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MétroPol Cadmium, Nickel, Plomb, Manganèse M-433

Sommaire de la fiche

Prélèvement : Actif sur dispositif pour fraction inhalable muni d'un support PVC
Analyse : spectrométrie d'émission à plasma

Données de validation : Validation complète

Substances

Informations générales

Propriétés physico-chimiques
Nom N° CAS Formule chimique Classification CMR
Cadmium 7440-43-9 Cd

C1B M2 R2

Manganèse 7439-96-5 Mn
Métaux - Métalloïdes
Nickel 7440-02-0 Ni

C1A M2 R1B

Plomb 7439-92-1 Pb

C2 R1A

Plus d'informations
Nom Masse molaire Densité Synonymes Fiche toxicologique
Cadmium 112,4

FT 60

Manganèse 54,94

FT 52

Métaux - Métalloïdes
Nickel 58,71

FT 68

Plomb 207,19

FT 59

Familles de substances

  • METAUX

Principe et informations

Cette méthode concerne le prélèvement et l’analyse d’aérosols contenant du Cd, Mn, Ni et Pb pour lesquels la fraction inhalable est prélevée avec un dispositif muni d'une membrane en PVC. L’aérosol prélevé sur la membrane est mis en solution à chaud par un système de digestion micro-onde sous pression (ici UltraWAVE, Milestone). Les poussières éventuellement déposées sur les parois devront être récupérées car la mise en solution se fait hors dispositif. Cette méthode s'applique aux éléments concernés qui, seuls ou sous forme combinée, ont des propriétés toxiques. A noter que les problèmes de spéciation ne sont pas pris en compte dans cette méthode.

Les domaines d'application, ont été fixés, au moment des essais, soit selon la réglementation en vigueur, soit selon les propositions de modifications des valeurs limites définies dans les données de validation.

 

Principe de prélèvement et d'analyse

  • État physique

    Particules en suspension (liquides ou/et solides)
  • Type de prélèvements

    Actif
  • Nom du dispositif

    dispositif pour fraction inhalable muni d'un support PVC
  • Plus d'informations

  • Technique analytique

    SPECTROMETRIE D'EMISSION A PLASMA (ICP/AES)

Domaine d'application

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

0,384 µg

7,68 µg

0,4 µg/m3

8 µg/m3

960 L

Manganèse

4,08 µg

81,6 µg

4,25 µg/m3

104 µg/m3

960 L

Nickel

96 µg

1920 µg

100 µg/m3

200 µg/m3

960 L

Plomb

2,88 µg

57,6 µg

3 µg/m3

60 µg/m3

960 L

Réactifs

  • ACIDE NITRIQUE
  • EAU ULTRAPURE
  • SOLUTION ETALON 1g/L

Consignes de sécurité pour les manipulations en laboratoire

Méthode de prélèvement

Généralités sur les prélèvements d'aérosols

Un dispositif de prélèvement :

Dispositif N°1
  • Type dispositif

    dispositif de prélèvement de la fraction inhalable
  • Support ou substrat de collecte

    • MEMBRANE PVC 5 µm
  • Préparation du substrat

    Si une analyse gravimétrique est envisagée un lavage de la membrane au Triton selon les recommandations du guide MétroPol est recommandé (Analyse gravimétrique).

  • Commentaires, conseils et consignes

    Tout dispositif de prélèvement de la fraction inhalable peut être utilisé si il est muni d'une membrane PVC.

    Si utilisation de la cassette, le montage de la cassette doit contenir un PAD.

Conditions de prélèvement

  • Débit de prélèvement (L/min)

    2
  • 15 minutes (VLEP-CT possible dans ces conditions)

    oui
  • Particularités, commentaires, conseils

    Pour la validation de la méthode le débit considéré est de 2 L/min. Le débit utilisé dépend du dispositif de prélèvement choisi pour la fraction inhalable.

Compléments

Récupération des dépôts sur les parois : Quel que soit le dispositif de prélèvement utilisé, il est recommandé, notamment dans la norme 15202-1 (annexe A), 15202-2 (annexe J) et le guide d'utilisation de la cassette fermée, de prendre en compte ou d’évaluer le dépôt sur les parois. Plusieurs modes opératoires pour prendre en compte ces dépôts sont décrits notamment la mise en solution de l’échantillon à l’intérieur du corps de l’échantillonneur, la récupération par rinçage ou par essuyage des surfaces internes à l'aide d'une lingette humidifiée ou d'un support du même type. Ces éléments doivent être pris en compte dans le bilan des incertitudes.



