Évaluation de l’exposition professionnelle lors de la fabrication par impression de dispositifs électroniquesLee JH, Sohn EK, Ahn JS, Ahn K, Kim KS, Lee JH, Lee TM, Yu IJ. Exposure assessment of workers in printed electronics workplace. Inhal Toxicol 2013;25(8):426-34.

Résumé

Les auteurs ont évalué l’exposition aux nanoparticules d’argent, aux nanotubes de carbone et aux solvants organiques dans des salles blanches où sont fabriqués divers dispositifs par la technologie d’électronique imprimée. Les auteurs cherchaient à identifier l’impact des nouvelles technologies sur ce type d’industrie. L’évaluation intégrée, d’une durée de 54 à 158 minutes, de la concentration massique (mg/m3), a été faite en zone respiratoire des travailleurs et en poste fixe, au moyen de divers équipements ou méthodes analytiques et en utilisant différentes unités de concentration, qui ont ainsi pu être comparées. La concentration massique des particules totales (TSP0 dans la publication) a été déterminée par gravimétrie et celle des particules totales d’argent par digestion des filtres et analyse par ICP-MS1. L’évaluation simultanée en temps réel des particules a été faite avec un spectromètre de mobilité électrique (SMPS2 - particules de 14,6 à 685,4 nm) et deux appareils utilisant des détecteurs optiques par dispersion de la lumière (Grimm 1,109 - particules de 0,25 à 32 µm) ou par absorption de la lumière (Aethalometer AE51), ce dernier ayant été utilisé pour les mesures de noir de carbone. Les deux premiers appareils mesurent la concentration en nombre de particules par cm3 (p/cm3) alors que l’Aethalometer mesure la concentration massique (µg/m3). L’exposition aux particules totales, telle que déterminée par gravimétrie, varie de 0,34 à 4,21 mg/m3 dans l’atelier A et de 1,33

à 2,45 mg/m3 dans l’atelier B. Les mesures de l’Aethalometer confirment celles de l’évaluation intégrée sur la période des prélèvements dans l’atelier B. Dans l’atelier A, l’évaluation de la concentration en nombre par le SMPS2 montre que celle-ci variait de 0 à 2 106 p/cm3 une journée et de 0 à 134 (p/cm3) une autre durant l’exploitation alors qu’elle variait de 0 à 182 p/cm3 durant les périodes d’arrêt. Durant les mêmes périodes, le Grimm indiquait 0 à 248 p/cm3 et 0 à 8 p/cm3 durant l’exploitation et 0 à 0,5 p/cm3 durant l’arrêt. Les concentrations numériques dans l’atelier B étaient similaires. Les auteurs concluent qu’il n’y a pas d’exposition significative puisque l’exposition pondérée sur huit heures aux particules totales (0,2 à 9,0 µg/m3) et aux particules d’argent (0,02 à 0,20 µg/m3) est beaucoup plus faible que les valeurs limites d’exposition (VLE3) de l’ACGIH4 de 3 mg/m3 et 100 µg/m3 respectivement pour ces deux contaminants, bien qu’ils aient observé de sérieuses lacunes dans l’entretien et l’utilisation des systèmes de ventilation à la source.

Commentaire

La publication traite de l’exposition à plusieurs contaminants, mais seuls les résultats reliés aux nanoparticules ont été présentés. Bien que la méthodologie présentée soit bien construite et que l’instrumentation des mesures en temps réel choisie soit conforme aux règles de l’art actuelles, plusieurs lacunes ont été constatées au niveau de l’interprétation des résultats. La présence de particules de diamètre aérodynamique supérieur à 10 µm dans les prélèvements massiques, puisqu’aucun cyclone n’était utilisé, peut biaiser fortement les résultats si on cherche à évaluer la contribution des particules de dimension inférieure à 0,1 µm. Ce choix de méthode de prélèvement est d’ailleurs incompatible avec la VLE3 de 3 mg/m3 qu’utilisent les auteurs

Métrologie des nanoparticules : de nouvelles avancées ?Période : avril 2013 à août 2013

Maximilien DEBIA et Charles BEAUDRY | maximilien�debia@umontreal�ca

Université de Montréal – Département de santé environnementale et santé au travail – Montréal, Québec – Canada

Mots clés : Exposition, Métrologie, Nanoparticules, Nanoparticules d’argent, Nanotubes de carbone

La croissance de l’invention et de l’utilisation des nanoparticules de synthèse est une réalité du monde moderne. L’incertitude persiste concernant le type de mesure le plus approprié pour l’évaluation des risques liée aux nanoparticules. L’évaluation des risques doit-elle être basée sur la concentration massique (mg/m3, µg/m3) ou sur une autre unité de mesure, telle la concentration en nombre (particules/cm3) ? Une autre incertitude réside dans l’identification des outils les plus appropriés pour mesurer ces paramètres. Les tentatives actuelles d’évaluation de l’exposition continuent à être disparates quant à leur méthodologie et incertaines quant à leurs conclusions. Les deux articles choisis (1, 2) montrent bien le dilemme où se trouve actuellement l’évaluation de l’exposition aux nanoparticules de synthèse.

