• évaluer les expositions individuelles à des substances toxiques chroniques ou aiguës
• répondre aux plaintes des employés concernant la santé et les odeurs
• créer une base de référence des expositions pour un programme de surveillance à long terme
• déterminer si les expositions sont conformes aux réglementations gouvernementales
• évaluer l'efficacité des contrôles d'ingénierie ou de processus
• évaluer les expositions aiguës pour les interventions d'urgence
• évaluer les expositions sur les sites de déchets dangereux
• évaluer l'impact des pratiques de travail sur l'exposition
• évaluer les expositions pour les tâches individuelles
• enquêter sur les maladies chroniques telles que l'empoisonnement au plomb et au mercure
• étudier la relation entre l'exposition professionnelle et la maladie
• réaliser une étude épidémiologique.

 

La surveillance de la source et de l'air ambiant peut être effectuée pour :

• établir un besoin de contrôles techniques tels que des systèmes de ventilation par aspiration locale et des enceintes
• évaluer l'impact des modifications d'équipements ou de procédés
• évaluer l'efficacité des contrôles d'ingénierie ou de processus
• évaluer les émissions des équipements ou des procédés
• évaluer la conformité après les activités de remédiation telles que l'élimination de l'amiante et du plomb
• répondre aux plaintes concernant l'air intérieur, les maladies communautaires et les odeurs
• évaluer les émissions des sites de déchets dangereux
• enquêter sur une intervention d'urgence
• réaliser une étude épidémiologique.

 

Lors de la surveillance des employés, l'échantillonnage de l'air fournit des mesures de substitution de la dose résultant de l'exposition par inhalation. La surveillance biologique peut fournir la dose réelle d'un produit chimique résultant de toutes les voies d'absorption, y compris l'inhalation, l'ingestion, l'injection et la peau. Ainsi, la surveillance biologique peut refléter plus précisément la charge corporelle totale et la dose d'un individu que la surveillance de l'air. Lorsque la relation entre l'exposition dans l'air et la dose interne est connue, la surveillance biologique peut être utilisée pour évaluer les expositions chroniques passées et présentes.

Les objectifs de la surveillance biologique sont énumérés à la figure 4.

Figure 4. Objectifs du suivi biologique.

La surveillance biologique a ses limites et ne devrait être effectuée que si elle permet d'atteindre des objectifs qui ne peuvent être atteints avec la seule surveillance de l'air (Fiserova-Bergova 1987). Il est invasif, nécessitant le prélèvement d'échantillons directement sur les travailleurs. Les échantillons de sang constituent généralement le milieu biologique le plus utile à surveiller ; cependant, le sang n'est prélevé que si des tests non invasifs tels que l'urine ou l'haleine expirée ne sont pas applicables. Pour la plupart des produits chimiques industriels, les données concernant le devenir des produits chimiques absorbés par l'organisme sont incomplètes ou inexistantes ; par conséquent, seul un nombre limité de méthodes de mesure analytiques sont disponibles, et beaucoup ne sont ni sensibles ni spécifiques.

Les résultats de la surveillance biologique peuvent être très variables entre les individus exposés aux mêmes concentrations de produits chimiques en suspension dans l'air ; l'âge, la santé, le poids, l'état nutritionnel, les drogues, le tabagisme, la consommation d'alcool, les médicaments et la grossesse peuvent avoir un impact sur l'absorption, l'absorption, la distribution, le métabolisme et l'élimination des produits chimiques.

 

Que goûter

La plupart des environnements de travail sont exposés à de multiples contaminants. Les agents chimiques sont évalués à la fois individuellement et en tant que multiples agressions simultanées sur les travailleurs. Les agents chimiques peuvent agir indépendamment dans le corps ou interagir d'une manière qui augmente l'effet toxique. La question de savoir quoi mesurer et comment interpréter les résultats dépend du mécanisme d'action biologique des agents lorsqu'ils se trouvent dans l'organisme. Les agents peuvent être évalués séparément s'ils agissent indépendamment sur des systèmes organiques totalement différents, comme un irritant oculaire et une neurotoxine. S'ils agissent sur le même système organique, comme deux irritants respiratoires, leur effet combiné est important. Si l'effet toxique du mélange est la somme des effets séparés des composants individuels, il est appelé additif. Si l'effet toxique du mélange est supérieur à la somme des effets des agents séparés, leur effet combiné est dit synergique. L'exposition à la cigarette et à l'inhalation de fibres d'amiante entraîne un risque de cancer du poumon beaucoup plus important qu'un simple effet additif.

L'échantillonnage de tous les agents chimiques présents sur un lieu de travail serait à la fois coûteux et pas nécessairement défendable. L'hygiéniste du travail doit prioriser la longue liste d'agents potentiels par danger ou risque afin de déterminer quels agents reçoivent l'attention.

Les facteurs impliqués dans le classement des produits chimiques comprennent :

• si les agents interagissent de manière indépendante, additive ou synergique
• toxicité inhérente de l'agent chimique
• quantités utilisées et générées
• nombre de personnes potentiellement exposées
• durée et concentration prévues de l'exposition
• confiance dans les contrôles techniques
• changements anticipés dans les processus ou les contrôles
• limites et directives d'exposition professionnelle.

