Accès rapides :
DOSSIER :

Mesure des expositions aux agents chimiques et biologiques

Sommaire du dossier

Vous êtes ici :

  1. Accueil
  2. Risques
  3. Mesure des expositions aux agents chimiques et biologiques
  4. Mesure de l’exposition atmosphérique (rubrique sélectionnée)

Mesure de l’exposition atmosphérique

Pour évaluer l’exposition professionnelle aux agents chimiques ou biologiques, il faut répondre à ces questions : à quoi les travailleurs sont-ils exposés ? en quelle quantité ? Une stratégie de prélèvement doit tout d’abord être établie, basée sur l’observation des postes de travail. Des méthodes de prélèvement et d’analyse adaptées doivent ensuite être sélectionnées et mises en œuvre. Il faut enfin interpréter les résultats de manière à transformer l’observation en action pour la prévention.

Stratégie de prélèvement

Objectif

L’objectif des mesurages est décisif dans l’établissement de la stratégie de prélèvement. Par exemple, le chargé de prévention en entreprise pourra préférer estimer les variations d’exposition d’un ensemble de travailleurs au cours d’une journée de travail, en vue de détecter les étapes les plus polluantes d’un procédé pour suggérer des actions correctives. Le médecin du travail, quant à lui, pourra juger nécessaire d’avoir une estimation sur un travailleur particulier, mais sur l’ensemble de l’année. Des mesures peuvent être également envisagées suite à des effets sur la santé constatés chez les salariés à certains postes.

Si l’objectif est le contrôle réglementaire des expositions, la manière d’établir un diagnostic de respect ou de dépassement de la valeur limite d’exposition professionnelle (VLEP) respecte des préconisations précises.

Éléments à prendre en compte

La mesure de l’exposition atmosphérique répond à des règles précises de durée et de méthode. Afin de comparer le résultat d’un mesurage à une valeur limite d’exposition professionnelle (VLEP) quand elle existe pour l’agent considéré, il convient d’ajuster le temps de prélèvement en fonction de l’objectif.

La détermination d’exposition « courte durée » se fait sur une période de 15 minutes et est comparée à la VLEP court terme (VLEP-CT) alors que la comparaison à la VLEP-8h se fait à partir de mesurages plus longs idéalement égaux à la durée du poste de travail.

Pour effectuer ces mesures, l’utilisation de prélèvements individuels, dans la zone respiratoire des travailleurs, est l’approche la plus représentative de l’exposition réelle. Les mesures à point fixe dites d’« ambiance du lieu de travail » quant à elles permettent de cartographier la concentration dans une zone, un atelier par exemple. Ce type de mesure ne peut pas être utilisé pour l’évaluation de l’exposition des travailleurs car il n’est pas représentatif et peut la sous-estimer.

Difficultés rencontrées

La principale difficulté à résoudre, pour la réalisation de mesures d’exposition représentatives, est la variabilité des concentrations qui est généralement importante. Elle se décline de deux manières : la variabilité temporelle et la variabilité spatiale.

Pour prendre en compte cette variabilité, il est nécessaire de réaliser plusieurs mesures sur des journées différentes représentatives de l’activité et sur des travailleurs différents. Les prélèvements peuvent, par exemple, être réalisés à différentes périodes de l’année si l’activité est saisonnière ou si les conditions climatiques influent sur l’exposition.

Principe de mise en œuvre

A partir des données issues de l’évaluation du risque chimique et du risque biologique, une stratégie de prélèvement est mise en place. Elle définit l’ensemble des agents chimiques ou biologiques concernés ainsi que les moyens à mettre en œuvre pour la mesure de l’exposition à ces agents. La caractérisation des agents chimiques peut être complétée par l’aide de méthode d’identification telle que le screening.

En fonction des objectifs recherchés, cette stratégie peut s’appuyer sur des prélèvements individuels et sur des groupes d’exposition similaire (GES) : il s’agit de groupes de travailleurs réalisant les mêmes tâches dans les mêmes conditions et présentant, par conséquent, un même profil d’exposition pour les substances concernées. L’utilisation des GES permet de limiter le nombre de mesures à effectuer.

Apport des modèles d’expositions

Afin de mieux anticiper les moyens à déployer, des modèles d’exposition permettent d’estimer à l’avance les niveaux d’exposition supposés par groupes d’exposition similaire pour certains agents chimiques. Un modèle est la plupart du temps matérialisé par un logiciel ou une feuille de calcul.

Quel que soit le modèle, le principe de fonctionnement est commun : certaines informations pertinentes doivent être collectées lors de la visite préalable, comme le type de substance, ses propriétés physicochimiques, le secteur d’activité de l’entreprise ou la tâche. Ces informations demandées varient d’un modèle à l’autre mais sont  toujours utilisées pour nourrir des fonctions mathématiques dont le résultat est une estimation de l’exposition.

Préparation de l’intervention

La mesure des expositions se déroule généralement en deux étapes successives : le prélèvement qui consiste à piéger les polluants sur un support de collecte adapté puis l’analyse qui se fait de manière différée au laboratoire. Dans certains cas particuliers, des mesurages directs des expositions  sont possibles à l’aide de moyens de mesure en temps réel.

