de la globalité, des mutlidimensions et de la complexité de la nature des risques technologiques.

  :

	"(...) l'étude de la nature et des origines des catastrophes est le type d'enquête qui est
	naturellement multidisciplinaire et la coopération entre psychologues et sociologues,
	épidémiologistes,	ingénieurs et managers est nécessaire pour comprendre les liens
	compliqués entre des types et niveaux différents d'événements qui mènent au développement
	des catastrophes"

  la physique, la chimie, l'électricité, comme disciplines, se trouvent au coeur des techniques et de la culture des ingénieurs.Les questions techniques que doivent résoudre les ingénieurs sont plutôt de nature mécaniste, et recouvrent ce que l'auteur de cette citation, W.Weaver (1948), a identifié comme "des problèmes de simplicité".En conséquence, ces types de raisonnements qui servent à poser et résoudre les problèmes rencontrés par les ingénieurs sont des «problèmes de simplicité et de complexité désorganisée". Ces types de raisonnements sont donc très répandus dans cette culture. Ils correspondent à une façon d'organiser les logiques qui permettent de trouver des solutions aux problèmes rencontrés. et mis en évidence. L'aspect culturel du risque est bien compris de nos jours reconnu comme pertinent dans des perspectives de gestion du risque (comme en témoigne le développement du concept de culture de sécurité). , économiques et politiques -sont trop compliqués pour se rapporter au dixneuvième siècle et ses techniques qui étaient si couronnés de succès sur les problèmes à deux trois ou quatre variables. Ces nouveaux problèmes, de plus, ne peuvent pas être traités avec les techniques statistiques si efficaces dans la description du comportement moyen dans les problèmes de complexité désorganisée. Ces nouveaux problèmes, et l'avenir du monde dépend de beaucoup d'entre eux, exigent que la science fasse une troisième grande avancée, qui doit être même plus importante que celles du dix-neuvième siècle, avec la conquête des problèmes de simplicité et de complexité désorganisée. La science, dans les 50 prochaines années, doit apprendre à traiter ces problèmes de complexité organisée ".

	La question est de savoir si des vues « techniciennes », associées à leur paradigme, sont
	appropriées aux problématiques du monde social et donc à l'activité humaine qui est
	directement impliquée dans la gestion du risque. Le monde social résiste aux approches
	mécanistes, au paradigme analytique et au déterminisme. Il n'est pas surprenant de trouver
	dans " Introduction to three reports on risk and engineering " du rapport Turnbull, 1999, de la
	Royal Academy of Engineering (Royaume-Uni), la citation suivante à propos du risque et des
	catastrophes technologiques:
	"Les ingénieurs sont habitués à traiter avec les incertitudes des propriétés et des
	comportements de matériaux (...) alors qu'il y a sans aucun doute des d'inadéquations
	technologiques ou des défaillances matérielles, les difficultés principales se trouvent aux
	Les sociologues ou les philosophes des sciences appellent ces catégories de raisonnement "des
	paradigmes" (T.Kuhn, 1962), car ils donnent en quelque sorte une structure définissant la
	manière dont il faut s'y prendre pour envisager des réponses aux questions posées.

"En parlant grossièrement, on peut dire que le dix-septième, dix-huitièmes et dix-neuvièmes siècles ont formé la période durant laquelle les sciences physiques ont découvert et appris a manipuler des variables qui nous ont apporté le téléphone et la radio, l'automobile et l'avion, le phonographe et les images, les turbines et le moteur diesel ainsi que les centrales électrique modernes (...) Pour résumer la science d'avant 1900 n'a été en grande partie concernée que par les problèmes de simplicité à deux variables, tandis que les sciences de la vie, dans lesquelles ces problèmes ne sont pas si souvent significatifs, n'étaient pas encore devenues à caractère fortement quantitatives ou analytiques " En effet la méthode scientifique appliquée au monde physique, aussi décrit comme "la science Newtonienne" ou la science Mécanique, a eu tendance à considérer un monde déterminé où des lois générales se devaient d'être découvertes. Ces lois générales seraient à la recherche d'un " ordre de la nature". L'autre développement important de la science est définie par W.Weaver comme suit :

"Après 1900 et même en réalité avant (...) plutôt que d'étudier des problèmes impliquant deux variables ou au maximum trois ou quatre, quelques esprits Imaginatifs sont allés à l'autre extrême et ont dit " nous allons développer des méthodes analytiques qui peuvent traiter avec deux milliards de variables". Les physiciens, avec les mathématiciens souvent à l'avantgarde, ont développé des techniques puissantes autour de la théorie des probabilités et de la mécanique statistique pour traiter de ce qui peut être appelé les problèmes de complexité désorganisée" II nous semble en effet que les sciences dites « dures » recouvrent bien cette façon de distinguer les problèmes tels qu'ils sont présentés par W.Weaver. Ces problèmes sont en effet à résoudre à l'aide de méthodes quantitative et analytique. Les ingénieurs au cours de leur formation ont souvent affaire à ce type de raisonnements.

