nanomatériaux, nanoparticules - risques - inrs

Nanomatériaux, nanoparticules - Risques - INRSDOSSIER
Terminologie et définitions
SOMMAIRE DU DOSSIER
Ce qu’il faut retenir Les nanomatériaux ouvrent à la recherche et à l’industrie des perspectives nombreuses et variées. L'émergence de ces nouveaux matériaux et la prise en compte des particules ultra-fines émises lors de certains procédés industriels amènent à se poser la question des risques encourus lors de l'exposition professionnelle.
À l’échelle des nanotechnologies, les distances se mesurent en milliardièmes de mètres. La matière acquiert de nouvelles propriétés (physiques, chimiques, biologiques…), rendant possible la fabrication de matériaux aux caractéristiques souvent inédites. Les nanomatériaux constituent ainsi une nouvelle famille d’agents chimiques qui présentent de multiples différences en termes de composition, de caractéristiques dimensionnelles et de propriétés physico-chimiques. De l'industrie pharmaceutique aux télécommunications, de l'aéronautique à la chimie, les champs d'application des nanotechnologies apparaissent chaque jour plus nombreux.
Situations d’exposition professionnelle De nombreuses situations de travail peuvent exposer les salariés à des nanomatériaux :
Transfert, échantillonnage, pesée, mise en suspension et incorporation de nanopoudres dans une matrice minérale ou organique.
Transvasement, agitation, mélange et séchage d’une suspension liquide contenant des nano-objets.
Usinage de nanocomposites : découpe, polissage, ponçage…
Conditionnement, stockage et transport des produits.
Nettoyage, entretien et maintenance des équipements et des locaux : nettoyage d’une paillasse, changement de filtres usagés…
Collecte, conditionnement, entreposage et transport des déchets.
Fonctionnements dégradés ou incidents : fuite d’un réacteur ou d’un système clos.
Dangers potentiels pour la santé L’appareil respiratoire constitue la voie principale de pénétration des nano-objets dans l’organisme humain. Ils peuvent également se retrouver dans le système gastro-intestinal après avoir été ingérés ou après déglutition lorsqu’ils ont été inhalés. La pénétration à travers la peau des nano-objets est une hypothèse encore à l’étude.
Compte tenu de leur taille, les nano-objets inhalés ou ingérés seraient capables de franchir les barrières biologiques (nasale, bronchique, alvéolaire…) et de migrer vers différents sites de l’organisme via le sang et la lymphe (processus de translocation).
Les connaissances sur la toxicité des nano-objets demeurent lacunaires. La plupart des données toxicologiques proviennent d’études réalisées sur des cellules ou chez l’animal difficilement extrapolables à l’homme. Néanmoins, elles indiquent que :
Animation "Nanomatériaux des précautions s’imposent" (Anim 028)
Retrouvez ce dossier sur le site de l'INRS : www.inrs.fr/risques/nanomateriaux
© INRS 2020 Page 1 / 40
Chaque nano-objet possède un potentiel de toxicité qui lui est propre.
Caractérisation de l’exposition professionnelle L’approche actuelle d’évaluation de l’exposition professionnelle aux aérosols classiques ne semble pas être adaptée au cas des nano-aérosols. En effet, au vu des premières données toxicologiques, outre la masse et la composition chimique des objets, 2 autres indicateurs d’exposition semblent devoir être mesurés : la surface et le nombre. D’un point de vue pratique, il s’agit de déterminer la concentration en surface, en nombre et en masse des nano-aérosols, mais également dans la mesure du possible la distribution granulométrique, la composition chimique, la structure cristalline… À l’heure actuelle, il n’y a pas de méthode de mesure unique et simple qui fasse l’objet d’un consensus pour caractériser l’exposition professionnelle aux nano- objets. Néanmoins, il existe aujourd'hui un certain nombre d’instruments permettant de caractériser les nano-aérosols, la majorité d’entre eux demeurent relativement complexes, encombrants et coûteux.
Prévention des risques Compte tenu des nombreuses inconnues, il importe d’instaurer dans tous les environnements professionnels mettant en œuvre des nanomatériaux (entreprises, laboratoires de recherche, universités…) et tout au long du cycle de vie des produits, des procédures spécifiques de prévention des risques. Ces mesures visent à éviter, ou tout au moins à réduire au minimum, les expositions professionnelles. Elles ne sont pas très différentes de celles
recommandées pour toute activité exposant à des agents chimiques dangereux 1. Mais elles prennent une importance particulière en raison de la très grande capacité de persistance et de diffusion des nano-objets dans l’atmosphère des lieux de travail. Les nanomatériaux étant des produits chimiques, les règles générales de prévention du risque chimique définies dans le Code du travail s’appliquent
(notamment en matière de substitution, de protection collective, de formation et d’information des salariés 2, ou de suivi médical 3. 1 https://www.inrs.fr/risques/chimiques.html
2 https://www.inrs.fr/risques/chimiques/information-formation.html
3 https://www.inrs.fr/risques/chimiques/prevention-medicale.html
© INRS 2020 Page 2 / 40
Les nanomatériaux. Définitions, risques toxicologiques, caractérisation de l'exposition professionnelle et mesures de prévention
Ce document fait le point sur les caractéristiques des nanomatériaux, les connaissances toxicologiques, les outils de caractérisation de l'exposition
professionnelle et les moyens de prévention 4
4 https://www.inrs.fr/media?refINRS=ED%206050
BROCHURE 07/2018 | ED 6309
Nanomatériaux manufacturés
Ce dépliant propose un bref point des connaissances sur les risques potentiels liés aux nanomatériaux manufacturés et sur les mesures de prévention
associées. 5
ARTICLE DE REVUE 09/2013 | DO 2
Les nanomatériaux, bilan et perspectives en santé et sécurité au travail
Ce dossier, composé de 5 articles, présente les enjeux dans le domaine de la prévention des risques associés aux nanomatériaux, les moyens déployés pour trouver des réponses ainsi que l'approche de prévention recommandée dans un
contexte d'incertitude 6
Aide au repérage des nanomatériaux en entreprise
Ce guide comporte des fiches d'aide au repérage répertoriant par secteur d'activités les nanomatériaux manipulés et les propriétés ou fonctionnalités
apportées en fonction des applications envisagées. 7
Nanomatériaux. Des précautions s'imposent
Cette animation sensibilise aux dangers potentiels des nanomatériaux, aux
risques liés à l'exposition à ces nanomatériaux et aux pratiques de prévention. 8
8 https://www.inrs.fr/media?refINRS=Anim-028
9 https://www.inrs.fr/header/presse/cp-ouvrage-nanoparticules
Mesure de la taille de nanoparticules : retour sur une comparaison interlaboratoires et intertechniques
Cet article présente la démarche mise en place, une synthèse de quelques résultats et apporte des premiers éléments quant à la fiabilité de différentes
techniques. 10
© INRS 2020 Page 3 / 40
Terminologie et définitions Les nanotechnologies reposent sur la connaissance et la maîtrise de l’infiniment petit. Elles regroupent l’ensemble des techniques qui permettent de fabriquer, de manipuler et de caractériser la matière à l’échelle nanométrique. Voici quelques clés pour comprendre le nanomonde.
Le nanomonde L’unité de référence du nanomonde est le nanomètre (noté en abrégé nm). Le préfixe nano vient du grec nanos qui signifie nain. Un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre (1 nm = 10 m = 0,000000001 m) soit approximativement 1/50 000 de l'épaisseur d'un cheveu humain (figure 1 de la ED 6050).
Les nanotechnologies et les nanosciences Les nanotechnologies constituent un champ de recherche et de développement multidisciplinaire qui reposent sur la connaissance et la maîtrise de l’infiniment petit. Elles regroupent, plus précisément, l’ensemble des techniques qui permettent de fabriquer, de manipuler et de caractériser la matière à l’échelle nanométrique. Les nanotechnologies sont la formalisation des concepts et des procédés issus des nanosciences c’est à dire des sciences qui visent à étudier et à comprendre les propriétés de la matière à l’échelle de l’atome et de la molécule.
Les nanomatériaux Il existe de nombreuses définitions du terme « nanomatériau ».
La Commission européenne a proposé en octobre 2011, dans le cadre d’une recommandation , une définition pour le terme « nanomatériau ». Un nanomatériau est un matériau naturel, formé accidentellement ou manufacturé contenant des particules libres, sous forme d’agrégat ou sous forme d’agglomérat, dont au moins 50 % des particules, dans la répartition numérique par taille, présentent une ou plusieurs dimensions externes se situant entre 1 nm et 100 nm.