L’intervention ne doit pas perturber l’activité de l’entreprise. Toutefois, les mesures d’exposition peuvent occasionner des modifications des pratiques habituelles et ainsi  générer des risques. Pour formaliser cette relation avec l’entreprise pour cette intervention, il est donc nécessaire d’établir un plan de prévention. Ce plan identifie les moyens de limiter à la fois les risques spécifiques de l’entreprise auxquels les préleveurs sont exposés et ceux générés par le prélèvement pour les travailleurs.

Le choix du matériel dépend des polluants sélectionnés lors de l’établissement de la stratégie de prélèvement.  Avant l’intervention et la mise en œuvre des prélèvements, il est nécessaire de s’assurer du bon état de fonctionnement des équipements et de leur adéquation aux objectifs des mesures : pré-réglages, étalonnage, maintenance, conformité, autonomie...

Lors de la préparation de l’intervention, il est impératif que des échanges entre le préleveur et l’analyste définissent les informations pertinentes et les conditions optimales pour assurer des prélèvements représentatifs et des analyses fiables : les gammes de concentration, les spécificités des supports de collecte et des dispositifs de prélèvements par rapport aux analyses, la durée et les conditions de conservation après prélèvement , la présence potentielle d’autres polluants...

Prélèvement

Le principe du prélèvement diffère selon la nature des polluants à capter. Une fiche méthodologique de la base de données MétroPol de l’INRS récapitule ce qu’il faut savoir sur le principe général et la mise en œuvre pratique du prélèvement .
 

MétroPol, base de données sur la métrologie des polluants

MétroPol  est un recueil de méthodes pour le prélèvement et l'analyse d’agents chimiques et biologiques présents dans l'air et dans certains matériaux dans un objectif d’évaluation de l'exposition professionnelle. Les méthodes proposées sont validées et décrivent précisément les conditions de prélèvements et d’analyses sous forme de modes opératoires. Cette base comprend environ 300 méthodes de mesures spécifiques à une substance ou à une famille de substances. Elle est complétée par le guide méthodologique MétroPol décrivant l'ensemble des conseils et recommandations pour mener à bien une campagne d'évaluation de l'exposition professionnelle.

Particules en suspension dans l’air

Lorsque les polluants sont sous forme de particules dispersées dans l’air, le prélèvement se fait de manière active. Les particules sont captées au travers d’un dispositif de prélèvement, et collectées sur un support en vue d’une analyse gravimétrique, chimique ou biologique au laboratoire.

Dans les atmosphères de travail, les particules se retrouvent sous forme liquide ou solide et diffèrent par leur nature : chimique ou biologique. Les particules présentent une grande diversité en taille, de quelques nanomètres à plusieurs dizaines de micromètres, en forme, en composition, en concentration... Cette grande diversité implique qu’il n’existe pas une méthode de prélèvement universelle pour caractériser l’exposition aux aérosols. Néanmoins, en santé au travail, l’exposition suppose le prélèvement d’une fraction spécifique de l’aérosol.

Fractions d'aérosol utilisées dans le domaine de la métrologie des expositions

  • Fraction inhalable : ensemble des particules qui peuvent être aspirées par le nez ou la bouche
  • Fraction thoracique : particules qui peuvent pénétrer au-delà du larynx
  • Fraction alvéolaire : particules qui peuvent pénétrer le plus profondément dans l’appareil respiratoire jusque dans les alvéoles pulmonaires.

Dispositifs à point fixe ou individuel

Les dispositifs de prélèvement d’aérosols à point fixe ou individuel ont été développés et validés pour la mesure des concentrations massiques correspondant à l’une des trois fractions d’aérosols utilisées.

La cassette fermée est utilisée pour le prélèvement de la fraction inhalable. Les cyclones permettent quant à eux de réaliser des prélèvements des fractions thoracique ou alvéolaire, en fonction des modèles ou des débits utilisés. Enfin, les dispositifs de prélèvement CIP 10 et CAThIA sont polyvalents : ils permettent de sélectionner alternativement l’une des trois fractions en adaptant leur configuration.

Tous ces dispositifs sont associés à des règles de bonnes pratiques qui doivent être mises en œuvre afin d’obtenir une mesure représentative de l’exposition du travailleur.

Cas particulier des particules de taille nanométrique

L’évaluation des expositions aux aérosols composés en tout ou partie de particules de taille nanométrique, produites de manière intentionnelle ou non, nécessite une approche spécifique. Dans ce contexte, le mesurage de nouveaux indicateurs d’exposition tels que le nombre et la surface, ou d’autres paramètres caractéristiques des particules telles que la forme et la densité sont actuellement explorés. 

Des techniques de mesure en temps réel, reposant sur des principes plus ou moins sophistiqués, peuvent être employées afin de caractériser la distribution granulométrique des aérosols ou leurs profils de concentration en nombre, en surface ou en masse.