La littérature disponible sur la gestion des risques, et en particulier sur le risque technologique, montre son lien très étroit avec le monde "social". Ainsi, dans les enquêtes d'accidents, comme le travail de Diane

[START_REF] Vaughan | The challenger launch decision: risky technology, culture and deviance at NASA[END_REF]

sur l'accident de Challenger, les aspects culturels et les dimensions sociales aussi bien qu'organisationnelles de la nature des risques sont décrits interfaces de la technologie et des dimensions économiques, politiques et sociales. Les incertitudes inhérentes à ces dimensions sont tout à fait différentes des incertitudes auxquelles les ingénieurs font face habituellement. Ces incertitudes sont beaucoup plus qualitatives que quantitatives et elles impliquent un ensemble de facteurs culturels et émotionnels qui contredisent souvent une logique d'apparence évidente. Les ingénieurs trouvent ce domaine difficile à comprendre et à traiter. » Nous pensons en effet que le type de complexité induit par le monde social (et biologique) se révèle être de nature différente. W. Weaver a distingué ainsi un autre type de complexité : "Est-ce qu'un virus est un organisme vivant ? Qu 'est ce qu 'un gène et comment la constitution génétique d'un organisme s'exprime dans les caractéristiques d'un adulte ? (...) ces questions sont toutes des problèmes qui impliquent des opérations simultanées avec un nombre important de facteurs qui sont en corrélation dans un tout organique. Ils sont tous, dans le vocabulaire proposé ici, des problèmes de complexité organisée. (...) Ces problèmes -et un grand nombre de problèmes semblables dans les sciences biologiques, médicales, psychologiques

  La structure de ce tableau a déjà été employée dans une enquête d'accident par l'INERIS. Elle s'est avérée être utile pour organiser l'information rassemblée lors des entretiens et toutes les dimensions qu'il est utile de considérer pour comprendre l'accident. En effet, chacune de ces dimensions est utile à considérer et permet de mettre en évidence des points qui peuvent se révéler déterminant parmi les facteurs contribuant à un accident. Ce type de structure correspond bien au besoin de contexte, de globalité, de multidimensionalité et de complexité du risque, tel que préconisé par une approche systémique.

	Dispositions formelles se chargeant
	Gestion du risque
	Évaluation du risque
	Systèmes de gestion
	Gestion du changement
	Environnements organisationnels
	Économies et marché
	Politique(police) publique, législation et règlement
	Climat social et politique
	Technologie
	Histoire, territoires d'exploitation et conditions
	Facteurs Humains
	Culture
	Relations de pouvoir, processus politiques et processus décisionnel
	Perception, connaissance et significations du succès

Jusqu'à il y a 5 ans, pour faire son travail, la Direction des Risques Accidentels de l'INERIS employait essentiellement des ingénieurs et des chercheurs avec des formations très techniques des sciences « dures ». Nous étions capables de trouver des solutions techniques à des problèmes compliqués liés à la gestion du risque. Par la suite, en 1999, nous avons décidé d'intégrer de nouvelles compétences dans nos équipes, en particulier des compétences issues des sciences humaines. Nous avons commencé à constituer des équipes intégrées où les ingénieurs et les spécialistes de facteurs humains ont appris à travailler ensemble, partageant les mêmes bureaux.Il n'a pas été facile de développer une représentation commune et d'établir un langage commun à partir de formation et de culture différentes. Les sciences dures sont bien souvent synonyme d'équations, de quantification alors qu'à l'opposé, les sciences humaines sont plus qualitatives et ont tendance à employer les mathématiques seulement pour des aspects limités de leur champ de recherche.En travaillant sur le développement d'une approche d'évaluation des risques intégrée, nous avons facilité l'occasion de développer une expertise d'équipe combinant les deux cultures. Maintenant, nous pouvons proposer aux industriels des audits intégrés par des équipes multidisciplinaires, qui permettent d'étudier les risques d'une usine et la pertinence du système de gestion de sécurité mis en oeuvre. Les exigences du SGS sont dès lors proportionnées aux dangers de l'usine. C'est un point tout à fait novateur dans la maîtrise des risques de l'industrie chimique.La constitution des équipes était un grand pas en avant dans la direction de l'évaluation globale des risques. La Direction de la des Risques Accidentels de l'Institut envisage de développer la maturité des équipes grâce à l'introduction de la systémique (ou science de la complexité) dans l'évaluation et la maîtrise des risques.3. "Science et complexité ": l'approche systémique

Le concept de la « control theory » introduit par Rasmussen n'est pas traduit par les auteurs mais elle fait référence à la boucle, à la fonction de « feed back » des systèmes.