Est également mentionné dans cette recommandation, que tout matériau est à considérer comme relevant de la définition mentionnée ci-dessus dès lors qu’il présente une surface spécifique en volume supérieure à 60 m2/cm3.
Selon la norme ISO TS 80004-1, un nanomatériau est un matériau dont au moins une dimension externe est à l’échelle nanométrique c'est-à-dire comprise approximativement entre 1 et 100 nm ou qui possède une structure interne ou de surface à l’échelle nanométrique.
Il existe deux grandes familles de nanomatériaux :
Les nano-objets qui sont des matériaux dont une, deux ou trois dimensions externes se situent à l’échelle nanométrique c'est-à-dire approximativement entre 1 et 100 nm. Parmi les nano-objets, il est possible de distinguer trois catégories :
les nanoparticules qui désignent des nano-objets dont les trois dimensions externes se situent à l’échelle nanométrique : nanoparticules de latex, d’oxyde de zinc, de fer et de cérium, d’alumine, de dioxyde de titane, de carbonate de calcium, etc ;
les nanofibres, nanotubes, nanofilaments ou nanobâtonnets qui se rapportent à des nano-objets dont deux dimensions externes sont à l’échelle nanométrique et la troisième dimension significativement supérieure (nanotubes de carbone, nanofibres de polyester, nanotubes de bore, etc.). Ces termes désignent des nano-objets longilignes de section comprise entre 1 et quelques dizaines de nm et de longueur comprise entre 500 et 10 000 nm ;
les nano-feuillets, nano-plats ou nano-plaquettes qui définissent des nano-objets dont une dimension externe se situe à l’échelle nanométrique et les deux autres dimensions sont significativement supérieures (nano-feuillets d’argile, nano-plaquettes de séléniure de cadmium, etc.).
Les nano-objets peuvent être utilisés en tant que tels sous forme de poudre, de suspension liquide ou de gel.
-9
© INRS 2020 Page 4 / 40
Les matériaux nanostructurés qui possèdent une structure interne ou de surface à l’échelle nanométrique. Parmi les matériaux nanostructurés, il est possible de distinguer plusieurs familles parmi lesquelles :
les agrégats et agglomérats de nano-objets. Les nano-objets peuvent se présenter soit sous forme individuelle (c'est-à-dire sous forme de particules primaires) ou soit sous forme d’agrégats ou d’agglomérats dont la taille est sensiblement supérieure à 100 nm.
les nanocomposites. Ces matériaux sont composés pour tout ou partie de nano-objets qui leur confèrent des propriétés améliorées ou spécifiques de la dimension nanométrique. Les nano-objets sont incorporés dans une matrice ou sur une surface afin d’apporter une nouvelle fonctionnalité ou de modifier certaines propriétés mécaniques, magnétiques, thermiques, etc. Les polymères chargés de nanotubes de carbone utilisés dans le secteur des équipements sportifs, afin d’améliorer leur résistance mécanique et de diminuer leur poids, constituent un exemple de nanocomposites.
les matériaux nanoporeux. Ces matériaux possèdent des pores de taille nanométrique. Les aérogels de silice sont des matériaux nanoporeux qui présentent d’excellentes propriétés d’isolation thermique.
Les nanomatériaux produits de façon intentionnelle par l’Homme à des fins d’applications précises et possédant des propriétés spécifiques sont nommés « nanomatériaux manufacturés ».
Parmi ces nanomatériaux manufacturés, certains sont produits depuis déjà de nombreuses années dans des tonnages importants tels que le dioxyde de titane, le noir de carbone, l’alumine, le carbonate de calcium ou la silice amorphe. D’autres plus récents sont fabriqués dans des quantités moindres tels que les nanotubes de carbone, les quantum dots ou les dendrimères.
Il existe également des nanomatériaux produits par l’Homme de façon non intentionnelle, appelés parfois particules ultra-fines, issus de certains procédés thermiques et mécaniques tels que les fumées de soudage ou de projection thermique, les émissions de moteurs à combustion, etc.
Enfin, des particules ultra-fines naturelles sont présentes dans notre environnement, à l’image des fumées volcaniques ou des virus.
Applications Le passage de la matière à des dimensions nanométriques fait apparaître des propriétés inattendues et souvent totalement différentes de celles des mêmes matériaux à l’échelle micro ou macroscopique, notamment en terme de résistance mécanique, de réactivité chimique, de conductivité électrique et de fluorescence. Les nanotechnologies conduisent donc à l’élaboration de matériaux dont les propriétés fondamentales (chimiques, mécaniques, optiques, biologiques, etc.) peuvent être modifiées. Par exemple, l’or est totalement inactif à l’échelle micrométrique alors qu’il devient un excellent catalyseur de réactions chimiques lorsqu’il prend des dimensions nanométriques.
Toutes les grandes familles de matériaux sont concernées : les métaux, les céramiques, les diélectriques, les oxydes magnétiques, les polymères, les carbones, etc.
Du fait de leurs propriétés variées et souvent inédites, les nanomatériaux recèlent de potentialités très diverses et leurs utilisations ouvrent de multiples perspectives. Les nanomatériaux permettent ainsi des innovations incrémentales et de rupture dans de nombreux secteurs d’activité tels que la santé, l’automobile, la construction, l’agroalimentaire ou encore l’électronique.
Applications des nanotechnologies et des nanomatériaux en fonction des secteurs d’activité
SECTEURS D’ACTIVITÉ
© G. Kerbaol / INRS
© INRS 2020 Page 5 / 40
Automobile, aéronautique et aérospatial
Matériaux renforcés et plus légers ; peintures extérieures avec effets de couleur, plus brillantes, anti-rayures, anti-corrosion et anti- salissures ; capteurs optimisant les performances des moteurs ; détecteurs de glace sur les ailes d’avion ; additifs pour diesel permettant une meilleure combustion ; pneumatiques plus durables et recyclables…
Electronique et communications
Agroalimentaire Emballages actifs ; additifs : colorants, anti-agglomérants, émulsifiants...
Chimie et matériaux
Construction Ciments autonettoyants et anti-pollutions, vitrages autonettoyants et anti-salissures ; peintures ; vernis ; colles ; mastics…
Pharmacie et santé
Environnement et écologie
Diminution des émissions de dioxyde de carbone ; production d’eau ultrapure à partir d’eau de mer ; pesticides et fertilisants plus efficaces et moins dommageables ; analyseurs chimiques spécifiques…
Défense Détecteurs d’agents chimiques et biologiques ; systèmes de surveillance miniaturisés ; systèmes de guidage plus précis ; textiles légers et qui se réparent d’eux-mêmes…
© INRS 2020 Page 6 / 40
Le dioxyde de titane Le dioxyde de titane est l’un des pigments minéraux synthétiques les plus utilisés à travers le monde depuis les années 20 (notamment dans les peintures, les encres, les plastiques, les bitumes, etc.) avec les oxydes de fer et le noir de carbone. Ce pigment blanc est aujourd’hui incorporé dans les ciments, mais également les verres, en raison de ses propriétés photocatalytiques qui permettent de décomposer une large variété de matières organiques, inorganiques et de micro-organismes (NOX, CO, O3, etc.). Le ciment acquiert ainsi des caractéristiques autonettoyantes (intéressantes pour la maintenance et la durabilité des bâtiments) et antipollutions. Le dioxyde de titane nanométrique est également utilisé actuellement dans les produits de protection solaire, tout comme l’oxyde de zinc, en tant que filtres ultraviolets.
Les nanotubes de carbone Les nanotubes de carbone constituent, avec d’autres molécules nommées fullerènes, la troisième forme cristalline du carbone. Leur structure peut être représentée par un ou plusieurs feuillets ou parois de graphène enroulés sur eux-mêmes ou les uns autour des autres : on distingue ainsi les nanotubes de carbone mono-paroi (ou mono-feuillet) des nanotubes de carbone multi-parois (ou multi-feuillets). Ces cylindres creux démontrent des propriétés mécaniques et électriques remarquables (un nanotube de carbone est 100 fois plus résistant et 6 fois plus léger que l’acier à section équivalente) qui induisent de nombreuses applications : élaboration de matériaux composites haute performance, de polymères conducteurs ou encore de textiles techniques. Ils sont ainsi utilisés dans l’aéronautique (aile d’avion), les équipements sportifs (raquette, vélo), l’électronique (diode, transistor, etc.).
Deux exemples de nanomatériaux et d’applications associées
Les nanomatériaux manufacturés et destinés à des usages industriels peuvent être synthétisés selon deux approches différentes. On différencie la méthode dite « ascendante » (en anglais bottom-up) de la méthode dite « descendante » (top-down).