Où goûter

Pour fournir la meilleure estimation de l'exposition des employés, des échantillons d'air sont prélevés dans la zone respiratoire du travailleur (dans un rayon de 30 cm autour de la tête) et sont appelés échantillons personnels. Pour obtenir des échantillons de zone respiratoire, le dispositif d'échantillonnage est placé directement sur le travailleur pendant la durée de l'échantillonnage. Si des échantillons d'air sont prélevés près du travailleur, à l'extérieur de la zone de respiration, ils sont appelés échantillons de zone. Les échantillons de zone ont tendance à sous-estimer les expositions personnelles et ne fournissent pas de bonnes estimations de l'exposition par inhalation. Cependant, les échantillons de zone sont utiles pour évaluer les sources de contaminants et mesurer les niveaux ambiants de contaminants. Les échantillons de zone peuvent être prélevés en se promenant sur le lieu de travail avec un instrument portable ou avec des stations d'échantillonnage fixes. L'échantillonnage de zone est couramment utilisé sur les sites de désamiantage pour l'échantillonnage de dégagement et pour les enquêtes sur l'air intérieur.

Qui échantillonner

Idéalement, pour évaluer l'exposition professionnelle, chaque travailleur serait échantillonné individuellement pendant plusieurs jours au cours de semaines ou de mois. Cependant, à moins que le lieu de travail ne soit petit (<10 employés), il n'est généralement pas possible d'échantillonner tous les travailleurs. Afin de minimiser la charge d'échantillonnage en termes d'équipement et de coût, et d'augmenter l'efficacité du programme d'échantillonnage, un sous-ensemble d'employés du lieu de travail est échantillonné et leurs résultats de surveillance sont utilisés pour représenter les expositions de l'ensemble de la main-d'œuvre.

Pour sélectionner des employés représentatifs de l'ensemble de la main-d'œuvre, une approche consiste à classer les employés en groupes ayant des expositions attendues similaires, appelés groupes d'exposition homogènes (HEG) (Corn 1985). Après la formation des HEG, un sous-ensemble de travailleurs est sélectionné au hasard dans chaque groupe pour l'échantillonnage. Les méthodes de détermination des tailles d'échantillon appropriées supposent une distribution log-normale des expositions, une exposition moyenne estimée et un écart-type géométrique de 2.2 à 2.5. Les données d'échantillonnage antérieures pourraient permettre d'utiliser un écart-type géométrique plus petit. Pour classer les employés dans des HEG distincts, la plupart des hygiénistes du travail observent les travailleurs à leur travail et prédisent qualitativement les expositions.

Il existe de nombreuses approches pour former des HEG; généralement, les travailleurs peuvent être classés selon la similarité des tâches professionnelles ou la similarité du domaine de travail. Lorsque la similarité du travail et de la zone de travail est utilisée, la méthode de classification est appelée zonage (voir figure 5). Une fois en suspension dans l'air, les agents chimiques et biologiques peuvent avoir des schémas de concentration spatiale et temporelle complexes et imprévisibles dans tout l'environnement de travail. Par conséquent, la proximité de la source par rapport à l'employé n'est peut-être pas le meilleur indicateur de la similarité de l'exposition. Les mesures d'exposition effectuées sur des travailleurs initialement censés avoir des expositions similaires peuvent montrer qu'il y a plus de variation entre les travailleurs que prévu. Dans ces cas, les groupes d'exposition doivent être reconstruits en ensembles plus petits de travailleurs, et l'échantillonnage doit se poursuivre pour vérifier que les travailleurs de chaque groupe ont effectivement des expositions similaires (Rappaport 1995).

Figure 5. Facteurs impliqués dans la création de HEG à l'aide du zonage.

Les expositions peuvent être estimées pour tous les salariés, quel que soit le poste ou le risque, ou elles peuvent être estimées uniquement pour les salariés supposés être les plus exposés ; c'est ce qu'on appelle l'échantillonnage dans le pire des cas. La sélection des pires employés d'échantillonnage peut être basée sur la production, la proximité de la source, les données d'échantillonnage passées, l'inventaire et la toxicité chimique. La méthode du pire cas est utilisée à des fins réglementaires et ne fournit pas une mesure de l'exposition moyenne à long terme et de la variabilité d'un jour à l'autre. L'échantillonnage lié aux tâches consiste à sélectionner des travailleurs dont les emplois comportent des tâches similaires qui se produisent moins d'une fois par jour.

De nombreux facteurs entrent dans l'exposition et peuvent affecter le succès de la classification HEG, notamment les suivants :

1. Les employés effectuent rarement le même travail, même lorsqu'ils ont la même description de poste, et ont rarement les mêmes expositions.
2. Les pratiques de travail des employés peuvent modifier considérablement l'exposition.
3. Les travailleurs mobiles dans toute la zone de travail peuvent être exposés de manière imprévisible à plusieurs sources de contaminants tout au long de la journée.
4. Le mouvement de l'air dans un lieu de travail peut augmenter de manière imprévisible les expositions des travailleurs qui se trouvent à une distance considérable d'une source.
5. Les expositions peuvent être déterminées non pas par les tâches mais par l'environnement de travail.

