Mesure du potentiel oxydant en temps réel : performances des systèmes basés sur les tests DTT et FOX

L’exposition aux particules a été associée à des effets néfastes sur la santé, notamment des maladies cardiovasculaires et respiratoires et des décès prématurés. Ces effets sont principalement associés au stress oxydatif causé par les espèces réactives de l’oxygène (ROS), soit présentes dans l’air ambiant, soit générées de manière endogène par les interactions entre particules. Le potentiel oxydant (PO) des particules, une mesure qui intègre leurs propriétés physiques et chimiques, est souvent utilisé pour estimer leur réactivité. Cependant, le PO est généralement mesuré en différé après échantillonnage, ce qui limite la représentativité des mesures, due par exemple, à la perte d’espèces à courte durée de vie telles que les ROS ou au vieillissement des particules sur le filtre. Pour remédier à ces limites, notre étude s’intéresse à des méthodes en ligne pour mesurer les PO des espèces particulaires et gazeuses et compare les résultats obtenus à l’aide de deux sondes différentes : le dithiothréitol (PODTT) et le xylénol d’orange ferreux (POFOX).
Le système A collecte les aérosols à l’aide d’un PILS (Particle Into Liquid Sampler), dans lequel l’aérosol collecté est mélangé en continu avec du DTT et injecté à travers une boucle de réaction conçue pour un temps de réaction de 12 minutes. La solution qui a réagi est ensuite titrée avec un excès d’acide dithionitrobenzoïque avant d’être analysée dans un capillaire optique pour mesurer l’absorbance. Le PODTT est déterminé en comparant les concentrations de DTT dans l’échantillon avec des blancs analytiques analysés à intervalles réguliers. Ce système entièrement en ligne permet des mesures continues du PODTT. Le système B recueille des échantillons d'aérosol à l'aide d'une buse de pulvérisation adaptée et les mélange avec le réactif FOX pour mesurer l'oxydation du Fe² en Fe³ à l'aide d'un système d'absorbance par diffusion multiple. Le système fonctionne de manière cyclique en quatre étapes : (1) l'échantillonnage de l'air, (2) l'injection de réactif FOX, (3) l'analyse de la concentration en Fe3+ et (4) une phase de lavage. Cette conception permet une mesure semi-continue du POFOX avec une résolution temporelle de 10 minutes. Le flux de travail cyclique garantit des performances constantes et minimise la contamination croisée potentielle, ce qui le rend adapté à la surveillance à haute fréquence.
La comparaison s'est déroulée en trois phases principales. La première phase a consisté à évaluer la réponse des deux systèmes à des composés modèles sélectionnés : peroxyde d'hydrogène (HO), ions cuivre (Cu²), 1,4-naphtoquinone (1,4-NQ) et fumées de soudage. Des concentrations croissantes de ces composés ont été injectées dans les deux systèmes, révélant des sensibilités distinctes : le test FOX était plus sensible au HO, tandis que le test DTT présentait une sensibilité plus élevée au Cu² et au 1,4-NQ, en accord avec les résultats publiés pour des analyses en différé. La deuxième phase a comparé l'efficacité de l'échantillonnage des deux systèmes et leur réponse en ligne à des concentrations contrôlées de HO et CuSO générées dans un environnement contrôlé en cabine. Ces expériences ont corroboré les résultats de la première phase, permettant de valider les méthodes développées en ligne et la sensibilité différentielle des deux tests à des espèces oxydatives spécifiques. La troisième phase va évaluer les réponses des deux systèmes avec des aérosols plus complexes, notamment les fumées de soudage, les oxydants gazeux et les aérosols organiques secondaires, générés dans des conditions contrôlées. Ces expériences visent à affiner la validation et la comparaison des systèmes de mesure des PO en ligne, en garantissant leur robustesse et leur applicabilité dans la surveillance de la qualité de l’air en santé publique et santé au travail