L’approche « ascendante » vient des laboratoires de recherche et des nanosciences. Elle consiste à construire les nanomatériaux atome par atome, molécule par molécule ou agrégat par agrégat. L’assemblage ou le positionnement des atomes, des molécules ou des agrégats s’effectue de façon précise, contrôlée et exponentielle, permettant ainsi l’élaboration de matériaux fonctionnels dont la structure est complètement maîtrisée.
L’approche « descendante » est issue de la microélectronique. Elle consiste à réduire et plus précisément à miniaturiser les systèmes actuels en optimisant les technologies industrielles existantes. Les dispositifs ou les structures sont ainsi graduellement sous-dimensionnés ou fractionnés jusqu’à atteindre des dimensions nanométriques. Le broyage à haute énergie est l’une des principales techniques utilisées dans cette approche actuellement.
Procédés de fabrication des nanomatériaux
© INRS 2020 Page 7 / 40
Les deux approches tendent à converger en termes de gamme de tailles des objets. L’approche « bottom-up » semble néanmoins plus riche en termes de type de matière, de diversité d’architecture et de contrôle de l’état nanométrique alors que l’approche « top-down » permet d’obtenir des quantités de matière plus importantes mais le contrôle de l’état nanométrique s’avère plus délicat.
Les procédés actuels permettant la fabrication de nanomatériaux sont classés en trois grandes catégories :
procédés par voie physique : l’évaporation/condensation,
l’ablation laser,
la décharge électrique,
la décomposition catalytique,
les dépôts physiques en phase vapeur regroupés sous le terme de PVD (Physical Vapor Deposition), etc.
procédés par voie chimique : les réactions en phase vapeur regroupées sous le terme de CVD (Chemical Vapor Deposition),
les réactions en milieu liquide : co-précipitation chimique, hydrolyse, etc.,
les réactions en milieu solide,
les fluides supercritiques avec réaction chimique,
les techniques sol-gel : sol-gel à base de silice, alkoxyde de métal, etc.
procédés par voie mécanique : le broyage à haute énergie ou mécano-synthèse,
a consolidation et la densification,
les techniques de forte déformation : torsion, friction, laminage, etc.
L’approche « ascendante » fait appel à des procédés d’élaboration chimiques et physiques alors que l’approche « descendante » induit, principalement, l’utilisation de méthodes mécaniques.
© © Illustratek pour l’INRS
Les 2 approches d’élaboration des nano-objets et des nanomatériaux manufacturés
© INRS 2020 Page 8 / 40
Pour en savoir plus
BROCHURE 09/2012 | ED 6050
BROCHURE 07/2018 | ED 6309
Cette échelle est celle de l’atome, la brique élémentaire de toute matière. Il existe ainsi la même différence de taille entre un atome et une balle de tennis qu’entre une balle de tennis et la planète Terre
© INRS 2020 Page 9 / 40
BROCHURE 09/2012 | ED 6050
BROCHURE 07/2018 | ED 6309
associées. 12
Nanomatériaux. Des précautions s'imposent
Cette animation sensibilise aux dangers potentiels des nanomatériaux, aux
risques liés à l'exposition à ces nanomatériaux et aux pratiques de prévention. 15
15 https://www.inrs.fr/media?refINRS=Anim-028
© INRS 2020 Page 10 / 40
On distingue deux types d’expositions professionnelles :
L’exposition liée à des procédés dont la finalité n’est pas la production de nanomatériaux mais dont la mise en œuvre en génère (dans ce cas il est question de particules ultra-fines).
Procédés générant des nanomatériaux de façon non intentionnelle
CATÉGORIES DE PROCÉDÉ EXEMPLES DE PROCÉDÉS
Procédés thermiques Fonderie et affinage des métaux (acier, aluminium, fer, etc.) Métallisation (galvanisation, etc.) Soudage et gougeage Coupage de métaux (laser, torche thermique, etc.) Traitement thermique de surface (laser, projection thermique, etc.) Application de résines, de cires, etc
Procédés mécaniques Usinage (dont électro-érosion) Ponçage Perçage Polissage
Combustion Émissions de moteur diesel, essence ou gaz Centrale d’incinération, thermique, crémation Fumage de denrées alimentaires Chauffage au gazi
L’exposition liée à la fabrication et à l’utilisation intentionnelle de nanomatériaux. Toutes les étapes de la production - de la réception et de l’entreposage des matières premières jusqu’au conditionnement et à l’expédition des produits finis, en passant par le transfert éventuel de produits intermédiaires - peuvent exposer les salariés aux nanomatériaux. La nature des nanomatériaux (poudre, suspension dans un liquide, gel, etc.), les méthodes de synthèse utilisées (procédé en phase gazeuse ou en phase liquide), le degré de confinement des différentes étapes et la capacité des produits à se retrouver dans l’air ou sur les surfaces de travail constituent les principaux paramètres qui influent sur le degré d’exposition.
De même, l’utilisation et plus précisément la manipulation et l’incorporation dans diverses matrices et l’usinage (découpe, polissage, nettoyage, perçage, etc.) de nanomatériaux constituent des sources d’exposition supplémentaire.
© P. Castano/INRS
Les émissions des moteurs diesel peuvent exposer les salariés à des particules ultra-fines
© INRS 2020 Page 11 / 40
Pour en savoir plus
BROCHURE 09/2012 | ED 6050
BROCHURE 07/2018 | ED 6309
© Gael Kerbaol – INRS
Les opérations de transvasement peuvent exposer les salariés aux nanomatériaux. Ici versement de colle contenant des nanoparticules de silice amorphe dans un réacteur.
Transfert, échantillonnage, pesée, mise en suspension et incorporation dans une matrice de nanopoudres (formation d’aérosols),
Transvasement, agitation, mélange et séchage d’une suspension liquide contenant des nanomatériaux (formation de gouttelettes),
Chargement ou vidange d’un réacteur,
Usinage de nanocomposites : découpe, polissage, perçage…,
Conditionnement, emballage, stockage et transport des produits,
Nettoyage des équipements et des locaux : nettoyage d’un réacteur, d’une boîte à gants, d’une paillasse, etc.,
Entretien et maintenance des équipements et des locaux : démontage d’un réacteur, changement de filtres usagés, etc.,
Collecte, conditionnement, entreposage et transport des déchets,
Fonctionnements dégradés ou incidents : fuite d’un réacteur ou d’un système clos.
Quelques exemples de situations d’exposition professionnelle aux nanomatériaux manufacturés
© INRS 2020 Page 12 / 40
BROCHURE 09/2012 | ED 6050
BROCHURE 07/2018 | ED 6309
associées. 18
Préconisations en matière de caractérisation des potentiels d'émission et d'exposition professionnelle aux aérosols lors d'opérations mettant en oeuvre des nanomatériaux
Méthodologie de mesure de l'exposition professionnelle aux aérosols résultant
de la mise en oeuvre de nanomatériaux 19
19 https://www.inrs.fr/media?refINRS=ND%202355
Enquête sur l'utilisation industrielle des nano-objets. Difficulté d'identification par les établissements
L'étude présentée dans cet article, fait le point sur une enquête pilote réalisée dans six secteurs industriels de la chimie et de la plasturgie. Le but de cette enquête pilote était de valider un questionnaire auto-administré avant de l'étendre à une enquête généralisée à l'industrie.
Après avoir ... 21
ARTICLE DE REVUE 09/2009 | PR 40
La prévention à l'épreuve de l'incertitude. L'exemple de la précaution à l'égard des nanoparticules
Comment fonder la prévention face à des risques émergents et autres incertitudes ? Bien que l'idée même de prévention puisse paraître une gageure quand la persistance d'incertitudes empêche la stricte définition d'un risque, à
l'inverse, il serait vain d'attendre une totale connaissances des ... 22
22 https://www.inrs.fr/media?refINRS=PR%2040
COMMUNIQUÉ DE PRESSE 07/2007
© INRS 2020 Page 13 / 40
Peu de connaissances sont actuellement disponibles sur la toxicité des nanomatériaux manufacturés chez l’Homme. La plupart des données proviennent d’études expérimentales réalisées sur des cultures cellulaires ou chez l’animal, dont les résultats sont difficilement extrapolables à l’Homme. Cependant, les effets des particules ultrafines issues de la pollution atmosphérique (produites par exemple par les moteurs diesel) ou émises lors de certaines activités industrielles (par exemple lors des procédés de soudage) ont été largement étudiés. Les études épidémiologiques et les essais chez l’Homme en condition d’exposition contrôlée sur ce type de particules suggèrent la possibilité de survenue d’effets respiratoires (réactions inflammatoires, obstruction réversible des petites voies aériennes) et cardiovasculaires (affections ischémiques myocardiques), notamment chez les personnes fragilisées. De tels effets sont suspectés en cas d’exposition à certains nanomatériaux manufacturés. Par ailleurs, même s’il est impossible de généraliser ce principe à l’ensemble des nanomatériaux, de nombreuses études sont en faveur d’une plus grande toxicité des particules de taille nanométrique par rapport aux particules de même nature chimique sous forme micro ou macroscopique (notamment au regard des effets inflammatoires pulmonaires).
