Hygiène Industrielle : Pneumoconioses et Mesure des Polluants

Définition et Types de Pneumoconioses

La pneumoconiose est définie comme l'accumulation de poussière dans les poumons et les réactions tissulaires à la présence de cette poussière.

On distingue deux types principaux de pneumoconioses :

• Pneumoconiose collagène (ou fibrose massive) : Réactions entraînant la production de tissu fibreux et la modification permanente ou la destruction de la structure alvéolaire. Elle est causée par une poussière fibrogène (ex. : silice, amiante) ou une réaction à une poussière non fibrogène (ex. : production minérale du charbon).
• Pneumoconiose non tissulaire : Réaction où la réticuline est impliquée et la structure en nid d'abeilles reste intacte. Cette réaction peut être réversible. Ce type inclut les pneumoconioses dues aux métaux radio-opaques (fer, étain, baryum).

La Silicose : Causes et Diagnostic

La silicose est une maladie causée par la silice libre (SiO₂). Elle est caractérisée par une fibrose nodulaire disséminée et est diagnostiquée par un examen radiologique et une évaluation de l'impotence fonctionnelle ventilatoire.

Agents Causaux et Formes Allotropiques

L'agent causal est la silice cristalline libre (dioxyde de silicium, SiO₂). Il ne faut pas la confondre avec la silice totale, où le silicium est lié à d'autres éléments, formant des silicates.

La silice libre se présente sous différentes formes allotropiques, qui déterminent sa pathogénicité :

• Cristalline : Quartz (la plus commune), tridymite et cristobalite.
• Cryptocristalline : Calcédoine (Agate), opale, Tripoli.
• Amorphe (non cristalline) : Verre, terre de diatomées ou kieselguhr.

Sources d'Exposition au SiO₂

Les différentes formes de SiO₂ sont contenues dans les roches (granite) et le quartz pur. L'exposition se produit lors des opérations d'extraction, de broyage, de déchiquetage et d'utilisation, générant de la poussière :

• Mines : Forage, extraction, transport, concassage et broyage de minerais métalliques (cuivre, fer) et non métalliques (sel, charbon).
• Carrières et Industrialisation : Broyage et tamisage.
• Extraction du quartz : Exploitation minière et industrialisation (broyage et tamisage).
• Fabrication du ciment : Utilisation de calcite.
• Laboratoires : Analyse d'échantillons de minéraux.

Échantillonnage de l'Air en Milieu Professionnel

L'hygiène et la sécurité professionnelles visent à déterminer les polluants auxquels le travailleur est exposé, ainsi que leur concentration dans l'air.

Critères de Sélection des Instruments d'Échantillonnage

Le choix des instruments dépend de plusieurs facteurs :

• La précision requise.
• La complexité de la méthode.
• Le coût de l'instrument.

Évaluation des Gaz et des Vapeurs

Les gaz et les vapeurs peuvent être évalués de plusieurs manières :

• Lecture directe : Utilisation de tubes indicateurs.
• Évaluation en laboratoire : Collecte dans des conteneurs avec un liquide absorbant ou absorption sur des solides appropriés (ex. : charbon actif).

Pour la détection des vapeurs organiques, la méthode standard repose sur l'absorption sur charbon activé, suivie d'une détermination chromatographique. Les gaz et vapeurs insolubles dans l'eau, mais solubles ou réactifs avec d'autres agents, peuvent être absorbés dans un solvant approprié.

Échantillonnage Instantané (ou Direct)

L'échantillonnage instantané (ou collection directe) consiste à prélever un échantillon d'air sur une courte période, généralement entre une et cinq minutes.

Cette méthode est idéale pour :

• Suivre les différentes phases d'un processus cyclique.
• Déterminer les niveaux maximum de concentration dans l'air.

Cependant, cette procédure nécessite des méthodes d'analyse très sensibles, car la quantité de matière à analyser peut être très faible.

Échantillonnage Intégré

L'échantillonnage intégré est utilisé lorsque la sensibilité de la méthode d'analyse nécessite que l'échantillonnage soit effectué sur une période définie (10 à 30 minutes) ou sur la durée totale du poste de travail (8 heures) pour évaluer la conformité aux limites d'exposition.

Cette méthode implique le passage d'un volume d'air connu à travers une solution absorbante liquide qui capte et retient les contaminants gazeux. Le milieu sorbant est ensuite envoyé à un laboratoire pour analyse.

La méthode d'échantillonnage intégré nécessite un dispositif fiable pour déplacer l'air. Pour les périodes prolongées, la source la plus pratique est une pompe électrique ou un ventilateur. Ces dispositifs existent en différents types et tailles et doivent être choisis en fonction des dispositifs d'échantillonnage utilisés.

Évaluation Colorimétrique de l'Air (Titrage)

Les variations de couleur (intensité ou hauteur) sont utiles pour déterminer les concentrations dans l'air. Cette méthode est similaire au titrage, qui est une technique d'analyse de la composition d'une solution par addition de quantités connues d'une solution standard jusqu'à ce qu'une réaction se produise (signalée par un changement de couleur, une précipitation ou une variation de conductivité).