Cas particulier des aérosols biologiques

Les aérosols biologiques, ou bioaérosols, sont constitués de particules d’origine biologique incluant des microorganismes tels que des bactéries, des moisissures ou leurs débris ainsi que leurs composés ou leurs toxines. L’exposition à ces bioaérosols peut être associée à différents effets sur la santé des travailleurs. Le prélèvement et l’analyse de ces entités microbiennes nécessitent le recours à des méthodes spécifiques.

Gaz et vapeurs

Pour les gaz et vapeurs, le prélèvement actif consiste à faire passer un volume d’air au travers d’un support à l’aide d’une pompe. Le support est sélectionné en fonction de sa capacité à piéger et à retenir les substances cibles.

Pour certains composés organiques volatils (COV), il est également possible de réaliser un prélèvement passif  pour lequel les composés sont directement piégés sur le support sans utiliser de pompe. Il s’agit de prélèvements simples à mettre en œuvre tout aussi performants que les prélèvements actifs. 

Fumées, brouillards et autres mélanges de particules

Enfin, certaines substances peuvent se trouver dans l’atmosphère sous forme d’un mélange de vapeurs et de particules, il s’agit notamment des fumées, des brouillards et plus généralement de tous les composés semi volatils. Pour piéger ces substances, il est nécessaire d’associer en série un dispositif de prélèvement des particules et un dispositif de prélèvement des vapeurs. Cette association implique un ensemble de contraintes supplémentaires pour la validation et l’utilisation de la méthode.

Performance des méthodes et conservation des prélèvements

Les méthodes de prélèvement sont caractérisées par des performances qui sont déterminées lors de leur mise au point : capacité de collecte, volume maximal de prélèvement, performance des pompes... Les recommandations et exigences pour ces méthodes sont décrites dans un ensemble de normes nationales et internationales qui garantissent le niveau de performance  de ces méthodes.

Ces informations sont reprises dans les différents guides de mise au point utilisés pour valider les méthodes d’analyse de la base de données MétroPol.

La conservation des substances collectées  doit être assurée depuis le prélèvement jusqu’à l’analyse, les conditions qui la garantissent sont validées lors du développement des méthodes et sont explicitées dans les modes opératoires.

Analyse

La méthode d’analyse diffère selon la nature physique, chimique et biologique des polluants prélevés. Son objectif est de déterminer la quantité de polluant collecté, souvent la masse ou un nombre (pour en savoir plus, voir la fiche méthodologique de la base de données MétroPol présentant le principe général de l’analyse en laboratoire).

Dans le cas le plus simple, l’analyse est une mesure de la masse et dans les cas les plus complexes, le dispositif de prélèvement subit un ou plusieurs traitements avant d’être analysé par la technique la plus adaptée. Quelle que soit cette technique, le signal détecté est proportionnel à la quantité de substance analysée. Il est donc nécessaire de réaliser une opération d’étalonnage qui permet de déterminer la relation mathématique entre la quantité de substance analysée et le signal mesuré.

Les méthodes d’analyse sont caractérisées par des performances  qui sont déterminées lors de leur mise au point : sensibilité, spécificité, robustesse, conservation... Les recommandations et exigences pour ces méthodes sont décrites dans un ensemble de normes nationales et internationales qui garantissent le niveau de performance de ces méthodes. Ces informations sont reprises dans les différents guides de mise au point utilisés pour valider les méthodes d’analyse de la base de données MétroPol .

Expression des résultats et exploitation

La concentration atmosphérique  mesurée au moment du prélèvement est le plus souvent exprimée en concentration massique et est égale à la masse de substance déterminée par l’analyse rapportée au volume d’air prélevé. Pour certains agents chimiques ou biologiques, il peut s’agir d’une concentration numérique pour laquelle le nombre d’entités comptées au cours de l’analyse est alors rapporté au volume d’air prélevé.

La concentration mesurée représente donc une valeur moyennée sur la période de prélèvement. Elle ne rend pas compte de la variabilité temporelle encore appelée profil de concentration.

Incertitude et variabilité

Le calcul de la concentration prend en considération deux composantes : l’incertitude  et la variabilité.

L’incertitude technique est liée aux opérations de prélèvements et d’analyse. Celle-ci s’appuie sur les performances de la méthode et des instruments de mesure et sa valeur est comprise entre 10 % et 50 %.

La variation spatiale et temporelle de la concentration est prise en compte lors de l’élaboration de la stratégie de prélèvement. Plus difficile à évaluer, elle repose sur la réalisation de prélèvements multiples espacés dans le temps et l’utilisation d’outils statistiques et de modélisation pour l’élaboration d’un diagnostic.

Interprétation des résultats

L’interprétation des résultats, associés à l’incertitude et à la variabilité, permet d’établir un diagnostic de respect ou de dépassement de la valeur limite d’exposition professionnelle, lorsqu’elle existe, ou d’une valeur guide ou encore d’une valeur témoin. À défaut, le principe de réduction des expositions s’applique : les groupes d’exposition similaire (GES) pour lesquels les expositions sont les plus élevées sont prioritaires.

Mis à jour le 19/11/2015