Voies de pénétration dans l’organisme En milieu professionnel, l’inhalation constitue la principale voie de pénétration des nanomatériaux dans l’organisme humain. Une fois inhalés, les nanomatériaux peuvent soit être exhalés, soit se déposer dans les différentes régions de l’arbre respiratoire que sont les voies aériennes supérieures (les fosses nasales, la bouche, le pharynx et le larynx), l’arbre trachéo-bronchique (la trachée, les bronches et les bronchioles) et les alvéoles pulmonaires. Ce dépôt n’est généralement pas uniforme dans l’ensemble des voies respiratoires : il varie considérablement en fonction du diamètre, des degrés d’agrégation et d’agglomération ainsi que du comportement dans l’air des nanomatériaux. Les particules de diamètre compris entre 10 et 100 nm se déposent ainsi majoritairement dans le poumon profond (au niveau des alvéoles pulmonaires), dans une proportion nettement supérieure à celle des particules micrométriques. Les particules plus petites, quant à elles, se déposent principalement dans les voies aériennes supérieures et dans une moindre mesure, dans la région trachéo-bronchique. La pénétration des nanomatériaux par voie respiratoire est plus importante à l’effort, ainsi que chez les sujets présentant une altération des fonctions pulmonaires (personnes souffrant de bronchite chronique…).
Le passage transcutané des nanomatériaux est une hypothèse encore à l’étude. De nombreux paramètres sont susceptibles d’influencer la pénétration des particules à travers la peau (taille, élasticité et propriétés de surface des particules, état de la peau, contraintes mécaniques, présence de sueur…). La plupart des études concernant des nanomatériaux insolubles tels que le dioxyde de titane semble indiquer que la pénétration des particules est peu probable sauf dans le cas où la peau est endommagée. Les données sur le sujet sont cependant parfois contradictoires et ne permettent pas d’exclure formellement tout risque de passage transcutané.
Devenir dans l’organisme et effets potentiels sur la santé La toxicité des nanomatériaux inhalés dépend en partie de leur dépôt dans l’arbre respiratoire (région, quantité…) mais également de la capacité de ce dernier à les éliminer partiellement ou totalement (processus de clairance). Deux processus sont impliqués :
l’élimination chimique, qui consiste en la dissolution de nanomatériaux solubles dans les fluides biologiques. Les processus d’élimination chimique se produisent dans toutes les régions du système respiratoire.
l’élimination physique, qui consiste au transport des nano-objets insolubles ou peu solubles vers un ou plusieurs autres sites de l’organisme et en particulier vers la bouche et le nez. Les mécanismes impliqués dans l’élimination physique diffèrent selon les régions du système respiratoire considérées. Les nano-objets insolubles qui se déposent dans les voies aériennes supérieures et dans l’arbre trachéo-bronchique sont principalement éliminés par transport muco-ciliaire en direction du nez et de la bouche. Ils peuvent alors être soit déglutis (et accéder au système digestif) soit être rejetés vers l’extérieur (éternuement, mouchage). Au niveau des alvéoles pulmonaires, ce sont généralement des cellules immunitaires épuratrices nommées macrophages qui prennent en charge l’élimination des nano-objets insolubles par un mécanisme de digestion appelé phagocytose. Cependant, plusieurs études semblent indiquer que les nanomatériaux individuels, c’est-à-dire non agrégés et non agglomérés, ne sont pas phagocytés de façon efficace par les macrophages. Il peut en résulter une accumulation importante de nanomatériaux dans les alvéoles pulmonaires. La persistance des particules au niveau pulmonaire est susceptible de causer une inflammation pouvant conduire à long terme au développement de certaines pathologies respiratoires.
D’après les résultats des études expérimentales certains nanomatériaux inhalés sont de surcroît capables de traverser la paroi alvéolaire, migrer vers la plèvre, les structures ganglionnaires, rejoindre les systèmes sanguin et lymphatique et atteindre différents organes comme le foie, le cœur ou la rate. Ils peuvent également dans certains cas traverser la muqueuse nasale et être transportés via les nerfs jusqu’au cerveau. La diffusion et l’accumulation de nanomatériaux inhalés dans l’ensemble de l’organisme pourrait jouer un rôle majeur dans le développement de certaines pathologies cardiaques ou du système nerveux central.
© Illustratek pour l’INRS
Dépôt total et régional chez l’homme, en fonction du diamètre des particules inhalées
© INRS 2020 Page 14 / 40
Principaux facteurs responsables des effets toxicologiques L’ensemble des données disponibles montre qu’il n’est pas possible d’émettre une hypothèse générale sur la toxicité des nanomatériaux. Chaque nanomatériau, y compris pour une même composition chimique, possède un profil toxicologique qui lui est propre. Il est à ce jour impossible de prédire a priori les effets potentiels d’un nanomatériau du fait de la multiplicité des paramètres physico-chimiques influençant la toxicité.
Liste non exhaustive des propriétés physico-chimiques liées aux nanomatériaux déterminant leur toxicité
Composition chimique
La nature chimique des nanomatériaux (notamment métallique), ainsi que la présence d’autres composés (comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques et les métaux de transition : fer, nickel, etc.) adsorbés sur leur surface, sont susceptibles d’influer sur leur toxicité. En effet, les métaux de transition interviennent dans des réactions aboutissant à la formation d’espèces réactives de l’oxygène qui ont un rôle essentiel dans les processus de toxicité cellulaire et d’inflammation.
Taille La taille conditionne le site de dépôt des nanomatériaux lors des expositions par voie respiratoire. Par ailleurs, une diminution de la taille des particules ou des fibres favorise leur pénétration dans les cellules, le passage des barrières biologiques et leur migration vers divers organes (par exemple, via le sang ou les nerfs)
Surface La « surface spécifique » d’une particule est inversement proportionnelle à sa taille. Or la réactivité chimique d’une particule dépend notamment de sa surface. Ainsi, une diminution de la taille des particules et des fibres induit une augmentation de leur réactivité chimique et biologique (interactions avec les différents tissus, cellules et fluides biologiques de l’organisme, dénaturation des protéines…). Elle favorise également la pénétration dans l’organisme de substances adsorbées qui peuvent atteindre divers organes et entraîner des effets toxiques spécifiques.
Nombre L’augmentation du nombre des particules favorise la pénétration et la persistance des nanomatériaux dans les tissus de l’organisme, en saturant les systèmes de clairance pulmonaire.
Forme La toxicité semble être aggravée par la forme fibreuse ou filamenteuse des nano-objets. Les particules longues comme les nanotubes ou les nanofilaments seraient plus toxiques que les particules sphériques de composition chimique identique.
Structure La structure cristalline, pour les composés minéraux (comme la silice), peut contribuer à moduler les propriétés toxicologiques des nanomatériaux. Par exemple, dans le cas du dioxyde de titane, la forme anatase génère spontanément plus d’espèces réactives de l’oxygène et entraine plus d’effets cytotoxiques que la forme rutile.
Solubilité La solubilité conditionne le devenir des nanomatériaux dans l’organisme humain. La production d’espèces ionisées à partir de nanomatériaux plus ou moins solubles peut contribuer au développement d’effets toxiques.
Degrés d’agrégation et d’agglomération
Dans la réalité, les nanoparticules sont rarement isolées les unes par rapport aux autres en tant que particules primaires mais ont tendance à s’agréger (par des liaisons chimiques « fortes ») ou s’agglomérer (par des liaisons physiques « faibles ») en amas de plus grande dimension. (pouvant atteindre plusieurs dizaines de micromètres). Ces deux phénomènes peuvent modifier le dépôt des nanomatériaux dans l’organisme, leur pénétration dans ou à travers les cellules et leurs effets biologiques.
Les méthodes de fabrication, les traitements de surface ainsi que le vieillissement des nanomatériaux au cours de leur cycle de vie sont également susceptibles d’influer sur leur toxicité
Outre les paramètres physico-chimiques, d’autres facteurs peuvent déterminer les effets toxicologiques des nanomatériaux sur l’organisme :
facteurs liés à l’exposition : voies de pénétration dans l’organisme, importance et durée de l’exposition,