V Dulio

Ineris B P N°

METROPOLIS : METROLOGY IN SUPPORT OF PRECAUTIONARY SCIENCES AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT POLICIES

La réalisation de mesures fiables est essentielle pour un développement et une harmonieuse implementation des politiques de développement durable. L'ensemble de la chaîne d'information, de la traçabilité de données à la communication des résultats, comporte une série de facteurs critiques qui jouent un rôle déterminant dans le développement de politiques capables de répondre efficacement aux besoins des citoyens dans les domaines de la santé, de la sécurité et de l'environnement. Financé par la Commission Européenne sous le 5 eme programme cadre pour la recherche et le développement, le réseau METROPOLIS réuni 17 pays et 38 participants parmi les organisations et les instituts derech erches les plus significatifs en Europe dans le domaine de la métrologie environnementale, plus DG Environnement dans un rôle de consultation. La présentation ci dessous donne une vue générale des actions et premiers résultats apportés par les différents Groupes de Travail au sein du réseau. Summary FRANCE challenges that are key success factors to the success of environmental policy. The METROPOLIS initiative stems from the recognition of these priority needs and it is in this framework that METROPOLIS, as a network of metrology experts, operates in order to: improve, harmonise and disseminate essential and practical knowledge in environmental monitoring, identify gaps and collaborative know how foster the dialogue between those who provide measurement methods and associated services and the users of measurement results prepare the ground for the creation of an EU Network of Excellence bringing together the most significant European organisations and institutes in order to improve collaboration and sharing of research programmes across Europe in environmental monitoring. The work is organised in six scientific work packages coordinated by INERIS (7 th work package). Each work package deals with a different aspect of the measuring chain: Reliable measurements are essential for the development and harmonious implementation of sustainable growth policies. The whole information chain, from traceability of data to communication of results raises challenges that become key success factors in the development of policies responding effectively to societal needs in the fields of health, safety and environment. Funded by DG Research under the 5 th Framework Program, the METROPOLIS network brings together 17 countries and 38 participants from the most significant organisations and research institutes dealing with environmental metrology in Europe, plus DG Environment itself in an advisory capacity. An overview of the outcomes and actions taken by the different Work Packages will be object of the conference presentation.

The measuring chain illustrated in the picture below is a useful preliminary to a more detailed presentation of the activities carried out by the participants in the network.

METROPOLIS is a multidisciplinary thematic network funded under the 5 th Research Framework Programme. Its main goal is to improve the performance of environmental measurement and monitoring systems in support of European policies. The network brings together 17 countries and 38 participants from the most significant organisations and research institutes dealing with environmental metrology in Europe, plus DG Environment itself, in an advisory capacity. Reliable measurements are essential to manage sustainable development policies and respond effectively to societal needs in the fields of health, safety and environment. Building up the reliability of the whole information chain, from traceability of data to communication of results raises

Defining the measuring strategy

Survey on the need for guidance and suggestions for research for a cost efficient and uniform implementation of European policies The EU directives call for measurements of several pollutants in air, water and -in the future -soil. However, the directives in some cases give room for interpretation as to what measurement strategy should be used. Any lack of well-defined measurement strategy in the directives is potentially troublesome because it will induce a risk of non-uniform implementation of the directives. For the practical interpretation of air quality measurements, the European Commission established in 1998 a Guidance Working Group. However, there may be similar issues concerning the directive on water. It is likely that the issue of selecting appropriate and cost-efficient measurement strategies for fulfilling the requirements of EU directives is a matter of concern in all member states. Metropolis could therefore contribute to a uniform implementation of EU directives. WP3 (IVL, Sweden) is in charge of carrying out interviews with practitioners, national authorities and relevant EU bodies on what they view as implementation difficulties with regard to measurement strategies under existing and expected EU directives. Experts in different sectors of society and in different parts of the EU will be sought through the Metropolis network. Questions about implementation difficulties with respect to measurement strategies under EU directives will also be posted on the Metropolis web site so that anyone who so wishes may contribute to the work. The results will be given in a report, which will list for both existing and expected EU directives, points of concern with either a reference to some available guidance document or with suggestions for further research. The report could also include comparison between member states as to how the directives are implemented on the above-mentioned points of concern.