Par exemple, on peut placer dans un barboteur en verre une concentration connue d'un réactif liquide et un indicateur approprié, puis faire passer un courant d'air à une vitesse constante jusqu'à ce qu'un changement de couleur perceptible se produise, correspondant à la tonalité du motif sélectionné.

Dans le cadre d'un échantillonnage contrôlé, la concentration des polluants dans l'air est inversement proportionnelle au temps nécessaire pour produire une variation de couleur.

Échantillons d'Air Représentatifs et Évaluation de l'Exposition

Afin de sélectionner la méthode d'échantillonnage appropriée, il est essentiel de bien connaître la nature du polluant et toute autre substance potentiellement présente dans l'atmosphère de la zone de travail.

Pour définir la durée d'exposition moyenne pondérée et la comparer à la Valeur Limite d'Exposition (VLE), un nombre suffisant de tests est nécessaire.

Stratégie d'Échantillonnage

Bien que les variations de concentration des gaz ou des vapeurs soient généralement moins prononcées que celles des particules, il ne faut pas minimiser l'importance des éléments suivants lors d'une enquête en milieu de travail :

• L'emplacement du site d'échantillonnage.
• Le calendrier et le nombre d'échantillons à prélever.

Lors de la manipulation de matières en vrac hautement dangereuses, une surveillance continue des niveaux atmosphériques est conseillée. Les points de prélèvement doivent être situés au poste de travail. Pour obtenir une estimation utile de la dose inhalée, il faut combiner les sites et la fréquence d'échantillonnage avec une étude des temps d'activité du travailleur.

Autres Voies d'Exposition

L'exposition peut également se produire par d'autres voies que l'inhalation. Pour une évaluation plus complète, il peut être nécessaire d'effectuer des analyses biologiques (sang, urine) ou de l'air expiré.

Ces données doivent être combinées avec les connaissances cliniques acquises par le médecin du travail. L'ensemble de ces mesures souligne l'importance des programmes de santé au travail.

Mesure dans la Zone de Respiration

Les exigences relatives à l'exposition des travailleurs stipulent que les contrôles sanitaires doivent être dirigés de préférence vers la zone de respiration du travailleur.

L'échantillonnage de la zone de respiration peut nécessiter :

• Une série de plusieurs échantillons (ex. : échantillons horaires sur une période).
• Un ou deux échantillons étendus sur la journée.

Pour calculer la durée d'exposition moyenne pondérée (TWA), un échantillonnage personnel intégré tout au long du quart de travail est nécessaire. La plupart des valeurs limites admissibles sont basées sur ces concentrations moyennes pondérées dans le temps.

Échantillons de Secteur (ou de Zone)

Les échantillons de secteur sont utilisés pour établir des travaux préliminaires et définir les zones à échantillonner. Ils peuvent également servir à déterminer si une zone doit être isolée et limitée pour empêcher l'afflux de contaminants provenant d'une zone fortement contaminée.

Méthodes et Instruments de Collecte des Échantillons

Divers instruments sont utilisés pour recueillir les substances gazeuses :

• Bouteilles ou sacs en plastique.
• Tubes contenant du charbon actif, du gel de silice ou un autre élément absorbant qui réagit avec la substance gazeuse.

Les hygiénistes industriels utilisent également des dispositifs spécifiques pour les particules :

• Dispositifs d'échantillonnage pour gros volumes.
• Électeurs de précipitation.
• Impacteurs en cascade.

Pour calculer la quantité absolue de la substance répertoriée, l'échantillon obtenu doit être corrigé en fonction de la température et de la pression de l'air. Il est donc essentiel de connaître et d'appliquer les lois fondamentales des gaz.

Les Barboteurs

Il existe plusieurs types de barboteurs en verre ou en plastique qui peuvent être utilisés comme dispositifs d'échantillonnage indirect. Ils contiennent de l'eau ou un autre liquide absorbant pour capturer les contaminants gazeux lorsque l'air passe à travers eux.

Un barboteur est essentiellement constitué d'un flacon d'échantillonnage contenant une quantité fixe de liquide absorbant et d'un bulleur. Lorsque l'air traverse le barboteur, le contaminant est retenu dans le liquide.

Tubes à Charbon Actif

Le charbon actif possède la propriété d'adsorber (fixer physiquement) les substances gazeuses sur sa surface.

Les dispositifs d'échantillonnage utilisant le charbon comme milieu adsorbant sont constitués de petits tubes de verre contenant deux sections séparées de charbon actif, maintenues par des bouchons en fibres de verre.

Pour l'échantillonnage, l'extrémité scellée du tube est ouverte, et l'air est lentement aspiré à travers le charbon à l'aide d'un dispositif d'échantillonnage personnel. Une fois l'échantillon prélevé, les tubes sont refermés et envoyés au laboratoire pour analyse.