facteurs liés à l’organisme exposé : susceptibilité individuelle, charge physique, paramètres biocinétiques (déposition, distribution et migration des particules dans l’organisme),
facteurs liés aux nano-objets : plusieurs caractéristiques physico-chimiques sont également impliquées dans le degré de toxicité des nanomatériaux (voir l'encadré ci-dessous).
Les données toxicologiques actuelles, bien que parcellaires, incitent à s’interroger sur les risques encourus suite à des expositions à certains nano- objets, y compris pour des composés réputés inertes (sans effet spécifique) à l’échelle micrométrique. Un certain nombre d’études démontrent déjà clairement que les nanomatériaux présentent une toxicité plus grande et sont à l’origine d’effets inflammatoires plus importants que les objets micrométriques de même nature chimique.
© Illustratek pour l’INRS
© INRS 2020 Page 15 / 40
Pour en savoir plus
BROCHURE 09/2012 | ED 6050
BROCHURE 07/2018 | ED 6309
Les données épidémiologiques publiées sur les effets des nanomatériaux manufacturés dans les populations de travailleurs exposés sont très limitées. Dans les industries les plus anciennes, comme celles du dioxyde de titane ou du noir de carbone, plusieurs études de morbidité et de mortalité ont été effectuées mais ne concernent pas exclusivement la fraction nanométrique. En février 2006, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a publié les résultats des réévaluations du potentiel cancérogène du noir de carbone et du dioxyde de titane. Il a confirmé pour le noir de carbone le classement établi en 1996 – à savoir cancérogène possible chez l’Homme (catégorie 2B) – et a modifié pour le dioxyde de titane celui établi en 1989, qui passe ainsi de la catégorie 3 (classification impossible quant au pouvoir cancérogène pour les humains) à la catégorie 2B.
En France, le dispositif de surveillance épidémiologique des personnes exposées professionnellement aux nanomatériaux (EpiNano), mis en place par l’Institut de veille sanitaire (InVS), pourrait constituer la base de futures études épidémiologiques. Ce dispositif prévoit dans un premier temps l’enregistrement des travailleurs potentiellement exposés et l’évaluation des expositions de manière qualitative ou semi-quantitative. Une étude de cohorte prospective devrait ensuite permettre d’exercer un suivi généraliste des effets sanitaires à moyen et long termes et d’étudier un éventuel lien avec l’exposition. Elle devrait d’abord concerner les salariés exposés à des poudres de dioxyde de titane ou de nanotubes de carbone mais pourrait être secondairement être étendue à d’autres types de nanomatériaux.
Les études épidémiologiques
© INRS 2020 Page 16 / 40
BROCHURE 09/2012 | ED 6050
BROCHURE 07/2018 | ED 6309
associées. 26
La prévention à l'épreuve de l'incertitude. L'exemple de la précaution à l'égard des nanoparticules
Comment fonder la prévention face à des risques émergents et autres incertitudes ? Bien que l'idée même de prévention puisse paraître une gageure quand la persistance d'incertitudes empêche la stricte définition d'un risque, à
l'inverse, il serait vain d'attendre une totale connaissances des ... 28
Particules ultra-fines et santé au travail - Caractéristiques et effets potentiels sur la santé
Depuis peu, les particules ultra-fines (nanoparticules) sont considérées comme des facteurs de risque potentiel pour la santé au travail et correspondent à de forts enjeux de prévention. S'il est trop tôt, à bien des égards, pour donner des
réponses définitives, il est nécessaire de faire un point ... 29
De la nécessité de faire le point sur les dangers des particules ultra- fines
La pollution atmosphérique peut tuer. Ce fait, dramatiquement vécu, a permis de pointer les risques dus aux polluants urbains, en particulier les composantes fines de la pollution particulaire. L'apparition de technologies nouvelles utilisant
ou formant des particules ultra-fines ou des ... 30
BROCHURE 06/2014 | ED 6174
© INRS 2020 Page 17 / 40
Métrologie La caractérisation des émissions et des expositions potentielles sur les lieux de travail est une étape incontournable pour prévenir les risques. Plusieurs méthodes pertinentes peuvent être mises en œuvre.
À l’heure actuelle, il n’existe pas de méthode de mesure de l’exposition des personnes aux aérosols ultra-fins qui fasse l’objet d’un consensus. Cependant, plusieurs techniques s’avèrent pertinentes.
Caractérisation des potentiels d’émissions d’exposition professionnelle La caractérisation des émissions et expositions potentielles sur les lieux de travail lors d’opérations mettent en œuvre des nanomatériaux est une tâche qui reste difficile mais toutefois incontournable pour documenter l’exposition aux nanomatériaux et l’efficacité des mesures techniques de prévention. En outre cette connaissance est un élément fondamental à la mise en place d’actions adaptées de prévention ; elle est aussi essentielle aux travaux épidémiologiques à venir cherchant à associer une exposition aux nanomatériaux à des effets sur la santé.
Quels sont les indicateurs à considérer ? Depuis près de 50 ans, l’exposition sur les lieux de travail à un agent chimique sous forme d’aérosol (particules en suspension dans l’air) est caractérisée de manière quantitative par la concentration massique moyenne dans l’air pondérée dans le temps (mg/m3 ou µg/m3 d’air) d’une fraction des particules liées à la santé qui pénètrent dans les différentes régions de l’arbre respiratoire (fractions inhalable, thoracique et alvéolaire). Le mesurage devant permettre d’apprécier la présence de l’agent chimique dans l’air de la zone respiratoire du travailleur, il est effectué préférentiellement à l’aide d’échantillonneurs individuels.
Pour le cas des fibres, l’exposition est donnée en nombre de fibres par unité de volume d’air (fibres/m3 d’air). Cette démarche s’applique jusqu’à maintenant à tous les agents chimiques sous forme d’aérosol et quelle que soit la taille des particules qui le compose ; elle est intégrée dans de nombreuses normes et textes réglementaires relatifs à la santé au travail. La raison du choix des indicateurs à mesurer (fractions de l’aérosol liées à la santé, concentration massique dans l’air, composition chimique) résulte du fait que des corrélations positives ont pu être établies entre ceux-ci et des effets toxiques chez l’animal (via des études de toxicologie par inhalation) ou bien des effets néfastes observés chez l’Homme (via des études épidémiologiques).
Cette approche conventionnelle d’évaluation quantitative de l’exposition est remise en cause pour les aérosols lors d’opérations mettant en œuvre des nanomatériaux. Au regard de la connaissance actuelle issue des études épidémiologiques et toxicologiques, il semble de plus en plus manifeste que pour les nanomatériaux constitués de substances insolubles ou faiblement solubles, l’exposition ne peut être évaluée par les deux seuls indicateurs que sont la masse et la composition chimique.
Mais définir aujourd’hui de quelle manière elle doit l’être reste un objectif ambitieux car la liste des déterminants est longue et le nombre de nanoparticules étudiées est encore limité. Néanmoins, il apparaît que mesurer la concentration :
en masse (c’est-à-dire en mg/m3 d’air) reste une mesure utile dans la mesure où une sélection granulométrique est réalisée. Par ailleurs, cette mesure restant la norme pour les aérosols, elle permet d’assurer une continuité avec les données d’exposition produites dans le passé.
en nombre (c'est-à-dire en particules/cm3 d’air) soit une mesure adéquate lorsque ce n’est pas le déterminant « surface » qui pilote la toxicité. Par ailleurs, cette mesure faisant ressortir la fraction la plus fine d’un aérosol polydispersé, elle est utile en termes d’identification.
en surface (c'est-à-dire en µm2/m3 d’air) soit une mesure appropriée dans de nombreuses circonstances, sans pour autant pouvoir être généralisée à toutes les situations.
Concernant la gamme de taille des particules de l’aérosol à considérer, elle s’étend de quelques nm à environ 10 µm. Bien qu’il n’existe pas de définition normative en la matière, il existe plusieurs arguments en faveur de cette préconisation, notamment le fait que :
les nanoparticules sous leur forme libre, agglomérée ou agrégée doivent être considérées,
des nanoparticules sous forme libre peuvent diffuser par coagulation hétérogène sur les particules de taille submicronique et micronique constituant l’aérosol de fond,
les opérations mécaniques, par exemple sur des nanocomposites, peuvent émettre des particules sur la gamme de taille correspondant à la fraction alvéolaire.
