Type de document
Rapports de recherche scientifique
Année de publication
2019
Langue
Français
Résumé
Les particules nanométriques émises non intentionnellement (PNNI) en milieux de travail présentent un potentiel de toxicité pour les travailleurs. Elles montrent une importante capacité de se déposer dans le système respiratoire et se distinguent par leur grande surface spécifique et un potentiel élevé d’inflammation pulmonaire. Cette étude vise à caractériser les PNNI émises dans six milieux de travail à travers un large éventail d’indicateurs.
Les concentrations ont été évaluées selon les métriques numériques et massiques à l’aide d’une panoplie d’instruments à lecture directe (ILD). Des mesures intégrées ont aussi été effectuées en tenant compte du type de contaminant spécifique à chaque milieu. Ces mesures incluent : (i) les mesures de carbone (élémentaire et organique) des fractions sous-microniques et respirables ainsi que des poussières combustibles respirables pour les émanations de moteur diesel (ÉMD) trouvées dans une mine souterraine (M1), dans un atelier de réparation de camions (M2) et dans le contexte d’activités d’entretien dans un réseau souterrain de transport (M3); (ii) les mesures gravimétriques et les concentrations de 12 métaux (aluminium, cadmium, chrome, cobalt, cuivre, fer, magnésium, manganèse, nickel, plomb, vanadium, zinc) dans les fumées et poussières métalliques émises dans une fonderie (M4) ainsi que dans un atelier d’usinage (soudage, meulage et coupage) (M5); (iii) la mesure de cire de paraffine (C18-C36) des fumées émises dans un atelier de moulage à la cire (M6). En parallèle, des mesures de caractérisation en microscopie ont été effectuées dans les six milieux.
Pour les mesures obtenues par ILD, les concentrations numériques journalières dans les six milieux variaient de 12 900 à 228 600 particules/cm³ et les concentrations massiques de 0,01 à 3,22 mg/m³. En nombre de particules, le milieu des mines souterraines était celui avec les plus fortes concentrations alors que l’atelier de moulage à la cire présentait les concentrations massiques les plus élevées. Dans les milieux où des ÉMD étaient présentes, des concentrations journalières de carbone élémentaire (CE) de 0,002 à 0,503 mg/m³ ont été rapportées avec les ILD.
Pour les mesures intégrées, les concentrations de carbone total (CT) mesurées dans cette étude sont inférieures à la valeur réglementaire québécoise de 0,4 mg/m³ du Règlement sur la santé et la sécurité du travail dans les mines sauf une valeur de 0,7 mg/m³ mesurée dans le milieu M1. Lorsque l’on compare les concentrations de métaux des milieux M4 et M5 aux recommandations de l’American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH), on constate que toutes les concentrations sont inférieures à 10 % des valeurs recommandées, sauf pour une mesure de manganèse (fraction respirable) dans la fonderie (M4). Les concentrations de cire de paraffine mesurées sont inférieures à la valeur limite d’exposition professionnelle de 2 mg/m³ proposée par l’ACGIH pour les fumées que dégage cette substance.
Les travailleurs exposés à des ÉMD (M1, M2 et M3) sont exposés à des particules aéroportées majoritairement de taille nanométrique et dont la concentration massique se trouve largement dans la fraction sous-micronique. En présence des fumées de fonderie (M4), les travailleurs sont exposés à des particules aéroportées majoritairement de taille nanométrique et dont la concentration massique se trouve principalement dans la fraction sous-micronique pour le chrome, le cobalt, le cuivre, le fer, le manganèse, le plomb, le vanadium et le zinc. Les travailleurs de l’atelier d’usinage (M5) sont exposés à des fumées et poussières d’usinage qui sont majoritairement de taille nanométrique, mais ils recourent à certains procédés qui génèrent des particules plus grossières dont la taille est de l’ordre du micromètre. La contribution des particules plus grossières à la concentration massique est importante dans ce milieu et, par conséquent, la concentration massique se trouve dans la fraction inhalable notamment pour le chrome, le cuivre, le fer et le nickel. Les travailleurs de l’atelier de cire (M6) sont exposés à des fumées qui sont principalement de taille nanométrique et dont la concentration massique se trouve en majorité dans la fraction sous-micronique.