 

Durée de l'échantillon

Les concentrations d'agents chimiques dans les échantillons d'air sont soit mesurées directement sur le terrain, obtenant des résultats immédiats (en temps réel ou instantanés), soit sont recueillies au fil du temps sur le terrain sur des supports de prélèvement ou dans des sacs de prélèvement et sont mesurées en laboratoire (système intégré ) (Lynch 1995). L'avantage de l'échantillonnage en temps réel est que les résultats sont obtenus rapidement sur place et peuvent capturer des mesures d'expositions aiguës à court terme. Cependant, les méthodes en temps réel sont limitées car elles ne sont pas disponibles pour tous les contaminants préoccupants et elles peuvent ne pas être analytiquement sensibles ou suffisamment précises pour quantifier les contaminants ciblés. L'échantillonnage en temps réel peut ne pas être applicable lorsque l'hygiéniste du travail s'intéresse aux expositions chroniques et a besoin de mesures moyennes pondérées dans le temps pour les comparer aux VLEP.

L'échantillonnage en temps réel est utilisé pour les évaluations d'urgence, l'obtention d'estimations brutes de la concentration, la détection des fuites, la surveillance de l'air ambiant et des sources, l'évaluation des contrôles techniques, la surveillance des expositions à court terme de moins de 15 minutes, la surveillance des expositions épisodiques, la surveillance des produits chimiques hautement toxiques ( monoxyde de carbone), mélanges explosifs et surveillance de processus. Les méthodes d'échantillonnage en temps réel peuvent capturer l'évolution des concentrations au fil du temps et fournir des informations qualitatives et quantitatives immédiates. L'échantillonnage intégré de l'air est généralement effectué pour la surveillance personnelle, l'échantillonnage de zone et pour comparer les concentrations aux VLEP moyennes pondérées dans le temps. Les avantages de l'échantillonnage intégré sont que des méthodes sont disponibles pour une grande variété de contaminants; il peut être utilisé pour identifier des inconnues ; la précision et la spécificité sont élevées et les limites de détection sont généralement très faibles. Les échantillons intégrés qui sont analysés en laboratoire doivent contenir suffisamment de contaminants pour répondre aux exigences analytiques minimales détectables ; par conséquent, les échantillons sont collectés sur une période de temps prédéterminée.

En plus des exigences analytiques d'une méthode d'échantillonnage, la durée de l'échantillon doit être adaptée à l'objectif de l'échantillonnage. Pour l'échantillonnage à la source, la durée est basée sur le processus ou la durée du cycle, ou lorsqu'il y a des pics de concentration anticipés. Pour l'échantillonnage de pointe, les échantillons doivent être prélevés à intervalles réguliers tout au long de la journée afin de minimiser les biais et d'identifier les pics imprévisibles. La période d'échantillonnage doit être suffisamment courte pour identifier les pics tout en reflétant la période d'exposition réelle.

Pour l'échantillonnage personnel, la durée est adaptée à la limite d'exposition professionnelle, à la durée de la tâche ou à l'effet biologique anticipé. Des méthodes d'échantillonnage en temps réel sont utilisées pour évaluer les expositions aiguës aux irritants, asphyxiants, sensibilisants et agents allergènes. Le chlore, le monoxyde de carbone et le sulfure d'hydrogène sont des exemples de produits chimiques qui peuvent exercer leurs effets rapidement et à des concentrations relativement faibles.

Les agents pathogènes chroniques tels que le plomb et le mercure sont généralement échantillonnés pendant un quart de travail complet (sept heures ou plus par échantillon), à l'aide de méthodes d'échantillonnage intégrées. Pour évaluer les expositions d'un quart de travail complet, l'hygiéniste du travail utilise soit un seul échantillon, soit une série d'échantillons consécutifs couvrant tout le quart de travail. La durée d'échantillonnage pour les expositions qui se produisent pendant moins d'un quart de travail complet est généralement associée à des tâches ou à des processus particuliers. Les travailleurs de la construction, le personnel d'entretien intérieur et les équipes d'entretien des routes sont des exemples d'emplois avec des expositions liées aux tâches.

Combien d'échantillons et à quelle fréquence échantillonner ?

Les concentrations de contaminants peuvent varier d'une minute à l'autre, d'un jour à l'autre et d'une saison à l'autre, et une variabilité peut se produire entre les individus et au sein d'un individu. La variabilité de l'exposition affecte à la fois le nombre d'échantillons et la précision des résultats. Les variations d'exposition peuvent provenir de différentes pratiques de travail, de changements dans les émissions de polluants, du volume de produits chimiques utilisés, des quotas de production, de la ventilation, des changements de température, de la mobilité des travailleurs et des affectations de tâches. La plupart des campagnes d'échantillonnage sont effectuées pendant quelques jours par an ; par conséquent, les mesures obtenues ne sont pas représentatives de l'exposition. La période sur laquelle les échantillons sont collectés est très courte par rapport à la période non échantillonnée ; l'hygiéniste du travail doit extrapoler de la période échantillonnée à la période non échantillonnée. Pour la surveillance de l'exposition à long terme, chaque travailleur sélectionné dans un HEG doit être échantillonné plusieurs fois au cours des semaines ou des mois, et les expositions doivent être caractérisées pour tous les quarts de travail. Alors que le quart de jour peut être le plus occupé, le quart de nuit peut avoir le moins de supervision et il peut y avoir des lacunes dans les pratiques de travail.