Comme pour toutes les substances chimiques sous forme particulaire, la composition chimique reste une caractéristique essentielle à déterminer. Il en est de même pour la morphologie lorsque les nanoparticules sont faiblement solubles ou insolubles et montrent un rapport d’aspect (longueur/diamètre) élevé (nanotubes, nanofibres etc.) ou sont caractérisées par une forme irrégulière ou morcelée. Enfin d’autres caractéristiques peuvent également être pertinentes dans certains cas comme la structure cristalline, la réactivité de surface, l’état de charge électrostatique, la solubilité.
Ainsi, il est convenu à ce jour que :
tous les prélèvements d’aérosols en vue d’analyse de la composition chimique se fassent à minima sur la base de la fraction alvéolaire (voir l’article ND2355 32)
le dépôt des particules dans l’arbre respiratoire soit considéré lors de la phase d’interprétation des résultats. En pratique, ceci peut être fait par le biais de mesurages adaptés (granulométrie, concentration) et d’un calcul de dépôt à l’aide d’un modèle, comme le modèle de la Commission Internationale de Protection Radiobiologique (CIPR, 1994), étant entendu que celui-ci représente bien des données récentes chez l’Homme, mais il en existe d’autres. Ceci est en accord avec la récente norme européenne EN ISO 13138 (2012) décrivant des nouvelles conventions d’échantillonnage pour les aérosols relatifs au dépôt des particules dans les voies respiratoires.
Quelle stratégie mettre en œuvre ? Ces dernières années, plusieurs stratégies destinées à évaluer le potentiel d’émission et d’exposition professionnelle lors d’opérations mettant en œuvre des nanomatériaux ont été publiées au niveau international. Ces stratégies s’appliquent aux nanomatériaux en général (BSI, 2010 ; Consent German Report, 2011 ; Methner et al., 2010, Ramachandran et al., 2011) ou bien à une substance spécifique comme par exemple le dioxyde de titane (NIOSH, 2011).
© INRS 2020 Page 18 / 40
32 https://www.inrs.fr/media.html?refINRS=ND%202355
La campagne de mesurage a pour objectif d’identifier et de caractériser l’aérosol au niveau des sources d’émission et en différents points éloignés de celles-ci pour permettre d’apprécier l’exposition potentielle lors de l’opération considérée. Les critères de choix entre les deux niveaux sont multiples :
compétences et expériences en matière de mesurage des aérosols de nanoparticules et d’interprétation des résultats,
disponibilité des instruments et méthodes,
condition d’accès au poste de travail,
adéquation des instruments à l’environnement du poste de travail (zone Atex, etc.),
existence de résultats antérieurs de mesurage à ce poste de travail.
Le premier niveau d’intervention est destiné aux personnes ayant une expérience en matière de métrologie d’atmosphère et d’évaluation d’exposition professionnelle aux aérosols et possédant des notions sur les risques liés aux nanomatériaux. Le deuxième niveau, plus spécialisé, s’adresse principalement aux spécialistes impliqués dans des travaux relatifs à la métrologie des aérosols et leur caractérisation, aux émissions et/ou aux expositions aux substances sous forme de particules et de nanoparticules dans un contexte de santé au travail.
Figure 1 : Logigramme général de la stratégie développée au niveau français (ND2355)
© INRS 2020 Page 19 / 40
Dans la mesure où, à l’issue de la deuxième phase, il n’existe pas de certitude quand à la nécessité de réaliser une campagne de mesurage ou lorsque celle-ci s’annonce complexe à entreprendre (présences de multiples sources, accès difficile au procédé, zonage spécifique de type Atex etc.), il pourra être envisagé de réaliser des essais spécifiques en laboratoire dont l’objectif est de permettre d’apprécier les émissions potentielles lors de l’opération considérée (cf. Figure 1). Ces essais peuvent concerner :
l’émission d’un aérosol à partir de nanomatériaux sous forme de poudre mis en œuvre dans l’opération considérée. Plusieurs méthodes, dites de « dustiness » font actuellement l’objet de développements, notamment au niveau européen.
l’émission d’aérosols de composites ou produits contenant des nanoparticules suivant différents stress physiques (ponçage, perçage, abrasion etc.) ou effets (thermiques, UV etc.) simulant une opération ou un vieillissement.
Quelles méthodes de mesure ? D’une manière générale, il est nécessaire de mettre en œuvre des méthodes de mesurage :
en temps réel des concentrations des particules dans l’air,
intégré pour la collecte d’échantillons d’aérosols en vue d’une observation des particules élémentaires (par exemple microscopie électronique) ou en vue d’une analyse de la composition chimique de l’échantillon prélevé (par exemple par spectrométrie de masse).
Le tableau ci-dessous donne un exemple des instruments et méthodes qui peuvent être mis en œuvre pour satisfaire le premier niveau d’intervention (base).
Procédés générant des nanomatériaux de façon non intentionnelle
CATÉGORIES DE PROCÉDÉ
Compteur optique de particule portable (COP)
Compteur optique de particule portable (COP Photomètre laser portable
Intégré
Composition chimique aérosol
Prélèvement* pour observation microsopie électronique (ME) à transmission (MET) ou balayage (MEB) éventuellement combinée avec des techniques de microanalyse ou spectroscopique
Prélèvement à poste fixe de la fraction alvéolaire combinée avec analyse chimique** (ex. Spectrométrie de Masse)
Les deux niveaux d’intervention pour la campagne de mesurage in situ dans la stratégie française
3
3
© INRS 2020 Page 20 / 40
* Il existe plusieurs techniques pour la collecte des particulues (filtration, précipitation électronique ou par thermophorèse) et différents média peut être utilisés (membrane, disque de sillicium, grille MET etc.) ** Des méthodes d'analyse telles que publiées par l'INRS (base Métropol)
En ce qui concerne le deuxième niveau d’intervention, de type expert, les techniques mises en œuvre se caractérisent par des performances améliorées (par exemple en termes de limite basse de détection des nanoparticules ou de limite haute de concentration en nombre pour les CNC). En outre, il peut intégrer :
des techniques de mesurage de la distribution du nombre des particules en temps réel,
des techniques de mesurage de distribution de la masse en fonction de la taille telles les impacteurs,
des techniques spécifiques pour le mesurage des concentrations en surface (µm2/cm3). Il existe différents concepts de surface,
éventuellement des dispositifs de prélèvement pour des mesurages intégrés en temps réel dans la zone respiratoire en vue d’analyse de type particule élémentaire ou de la composition chimique globale de l’échantillon prélevé.
Un problème majeur rencontré lors du mesurage en temps réel vient du facteur de confusion que constitue l’aérosol de fond, c'est-à-dire l’aérosol ambiant présent dans le local étudié et avant toute mise en œuvre de l’opération considérée. Celui-ci est généralement omniprésent, variable dans le temps et l’espace en fonction des sources diverses dont il peut provenir (combustion, autres procédés) et de son mode de transfert dans la zone de mesurage du fait de la ventilation naturelle ou forcée. Il est composé de particules dans la gamme de dimension nanométrique à micronique et les niveaux de concentrations qu’il peut atteindre peuvent aisément venir masquer l’aérosol cible émis par l’opération considérée.
Les instruments de mesurage en temps réel (par exemple les CNC) n’étant pas spécifiques de la nature des particules qu’ils observent, il n’est pas toujours facile de distinguer cet aérosol de fond. Or, cette distinction est primordiale puisqu’il convient de ne pas associer une concentration en nombre (par exemple) due à l’aérosol de fond à celle de l’aérosol cible, alors que la concentration réelle de ce dernier peut être de plusieurs ordres de grandeur inférieure. Il en est de même pour la granulométrie de l’aérosol cible.
Dans la mesure où l’étude de situation et la visite préparatoire ont permis d’identifier la localisation d’un point avec une possible émission, par exemple une action de transfert de nanopoudre d’un contenant dans un bécher, on sélectionnera un point au plus près de la source pour les mesurages en temps réel et intégrés. Cette approche peut être considérée comme le cas le plus défavorable.
Les autres points de mesurage sont à choisir judicieusement dans le champ proche et/ou lointain en tenant compte de l’opération cible, de l’opérateur, de l’environnement du poste de travail, de la conception du local et du bâtiment, de l’aéraulique localisée et générale, etc. (cf. Figure 3). De manière générale on privilégiera le positionnement des points de mesurage intégré à hauteur des voies respiratoires.
Les préconisations formulées ci-dessus peuvent s’appliquer :
à tous les environnements de travail existant dans les laboratoires de recherche ou dans l’industrie, lors des différentes phases de production et de mise en œuvre de nanomatériaux, lors du nettoyage et de la maintenance des équipements, etc., et ceci en mode normal ou dégradé de fonctionnement du procédé et des équipements de protection.