Measuring: the measuring methods

Database on bio-monitoring assays and chemical analytical methods

The METROPOLIS network will develop a database with a dynamic web interface for bio-monitoring assays and chemical analytical methods. This tool will allow a comprehensive overview of the state of the art, novel techniques, research needs, etc. in the field of environmental measurement. The collaboration between WP1 and WP2 in this task will also allow a more efficient exchange of information between the two communities, the biologists and chemists, since bio-monitoring and analytical instrumental methods will be increasingly complementary techniques in the future. The first version of the database will appear on the METROPOLIS web site by the end of July. The database will be progressively fed by the METROPOLIS participants. The database will be accessible to the general public for consultation and especially to encourage the submission of data on existing measuring methods and input on on-going projects and research needs.

Measuring; Quality Assurance -Uncertainty calculation

FAQ on ISO 17025 ISO Standard 17025 is the standard reference which sets, at the international level, the general principles for the accreditation of testing and calibration laboratories. There are many questions about the interpretation of the definitions and requirements contained in ISO 17025. The document may be difficult to translate into practical procedures for use in routine laboratories. LNE (France) will lead the preparation of a list of FAQs (Frequently Asked Questions) on ISO 17025. The list of FAQs will then be progressively extended thanks also to the input from external users (e.g. testing laboratories). A public forum is already available on the METROPOLIS web site for encouraging the submission of questions from laboratories and other concerned parties. The publication of a first list of questions and corresponding answers is due to be available by September 2003. The list will be progressively updated until the end of the project.

Critical analysis of documents and standards for uncertainty calculation

The "Guide for the expression of uncertainty in measurement" (GUM 13005:1999) is the reference guidance document at EU level for uncertainty calculation, providing the general concept for harmonised estimation of measurement uncertainties in all domains of metrology. Alternatively, the combined effect of several sources may be evaluated by statistical methods, for example, by carrying out the same measurement on a homogeneous and stable sample in a number of different laboratories or in the same laboratory over time. Many different guidance documents based on the abovementioned approaches have been produced in order to meet the needs of practitioners in specific domains. However, this has not been done on a systematic basis (by matrix and final use of the measurement result). A number of different methods are applied in common practice for the calculation of uncertainty without a systematic comparison of the results obtained using the different calculation approaches. The current situation may lead to potential difficulties: risk of making an incorrect judgement/evaluation of the competence of a testing laboratory confusion among practitioners about the "best" method/guidance document to use for calculation of uncertainty in a given practical situation at national level, in some specific areas, legal problems are likely to arise when checking compliance with the limits set by the regulations: if the limit is, for example 10, a measurement result of 9 with an uncertainty of ± 2 could already be above the limit allowed. The relationship between the approach used for the calculation of the uncertainty and the consequent decisions should be thoroughly investigated in order to provide the best possible support to such critical decisions (need for practical guidelines) at EU and international level there is a growing need to compare data from different areas and countries in order to produce an overall view of the current situation (e.g. status of the environment): comparison of data from different sources/ countries is often not possible today. NPL (UK) is responsible for carrying out a critical analysis of current guidance documents, standards and selected guidance under development for the calculation of uncertainty in environmental measurements. This analysis will be concluded with the production of a written report with recommendations for new guidance material. In order to ensure as much as possible an efficient exchange of information among the concerned parties, a forum is already open on the web site for the concerted definition, within a group of appointed experts, of the documents to be analysed, the assessment criteria to be used for this analysis and the results of the critical analysis. A preliminary draft setting out the key proposals that METROPOLIS intends to put forward in the final report as recommendations for new guidance material will be available on the internet (public forum) for discussion with the interested parties at European level.

PT schemes

In recent years both testing laboratories and accreditation bodies have realised the importance of proficiency tests. LNE is the leader of a discussion forum aimed at exchanging information about the status of current PT schemes in the environmental field in Europe and the needs of the practitioners. The work of LNE will build on the experience gained with other projects and in particular with the EPTIS database, which was launched on the internet site of the BAM (Federal Institute for Materials Research and Testing) in the year 2000. The number of PT schemes registered in EPTIS is now considerable and it is important to use this database as a starting reference for the work to be carried out by Metropolis on this issue. The results of the exchange of information will be the basis of a written report which will be published on the internet at the end of the project.