Techniques de mesure

Échantillonnage actif et passif

Les contaminants sont collectés sur le support d'échantillonnage soit en aspirant activement un échantillon d'air à travers le support, soit en permettant passivement à l'air d'atteindre le support. L'échantillonnage actif utilise une pompe alimentée par batterie, et l'échantillonnage passif utilise la diffusion ou la gravité pour amener les contaminants vers le milieu d'échantillonnage. Les gaz, les vapeurs, les particules et les bioaérosols sont tous collectés par des méthodes d'échantillonnage actives ; les gaz et les vapeurs peuvent également être collectés par échantillonnage par diffusion passive.

Pour les gaz, les vapeurs et la plupart des particules, une fois l'échantillon prélevé, la masse du contaminant est mesurée et la concentration est calculée en divisant la masse par le volume d'air échantillonné. Pour les gaz et les vapeurs, la concentration est exprimée en parties par million (ppm) ou mg/m³, et pour les particules, la concentration est exprimée en mg/m³ (Dinardi 1995).

Dans l'échantillonnage intégré, les pompes d'échantillonnage d'air sont des composants essentiels du système d'échantillonnage car les estimations de concentration nécessitent une connaissance du volume d'air échantillonné. Les pompes sont sélectionnées en fonction du débit souhaité, de la facilité d'entretien et d'étalonnage, de la taille, du coût et de l'adéquation aux environnements dangereux. Le premier critère de choix est le débit : des pompes à faible débit (0.5 à 500 ml/min) sont utilisées pour le prélèvement des gaz et vapeurs ; des pompes à haut débit (500 à 4,500 XNUMX ml/min) sont utilisées pour le prélèvement de particules, de bioaérosols et de gaz et vapeurs. Pour garantir des volumes d'échantillon précis, les pompes doivent être calibrées avec précision. L'étalonnage est effectué à l'aide d'étalons primaires tels que des compteurs à bulles de savon manuels ou électroniques, qui mesurent directement le volume, ou des méthodes secondaires telles que des compteurs d'essai par voie humide, des compteurs de gaz sec et des rotamètres de précision qui sont étalonnés par rapport aux méthodes primaires.

Gaz et vapeurs : milieu de prélèvement

Les gaz et les vapeurs sont collectés à l'aide de tubes absorbants solides poreux, d'impacteurs, de moniteurs passifs et de sacs. Les tubes absorbants sont des tubes en verre creux qui ont été remplis d'un solide granulaire qui permet l'adsorption de produits chimiques inchangés sur sa surface. Les absorbants solides sont spécifiques à des groupes de composés ; les absorbants couramment utilisés comprennent le charbon de bois, le gel de silice et le Tenax. Le sorbant de charbon de bois, une forme amorphe de carbone, est électriquement non polaire et adsorbe préférentiellement les gaz et les vapeurs organiques. Le gel de silice, une forme amorphe de silice, est utilisé pour collecter les composés organiques polaires, les amines et certains composés inorganiques. En raison de son affinité pour les composés polaires, il adsorbera la vapeur d'eau ; par conséquent, à une humidité élevée, l'eau peut déplacer les produits chimiques d'intérêt moins polaires du gel de silice. Tenax, un polymère poreux, est utilisé pour l'échantillonnage de très faibles concentrations de composés organiques volatils non polaires.

La capacité de capturer avec précision les contaminants dans l'air et d'éviter la perte de contaminants dépend du taux d'échantillonnage, du volume d'échantillonnage, ainsi que de la volatilité et de la concentration du contaminant en suspension dans l'air. L'efficacité de la collecte des sorbants solides peut être affectée par l'augmentation de la température, de l'humidité, du débit, de la concentration, de la taille des particules de sorbant et du nombre de produits chimiques concurrents. À mesure que l'efficacité de la collecte diminue, des produits chimiques seront perdus lors de l'échantillonnage et les concentrations seront sous-estimées. Pour détecter une perte chimique ou une percée, les tubes absorbants solides ont deux sections de matériau granulaire séparées par un bouchon en mousse. La section avant est utilisée pour le prélèvement d'échantillons et la section arrière est utilisée pour déterminer la percée. Une percée s'est produite lorsqu'au moins 20 à 25 % du contaminant est présent dans la partie arrière du tube. L'analyse des contaminants à partir de sorbants solides nécessite l'extraction du contaminant du milieu à l'aide d'un solvant. Pour chaque lot de tubes absorbants et de produits chimiques collectés, le laboratoire doit déterminer l'efficacité de désorption, l'efficacité d'élimination des produits chimiques du sorbant par le solvant. Pour le charbon de bois et le gel de silice, le solvant le plus couramment utilisé est le disulfure de carbone. Pour Tenax, les produits chimiques sont extraits par désorption thermique directement dans un chromatographe en phase gazeuse.