La stratégie innovante mise en place a permis de caractériser les PNNI émises dans les différents milieux de travail sur le plan des concentrations numériques et des concentrations massiques. Les études de microscopie, subséquentes aux prélèvements de particules sur les grilles de microscopie avec les échantillonneurs MPS (Mini Particle Sampler®), ont permis de caractériser les particules collectées selon leur morphologie et leur composition chimique.
Abstract
Nanometric particles that are unintentionally released into the workplace are potentially toxic to workers. They can easily settle in the respiratory system and are distinctive because of their large specific surface area and high potential for causing pulmonary inflammation. The purpose of this study was to characterize unintentionally released nanoparticles (URNPs) found in six workplaces on the basis of a broad range of indicators.
Concentrations were assessed according to numerical and mass metrics using an array of direct-reading instruments (DRIs). Integrated measurements were also taken, based on the type of contaminant specific to each workplace. These measurements included (i) respirable and submicron carbon (elemental and organic) fractions, as well as respirable combustible dust from diesel exhaust fumes (DEFs) found in an underground mine (M1), in a truck repair garage (M2) and in maintenance in an underground transit system (M3); (ii) gravimetric measurements and concentrations of 12 metals (aluminum, cadmium, chromium, cobalt, copper, iron, magnesium, manganese, nickel, lead, vanadium, zinc) in fumes and metallic dust released in a foundry (M4), as well as in a machine shop (welding, grinding and cutting) (M5); (iii) paraffin wax (C18-C36) from fumes released in a wax-moulding shop (M6). In parallel, measurements for the purpose of microscopic characterization were also taken in the six workplaces.
For the measurements taken by DRIs, the daily numerical concentrations in the six workplaces ranged between 12,900 and 228,600 particles/cm³ and the mass concentrations between 0.01 and 3.22 mg/m³. In terms of number of particles, the underground mine was the environment with the highest concentrations, while the wax-moulding shop had the highest mass concentrations. In environments where DEFs were found, daily concentrations of elemental carbon (EC) ranging from 0.002 to 0.503 mg/m³ were measured with DRIs.
For the integrated measurements, the concentrations of total carbon (TC) measured in this study were lower than the Quebec regulated level of 0.4 mg/m³ stipulated in the Regulation Respecting Occupational Health and Safety in Mines, with the exception of a level of 0.7 mg/m³ recorded in workplace M1. A comparison of the metal concentrations from workplaces M4 and M5 with the recommendations of the American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) found that all the concentrations were 10% below recommended levels, with the exception of one measurement of manganese (respirable fraction) in the foundry (M4). The paraffin wax concentrations measured were below the occupational exposure limit of 2 mg/m³ set by the ACGIH for the fumes this substance releases.
Workers exposed to DEFs (M1, M2 and M3) are exposed to mostly nanometric-size airborne particles whose mass concentration is largely in the submicron fraction. In the presence of foundry fumes (M4), workers are exposed to airborne particles that are mostly nanometric in size and whose mass concentration is chiefly in the submicron fraction for chromium, cobalt, copper, iron, manganese, lead, vanadium and zinc. The workers in the machine shop (M5) are exposed to fumes and dust particles from machining, most of which are nanometric in size, but some of the processes they use generate larger, micrometric particles. The contribution of larger particles to the mass concentration is significant in this environment and, as a result, the mass concentration is to be found in the inhalable fraction, especially for chromium, copper, iron and nickel. Workers in the wax shop (M6) are exposed to fumes that are chiefly nanometric in size and whose mass concentration is mostly in the submicron fraction.
Our innovative strategy enabled us to characterize the URNPs released in the different workplaces with respect to both numerical and mass concentrations. Microscopy studies on particle samples from the microscope grid taken with a Mini Particle Sampler® were used to characterize the particles collected based on their morphology and chemical composition.
ISBN
9782897970819
Mots-clés
Nanoparticule, Nanoparticle, Détermination de la concentration, Determination of concentration, Poussière en suspension dans l'air, Airborne dust, Échantillonnage dans l'air, Air sampling, Granulométrie, Particle size determination, Évaluation de l'exposition, Exposure evaluation, Évaluation de la toxicité, Toxicity evaluation, Toxicité par inhalation, Inhalation toxicity
Numéro de projet IRSST
2015-0008
Numéro de publication IRSST
R-1075
Citation recommandée
Debia, M., Catto, C., Fleck, A., Masse, J.-P., L'Espérance, G. et Roberge, B. (2019). Caractérisation des particules nanométriques non intentionnelles émises dans différents milieux de travail (Rapport n° R-1075). IRSST.