Reference materials (RM) production and use

Many guides and books are available on "use of reference materials". An ISO guide on the use of "certified reference materials" is also available. However, practitioners claim that it does not respond adequately to their needs and it is somewhat outdated. Moreover, reference materials of different quality levels are available on the market (i.e. certified reference materials and non-certified reference materials). Practitioners find it difficult to find their way around all these products when they need to find the reference material that satisfies their demands in everyday practice. The following questions often arise:

when and how to use reference materials? Should their application be generalised or only limited to a number of specific situations? If yes, which ones? It is important to define the applications for which reference materials are needed what are the criteria to choose a specific reference material (quality needed) according to specific demands? JSI (Slovenia) intends to produce in collaboration with UBA (Germany) a guidance document for the proper use of reference materials, specifically focused on the use of reference materials in environmental measurements. JSI will focus on the aspects related to the use of RM, whereas UBA will concentrate on the aspects related to their production. The work already carried out in other projects will be taken into consideration in order to build on this experience and avoid duplication of work. A "Table of Contents" for the document is already available on the internet for discussion, in order to improve the final result of this work.

Measuring; Standardisation

Data aggregation/ presentation and data distribution

Workshop on data presentation and data distribution Presenting data that are both scientifically correct and capable of being understood by a larger audience is a challenge. Even though our graphs and_tables may be perfect, their presentation on an internet page can affect the public's interpretation dramatically. Tests have shown that more than 50 % of users can not perform or repeat simple tasks such as buying tickets or goods on the internet. The solutions are just not adapted to their users/customers. Possible users of environmental data will range from scientists to decision-makers and the general public. Hence the users will have very different backgrounds for understanding data presentations. A scientifically correct presentation that will be easily understood by experts can be misinterpreted by the general public. Basic understanding of usability of relevant services is vital in order to gain useful knowledge in the field of data presentation and data distribution. Standardisation of presentations is another aspect to be considered. A key challenge in any data presentation is to communicate the information in such a way that all receivers understand and interpret the information equally.

In conclusion, the questions to answer are: what are the correct scientific ways to visualise measurement data (e.g. from on-line measurements)? what are the best ways to visualise data for different user groups? NILU (Norway) will organise a workshop on this topic in September in Goteborg. The outcomes of the discussion will be available on the interent and will be the basis for the preparation of a "Guidance tool for data presentation and distribution in the form of a written report and/or interactive web pages".

Guidance for the use of Geographical Information System (GIS)

A GIS is a powerful computer-based tool for manipulating, storing and presenting data within a spatial framework (e.g. on a map). A GIS is composed of hardware, software and most importantly datasets. Due to its versatile nature, a GIS can be used to aid the whole metrology process from data specification and collection to data storage and management through to data manipulation and presentation. Limitations of GIS use include its being a largely 2-D based tool (although this is changing) and that it can be resource intensive both in terms of data costs and infrastructure as well as data manipulation. However data costs have reduced significantly and many problems associated with data manipulation can be avoided by using standardised, 'GIS friendly', data formats. Mindful of the limitations of a GIS (i.e. full considerations of scale, accuracy and intended use are required to ensure it is fit for purpose and able to add insight to the environmental measurement process), the perception is that GIS usage is not routine and that potential uses of this tool in environmental monitoring have not been fully explored. HSL (UK) will produce a guidance document on the role and current gaps in the use of GIS in environmental monitoring. A first draft of the document will be available on the internet web site for comments by the end of this year. A draft "Table of Contents" is already proposed on the METROPOLIS web site for discussion.

Communication of results and support to decision-making

Decision-making in the presence of a high degree of uncertainty Decision-making on a more or less complex issue is strongly influenced by the uncertainty. One source of uncertainty is the measurement itself, which can never be 100% exact. Moreover, decisions on important issues are rarely (or never) based on a single type of measurement. They usually involve multiple measurements, the use of different types of measuring devices (i.e. different design and physical principles) and the application of different mathematical models, which are therefore characterised by a different degree of uncertainty. Other sources of uncertainty are the sampling step and the time coverage (duration of the individual measurement compared to the reference time period). When making decisions, decision-makers must be aware of the degree of uncertainty in the data on which they are basing their decisions. The way of representing uncertainty to the public and decision-makers must be understandable whilst being consistent with the measurement result. In other words, the form of the final information should preserve the degree of uncertainty existing in the source measurements whilst being understandable to the decisionmakers and the public. RISOE (Denmark) proposes to carry out a critical analysis of "the ways in which uncertainty is represented in relation to the needs of decision-makers". Such critical analysis would include the following steps: 1) a survey of existing theories of decision-making, focusing in particular on "non-conventional" -precautionary-theories of decisionmaking that take into account the uncertainty; 2) since any decision-making theory imposes certain constraints on the input parameters, an analysis will be carried out, with the help of practical examples and in collaboration with WP4, of the kinds of uncertainty representation in measurements which are consistent with the existing decision-making theory/ies; 3) a final report with the results of the investigation, conclusions and recommendations for future research. The first intermediate deliverables will be produced by the end of November 2003. These intermediate products will be made available on the internet for discussion. The final report is due to be published by June 2004.

