Évaluation des performances d'un échantillonneur dichotomique d'aérosols semi-volatils (SADS) pour l'évaluation de l'exposition : impact des problèmes de conception

Les aérosols de composés organiques semi-volatils (SVOC) posent des risques importants pour la santé des travailleurs dans divers environnements professionnels. La mesure de l'exposition humaine à ces aérosols nécessite une évaluation distincte de la contribution des particules et des gaz, ce qui n'est pas résolu par les techniques d'échantillonnage existantes. Ici, nous étudions expérimentalement les performances de l'échantillonneur dichotomique d'aérosols semi-volatils (SADS), proposé dans des études précédentes, pour l'échantillonnage de particules liquides monodispersées avec des diamètres aérodynamiques compris entre 0,15 et 4,5 µm, correspondant aux aérosols en milieu de travail. Les performances d'échantillonnage mesurées sont comparées à leurs homologues théoriques calculés par la dynamique des fluides computationnelle (CFD). Les effets du taux de fuite, de la répétabilité de l'assemblage, de l'imprécision des diamètres des buses réellement usinées et du désalignement des pièces du SADS sont examinés. L'assemblage du SADS est jugé facilement sujet aux fuites, mais les conséquences sur l'échantillonnage peuvent être surmontées lorsqu'un test préalable avec un taux de fuite inférieur à 4 Pa.s-1 est réussi. La variation des diamètres des buses dans une plage de (-4,5 %, +3,7 %) par rapport aux valeurs nominales affecte marginalement (<3 %) l'efficacité de transmission des aérosols, mais la performance d'échantillonnage est peu reproductible lors des assemblages successifs du SADS (CV=22,1 % pour les pertes sur les parois). Des pertes sur les parois importantes (40-46 %), non prévues théoriquement, sont mesurées pour les particules de plus de 2 µm, situées principalement (80 %) sur les parois externes de la buse de collecte. Les problèmes de répétabilité de l'assemblage et les simulations de l'effet du désalignement des pièces du SADS par CFD suggèrent que ces dépôts indésirables de particules sont dus aux jeux mécaniques de l'assemblage. Ainsi, la conception actuelle ne garantit pas un désalignement des buses inférieur à 5 % du diamètre de la buse d'accélération, et d'autres paramètres géométriques importants ne sont pas davantage contraints. Les performances théoriques prometteuses de l'échantillonneur SADS pour les aérosols de SVOC de plus de 1 µm ne répondent donc pas aux attentes en raison de problèmes de conception mécanique qui peuvent être améliorés avant une utilisation potentielle sur le terrain.