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MétroPol Silice cristalline M-176

Sommaire de la fiche

Cette méthode décrit le prélèvement en mode Actif sur CIP10-A et l'analyse par gravimétrie et diffraction des rayons X de la (des) substance(s) : Quartz ; Tridymite ; Cristobalite ; Silice cristalline.

Données de validation : Validation partielle

Substances

Informations générales

Propriétés physico-chimiques
Nom N° CAS Formule chimique Classification CMR
Cristobalite 14464-46-1

SiO2

Quartz 14808-60-7

SiO2

Silice cristalline

SiO2

Tridymite 15468-32-3

SiO2

Plus d'informations
Nom Masse molaire Densité Synonymes Fiche toxicologique
Cristobalite 60,09

Silice cristalline

Quartz 60,09 Silice cristalline
Silice cristalline 60,09

FT Silice cristalline

Tridymite 60,09 Silice cristalline

Familles de substances

  • SILICE CRISTALLINE

Principe et informations

Cette méthode permet la détermination de la concentration moyenne de la fraction alvéolaire de silice cristalline.

Formule d'additivité

En présence de poussières alvéolaires contenant une ou plusieurs formes de silice cristalline et d'autres poussières non silicogènes, la condition suivante doit être satisfaite :

Cns/Vns + Cq/0,1 + Cc/0,05 + Ct/0,05 ≤ 1

avec : Cns (mg/m3) : concentration en poussières alvéolaires non silicogènes

            Vns : valeur limite d'exposition pour les poussières alvéolaires sans effet spécifique (5 mg/m3)

            Cq, Cc, Ct (mg/m3) : concentrations respectives en quartz, cristobalite et tridymite.

 

Principe de prélèvement et d'analyse

Domaine d'application

Substance Quantité minimum sur le dispositif Quantité maximum sur le dispositif Concentration minimum Concentration maximum Volume maximum
Cristobalite

2.8µg

10µg/m3

3600L

Quartz

2.8µg

10µg/m3

3600L

Tridymite

2.8µg

10µg/m3

3600L

Réactifs

  • ACIDE CHLORHYDRIQUE
  • ECHANTILLON DE SILICE POLYCRISTALLIN
  • ETALON CERTIFIE
  • ETALON SECONDAIRE
  • ETHANOL
  • FLUORURE DE CALCIUM
  • ISOPROPANOL

Consignes de sécurité pour les manipulations en laboratoire

Méthode de prélèvement

Utilisation du dispositif CIP 10 pour le prélèvement d’aérosols

Un dispositif de prélèvement :

Dispositif N°1
  • Type dispositif

    CIP10-Alvéolaire
  • Support ou substrat de collecte

    • FILTRE EN MOUSSE POLYURETHANE
  • Commentaires, conseils et consignes

     

     

Conditions de prélèvement

  • Débit de prélèvement (L/min)

    10
  • Temps de prélèvement maximum en heures

    8

Compléments

Préparation des mousses pour CIP10 :


• Les mousses en polyuréthane contenues dans les coupelles rotatives de prélèvement sont relativement sensibles à l'humidité de
l'air ambiant sur le plan de leur stabilité massique. D'autre part, les mousses utilisées étant de fabrication industrielle, un soin
particulier doit être apporté à leur lavage, préalablement à leur emploi.
- Les mousses sont lavées dans de l'eau savonneuse tiède et pressées plusieurs fois pendant le lavage et les premiers rinçages.
Rincer au moins 5 fois à l'eau ultra-pure.
Des mousses prêtes à l'emploi sont commercialisées, il est nécessaire de s'assurer que leur qualité et prétraitement sont compatibles
avec les analyses à effectuer en réalisant des blancs de laboratoire.