aux cas des expositions aux particules ultra-fines (parfois dénommées nanoparticules non-intentionnelles) émises lors de la mise en œuvre de procédés thermiques (soudage, découpe laser, métallisation etc.) ainsi que de certains procédés mécaniques sur des matériaux conventionnels (usinage, ponçage, polissage, perçage).
Etant entendu que des développements sont attendus dans le domaine de l’évaluation de l’exposition aux nanoparticules, notamment en termes d’instrumentation, de critères de mesure et d’interprétation des résultats, cette stratégie devra être revue à la lumière des nouvelles connaissances pour in fine converger vers une harmonisation au niveau international.
Figure 2 : Points possibles de mesurage dans un local où un opérateur met en œuvre un nanomatériau (NM). En bleu l’aérosol de fond issu de l’extérieur, en marron l’aérosol de fond issu d’une source ponctuelle P de particules, en rouge l’aérosol cible issu de la mise en œuvre du nanomatériau. Points de mesurage à la source (A), dans la zone respiratoire (B), en champ proche de l’opérateur(C), en champ lointain de l’opérateur à hauteur des voies respiratoires à l’intérieur du local (D) ou à l’extérieur du local (E), à proximité de la source ponctuelle P de particules (F).
© INRS 2020 Page 21 / 40
Pour en savoir plus
BROCHURE 09/2012 | ED 6050
BROCHURE 07/2018 | ED 6309
associées. 35
Préconisations en matière de caractérisation des potentiels d'émission et d'exposition professionnelle aux aérosols lors d'opérations mettant en oeuvre des nanomatériaux
Méthodologie de mesure de l'exposition professionnelle aux aérosols résultant
de la mise en oeuvre de nanomatériaux 36
Particules ultra-fines et santé au travail - Sources et caractérisation de l'exposition
Depuis peu, les particules ultra-fines (nanoparticules) sont considérées comme des facteurs de risque potentiel pour la santé au travail et correspondent à de forts enjeux de prévention. S'il est trop tôt, à bien des égards, pour donner des
réponses définitives, il est nécessaire de faire un point ... 37
BROCHURE 06/2014 | ED 6174
© INRS 2020 Page 22 / 40
Réglementation Aucune réglementation spécifique ne régit actuellement la manipulation de nanomatériaux en France. Les principes généraux relatifs à la protection de la santé des salariés demeurent applicables, ainsi que les textes consacrés à la mise sur le marché des substances chimiques, des médicaments, des produits cosmétiques ou des aliments.
Les règles de prévention du risque chimique Aucune réglementation spécifique ne régit actuellement la manipulation de nanomatériaux en France. Il n’existe pas pour autant de vide réglementaire. En effet, les principes généraux relatifs à la protection de la santé des salariés demeurent applicables, ainsi que les textes consacrés à la mise sur le marché des substances chimiques, des médicaments, des produits cosmétiques ou des aliments.
Les nanomatériaux sont des agents chimiques. A ce titre, la réglementation en matière de prévention du risque chimique, prévue par le Code du travail, s’applique aux nanomatériaux. Les règles de prévention du risque chimique s’appuient sur les principes généraux de prévention définis à l’article L.4121-2 du Code du travail et se déclinent en deux volets :
les règles générales de prévention du risque chimique énoncées aux articles R.4412-1 à R.4412-58 du Code du travail,
les règles particulières de prévention du risque chimique pour les activités impliquant des agents chimiques cancérogènes, mutagènes et toxiques pour la reproduction (CMR) de catégorie 1A et 1B définies aux articles R.4412-59 à R.4412-93 du Code du travail.
En conséquence, les dispositions issues de la réglementation du travail relative à la prévention du risque chimique permettent d’appréhender les risques liés aux nanomatériaux et de distinguer des mesures propres aux nanomatériaux cancérogènes, mutagènes et toxiques pour la reproduction de catégorie 1A et 1B.
Les valeurs limites d’exposition professionnelle A l’heure actuelle, il n’a pas été défini dans les réglementations française et européenne de valeurs limites d’exposition professionnelle pour les nanomatériaux. En France, il existe des valeurs limites d’exposition relatives à différentes catégories de poussières : poussières réputées sans effet spécifique, dioxyde de titane, graphite sous forme non fibreuse, certains oxydes et sels métalliques, etc. Cependant, ces valeurs limites ne sont pas pertinentes, en l’état, aux substances sous forme nanométrique.
En 2011, le National institute for occupational safety and health (NIOSH 39) a établi deux valeurs limites d’exposition professionnelle pour le dioxyde de titane : 2,4 mg/m3 pour le dioxyde de titane fin et 0,3 mg/m3 pour le dioxyde de titane ultra-fin (particules de diamètre inférieur à 100 nm). En 2013, il a également
proposé une valeur limite d’exposition pour les nanotubes de carbone de 1 µg/m3. D’autres organismes tels que le British Standards Institution (BSI 40) ou
l’Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA 41) définissent des valeurs seuils en distinguant certaines catégories de nanomatériaux : fibres, CMR, nano-objets insolubles et solubles, etc. Ces instituts indiquent que les valeurs proposées visent à réduire l'exposition des salariés conformément à l'état de l'art. Ils précisent également qu’elles ne sont pas fondées sur des résultats d’études toxicologiques, et que leur respect ne saurait constituer une garantie de ne pas développer une pathologie. Les connaissances sur la toxicité des nanomatériaux sont, pour l’heure, insuffisantes pour établir des valeurs limites d’exposition professionnelle. Il convient donc de rechercher, quelle que soit l’opération effectuée, le niveau d'exposition le plus bas possible. 39 http://www.cdc.gov/niosh/
40 http://www.bsigroup.com/
41 http://www.dguv.de/ifa/index.jsp
Les articles L. 523-1 à L. 523-3 du Code de l’environnement prévoient un dispositif de déclaration annuelle des « substances à l’état nanoparticulaire ». Cette déclaration, qui est entrée en vigueur au 1er janvier 2013, concerne les fabricants, les importateurs et les distributeurs de telles substances mises sur le marché en France.
La déclaration doit comporter l’identité du déclarant, la quantité, les propriétés physico-chimiques et les usages de ces substances ainsi que les noms des utilisateurs professionnels. De même, toutes les informations disponibles relatives aux dangers de ces substances et aux expositions auxquelles elles sont susceptibles de conduire, ou utiles à l’évaluation des risques pour la santé et l’environnement, doivent être transmises.
Les modalités d’application de cette déclaration sont définies dans les décrets n° 2012-232 et 2012-233 du 17 février 2012. Le décret n° 2012-232 précise notamment les définitions (« substance à l’état nanoparticulaire », « particule », « agrégat », etc.) mais également le seuil minimal à partir duquel la déclaration annuelle est obligatoire (100 grammes par an et par substance), ainsi que l’organisme en charge de la gestion de ces données (ANSES) et la date limite d’envoi des informations (avant le 1er mai de chaque année par voie électronique : https://www.r-nano.fr). Des dispositions sont également prévues concernant les intérêts liés à la Défense nationale, au respect du secret industriel et commercial et aux activités de recherche et développement. Le décret n° 2012-233 désigne, quant à lui, les organismes auxquels l’ANSES peut transmettre les informations qu’elle détient au titre de cette déclaration. Un arrêté publié le 6 août 2012 explicite le contenu et les conditions de présentation de cette déclaration.
Ce dispositif vise à mieux connaître les « substances à l’état nanoparticulaire » et leurs usages, à disposer d’une traçabilité des filières d’utilisation, d’une meilleure connaissance du marché et des volumes commercialisés et enfin à collecter des informations sur leurs propriétés toxicologiques et écotoxicologiques.
La déclaration anuelle des nanomatériaux mis sur le marché en France
© INRS 2020 Page 23 / 40
BROCHURE 07/2018 | ED 6309
associées. 43
Surveillance médicale des travailleurs exposés à des nanomatériaux. Les enseignements du congrès de Keystone
Du 21 au 23 juillet 2010 se tenait à Keystone, aux États-Unis, le premier congrès international spécifiquement dédié à la surveillance médicale et à la recherche épidémiologique chez les travailleurs exposés aux nanomatériaux. Cette
manifestation, qui réunissait l'ensemble des parties prenantes sur ... 45
45 https://www.inrs.fr/media?refINRS=TP%2011
BROCHURE 06/2014 | ED 6174
Mis à jour le 08/08/2014
En raison du caractère