Les impacteurs sont généralement des bouteilles en verre avec un tube d'entrée qui permet à l'air d'être aspiré dans la bouteille à travers une solution qui recueille les gaz et les vapeurs par absorption soit inchangée en solution, soit par une réaction chimique. Les impacteurs sont de moins en moins utilisés dans la surveillance du lieu de travail, en particulier pour l'échantillonnage personnel, car ils peuvent se briser et le milieu liquide peut se renverser sur l'employé. Il existe une variété de types d'impacteurs, y compris des bouteilles de lavage de gaz, des absorbeurs en spirale, des colonnes de billes de verre, des impacteurs miniatures et des barboteurs frittés. Tous les impacteurs peuvent être utilisés pour prélever des échantillons de zone ; l'impacteur le plus couramment utilisé, l'impacteur miniature, peut également être utilisé pour l'échantillonnage personnel.

Les moniteurs passifs ou à diffusion sont petits, n'ont pas de pièces mobiles et sont disponibles pour les contaminants organiques et inorganiques. La plupart des moniteurs organiques utilisent du charbon actif comme support de collecte. En théorie, tout composé pouvant être échantillonné à l'aide d'un tube et d'une pompe à sorbant de charbon de bois peut être échantillonné à l'aide d'un moniteur passif. Chaque moniteur a une géométrie conçue de manière unique pour donner un taux d'échantillonnage efficace. L'échantillonnage commence lorsque le couvercle du moniteur est retiré et se termine lorsque le couvercle est remis en place. La plupart des moniteurs de diffusion sont précis pour des expositions moyennes pondérées dans le temps de huit heures et ne sont pas appropriés pour des expositions à court terme.

Les sacs d'échantillonnage peuvent être utilisés pour collecter des échantillons intégrés de gaz et de vapeurs. Ils ont des propriétés de perméabilité et d'adsorption qui permettent un stockage pendant une journée avec une perte minimale. Les sacs sont fabriqués en Téflon (polytétrafluoroéthylène) et en Tedlar (polyfluorure de vinyle).

Milieu d'échantillonnage : matières particulaires

L'échantillonnage professionnel des matières particulaires, ou aérosols, est actuellement en pleine mutation; les méthodes d'échantillonnage traditionnelles seront éventuellement remplacées par des méthodes d'échantillonnage sélectives en fonction de la taille des particules (PSS). Les méthodes d'échantillonnage traditionnelles seront abordées en premier, suivies des méthodes PSS.

Les supports les plus couramment utilisés pour collecter les aérosols sont les filtres à fibres ou à membranes ; l'élimination des aérosols du flux d'air se produit par collision et fixation des particules à la surface des filtres. Le choix du média filtrant dépend des propriétés physiques et chimiques des aérosols à prélever, du type d'échantillonneur et du type d'analyse. Lors de la sélection des filtres, ils doivent être évalués pour l'efficacité de collecte, la chute de pression, l'hygroscopicité, la contamination de fond, la résistance et la taille des pores, qui peuvent aller de 0.01 à 10 μm. Les filtres à membrane sont fabriqués dans une variété de tailles de pores et sont généralement fabriqués à partir d'ester de cellulose, de chlorure de polyvinyle ou de polytétrafluoroéthylène. La collecte de particules se produit à la surface du filtre ; par conséquent, les filtres à membrane sont généralement utilisés dans les applications où la microscopie sera effectuée. Les filtres en esters de cellulose mélangés peuvent être facilement dissous avec de l'acide et sont généralement utilisés pour la collecte de métaux pour analyse par absorption atomique. Les filtres nucléopores (polycarbonate) sont très résistants et thermiquement stables et sont utilisés pour l'échantillonnage et l'analyse des fibres d'amiante par microscopie électronique à transmission. Les filtres en fibre sont généralement en fibre de verre et sont utilisés pour échantillonner les aérosols tels que les pesticides et le plomb.

Pour les expositions professionnelles aux aérosols, un volume d'air connu peut être prélevé à travers les filtres, l'augmentation totale de masse (analyse gravimétrique) peut être mesurée (mg/m³ l'air), le nombre total de particules peut être compté (fibres/cc) ou les aérosols peuvent être identifiés (analyse chimique). Pour les calculs de masse, la poussière totale qui pénètre dans l'échantillonneur ou seule la fraction respirable peut être mesurée. Pour la poussière totale, l'augmentation de la masse représente l'exposition par dépôt dans toutes les parties des voies respiratoires. Les échantillonneurs de poussière totale sont sujets à erreur en raison de vents violents traversant l'échantillonneur et d'une mauvaise orientation de l'échantillonneur. Des vents violents et des filtres orientés vers le haut peuvent entraîner la collecte de particules supplémentaires et une surestimation de l'exposition.

Pour l'échantillonnage des poussières respirables, l'augmentation de la masse représente l'exposition due au dépôt dans la région d'échange gazeux (alvéolaire) des voies respiratoires. Pour collecter uniquement la fraction respirable, un pré-classificateur appelé cyclone est utilisé pour modifier la distribution de la poussière en suspension dans l'air présentée au filtre. Les aérosols sont aspirés dans le cyclone, accélérés et tourbillonnés, provoquant la projection des particules les plus lourdes vers le bord du flux d'air et leur chute vers une section d'élimination au bas du cyclone. Les particules respirables inférieures à 10 μm restent dans le flux d'air et sont aspirées et collectées sur le filtre pour une analyse gravimétrique ultérieure.

