Laboratoire

Mesure de l’exposition aux particules diesel dans les gaz d’échappement

juin. 24 2022

En 1988, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a identifié les gaz d’échappement des moteurs diesel comme potentiellement cancérogènes pour l’homme. Au fur et à mesure que l’inquiétude concernant l’exposition aux gaz d’échappement des moteurs diesel grandissait, des études ont été menées pour fournir des preuves de cancérogénicité. En 2012, une vaste étude a été publiée par l’Institut national du cancer des États-Unis (US National Cancer Institute) et l’Institut national pour la sécurité et la santé au travail (National Institute for Occupational Safety and Health - NIOSH). Cette étude a démontré que les mineurs de fond qui étaient exposés aux émissions de gaz d’échappement des moteurs diesel avaient une incidence significativement plus élevée de cancer du poumon. À la suite de cette étude, le CIRC a reclassé les gaz d’échappement diesel comme cancérogènes pour l’homme.

La matière particulaire diesel (MPD) est un composant majeur des moteurs diesel et est nocive pour la santé. La MPD contient des particules de suie composées principalement de carbone, de cendres, de particules d’abrasion métalliques, d’oxydes de soufre et d’azote, ainsi que de silicates. La majorité de la MPD a une taille inférieure à 1 micromètre. Les particules de suie de diesel sont constituées d’un noyau de carbone élémentaire solide avec d’autres substances comme des composés organiques de carbone (ou hydrocarbures) attachés à la surface. Ces composants carbonés constituent 80 à 85 % de la MPD et se répartissent en deux groupes principaux : le carbone organique (CO) et le carbone élémentaire (CE). Les deux types de carbone peuvent être mesurés à l’aide d’un détecteur à ionisation de flamme par analyse thermo-optique et ils peuvent être combinés pour mesurer le carbone total (CT).

De nombreuses professions exposent les travailleurs aux moteurs diesel et à la MPD. Il peut s’agir d’un danger pour les mineurs, les travailleurs de la construction, les opérateurs d’équipement lourd, les travailleurs des tunnels et les travailleurs des chemins de fer, pour n’en citer que quelques-uns. En fait, toute personne travaillant avec ou autour d’un équipement qui utilise la combustion diesel comme source d’énergie est à risque.

Normes réglementaires relatives aux particules diesel

L’Administration de la sécurité et de la santé au travail (Occupational Safety and Health Administration - OSHA) n’a pas fixé de limite d’exposition admissible (PEL) pour la MPD. Cependant, l’OSHA a fixé des limites pour d’autres composants des moteurs diesel comme le dioxyde d’azote et l’oxyde nitrique.

L’ACGIH a publié en 2001 un avis de changements prévus proposant une norme de 20 µg/m3 pour le carbone élémentaire, mais cet avis a été retiré en 2003.

En 2008, l’Administration de la sécurité et de la santé dans les mines (Mine Safety and Health Administration - MSHA) a publié une règle finale de 160 µg/m3 de carbone total pour les mines souterraines de métaux et d’autres types de mines. Bien que la MSHA utilise le carbone total comme substitut, le carbone total a des interférences de particules non MPD comme le brouillard d’huile, la poussière de charbon et la fumée de cigarette. Il a été suggéré que le carbone élémentaire, qui n’est pas sujet à des interférences, est un meilleur indicateur de l’exposition. Les recherches en cours indiquent une corrélation entre les concentrations de CE et de CT. L’objectif est de trouver un facteur qui puisse être appliqué au résultat de CE, le convertissant ainsi en CT et évitant les interférences.

Échantillonnage de la matière particulaire diesel

La MPD est échantillonnée et analysée selon la méthode NIOSH 5040. L’échantillonneur est constitué d’un filtre en fibre de quartz qui a été préalablement cuit pour réduire sa teneur en hydrocarbures, car elles interfèrent significativement avec les résultats d’analyse. La MPD est échantillonnée à un débit de 2 à 4 L/min pour 142 à 19 000 litres d’air. Il existe plusieurs échantillonneurs à choisir en fonction de l’environnement d’échantillonnage et de l’utilisation des données. Les deux principaux choix sont les suivants :

  • Filtre en quartz cuit SKC (37 ou 25 mm) dans des cassettes standard en styrène de 3 pièces (Cat. 225-401 ou 401-25) : ces échantillonneurs sont généralement utilisés dans des opérations non minières ou au-dessus du sol où il n’y a pas d’interférences d’autres particules. Ils sont échantillonnés à visage ouvert pour assurer une distribution uniforme des particules sur le filtre, ce qui est une condition nécessaire pour la mesure. Ces filtres peuvent être utilisés avec un cyclone pour sélectionner la taille des particules si l’on se trouve dans une zone poussiéreuse.
  • Cassette SKC pour la MPD (réf. 225-317) : ces échantillonneurs sont préchargés avec un impacteur submicronique qui filtre les particules de 1 micron ou plus. Ces échantillonneurs contiennent également deux filtres en quartz, l’un pour l’échantillonnage et l’autre comme blanc dynamique interne. Cette cassette est généralement utilisée lors de l’échantillonnage dans les mines et les zones où les particules proviennent d’autres sources.

Analyse des particules diesel et limites rapportées

Bureau Veritas analyse les particules diesel à une limite rapportée de 2 µg pour le CO et le CE et de 4 µg pour le CT, bien en dessous des limites réglementaires proposées. Bureau Veritas a été l’un des premiers laboratoires commerciaux à disposer d’un analyseur thermo-optique avec détection par ionisation de flamme et l’un des premiers à fournir une analyse de la MPD selon la norme NIOSH 5040.