Workshop:

experience with the implementation of the air quality policy European environmental legislation can only be successful if backed by local authorities and implemented by individual citizens. Experience gained in the application of air quality policy shows that the most effective steps in the quest for better air quality are the rising of public awareness and the development of local abatement strategies. Of all the effects of air pollutants, it is the impact on human health that attracts the keenest interest among the public. Raising their awareness of the risks inherent in air pollution can therefore encourage them to behave in environmentally friendly ways, to lend active support to environmental policy and to democratise environmental decision-making. JRC ISPRA proposes to organise a two-day seminar on experiences with local abatement strategies involving citizens, the development of air pollution and health information systems and awareness-raising projects.

The mismatch between requested and delivered data

The final aim of the data delivered by testing laboratories is to provide concrete support in the decision-making process. It is therefore of the utmost importance to ensure not only consistency between the information delivered by the testing laboratory and the actual chemical content in the sample subject to analysis, but also between the analytical information delivered by the laboratory and the information needed by the client. A lack of consistency between required and delivered analytical information negatively affects the usefulness of the information generated by the laboratory. Sometimes analytical information about a wide variety of pollutants is delivered, whilst there is only a need to know an overall amount or an index. In another case, an analytical report providing information, for example, about heavy metals, will not be sufficient in most cases to define the toxicity of the sample (analytical information about specific single species present in the sample will be necessary). A lack of consistency between required and delivered analytical information may also derive from the analytical method used and its properties (e.g. rapidity, accuracy or precision).

A careful assessment of the information typically requested by users nowadays shows that qualitative responses account for a substantial portion. Private companies and government bodies, toxicological institutes, industrial firms, etc. are increasingly interested in getting general answers simply based on binary yes/no responses rather than on detailed, discriminated chemical information. For example, an environmental body may be interested in knowing whether seawater is contaminated by hydrocarbons within the meaning of the legislation rather than in getting a long list of aliphatic and aromatic hydrocarbons, including their individual concentrations and uncertainties. The University of Cordoba (Spain) is responsible for organising an exchange of information about the 'consistency between required and delivered analytical information' and about the 'role played by qualitative data and global indices in the relationship between environmental testing laboratories and clients'. Such an exchange of information would start from a preliminary draft report with a list of representative examples illustrating the problems, reasons and consequences of the mismatch often encountered in current practice between the needs of the final users and the analytical data delivered by the testing laboratories. The draft report would remain available for discussion in an internet forum, which would allow an exchange of information among metrology experts about the content of the draft report and provide the basis for the preparation of the final report.

Expert

judgement approaches for measurements that are not performable in practice Decisions with regard to evacuation, decontamination and food bans must be taken on the basis of predictions of environmental transport of pollutants, contamination through the food chain, carcinogenic effect and the like. These predictions use mathematical models containing scores of uncertain parameters which are measurable in principle, but which cannot be measured in practice because of their costs, technical difficulties, the_uniqueness of the situation or ethical problems. Decision-makers want to take, and want to be perceived to take, these decisions in a rational manner. The question is: how can this be accomplished in the face of large uncertainties? Structured expert judgement is a way to properly address this issue. This basic tool is probabilistic risk analysis which is actually a systematic precautionary science serving the needs of sustainable development along with other objective measurements. These judged measurements need to undergo a standardisation process to the same extent as do conventional measurements. RISOE (Denmark) proposes to organise an exchange of information on the "role of expert judgement approaches for measurements that cannot be performed in practice". Such an exchange of information would start from a preliminary draft report. The draft report would remain available for discussion in an internet forum, which would allow an exchange of information among metrology experts (within or outside METROPOLIS) about the pertinence of expert judgements as substitutes for measurements that cannot be performed in practice. A final report on the "role of expert judgement approaches" would be prepared as a result of the proposed exchange of information.

Conclusions

As a final outcome Metropolis would like to ensure that an overall consistent message is conveyed to the final users. To this purpose TNO (The Netherlands) will produce in collaboration with INERIS a document illustrating how the tasks and the final outcomes of Metropolis interrelate and how they can respond to the needs of the different categories of users.