Les erreurs d'échantillonnage rencontrées lors de l'échantillonnage des poussières totales et respirables entraînent des mesures qui ne reflètent pas avec précision l'exposition ou ne sont pas liées à des effets néfastes sur la santé. Par conséquent, le PSS a été proposé pour redéfinir la relation entre la taille des particules, l'impact néfaste sur la santé et la méthode d'échantillonnage. Dans l'échantillonnage PSS, la mesure des particules est liée aux tailles associées à des effets spécifiques sur la santé. L'Organisation internationale de normalisation (ISO) et l'ACGIH ont proposé trois fractions de masse particulaire : la masse particulaire inhalable (IPM), la masse particulaire thoracique (TPM) et la masse particulaire respirable (RPM). L'IPM fait référence aux particules susceptibles d'entrer par le nez et la bouche et remplacerait la fraction massique totale traditionnelle. Le TPM fait référence aux particules qui peuvent pénétrer dans le système respiratoire supérieur au-delà du larynx. Le RPM fait référence aux particules capables de se déposer dans la région d'échange gazeux du poumon et remplacerait la fraction de masse respirable actuelle. L'adoption pratique de l'échantillonnage PSS nécessite le développement de nouvelles méthodes d'échantillonnage d'aérosols et de limites d'exposition professionnelle spécifiques au PSS.

Milieu d'échantillonnage : matériaux biologiques

Il existe peu de méthodes standardisées pour l'échantillonnage de matériel biologique ou de bioaérosols. Bien que les méthodes d'échantillonnage soient similaires à celles utilisées pour d'autres particules en suspension dans l'air, la viabilité de la plupart des bioaérosols doit être préservée pour assurer la culture en laboratoire. Par conséquent, ils sont plus difficiles à collecter, stocker et analyser. La stratégie d'échantillonnage des bioaérosols consiste à collecter directement sur gélose nutritive semi-solide ou étalement après collecte dans des fluides, incubation pendant plusieurs jours et identification et quantification des cellules qui ont poussé. Les monticules de cellules qui se sont multipliées sur la gélose peuvent être comptés comme des unités formant colonies (UFC) pour les bactéries ou champignons viables, et des unités formant des plaques (PFU) pour les virus actifs. À l'exception des spores, les filtres ne sont pas recommandés pour la collecte des bioaérosols car la déshydratation endommage les cellules.

Les micro-organismes viables en aérosol sont collectés à l'aide d'impacteurs tout verre (AGI-30), d'échantillonneurs à fente et d'impacteurs inertiels. Les impacteurs collectent les bioaérosols dans le liquide et l'échantillonneur à fente collecte les bioaérosols sur des lames de verre à des volumes et débits élevés. L'impacteur est utilisé avec une à six étapes, chacune contenant une boîte de Pétri, pour permettre la séparation des particules par taille.

L'interprétation des résultats d'échantillonnage doit être faite au cas par cas car il n'y a pas de limites d'exposition professionnelle. Les critères d'évaluation doivent être déterminés avant l'échantillonnage; pour les enquêtes sur l'air intérieur, en particulier, des échantillons prélevés à l'extérieur du bâtiment sont utilisés comme référence de fond. En règle générale, les concentrations doivent être dix fois supérieures à celles du niveau de fond pour suspecter une contamination. Lors de l'utilisation de techniques d'étalement de culture, les concentrations sont probablement sous-estimées en raison des pertes de viabilité pendant l'échantillonnage et l'incubation.

Prélèvement de peau et de surface

Il n'existe pas de méthodes standard pour évaluer l'exposition cutanée aux produits chimiques et prévoir la dose. L'échantillonnage de surface est effectué principalement pour évaluer les pratiques de travail et identifier les sources potentielles d'absorption et d'ingestion par la peau. Deux types de méthodes d'échantillonnage de surface sont utilisées pour évaluer le potentiel cutané et d'ingestion : les méthodes directes, qui impliquent l'échantillonnage de la peau d'un travailleur, et les méthodes indirectes, qui impliquent des surfaces d'échantillonnage par essuyage.

L'échantillonnage direct de la peau consiste à placer des compresses de gaze sur la peau pour absorber les produits chimiques, à rincer la peau avec des solvants pour éliminer les contaminants et à utiliser la fluorescence pour identifier la contamination cutanée. Des compresses de gaze sont placées sur différentes parties du corps et sont soit laissées exposées, soit placées sous un équipement de protection individuelle. À la fin de la journée de travail, les coussinets sont retirés et sont analysés en laboratoire ; la distribution des concentrations des différentes parties du corps est utilisée pour identifier les zones d'exposition cutanée. Cette méthode est peu coûteuse et facile à mettre en œuvre ; cependant, les résultats sont limités car les compresses de gaze ne sont pas de bons modèles physiques des propriétés d'absorption et de rétention de la peau, et les concentrations mesurées ne sont pas nécessairement représentatives de l'ensemble du corps.

