Cette méthode décrit le prélèvement Actif sur dispositif pour la fraction alvéolaire muni d'un support PVC et l'analyse par spectrométrie d'émission à plasma de la (des) substance(s) : Silice amorphe nanostructurée
Données de validation : partielle
Substances
Informations générales
Propriétés physico-chimiques
| Nom | N° CAS | Formule chimique | Classification CMR |
|---|---|---|---|
| Silice amorphe | 112945-52-5 | SiO2 |
|
Plus d'informations
| Nom | Masse molaire | Densité | Synonymes | Fiche toxicologique |
|---|---|---|---|---|
| Silice amorphe | 60,08 |
Principe et informations
Les silices amorphes sont généralement d'origine synthétique (SAS), à l'exception des terres de diatomées. Ces silices manufacturées sont sous forme nanoparticulaires. Elles entrent dans la composition de nombreux produits ce qui engendre l'exposition potentielle de nombreux salariés à la silice amorphe dont les données toxicologiques demeurent incomplètes (voir ref.INRS : ED153 et TF 295).
En France, il n'existe pas de valeur limite d'exposition professionnelle pour les silices amorphes. Il est possible de se référer aux concentrations moyennes en poussières totales et alvéolaires qui ne doivent pas dépasser respectivement 4 mg/m3 et 0,9 mg/m3 (1er juillet 2023). A titre de comparaison les valeurs limites d'exposition professionnelle proposées aux Etats-Unis par l'OSHA (PEL/TWA) pour les silices amorphes sont de 6 mg/m3 pour la fraction inhalable et de 3 mg/m3 pour la fraction alvéolaire. Le NIOSH (REL/TWA) préconise une valeur à 6 mg/m3 pour la fraction inhalable. Au Royaume-Uni, les valeurs (OES/TWA) sont de 6 mg/m3 (fraction inhalable) et 2,4 mg/m3 (fraction alvéolaire). Et en Allemagne (MAK), la valeur est de 4 mg/m3 (fraction inhalable).
Cette méthode concerne le prélèvement et l'analyse d'échantillons de silices amorphes nanostructurées. Toutefois cette méthode ne permet pas la distinction des différentes formes de silice, silicates ou d'autres formes minérales contenant du silicium.
La validation a été réalisée sur des poudres de silices amorphes pour l'optimisation des conditions de mise en solution, de suivi d'essais de génération de différentes poudres de silices amorphes nanostructurées.
Même si cette méthode ne répond pas aux critères définis dans le guide de validation, elle permet une première approche de quantification du silicium.
Précautions particulières
- Toutes les opérations décrites ci-après entraînent la manipulation d’acide fluorhydrique qui présente un danger spécifique important. Il est donc impératif de manipuler toutes les solutions contenant de l'acide fluorhydrique avec des gants, des lunettes et des vétements de protection adaptés. Toutes les manipulations doivent être effectuées sous sorbonne. S’assurer de la présence à proximité de l’opérateur de gel au gluconate de calcium. En cas de contact accidentel, effectuer un rinçage abondant à l’eau et traiter immédiatement la peau avec du gel au gluconate de calcium avant l’apparition de la douleur.
- Il est recommandé d’ajouter du carbonate de calcium dans le flacon de récupération de l'appareil d'analyse pour neutraliser les solutions évacuées. Attention au bouchage éventuel du drain par le fluorure de calcium formé qui est insoluble.
- Tout le matériel utilisé dans les différentes manipulations de l’acide fluorhydrique doit être en plastique et si possible à usage unique. En effet, cet acide attaque le verre. Vérifier également l’absence d’impureté susceptible d’être diffusée par les flacons en plastique (surtout si les flacons sont teintés). En cas d'utilisation de tubes gradués, les placer toujours dans un portoir adapté pour éviter les risques de renversement.
Principe de prélèvement et d'analyse
-
État physique
Particules en suspension (liquides ou/et solides) -
Type de prélèvements
Actif -
Nom du dispositif
dispositif pour la fraction alvéolaire muni d'un support PVC -
Plus d'informations
-
Technique analytique
SPECTROMETRIE D'EMISSION A PLASMA (ICP/AES)
Réactifs
- ACIDE FLUORHYDRIQUE
- ACIDE NITRIQUE
- PEROXYDE D'HYDROGENE
Méthode de prélèvement
Généralités sur les prélèvements d’aérosols
Un dispositif de prélèvement :
Dispositif N°1
-
Type dispositif
dispositif de prélèvement de la fraction alvéolaire -
Support ou substrat de collecte
- MEMBRANE PVC 5 µm
-
Préparation du substrat
Si une analyse gravimétrique est envisagée un lavage de la membrane au Triton selon les recommandations du guide MétroPol est recommandé (Analyse gravimétrique)
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Commentaires, conseils et consignes
Si utilisation de la cassette, dans le dispositif de prélèvement de la fraction alvéolaire, le montage de la cassette doit contenir un tampon en cellulose.