Sharing information and improving the dialogue between the concerned partied (horizontal debate) is one of the main goals of METROPOLIS and it is the basis for the definition of future research projects. The current participants represent the core of the network, but Metropolis as a network is open to offers of additional expertise. Organisations interested in being more directly involved in the activities of this network are invited to contact the Metropolis co-ordinator and visit the metropolis website (http://www.metropo 1 is-network.net ). The metropolis network will be glad to offer access to the restricted-access area of the web site to organisations willing to make an active contribution.

  , standardisation, reference methods,..

Fig. 1 -

 1 Fig. 1 -simplified scheme of the measuring chain

  WP5 will interact with the other work packages and external concerned parties as regards: co-normative and pre-normative research needs: a survey (via internet forum) is under way on the current problems and research needs within CEN and ISO relevant WGs and TCs, in particular those linked with standardisation process exchange of information about the implementation of the Measurement Instrumentation Directive (MID): IPQ (Portugal) will lead actions aimed at identifying difficulties and the need to extend the scope of this directive in the environmental field (at present the MID Directive considers only exhaust gas analysers in the area of environmental monitoring instruments) exchange of information about experiences in the definition of standards for the certification of instruments used in the environmental field. MCERT in the UK is so far the most significant experience in Europe in the definition of procedures for the certification of instruments used in environmental monitoring. IPQ (Portugal) intends to carry out an exchange of information (e.g. via internet forum) in order to analyse the experience of MCERT in the UK, as a starting point for the development of EU standardisation procedures and to exchange information about other experiences in Europe. The results of the discussion will be published in a written report at the end of the project support for starting the standardisation process and traceability chain of recommended measuring methods: WP5 intends to use the database and the deliverables produced by the other WPs as a source of information for identifying measuring methods that should be recommended/ supported in the development of the standardisation process and the necessary traceability chain exchange of information about the needs among practitioners as to the revision of the International Vocabulary on Metrology. WP5 intends to provide some support in the revision of this document by exchanging / collecting information about the needs of practitioners in this respect.


Eva Leoz-Garziandia

Martine Ramel Ineris

METROLOGICAL STAKES IN THE MONITORING OF AIR QUALITY : PAH EXAMPLE IN FRANCE

La surveillance de la qualité de l'air représente un enjeu considérable pour prévenir et réduire les effets des polluants sur la santé humaine et l'environnement. Le Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air, crée par le Ministère chargé de l'environnement vise à apporter un appui technique au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air en France, en particulier dans le cadre de la mise en oeuvre des Directives européennes.

Le développement d'une stratégie nationale de surveillance des HAP est une des missions du LCSQA depuis plusieurs années, avec l'accompagnement d'un programme pilote, qui vise à mieux connaître les niveaux de concentration dans l'air ambiant, à définir et valider des stratégies de prélèvement et d'analyse, à quantifier les incertitudes et à évaluer les coûts.

Introduction

Air does not respect international boundaries and therefore any strategy for improving air quality has to take into account the European and wider international dimensions.

The European Commission has established the basic principles of a common strategy to define and set objectives for ambient air quality in order to avoid, prevent or reduce harmful effects for human health and the environment. The European directives contain provisions concerning the assessment of ambient air quality in the Member States and public information, notably by means of alert thresholds.

The French Air Quality Monitoring Network (there are 40 different networks spread throughout France, figure 1), which was set up from the 1970's, is the response to this European strategy. The general LCSQA's objectives is to promote, together with the Ministry of the Environment and the Agency for Environment and Energy Management (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie -ADEME), the development of ways and means that will enable each air quality monitoring network to carry out its own mission, under conditions of satisfactory metrology, within the national framework and within the framework of the European Union.

The various technical and scientific missions cover the following items :

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) in ambient air

PAH monitoring strategy in ambient air is one mission of particular interest for LCSQA.

PAH compounds consist of two or more fused benzene rings in linear, angular or cluster arrangements. They can be formed in any incomplete combustion or high temperature pyrolytic process involving fossil fuels and other organic material.

PAH are found in the atmosphere in very small quantities (ng/m 3 of air) and under two forms : adsorbed on suspended particles and in gas phase. This partition between gas and particulate (adsorbed) phases depend on physico-chemical properties, e.g. vapour pressure and ambient conditions, e.g. temperature, and humidity. They are too, very reactive and the knowledge of chemical reactions is very important because the products of reactions may, in some instances, be more toxic than PAH.