Utilisation de la cassette fermée pour le prélèvement d’aérosols

Méthode d'analyse

Principe général de l'analyse en laboratoire

Préparation d'analyse

  • Durée de conservation prélèvements avant analyse

    30 jours
  • Conditions de conservation avant analyse

    3 quantités différentes par support de collecte couvrant le domaine d'application.

  • Nombre d'étapes de préparation

    1
  • Durée de conservation échantillon préparé avant analyse

    15 jours
  • Conditions de conservation échantillon préparé avant analyse

    Essais réalisés en solution après digestion, avec membrane PVC.

Une étape de préparation :
Étape de préparation N°1
  • Solvant ou solution

    • ACIDE NITRIQUE
  • Type de préparation

    Solubilisation
  • Volume

    5 mL
  • Autres conditions de préparation

    Matériel de Minéralisation :

    UltraWAVE (Milestone) : système de digestion micro-onde avec enceinte sous pression.

  • Filtration

    Si nécessaire. Néanmoins dans le cas d'une solubilisation incomplète, il est nécessaire d'utiliser un mode opératoire différent, mettant en jeu des procédures de dissolution plus efficaces. Pour certains aérosols très fins (par exemple des fumées de soudage), la nébulisation de la suspension obtenue est possible. Des essais doivent être réalisés avant toute analyse d'une série d'échantillons non solubilisés.

  • Commentaires

    Traiter les blancs de laboratoire et les blancs de terrain de la même façon.

Description

Mode opératoire / Mise en solution du support :            

  • Retirer délicatement la membrane du dispositif de prélèvement
  • Mettre la membrane dans un tube en verre (de 15 mL)
  • Ajouter directement 5 mL HNO3 ou, si ce mode de récupération des dépôts des parois est préféré, utiliser ce volume pour rincer les parois du dispositif de prélèvement (ex deux volumes de 2,5 mL),
  • Mettre un bouchon en téflon perforé sur le tube en verre,
  • Chauffage par UltraWAVE (Milestone) en deux étapes (montée en température en 10 min à 260°C et maintien de la température pendant 20 min avant refroidissement) et avec les conditions opératoires suivantes :
Etapes E (W) T1 (°C) T2 (°C) P (bar) t (min) Load pressure (bar) Temperature below (°C) Beyond (°C) Release rate (bar/min)
Rampe 1500 260 60 130 10 25 80 25 10
Palier 20
  • Après le cycle de chauffage et refroidissement, transvaser la solution dans un tube en polypropylène (ou PE) et ajuster à un volume final de 15 mL avec de l’eau ultrapure.
Commentaires, conseils, conditions particulières

La récupération des dépôts peut être effectuée :

  • Par rinçage des parois avec le solvant d’extraction (ici de l’acide nitrique), idéalement avec au moins deux volumes successifs, ce volume sera fonction de la surface à rincer et sera donc au maximum de 2 fois 2,5 mL pour un volume total de 5 mL,
  • Par essuyage des parois avec un support hydrophile. Les membranes en ester de cellulose humidifiées seront préférées aux lingettes (digestion aisée, peu d’impuretés, résistantes aux frottements, effets de matrice limités). Pour le traitement de ces supports, se référer aux méthodes MétroPol M-124 et M-434.

Une condition analytique :

Condition analytique N°1
Les conditions analytiques utilisées lors du développement de la méthode sont fournies avec les données de validation.
  • Technique analytique

    • SPECTROMETRIE D'EMISSION A PLASMA (ICP/AES)
  • Commentaires, conseils ou condition particulières

    Dans la mesure où l’appareil et le volume de solution disponible le permettent, effectuer une analyse qualitative de quelques échantillons représentatifs de la série d’échantillons à analyser. En déduire les éléments à déterminer : ceux relevant de l’hygiène industrielle (toxiques ou traceurs) et ceux pouvant interférer sur l’analyse. Choisir pour chaque élément la (ou les) longueur(s) d’onde de mesure en fonction de la gamme de concentration attendue et des interférents possibles (provenant de l’échantillon ou du filtre).