Les rinçages cutanés consistent à essuyer la peau avec des solvants ou à placer les mains dans des sacs en plastique remplis de solvants pour mesurer la concentration de produits chimiques à la surface. Cette méthode peut sous-estimer la dose car seule la fraction non absorbée des produits chimiques est collectée.

La surveillance de la fluorescence est utilisée pour identifier l'exposition cutanée aux produits chimiques naturellement fluorescents, tels que les aromatiques polynucléaires, et pour identifier les expositions aux produits chimiques dans lesquels des composés fluorescents ont été ajoutés intentionnellement. La peau est scannée avec une lumière ultraviolette pour visualiser la contamination. Cette visualisation fournit aux travailleurs des preuves de l'effet des pratiques de travail sur l'exposition; des recherches sont en cours pour quantifier l'intensité de la fluorescence et la relier à la dose.

Les méthodes d'échantillonnage par essuyage indirect impliquent l'utilisation de gaze, de filtres en fibre de verre ou de filtres en papier de cellulose, pour essuyer l'intérieur des gants ou des respirateurs, ou le dessus des surfaces. Des solvants peuvent être ajoutés pour augmenter l'efficacité de la collecte. La gaze ou les filtres sont ensuite analysés en laboratoire. Pour normaliser les résultats et permettre la comparaison entre les échantillons, un modèle carré est utilisé pour échantillonner un 100 cm² région.

Milieux biologiques

Les échantillons de sang, d'urine et d'air expiré sont les échantillons les plus appropriés pour la surveillance biologique de routine, tandis que les cheveux, le lait, la salive et les ongles sont moins fréquemment utilisés. La surveillance biologique est réalisée en prélevant des échantillons de sang et d'urine en vrac sur le lieu de travail et en les analysant en laboratoire. Les échantillons d'air expiré sont recueillis dans des sacs Tedlar, des pipettes en verre spécialement conçues ou des tubes absorbants, et sont analysés sur le terrain à l'aide d'instruments à lecture directe ou en laboratoire. Les échantillons de sang, d'urine et d'air expiré sont principalement utilisés pour mesurer le composé parent inchangé (le même produit chimique qui est échantillonné dans l'air du lieu de travail), son métabolite ou un changement biochimique (intermédiaire) qui a été induit dans le corps. Par exemple, le composé parent plomb est mesuré dans le sang pour évaluer l'exposition au plomb, le métabolite acide mandélique est mesuré dans l'urine pour le styrène et l'éthylbenzène, et la carboxyhémoglobine est l'intermédiaire mesuré dans le sang pour l'exposition au monoxyde de carbone et au chlorure de méthylène. Pour la surveillance de l'exposition, la concentration d'un déterminant idéal sera fortement corrélée à l'intensité de l'exposition. Pour le suivi médical, la concentration d'un déterminant idéal sera fortement corrélée à la concentration dans l'organe cible.

Le moment de la collecte des échantillons peut avoir un impact sur l'utilité des mesures ; les échantillons doivent être prélevés aux moments qui reflètent le plus fidèlement l'exposition. Le moment est lié à la demi-vie biologique d'excrétion d'un produit chimique, qui reflète la rapidité avec laquelle un produit chimique est éliminé du corps; cela peut varier d'heures en années. Les concentrations dans les organes cibles de produits chimiques à courte demi-vie biologique suivent de près la concentration dans l'environnement; les concentrations dans les organes cibles des produits chimiques à longue demi-vie biologique fluctuent très peu en réponse aux expositions environnementales. Pour les produits chimiques à courte demi-vie biologique, inférieure à trois heures, un échantillon est prélevé immédiatement à la fin de la journée de travail, avant que les concentrations ne diminuent rapidement, pour refléter l'exposition ce jour-là. Des échantillons peuvent être prélevés à tout moment pour les produits chimiques à longue demi-vie, tels que les biphényles polychlorés et le plomb.

Moniteurs en temps réel

Les instruments à lecture directe fournissent une quantification en temps réel des contaminants ; l'échantillon est analysé dans l'équipement et ne nécessite pas d'analyse en laboratoire hors site (Maslansky et Maslansky 1993). Les composés peuvent être mesurés sans d'abord les collecter sur des supports séparés, puis les expédier, les stocker et les analyser. La concentration est lue directement à partir d'un compteur, d'un écran, d'un enregistreur à bande et d'un enregistreur de données, ou à partir d'un changement de couleur. Les instruments à lecture directe sont principalement utilisés pour les gaz et les vapeurs ; quelques instruments sont disponibles pour surveiller les particules. Les instruments varient en termes de coût, de complexité, de fiabilité, de taille, de sensibilité et de spécificité. Ils comprennent des dispositifs simples, tels que des tubes colorimétriques, qui utilisent un changement de couleur pour indiquer la concentration ; des instruments dédiés spécifiques à un produit chimique, tels que des indicateurs de monoxyde de carbone, des indicateurs de gaz combustibles (explosimètres) et des compteurs de vapeur de mercure ; et des instruments d'enquête, tels que des spectromètres infrarouges, qui criblent de grands groupes de produits chimiques. Les instruments à lecture directe utilisent une variété de méthodes physiques et chimiques pour analyser les gaz et les vapeurs, y compris la conductivité, l'ionisation, la potentiométrie, la photométrie, les traceurs radioactifs et la combustion.