Remarques :
- Si une analyse de silice cristalline doit être effectuée postérieurement à l'analyse gravimétrique, filtrer la dernière eau de rinçage
sur une membrane et s'assurer de l'absence de silice sur celle-ci. Dans le cas contraire, continuer le lavage des mousses.
- Laver séparément les coupelles avec leur couvercle.
- Faire sécher les mousses et les coupelles à l'étuve en les plaçant à plat sur un plateau propre pendant environ 12 h à environ
50°C.
- Placer les mousses propres dans les coupelles au moyen d'une pince.
• Prévoir un certain nombre de coupelles qui ne seront pas utilisées mais serviront de blancs de terrain et blancs de laboratoire. En
principe, utiliser au moins trois blancs de laboratoire pour 10 coupelles préparées.
• Ouvrir les coupelles et placer le couvercle sous la coupelle ouverte. Les mettre pendant 4 h à l'étuve à 50°C. Conditionner ensuite
les coupelles par un séjour d'une nuit dans le local de pesée (les coupelles avec leur couvercle seront pesées avec les mousses).

 

Après le prélèvement, maintenir l’ensemble dans la position normale de fonctionnement et éviter les chocs jusqu’à récupération des mousses.



Préparation des dispositifs de prélèvement en vue d’une intervention en entreprise

Méthode d'analyse

Principe général de l'analyse en laboratoire

Préparation d'analyse

  • Nombre d'étapes de préparation

    1
Une technique de préparation d'analyse :
Technique de préparation d'analyse N°1
  • Autres conditions de préparation

    Détermination gravimétrique des échantillons prélevés

     

    La détermination gravimétrique de la masse des particules prélevées est réalisée selon la méthode décrite pour les Aérosols en fraction alvéolaire sur CIP10-A.

     

    Traitement des échantillons prélevés par CIP10-A

     

    •    Récupérer la mousse dans un bécher approprié et l’attaquer avec 15 mL d’acide chlorhydrique 3N.
    •    Ajouter 15 mL d’isopropanol et filtrer la solution obtenue sur filtre PVC.
    •    Disposer la mousse et le filtre PVC dans un creuset taré en platine.
    •    Imbiber la mousse et le filtre PVC avec de l’éthanol, puis enflammer l’ensemble.
    •    Calciner le creuset à 600°C pendant 3 h.
    •      Placer le creuset dans un dessiccateur et laisser refroidir pendant au moins 12 heures.
    •      Peser le creuset.
    •    Ajouter 1,5 mg de fluorure de calcium.
    •      Rincer avec de l’isopropanol et soumettre pendant quelques minutes aux ultrasons.
    •    Filtrer le mélange sur un filtre en polycarbonate taré.
    •      Monter ensuite le filtre dans un porte-échantillon de l'appareil de diffraction des rayons X.
    •    Effectuer une correction des effets de matrice en plaçant le filtre en polycarbonate sur un filtre ou support métallique présentant peu de pics de diffraction (par exemple une pastille support en aluminium-Cf données de validation - compléments)

     

    Remarques :

    -       L’attaque acide a pour but d’éliminer la calcite dans les mélanges en contenant et d’éviter ainsi la formation d’un silicate de calcium.

    -       L’ajout systématique de 1,5 mg de fluorure de calcium a pour but de s’affranchir de la non linéarité des courbes d’étalonnage lorsque la quantité de matière déposée sur le filtre en polycarbonate est faible.

    -       Les échantillons servant de blancs de terrain sont traités de la même façon.

     

Une condition analytique :

Condition analytique N°1
  • Technique analytique

    • DIFFRACTION DES RAYONS X
    • GRAVIMETRIE
  • Détecteur

    • DIFFRACTION DES RAYONS X
  • Commentaires, conseils ou condition particulières

    Réglage de l'appareil à rayons X
    et paramètres de fonctionnement
    • Régler l'appareil en fonction de ses caractéristiques et des préconisations du constructeur. Déterminer tous les paramètres nécessaires à la répétition de l'essai dans les mêmes conditions et relever les valeurs adoptées.
    • Une analyse qualitative est réalisée sur un spectre de diffraction enregistré sur un domaine angulaire étendu. L'analyse quantitative est effectuée sur les raies correspondant aux distances inter-réticulaires d du quartz (3,34 Å, 4,26 Å, 1,82 Å et 1,54 Å) ; de la cristobalite (4,04 Å, 2,49 Å, 2,47 Å et 2.84 Å) ; et de la tridymite (4,11 Å , 4,33 Å et 3.82 Å).

    Remarques

    -  La seconde raie du quartz présente une intensité d'environ 20 % de la raie principale.