After inhalation these compounds can be adsorbed by the organism and they could conceivably play a role in both genotoxic and non-genotoxic carcinogenesis.

Needs for a PAH reference method at an European level

Though PAH pollutants have been monitored in ambient air for a long time, the repeatability and reproducibility of the various sampling and analysis measurement methods is still lacking, as well as the number and the phase (particle or gas) of PAH must be measured...

An European Commission steering group, prepared a "position paper" which started to answer at some of those questions.

The 27 th of September of 1996 European directive 96/62/CE about ambient air quality assessment and monitoring requires that the PAH have to be taken into account. A proposal of the new daughter directive relating to arsenic, cadmium, mercury, nickel and PAH in ambient air has been already written and submitted for comments in the European countries. This daughter directive is based on recommendations from the "position paper" and proposes benzo(a)pyrene as a marker of carcinogenic risk of the total PAH usually measured.

A target value of 1 ng/m 3 fo r B(a)P referred to an annual average of the PM10 particle fraction in ambient air will be proposed in order to prevent noncancer effects from PAH and ensure a reasonable protection of the population from carcinogenic effects.

Parallel, a CEN working group is preparing at this moment an European standard for B(a)P sampling and analysis in ambient air. INERIS as a LCSQA partner, participates in both European groups.

PAH monitoring strategy in France

Prior a comparison study between different sampling systems to choice the more suitable device an inter-comparison exercise between all laboratories participants in order to evaluate the comparability of results. A 24 hours sampling of PM 10 particles is made on a fibre quartz filter and the gas phase is adsorbed on polyurethane foam plugs. Samples are performed once a week, all of six days, in order to have the more representative annual average.

Inter-laboratory tests

The PAH monitoring program started in October 2001 and is not still finish. In figure 3, results obtained for the first year are shown. We can see that in the winter period B(a)P concentrations are bigger than in summer period, a diminution about 90 % is observed.

Results show that in some periods and locations the target value (1 ng/m 3 ) will be proposed by the European Community in the daughter directive would be probably exceeded. But as the target value is referred to an annual average, we found that only in one city B(a)P concentration was close to this value.

The pilot program and the preliminary studies will enable not only the implantation of PAH monitoring in France but as well, will help CEN working group on PAH to organise, by 2003, an European interlaboratory and field campaigns, in which France will participate.

Table 1. B(a)P recovery from NIST material

In base of Dutch an Italian reference methods, a recovery bigger than 75 % and 60 % respectively are need for B(a)P on standard material. This test could show a recovery problem for laboratories A and C which were resolved before the start of the sampling campaign.

Figure 1 .

 1 Figure 1. Air quality monitoring networks in France The Central Laboratory for Air Quality Monitoring (LCSQA) The Ministry of the Environment with three partner organisations formed the Central Laboratory for Air Quality Monitoring (Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air -LCSQA) : • The Douai School of Mines (Ecole des Mines de Douai) • The National Institute for Industrial Environment and Risks (Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques -INERIS) • The National Testing Laboratory (Laboratoire National d'Essais -LNE).

  Some PAH are mutagenic and they are classified by the International Agency for Research on Cancer (IARC) as being "probably or possibly carcinogenic" in humans (Classes 2a and 2b of IARC). Toxicity of Benz(a)pyrene (B(a)P) (figure2) is for example very studied.

Figure 2 .

 2 Figure 2. Benz(a)pyrene

  to those European activities, a French pilot program was launched to develop the monitoring of PAH in France by 2001. Based on the position paper, and on French expertise in PAH monitoring, INERIS proposed a sampling and analysis procedure for PAH in ambient air. Nine air quality monitoring networks (in red on figure 1) are involved which perform sampling. Analyse is subcontracting to associated laboratories. This pilot phase is convened by ADEME and INERIS, and the objectives are : to assess concentration levels in different sites in France to elaborate a validated monitoring strategy to choose a good sampling and analytical method to quantify uncertainties to evaluate costs Some preliminary studies were performed before to start :

  Different materials were sent to the laboratories : a liquid standard in two different concentrations containing 10 PAH a sample extract from INERIS a filter blank extract from INERIS samples of a NIST Standard Reference MaterialTable1shows results obtained for B(a)P recovery from NIST material for each laboratory. the French pilot program Nine French cities participate in this program : Caen, Lille, Rouen, Paris, La Rochelle, Lyon, Grenoble, Marseille and Fos-Berre. Different sites were chosen in each city, samples were performed in industrial, urban and traffic sites.

Figure 3 .

 3 Figure 3. Concentration of B(a)P in some French cities