Les instruments portables à lecture directe couramment utilisés comprennent les chromatographes en phase gazeuse alimentés par batterie, les analyseurs de vapeur organique et les spectromètres infrarouges. Les chromatographes en phase gazeuse et les moniteurs de vapeurs organiques sont principalement utilisés pour la surveillance environnementale sur les sites de déchets dangereux et pour la surveillance de l'air ambiant communautaire. Les chromatographes en phase gazeuse avec des détecteurs appropriés sont spécifiques et sensibles, et peuvent quantifier des produits chimiques à de très faibles concentrations. Les analyseurs de vapeurs organiques sont généralement utilisés pour mesurer des classes de composés. Les spectromètres infrarouges portables sont principalement utilisés pour la surveillance professionnelle et la détection de fuites car ils sont sensibles et spécifiques à une large gamme de composés.

De petits moniteurs personnels à lecture directe sont disponibles pour quelques gaz courants (chlore, cyanure d'hydrogène, sulfure d'hydrogène, hydrazine, oxygène, phosgène, dioxyde de soufre, dioxyde d'azote et monoxyde de carbone). Ils accumulent les mesures de concentration au cours de la journée et peuvent fournir une lecture directe de la concentration moyenne pondérée dans le temps ainsi qu'un profil détaillé des contaminants pour la journée.

Les tubes colorimétriques (tubes détecteurs) sont simples à utiliser, bon marché et disponibles pour une grande variété de produits chimiques. Ils peuvent être utilisés pour identifier rapidement les classes de contaminants atmosphériques et fournir des estimations approximatives des concentrations qui peuvent être utilisées lors de la détermination des débits et des volumes de la pompe. Les tubes colorimétriques sont des tubes en verre remplis d'un matériau granulaire solide qui a été imprégné d'un agent chimique qui peut réagir avec un contaminant et créer un changement de couleur. Après que les deux extrémités scellées d'un tube sont ouvertes, une extrémité du tube est placée dans une pompe à main. Le volume recommandé d'air contaminé est échantillonné à travers le tube en utilisant un nombre spécifié de coups de pompe pour un produit chimique particulier. Un changement de couleur ou une tache se produit sur le tube, généralement en moins de deux minutes, et la longueur de la tache est proportionnelle à la concentration. Certains tubes colorimétriques ont été adaptés pour un échantillonnage de longue durée et sont utilisés avec des pompes alimentées par batterie qui peuvent fonctionner pendant au moins huit heures. Le changement de couleur produit représente une concentration moyenne pondérée dans le temps. Les tubes colorimétriques sont bons pour l'analyse qualitative et quantitative ; cependant, leur spécificité et leur exactitude sont limitées. La précision des tubes colorimétriques n'est pas aussi élevée que celle des méthodes de laboratoire ou de nombreux autres instruments en temps réel. Il existe des centaines de tubes, dont beaucoup ont des sensibilités croisées et peuvent détecter plus d'un produit chimique. Il peut en résulter des interférences qui modifient les concentrations mesurées.

Les moniteurs d'aérosols à lecture directe ne peuvent pas faire la distinction entre les contaminants, sont généralement utilisés pour compter ou dimensionner les particules et sont principalement utilisés pour le dépistage, et non pour déterminer la TWA ou les expositions aiguës. Les instruments en temps réel utilisent des propriétés optiques ou électriques pour déterminer la masse totale et respirable, le nombre de particules et la taille des particules. Les moniteurs d'aérosols à diffusion de lumière, ou photomètres d'aérosols, détectent la lumière diffusée par les particules lorsqu'elles traversent un volume dans l'équipement. Lorsque le nombre de particules augmente, la quantité de lumière diffusée augmente et est proportionnelle à la masse. Les moniteurs d'aérosols diffusant la lumière ne peuvent pas être utilisés pour distinguer les types de particules; cependant, s'ils sont utilisés dans un lieu de travail où il y a un nombre limité de poussières présentes, la masse peut être attribuée à un matériau particulier. Les moniteurs d'aérosols fibreux sont utilisés pour mesurer la concentration dans l'air de particules telles que l'amiante. Les fibres sont alignées dans un champ électrique oscillant et sont éclairées par un laser hélium néon ; les impulsions lumineuses résultantes sont détectées par un tube photomultiplicateur. Les photomètres atténuateurs de lumière mesurent l'extinction de la lumière par les particules ; le rapport de la lumière incidente à la lumière mesurée est proportionnel à la concentration.

Techniques analytiques

Il existe de nombreuses méthodes disponibles pour analyser les échantillons de laboratoire à la recherche de contaminants. Certaines des techniques les plus couramment utilisées pour quantifier les gaz et les vapeurs dans l'air comprennent la chromatographie en phase gazeuse, la spectrométrie de masse, l'absorption atomique, la spectroscopie infrarouge et UV et la polarographie.