nanomatériaux, nanoparticules - risques - inrs

Documents

Les nanoparticules dans l'industrie pharmaceutique

Projet de toxicologie : Les nanoparticules

INRS ED 968

NANoMATÉRIAUX Qualité, sécurité et performance · PDF filecaractériser des nanomatériaux s’avère un exercice très complexe. en l’absence de protocoles ... Le microscope

Les nanomatériaux: Quels enjeux pour les travailleurs?

Génie chimique - Nanomatériaux, Catalyse, Electrochimie - ULg

Atelier d'Injection INRS

Cours de Nanomatériaux et Nanostructures

Métrologie dimensionnelle de nanoparticules mesurées par

INRS Sprinkler

Método INRS

SAVOIRS & ACTUALITÉS - INRS

Résonance ferromagnétique et structure de nanoparticules

Plateforme de connaissance sur les nanomatériaux filePlateforme de connaissance sur les nanomatériaux Derniers résultats de la recherche: effets des nanomatériaux sur les humains

Inrs du-ed887

Nanotechnologie Nanoparticules : Quels dangers, quels

Caractérisation de Nanoparticules planctoniques autOréplicatives … · 2019-04-12 · Caractérisation de Nanoparticules planctoniques autOréplicatives inédites : exploration

Les nanomatériaux

Synthèse et caractérisation de nanoparticules métalliques

Aide Au Repérage Des Nanomatériaux en Entreprise

effets des nanomatériaux sur la santé de l’homme

Jacquet Nanoparticules congres BTP.ppt [Mode de compatibilité]€¦ · Microsoft PowerPoint - Jacquet Nanoparticules congres BTP.ppt [Mode de compatibilité] Author: gerard Created

Nanomatériaux (Anses)

Chimie, nanomatériaux, nanotechnologies

Accepted - Espace INRS

Formaldéhyde - INRS

Nanomatériaux (Anses).pdf

Studies & Research - INRS

Conception et optimisation de nanoparticules

Micro et nanoparticules pour des applications

50 ans: des liposomes aux nanoparticules

Les nanoparticules dans l’eau

INRS ventilation guide

Lombalgie - Risques - INRS

L’AMIANTE DANS - INRS