Conditions de prélèvement
-
Débit de prélèvement (L/min)
4,2
Pompe de prélèvement
- Pompe à débit de 1 à 5 L/min
Compléments
La méthode décrite ne prend pas en compte les éventuels dépôts sur les parois.
Les prélèvements ont été réalisés en utilisant un cyclone GK 2.69 muni d'une cassette 25 mm, contenant une membrane PVC placée sur un tampon en cellulose, à 4,2 L/min pour prélever la fraction alvéolaire. Tous dispositifs munis d'une membrane en PVC pourra être utilisés. Le débit de prélèvement devra être adapté au dispositif choisi et à la fraction recherchée (inhalable, alvéolaire ou thoracique).
Méthode d'analyse
Principe général de l'analyse en laboratoire
Préparation d'analyse
-
Nombre d'étapes de préparation
1
Une étape de préparation :
Étape de préparation N°1
-
Solvant ou solution
- ACIDE FLUORHYDRIQUE
- ACIDE NITRIQUE
- PEROXYDE D'HYDROGENE
-
Type de préparation
Minéralisation assistée par micro-onde sous pression -
Commentaires
Traiter les blancs de laboratoire et les blancs de terrain de la même façon.
Description
Mode opératoire / Mise en solution du support :
Toutes ces opérations sont réalisées sous sorbonne.
- Retirer délicatement la membrane du dispositif de prélèvement
- Mettre la membrane dans un tube en Téflon (de 15 mL)
- Ajouter directement 5 mL d'HNO3,
- Mettre un bouchon en téflon perforé sur le tube,
- Minéralisation par UltraWAVE en deux étapes, avec une montée en température (T1) en 15 min à 240°C et maintien de la température (T1) pendant 15 min avant refroidissement (T2), selon les conditions opératoires suivantes :
| Etapes | E (W) | T1 (°C) | T2 (°C) | P (bar) | t (min) |
| Rampe | 1500 | 240 | 60 | 110 | 15 |
| Palier | 1500 | 240 | 110 | 15 |
- Après le cycle de chauffage et refroidissement à 60°C, transvaser la solution dans un tube en polypropylène (ou PE).
- Ajouter 0,025 mL d'HF dans la solution encore chaude et agiter légérement la solution.
- Le lendemain, avant l'analyse ajouter 2 mL d'H2O2 et jauger à 20 mL avec de l'eau ultrapure.
Commentaires, conseils, conditions particulières
Lors de la mise en solution, l'échantillon, très réfractaire aux acides les plus couramment utilisés, nécessite l'utilisation de l’acide fluorhydrique (HF) qui dissout totalement la silice mais cette réaction entraine la formation de SiF4 gazeux qui peut s’évaporer. La quantité d'HF devra être optimisée pour éviter une minéralisation incompléte ou une perte de silice (voir informations complémentaires dans les données de validation).
Une condition analytique :
Condition analytique N°1
-
Technique analytique
- SPECTROMETRIE D'EMISSION A PLASMA (ICP/AES)
-
Commentaires, conseils ou condition particulières
Dans la mesure où l’appareil et le volume de solution disponible le permettent, effectuer une analyse qualitative de quelques échantillons représentatifs de la série d’échantillons à analyser. En déduire les éléments à déterminer : ceux relevant de l’hygiène industrielle (toxiques ou traceurs) et ceux pouvant interférer sur l’analyse. Choisir pour chaque élément la (ou les) longueur(s) d’onde de mesure en fonction de la gamme de concentration attendue et des interférents possibles (provenant de l’échantillon ou du filtre).
Effectuer l’optimisation de l'appareil et déterminer les paramètres du plasma selon les instructions du constructeur. Déterminer les temps de rinçage et de stabilisation avant le début d’une mesure, le nombre et le temps de lecture donnant des résultats satisfaisants (choisir le meilleur compromis pour le nombre et la durée des lectures). Sauvegarder ces paramètres dans la méthode.
Interférences :
En spectrométrie d’émission à plasma, les interférences spectrales trouvées dans la littérature seront soit évitées par le choix d’une raie analytique alternative, soit corrigées après mesure (si possible simultanée) de l’interférent.
Étalonnage et expression des résultats
La méthode d'étalonnage indiquée est celle utilisée lors du développement. Elle n'a cependant pas de caractère obligatoire
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Principe d'étalonnage
externe -
Solvant de l’étalon
- ACIDE NITRIQUE
-
Commentaires
L'étalonnage est réalisé dans l'acide nitrique 2% sur une gamme de 0 à 30 mg/L avec, si besoin, une correction de l'effet de matrice par un étalon interne, l'yttrium.
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Calcul de la quantité de substance sur le dispositif
L'étalonnage étant réalisé avec un étalon certifié en silicium, les concentrations sont recalculées en SiO2.
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Expression des résultats
Historique
| Version | Date | Modification(s) faisant l'objet de la nouvelle version |
|---|---|---|
| M-455 V-01 | Février 2024 | Création |
Date de mise à jour : décembre 2023