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pour confirmer l’absence de risque puisqu’il s’agit de la VLE3 des particules alvéolaires de l’ACGIH4. Il est aussi singulier que les auteurs choisissent d’ignorer les mesures en temps réel dans leur évaluation du risque, tout autant que de tenter d’expliquer par une diminution de la charge de travail, un rapport de 104 entre les concentrations en nombre des jours 1 et 2, ou de ne pas discuter la contribution des sources anthropiques.

Évaluation de l’exposition professionnelle chez les fabricants et les entreprises de transformation de nanotubes et nanofibres de carbone : mesures en temps réel avec des instruments portables à lecture directeDahm MM, Evans DE, Schubauer-Berigan MK, Birch ME, Deddens JA. Occupational exposure assessment in carbon nanotube and nanofiber primary and secondary manufacturers: mobile direct-reading sampling. Ann Occup Hyg 2013;57(3):328-44.

Résumé

Les auteurs ont évalué l’exposition aux nanotubes et nanofibres de carbone (CNF5), dans trois sites de fabrication de nanotubes de carbone (CNT6) à simple, double et multiple parois (MWCNT7), ainsi que dans trois sites de transformation. Les activités évaluées comprenaient la production sous réacteur, la pulvérisation et le tamisage, la pesée, le mélange et l’ensachage des CNT6 et CNF5.Trois types d’instruments portables à lecture directe (ILD8) ont été utilisés lors des évaluations : un CPC9 (TSI CPC 3007) qui mesure la concentration en nombre (p/cm3) des particules de 10 à 1 000 nm, un photomètre (TSI DustTrak 8533/8520-cyclone Dorr-Oliver) qui mesure la concentration massique respirable (mg/m3), et un DC10 (DC 2000 CE) qui mesure la surface spécifique (µm2/cm3) des particules. Des mesures pour évaluer la contribution d’autres sources anthropiques intérieures et extérieures (particules ultrafines) ont été faites, lorsque c’était possible, à chaque site. La distribution de toutes les observations des ILD8 étant log normale pour chaque activité, les résultats ont été transformés de manière logarithmique. Les valeurs rapportées sont les moyennes géométriques des observations. Les mesures de CPC9 varient de 2,1 103 pour la production de MWCNT7 à 4,3 104 p/cm3 pour la pulvérisation et le tamisage de MWCNT7 alors que la concentration engendrée par les sources anthropiques intérieures atteint 1,2 104 p/cm3 au même endroit. Les mesures massiques de photomètre varient de 0,01 à 0,04 mg/m3 pour les mêmes activités alors que la concentration engendrée par les sources anthropiques intérieures atteint 0,04 mg/m3 au même endroit. Il en va de même pour les mesures de surface spécifique. Les auteurs n’ont observé aucune tendance relative à l’exposition entre les activités similaires dans les différents sites. De plus, ils n’ont observé aucune corrélation entre les mesures des différents ILD8 présentées dans cette étude et des concentrations massiques de carbone élémentaire et des concentrations en nombre de nanotubes de carbone déterminées par microscopie électronique. Ces derniers résultats sont présentés dans une autre publication (3). Les concentrations engendrées par les

sources anthropiques, similaires à celles mesurées durant les activités de production, rendent également l’interprétation de celles-ci extrêmement incertaine puisque ces ILD8 ne permettent pas de distinguer les particules des sources anthropiques des nanoparticules de synthèse. Finalement, les auteurs mettent fortement en doute l’utilité des trois ILD8 pour l’évaluation de l’exposition aux nanotubes de carbone, bien que ces instruments puissent fournir des indications intéressantes par exemple sur l’efficacité des moyens de maîtrise de l’exposition et les hypothèses de génération.

Commentaire

Les auteurs avaient pour objectif d’établir l’utilité de trois ILD8 dans l’évaluation en temps réel de l’exposition des travailleurs aux nanoparticules de synthèse. La méthodologie de mesure, l’interprétation des résultats et les présentations graphiques sont très précises. Il semble difficile cependant d’arriver à une autre conclusion que celle des auteurs à partir des données présentées : « Compte tenu des incertitudes dans les données des ILD8, le CPC9, le photomètre et le DC10 sont des outils non fiables pour quantifier l’exposition aux CNTs6 et aux CNFs5 ». Il faut toutefois reprendre les éléments de nuance des auteurs pour indiquer que les ILD demeurent des outils qui permettent, s’ils sont bien utilisés et si les utilisateurs sont conscients de leurs limites, d’identifier les sources de génération de particules, d’évaluer l’efficacité de moyens de maîtrise et donc de maîtriser les expositions professionnelles.

