Influence des conditions de stockage sur la bioaccessibilité des métaux et le potentiel oxydant des fumées de soudage

Les procédés de soudage consistent à assembler des métaux à des températures extrêmement élevées (>4000°C) qui génèrent des fumées de soudage (WF) principalement composées de particules ultrafines (UFP) d'oxydes métalliques. Les métaux de transition (Fe, Cu, Cr, Mn…) sont connus pour catalyser la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Les ROS peuvent réagir rapidement avec les fluides pulmonaires et les cellules épithéliales, entraînant une perte de fonction (Newby et al., 2015). Pour estimer les effets potentiels sur la santé des travailleurs exposés, une analyse peut être effectuée pour caractériser la teneur en métal et la solubilité, ainsi que le potentiel oxydant (OP) du WF-UFP.
En hygiène industrielle, les WF-UFP sont collectés sur les lieux de travail puis analysés quelques jours plus tard. Cependant, le WF-UFP fraîchement généré pourrait contenir des concentrations de surface plus élevées de ROS que les anciens, induisant potentiellement une plus grande inflammation pulmonaire (Antonini, 1998). Pendant le stockage, les échantillons de WF-UFP sont généralement exposés à l'air, ce qui peut modifier la structure et la composition des particules primaires (Ouf et al., 2019). Par conséquent, cela peut conduire à une sous-estimation de la bioaccessibilité des OP et des métaux de WF-UFP, en modifiant les ROS de courte durée, en oxydant initialement les composants et les gaz adsorbés à la surface de l'UFP.
Dans ce travail, nous avons déterminé l'influence de plusieurs conditions de stockage habituelles qui pourraient influencer la bioaccessibilité des OP et des métaux de WF-UFP. La génération reproductible de WF-UFP a été réalisée à l'aide d'un banc de soudage contrôlé. Les WF-UFP ont été collectés sur des filtres en PVC de 37 mm puis stockés dans différentes conditions et durées avant analyse (tableau 1).
La composition élémentaire de WF-UFP a été analysée par ICP-MS après digestion acide totale. La bioaccessibilité des métaux a été déterminée comme le rapport de la concentration en métal soluble dans des conditions physiologiques (pH 7,4 et 37°C) dans une solution tampon phosphate à la concentration totale en métal (Ghanem et al., 2021). De plus, le potentiel oxydant (OPDTT) du WF a été évalué en suivant le taux de consommation de dithiothréitol (DTT) (en ìmol DTT L-1 min-1 mg-1), à l'aide d'un lecteur de microplaques UV-Vis (SparkTM 10M) à 412 nm.
Nos résultats (Figure 1) montrent que l'OPDTT des WF-UFP diminuent significativement en fonction de la durée de stockage lorsqu'ils sont stockés à l'air/20°C ou à -20°C, alors qu'il n'y a pas de variations significatives pour le stockage sous N2. De plus, il n'y a pas de différence claire dans l'OPDTT des WF-UFP vieillis à l'air pendant 1 et 7 jours, mais une différence significative pendant 35 jours, en accord avec Antonini (1998). De plus, la bioaccessibilité du Mn diminue parallèlement à l'OPDTT, confirmant que le Mn était l'un des métaux les plus réactifs au DTT.
Ce travail confirme que les conditions de stockage des WF-UPF ont une influence indéniable sur leur bioaccessibilité aux métaux et sur l'OPDTT. Le stockage sous N2 est difficile à maintenir. L'analyse en ligne pourrait offrir une alternative. Dans une prochaine étape, une analyse XPS sera effectuée sur du WF-UFP frais et âgé de 35 jours pour étudier l'évolution de l'oxydation de surface et son lien avec le WF-UFP OPDTT et la solubilité des métaux.