    Effectuer l’optimisation de l'appareil et déterminer les paramètres du plasma selon les instructions du constructeur. Déterminer les temps de rinçage et de stabilisation avant le début d’une mesure, le nombre et le temps de lecture donnant des résultats satisfaisants (choisir le meilleur compromis pour le nombre et la durée des lectures). Sauvegarder ces paramètres dans la méthode.

    Interférences :

    En spectrométrie d’émission à plasma, les interférences spectrales trouvées dans la littérature seront soit évitées par le choix d’une raie analytique alternative, soit corrigées après mesure (si possible simultanée) de l’interférent.

Étalonnage et expression des résultats

  • Principe d'étalonnage

    externe
  • Solvant de l’étalon

    • Même solvant que celui des échantillons
  • Commentaires

    Réaliser des étalons à partir d'une (de) substance(s) de référence, commerciale(s) ou synthétisée(s) en laboratoire. 

    Préparation des solutions étalons :

    - Utiliser des membranes du même type que celles utilisées pour le prélèvement.

    - Les solutions étalons sont préparées dans une matrice reconstituée. Les solutions étalons sont préparées directement à partir d’une ou deux solution(s) mère(s) à 1 g/L. Si on souhaite utiliser une ou des dilution(s) intermédiaire(s), préparer plusieurs solutions indépendantes, de façon à pouvoir repérer une éventuelle erreur de dilution.

    - Les étalons sont préparés par dilution volume à volume de "double" étalon avec du "double" blanc support :

    • double étalon : solution aqueuse de concentration double de celle souhaitée dans l’étalon final,
    • double blanc support : x supports de collecte sont dissouts dans 5 x mL HNO3 et on jauge à (x/2)*v mL avec de l’eau (v est le volume de jaugeage utilisé lors de la mise en solution des filtres).

    Remarques :

    Une alternative à cette méthode de préparation des étalons est la suivante :

    - y mL de solution étalon concentrée (1 g/L ou 100 mg/L)

    - 5 mL de blanc support concentré (x supports de collecte + 5 x mL HNO3, avec par exemple x = 50) 

     jaugeage à v mL avec de l’eau.

    L’étalon zéro ETA0 est réalisé soit par dilution volume à volume du double blanc support avec de l’eau, soit par dilution du blanc filtre concentré (exemple : 5 mL de blanc filtre concentré - jaugeage à v mL).

    La gamme de travail retenue couvrira de préférence un domaine où la réponse de l’appareil est linéaire ou présente une faible déviation à la linéarité (voir critère de courbure dans "données de validation - informations complémentaires"). Dans ce dernier cas, le nombre minimal d’étalons sera de 5 afin de pouvoir mieux déterminer à partir de quelle valeur se situe le début de l'écart à la linéarité.

    Dans le cas de la préparation d’étalons multi-élémentaires, et en particulier pour les analyses par ICP, préparer les solutions étalons de telle façon que le rapport des concentrations des différents éléments ne soit pas constant et que la charge saline totale soit pour tous du même ordre de grandeur.

    Etalonnage :

    • Définir la gamme d’étalonnage et étalonner l’appareil, l’auto-zéro étant fait sur ETA0.

    Dosage :

    • En règle générale, passer 5 à 10 échantillons (filtres prélevés et vierges), puis passer l’étalon de contrôle ETAQC et l’étalon ETA0 pour vérifier la stabilité de l’appareil et si nécessaire, réaliser une correction de dérive.
    • Passer également des échantillons dilués par 2 ou 4 dans ETA0 pour chaque type de poussière afin de vérifier un éventuel effet de matrice.
    • Pour les analyses, il est recommandé de suivre le protocole décrit dans "données de validation - informations complémentaires".

Bibliographie

  1. NF ISO 15202-1 (X 43-265-1) – Septembre 2020. Air des lieux de travail. Détermination des métaux et métalloïdes dans les particules en suspension dans l'air par spectrométrie d'émission atomique avec plasma à couplage inductif - Partie 1 : échantillonnage. Paris-La-Défense, AFNOR, 2020, 18 p.
  2.  NF ISO 15202-2 (X 43-265-2) – Octobre 2020. Air des lieux de travail. Détermination des métaux et métalloïdes dans les particules en suspension dans l'air par spectrométrie d'émission atomique avec plasma à couplage inductif - Partie 2 : Préparation des échantillons. Paris-La-Défense, AFNOR, 2020, 55 p.

Historique

Version

 

Date

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

M-433 V01

05/07/2023

Création

Date de mise à jour : septembre 2023