    -  La présence de quartz est fréquente sur les filtres, la cristobalite et la tridymite sont plus rares (respectivement 10 % et moins de 1 % des cas).

    -  Effectuer l'analyse quantitative sur une raie non interférée.

    Interférences

    Elles sont dues à la présence dans l'échantillon de composés dont certaines raies de diffraction coïncident ou sont très proches de celles du quartz ou de la cristobalite (par exemple : silicate de calcium, kaolin, biotite).

     

Étalonnage et expression des résultats

La méthode d'étalonnage indiquée est celle utilisée lors du développement. Elle n'a cependant pas de caractère obligatoire

  • Principe d'étalonnage

    externe
  • Commentaires

    Préparation des étalons
    Comparaison étalon certifié/étalon secondaire
    • Les étalons sont réalisés à l'aide d'un étalon secondaire raccordé à un étalon de silice certifié. L'intensité des raies augmentant avec la taille des particules, ces étalons doivent être de granulométrie proche pour pouvoir être comparés sinon l'influence de la granulométrie doit être étudiée.
    • Cette étape est réalisée à l'aide du montage ci-dessous dont l'intérêt est de réduire le plus possible la quantité de matière nécessaire, la quantité d'étalon certifié étant toujours très limitée.
    • Les dimensions sont données à titre indicatif.

     

     

    Mode opératoire

    • Repérer les faces des filtres à l'œil nu ou suivant la méthode décrite dans les données complémentaires.
    • Préparer les filtres (neutralisation de l'électricité statique…) et les peser conformément à la méthode Aérosols en fraction alvéolaire sur cyclone.
    • Placer un dispositif de prélèvement (cyclone et cassette porte-filtre) dans la chambre d'empoussièrement. Relier ce système à une pompe à débit régulé à 1,7 L/min (± 5 %).
    • Générer de la poussière de silice (dans un premier temps l'étalon certifié puis l'étalon secondaire).
    • Attendre l'homogénéisation de la chambre, puis prélever à des temps définis de façon à obtenir des dépôts de silice de masse croissante.
    • Après prélèvement, nettoyer l'extérieur du dispositif de prélèvement, séparer le cyclone de la cassette et boucher la cassette.

    Remarques

    -  Ces manipulations doivent être réalisées en maintenant l'ensemble en position normale de fonctionnement et en évitant les chocs.

    -  Le cyclone devra être nettoyé par aspiration des poussières à l'aide d'un aspirateur contenant "un filtre absolu" ou tout autre système permettant de limiter l'exposition. Cette étape permet d'éviter une accumulation de particules sur les parois du cyclone qui modifierait ces propriétés.

    • Retirer le filtre de la cassette avec précaution, le conditionner et le peser à nouveau pour avoir la masse exacte de poussière déposée.
    • Analyser en diffraction des rayons X les différents filtres, comparer les résultats obtenus et établir la corrélation entre ces deux étalons.

     

    Préparation des filtres étalons pour CIP10-A

     

    • Peser la silice cristalline alvéolaire et ajouter 1,5 mg de fluorure de calcium.
    • Disposer l’ensemble dans un bécher avec 10 mL d'isopropanol.
    • Couvrir le bécher avec un verre de montre et passer aux ultrasons pendant au moins 3 minutes. Renouveler l'opération si toutes les particules ne sont pas en suspension.
    • Filtrer la suspension obtenue ainsi que la solution de rinçage (isopropanol) du bécher et du verre de montre sur un filtre polycarbonate taré.
    • Conditionner le filtre et le peser. Tenir compte des éventuelles pertes pour déterminer la masse réelle de silice cristalline.
    • Monter ensuite le filtre dans un porte-échantillon de l'appareil de diffraction des rayons X.
    • Effectuer une correction des effets de matrice en plaçant le filtre en polycarbonate sur un filtre ou support métallique présentant peu de raies de diffraction (par exemple une pastille support en aluminium-Cf données de validation - compléments).

    La gamme de chargement à réaliser est de 25 µg à au moins 2000 µg sur des filtres en polycarbonate de diamètre de pore 0,4 µm.