Conclusion générale

Il y a déjà de nombreuses années que l’on se préoccupe des risques pour la santé d’une exposition aux nanoparticules et que l’on cherche à déterminer le ou les paramètres de mesure de cette exposition les plus justes pour prédire les effets sur la santé (4,5)� Si les travaux de Dahm et coll� (2) et de Lee et coll� (1) ne permettent toujours pas de présenter et de valider une méthode pour évaluer les expositions professionnelles aux NP, ils contribuent toutefois à la réflexion globale sur la métrologie des nanoparticules�Les ILD sont limités dans l’analyse quantitative des potentiels d’exposition mais ils demeurent utiles dans une démarche de prévention par exemple pour évaluer les hypothèses de génération ou encore pour évaluer l’efficacité des moyens de maîtrise�

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General conclusion

For several years, nanoparticle risk assessment has been a subject of interest and we have been trying in that time to find the proper metrics of people exposure levels that relate to human health effects (4, 5). The works of Dahm et al. (2) and Lee et al. (1) do not propose nor validate an innovative method to monitor NP exposure. However, these works are important to improve the general knowledge related to the NP monitoring.The direct reading instruments were limited in their usefulness in quantifying potential exposures but were helpful for prevention strategies such as hypothesis generation and control method evaluations.

Lexique

(0) TSP : Total suspended particulates(1) ICP-MS : Spectroscopie de masse à plasma inductif(2) SMPS : Spectromètre de mobilité électrique(3) VLE : Valeur limite d’exposition(4) ACGIH : American Conference of Governmental Industrial

Hygienists(5) CNFs : Nanofibres de carbone(6) CNTs : Nanotubes de carbone(7) MWCNTs : Nanotubes de carbone à parois multiples(8) ILD : Instrument à lecture directe(9) CPC : Compteur de noyaux de condensation(10) DC : Chargeur de diffusion

Publications de référence

(1) Dahm MM, Evans DE, Schubauer-Berigan MK, et al. Occupational exposure assessment in carbon nanotube and nanofiber primary and secondary manufacturers: mobile direct-reading sampling. Ann Occup Hyg 2013; 57(3):328-44.

(2) Lee JH, Sohn EK, Ahn JS, et al. Exposure assessment of workers in printed electronics workplace. Inhal Toxicol 2013; 25(8):426-34.

(3) Dahm MM, Evans DE, Schubauer-Berigan MK, et al. Occupational exposure assessment in carbon nanotube and nanofiber primary and secondary manufacturers. Ann Occup Hyg 2012; 56(5):542-6.

(4) Nelson MA, Domann FE, Bowden GT, et al. Effects of acute and subchronic exposure of topically applied fullerene extracts on the mouse skin. Toxicol Ind Health 1993;9(4):623-30

(5) Aitken RJ, Creely KS, and Tran CL. Nanoparticles: an occupational hygiene review. Research report 274. Edinburg, UK: Institute of Occupational Medicine, Research report 274, HSE Books. 2004. 102p.

Autres publications identifiées

Belosi F, Ferrari S, Poluzzi V, et al. Comparison between two different nanoparticle size spectrometers. J Air Waste Manage Assoc 2013; 63(8):918-25Cette étude compare les mesures de la concentration en nombre et de la distribution granulométrique des mêmes échantillons de nanoparticules prises par deux instruments différents, le DMPS et le FMPS. Des différences significatives ont été observées pour les deux paramètres mentionnés. Il est, en effet, essentiel de normaliser les méthodes de mesure pour l’évaluation de l’exposition.Warheit DB. How to measure hazards/risks following exposures to nanoscale or pigment-grade titanium dioxide particles. Toxicol Lett 2013; 220 (2):193-204Les auteurs estiment que la documentation disponible sur l’évaluation du risque associée à l’exposition au dioxyde de titane souffre de carences méthodologiques. Ils proposent les orientations que devrait prendre l’analyse du risque de ce contaminant pour en améliorer la qualité. Ce document met en évidence la complexité d’élaborer une méthodologie d’évaluation du risque dans le domaine des nanoparticules.Bekker C, Brouwer DH, Tielemans E, et al. Industrial production and professional application of manufactured nanomaterials -enabled end products in dutch industries: potential for exposure. Ann Occup Hyg 2013; 57(3):314-27L’étude définit les secteurs de l’industrie néerlandaise les plus touchés par la présence des nanomatériaux comme les secteurs où l’utilisation de ceux-ci comme matériel de substitution à des matériaux conventionnels, atteint une pénétration du marché supérieure à 5 %. Ce critère pourrait servir à orienter des futurs projets de recherche et les choix des institutions de santé publique.

Conflits d’intérêts

Les auteurs déclarent : n’avoir aucun conflit d’intérêts ; avoir un ou plusieurs conflits d’intérêts.

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