Étude en milieu contrôlé des différences de performances des dispositifs de prélèvement d'isocyanates dans l'air

Aubin, Simon (2023). « Étude en milieu contrôlé des différences de performances des dispositifs de prélèvement d'isocyanates dans l'air » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en chimie.

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Résumé

Les isocyanates sont des composés chimiques utilisés dans les lieux de travail pour la fabrication, par polymérisation, de polyuréthanes (peintures, vernis, emballages, vêtement, chaussures, matelas, mousse isolante, adhésif…). Ces composés sont des irritants et sensibilisants connus des milieux de travail, principalement en raison qu’ils sont une des principales causes de l’asthme professionnel. Des méthodes doivent mesurer l’exposition des travailleurs aux isocyanates dans l’air. Ces derniers sont complexes à mesurer en raison de leur caractère semi-volatil, leur réactivité et les normes d’expositions très basse (1 à 5 ppb sur 8h). Plusieurs méthodes de référence ont été développées au cours des dernières décennies, basées sur des approches de dérivation chimique dans des milieux collecteurs liquide (barboteur) ou des supports de collecte solides (filtre imprégné). Des comparaisons de méthodes ont établi que le type d’émission d’isocyanate dans l’air (phases physiques, taille des particules, réactivité…) avaient un effet significatif sur leurs performances. Des études de comparaison concluaient de façon contradictoire sur les performances de certaines méthodes selon le type d’émission mesuré. Malgré l’absence de consensus et certaines différences observées entre les méthodes, peu d’études se sont penchées sur les causes fondamentales de ces différences. L’objet de cette recherche était d’étudier les différences de performances des dispositifs de prélèvement d’isocyanates dans l’air afin d’en déterminer les causes. Une étude de comparaison a comparé cinq méthodes de mesure du diisocyanate de toluène (TDI) dans l’air d’une usine de fabrication de mousse flexible. Les méthodes utilisées étaient OSHA 42 modifiée, AssetTM EZ4-NCO, Iso-Chek 1-(2-méthoxyphényl)pipérazine, DAN (1,8-diaminonaphtalène), et CIP10. Comparé à la méthode OSHA, celle qui fournissait les concentrations les plus élevées parmi les méthodes, l’Asset et la DAN ont produit les plus faibles biais, alors que la CIP10 et l’Iso-Chek ont produit les biais les plus élevés. Bien que les biais produits par les méthodes CIP10 et Iso-Chek s’expliquaient par leur principe de prélèvement, celui entre les méthodes OSHA et Asset, toutes deux considérées comme des méthodes de référence, a mis en évidence que certains mécanismes du prélèvement des isocyanates aéroportés ne sont pas totalement compris. Un système de génération d’atmosphères contrôlées de diisocyanate de diphénylméthane (MDI) en laboratoire a été développé et validé pour permettre des études de comparaison de méthodes. Le système consiste en différents modules générant du MDI en nébulisant une solution dans des chambres de mélange et d’exposition dans des conditions contrôlées de débit, température et d’humidité relative. Les méthodes utilisées pour mesurer le MDI étaient une version modifiée d’Iso-Chek® (ISO 17736) et la méthode AssetTM EZ4-NCO (ISO 17334-1). Le système générait du MDI à des niveaux de concentration allant de 4 à 233 μg/m³, atteignant l’équilibre en 5 minutes, avec des variabilités documentées de 4% et 15% (écart-type relatif) en termes d’intra et inter essais, respectivement. Ce système simple et facile d’utilisation permettait d’étudier les méthodes de mesure d’isocyanates dans l’air. Quatre méthodes ont été comparées de façon exhaustive en utilisant le système de génération développé : (1) Cassette Swinnex 13 mm; (2) Cassette à face fermée (CFC) 37 mm avec parois internes imprégnées (MAMA-37) ; (3) barboteur et filtre final ; et (4) Dénudeur et FFV (Asset EZ4-NCO). En utilisant la méthode cassette Swinnex comme base de comparaison, les biais moyens observés sur l’intervalle de concentration 5 à 60 μg/m³ étaient non-significatifs. Seule la méthode Asset a démontré une non-concordance par rapport à la méthode cassette Swinnex. Des corrélations significatives (P < 0,05) ont été observées entre les niveaux de concentration de MDI dans l'air et la distribution spatiale du MDI collecté par les méthodes barboteur et Asset. La présence de parois internes imprégnées dans la CFC n'a pas augmenté l'efficacité de collecte pour l'aérosol MDI généré. Une imprégnation MAMA non uniforme sur FFV a été démontrée, alors que le MDI collecté était uniformément réparti dans les échantillons d'air. Ces résultats fournissent une base de connaissances importantes pour la compréhension des différences entre les méthodes. Une approche analytique a été développée pour permettre l’identification et la quantification du MDI non-dérivé in-situ par l’utilisation concomitante de deux agents dérivants : 1-(2-méthoxyphényl)pipérazine (MP) et 1-(2-éthoxyphényl)pipérazine (EP). L’hypothèse initiale de la mesure du MDI non-dérivé in-situ sur un filtre imprégné dès la fin du prélèvement n’a pu être prouvée en raison de limitations liés à l’instabilité du dérivé MDI-MP. Bien que cela reste à investiguer, ces résultats suggèrent que cette instabilité pourrait avoir un effet néfaste sur la mesure des isocyanates dans l’air dans certaines situations. L’ensemble de cette recherche a permis d’augmenter le niveau de compréhension du comportement d’un isocyanate dans différents dispositifs de prélèvement pour ainsi contribuer à identifier des causes possibles d’écarts entre les méthodes. Elle a mis en évidence l’instabilité des dérivés et l’accès potentiellement inégal des particules à l’agent dérivant du fait de leur hétérogénéité spatiale combinée ou de leur accumulation en surface des filtres. En appliquant cette approche de comparaison à des procédés d’émission d’isocyanates plus représentatif des situations réelles, les nouvelles connaissances générées amélioreront la mesure de l’exposition des travailleurs à ces composés toxiques. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : semi-volatils, MDI, échantillonnage, comparaison, méthode, aérosols

Type:	Thèse ou essai doctoral accepté
Informations complémentaires:	Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF/A.
Directeur de thèse:	Breau, Livain
Mots-clés ou Sujets:	Isocyanates / Mesure / Échantillonnage / Air / Exposition (Toxicologie) / Milieu de travail
Unité d'appartenance:	Faculté des sciences > Département de chimie
Déposé par:	Service des bibliothèques
Date de dépôt:	14 déc. 2023 09:06
Dernière modification:	14 déc. 2023 09:06
Adresse URL :	http://archipel.uqam.ca/id/eprint/17240

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