     

     

  • Calcul de la quantité de substance sur le dispositif

    La concentration de silice cristalline C (mg/m3) dans l'air échantillonné est donnée par :

    avec : 

          :    intensité pour la phase j de la raie de diffraction i (principale non interférée), en coups degrés (2θ) par seconde, portée à la puissance α

     kαij   :    coefficients de la régression polynomiale (3e degré maximum) déterminés par étalonnage, pour la puissance a de la phase j de la raie de diffraction i. Seuls les coefficients significativement différents de 0 (≤ 5 %) sont pris en compte

     I0Si   :    intensité de la raie d'indices de Miller 100 de l'échantillon de silicium, mesurée lors de l'étalonnage, en (coups/seconde)*degrés

     ISi     :    intensité de la raie d'indices de Miller 100 de l'échantillon de silicium, enregistrée lors du mesurage, en (coups/seconde)*degrés

     VA    :    volume d'air échantillonné, en m3

     

    Remarque
    - Si des effets de matrice ont été corrigés, multiplier la concentration par le facteur de correction d'adsorption de la matrice.

    - Le comptage du blanc de laboratoire doit toujours être inférieur à la LQ, si non, identifier le problème.

Bibliographie

- NF X 43-296. Juin 1995. - Détermination par rayons X de la fraction conventionnelle alvéolaire de la silice cristalline. Échantillonnage sur membrane. La Plaine Saint-Denis, AFNOR, 1995, 19 p.

- NF X 43-259. Mai 1990. - Prélèvement individuel ou à poste fixe de la fraction alvéolaire de la pollution particulaire. Méthode de séparation par cyclone 10 mm. La Plaine Saint Denis, AFNOR, 1990, 15 p.

- D. LORBERAU, P. CARSEY, J. FISCHBACH, J. MULLIGAN. - Evaluation of direct-on-filter methods for the determination of respirable a-quartz. Applied occupational and environmental hygiene, 1990, 5 (1), pp. 27-35.

- Décret n° 97-331 du 10 avril 1997 relatif à la protection de certains travailleurs exposés à l'inhalation de poussières siliceuses sur les lieux de travail. Journal officiel du 12 avril 1997,p. 5578.

- NF X 43-295. Juin 1995. - Détermination par rayons X de la fraction conventionnelle alvéolaire de la silice cristalline. Échantillonnage par dispositif à coupelle rotative. Paris-La-Défense, AFNOR, 1995, 18 p.

- C.EYPERT-BLAISON, J.C.MOULUT, T.LECAQUE, F.MARC, E.KAUFFER : Validation of analysis of respirable crystalline (quartz) in foams used with .CIP10-R sampler. Ann.Occup.Hyg. Vol55, N°4, pp357-368, 2011.

- NF X 43-262. Mars 2012. - Air des lieux de travail – Prélèvement d’aérosols solides à l’aide d’une coupelle rotative (fractions alvéolaire, thoracique et inhalable) ; La Plaine Saint-Denis, AFNOR, 2012, 19 p.

- NF EN 482. Juillet 2012. – Exigences générales concernant les performances des procédures de mesure des agents chimiques. La Plaine Saint-Denis, AFNOR, 2012, 18 p.

 

Historique

Version

Date

Modification(s) faisant l’objet
de la nouvelle version

Paragraphes
concernés

049

15/04/1999

Création

 

049/V01

 

15/09/2005

 

Nouvelle présentation

Suppression de l'annexe 2 (intercalaire en aluminium
et grille inox)

Annexe 3 devient annexe 2

Historique



Prélèvement
Matériel de prélèvement
 

049/V02.01

2013

Révision de la terminologie

 

Cas des échantillons prélevés par CIP10R :

- Conditions de prélèvement

- Préparation des filtres étalons

- Traitement des échantillons

Ajout de références bibliographiques

Modification de l’annexe 1

Ajout des annexes 3, 4 et 5

Tous

 

Tous

M-176/V01

 

Novembre 2015

 

Mise en ligne

Prélèvement CIP10® - Analyse diffraction X

 

 
M-176/V01 Janvier 2018 Ajout Préparation des mousses CIP10 Méthode de prélèvement

Date de mise à jour : février 2018

Ancien numéro de fiche MétroPol : 049