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Publication de l'IRSST

Development of a Procedure to Measure the Effectiveness of N95 Respirator Filters against Nanoparticles

(Développement d'une procédure de mesure de l'efficacité des filtres d'appareils de protection respiratoire N95 contre les nanoparticules)

Haghighat, Fariborz; Bahloul, Ali; Lara, Jaime; Mostofi, Reza; Mahdavi, Alireza
Studies and Research Projects / Report  R-754, Montréal, IRSST, 2012, 73 pages.

Version française disponible : R-776

Projet: Développement de procédure de mesure de l'efficacité des filtres à capturer les nanoparticules

Champ: Prévention des risques chimiques et biologiques

Résumé

Les risques pour la santé et la sécurité des travailleurs exposés à l’inhalation de nanoparticules (NP) soulèvent de plus en plus d’inquiétudes. Parmi les sources d’émission de nanoparticules en milieu de travail figurent les effluents et les émanations de divers procédés, tels l’ablation et le fraisage laser. Les nanoparticules ont des propriétés potentiellement toxiques, à savoir une surface totale, une concentration en nombre et une réactivité surfacique élevées. Il a été démontré que l’inhalation – la voie d’exposition la plus courante aux nanoparticules – a des effets nocifs sur les fonctions pulmonaires, et que les particules déposées dans les poumons peuvent atteindre le système sanguin en traversant les barrières de protection pulmonaire. La filtration est la méthode de contrôle des aérosols la plus simple et la plus répandue. Elle est largement utilisée dans la ventilation mécanique et la protection respiratoire. Des inquiétudes ont toutefois été formulées en ce qui concerne l’efficacité des filtres à capter les nanoparticules.

Pour obtenir un niveau satisfaisant de protection sanitaire contre les NP, les travailleurs font amplement usage d’appareils de protection respiratoire (APR) à pièce faciale filtrante (PFF). Les filtres de type N, R et P sont trois catégories de filtres respiratoires approuvés et homologués par le National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH). L’APR à pièce faciale filtrante N95 est l’un des plus couramment utilisés. Mis au service d’un large éventail d’industries, les masques de protection respiratoire N95 sont notamment reconnus pour la facilité avec laquelle on peut s’en débarrasser, leur faible coût et leur convenance à l’usage auquel ils sont destinés. Conformément aux normes du NIOSH (42 CFR 84, NIOSH, 1997), les filtres N95 sont approuvés pour leur capacité à filtrer au moins 95 % des particules de 300 nm à un débit d’air de 85 litres/min. Pour ses essais d’homologation, le NIOSH utilise des particules dont la taille moyenne est de 300 nm parce que ce sont celles qui pénètrent le plus facilement les filtres mécaniques. Cependant, des études antérieures ont démontré que, dans le cas des filtres chargés électrostatiquement (filtres électret), la taille des particules les plus pénétrantes (TPPP) appartient à des particules plus fines encore. Quoi qu’il en soit, il manque encore beaucoup de données pour caractériser l’efficacité des filtres respiratoires à capter les nanoparticules dans les multiples contextes de travail, notamment en ce qui concerne l’influence de la température, de l’humidité et du rythme respiratoire.

Dans le cadre de cette étude, la performance d’un modèle d’APR à pièce faciale filtrante N95 approuvé par le NIOSH a été caractérisée pour des NP poly-disperses et mono-disperses dans deux contextes d’expérimentation différents. Dans le cas des NP poly-disperses, une méthodologie a été élaborée pour mesurer l’efficacité des filtres N95 contre des aérosols de NaCl dont la taille variait entre 15 nm et 200 nm, et ce, selon trois scénarios. Premièrement, le taux de pénétration initiale des particules à travers une PFF N95 a été examiné sous quatre débits d’air constants (85, 135, 270 et 360 litres/min). Deuxièmement, l’effet de la durée d’exposition des filtres N95 sur leur performance a été analysé pour une durée d’exposition de 5 heures. Troisièmement, l’influence de l’humidité relative (HR) (10 %, 30 % et 70 %) sur la pénétration des particules a été évaluée à un débit constant de 85 litres/min.

La performance de la PFF a également été étudiée à 85 litres/min contre 12 aérosols de NaCl dont la taille variait entre 20 nm et 200 nm. Les résultats obtenus ont ensuite été comparés avec les taux de pénétration initiale des particules d’aérosols poly-disperses de 20 nm à 200 nm.
Les résultats des essais sur les aérosols poly-disperses ont démontré que le taux de pénétration initiale des particules augmentait considérablement lorsque le débit d’air augmentait, et parallèlement révélé une réduction de la taille des particules les plus pénétrantes. Le taux de pénétration des particules diminuait avec la durée d’exposition des filtres N95, alors qu’il augmentait progressivement dans le cas des particules de plus grande taille. De même, la taille des particules les plus pénétrantes augmentait de 41 nm à 66 nm. Quant aux particules de moins de 100 nm, leur taux de pénétration augmentait légèrement avec l’humidité relative. Dans le cas des particules de plus grande taille, le taux de pénétration était comparable pour des HR de 10 % et 30 %, mais elle augmentait lorsque l’HR était de 70 %.

Les essais sur les aérosols mono-disperses ont été effectués à un débit constant de 85 litres/min; le taux de pénétration initiale des nanoparticules était inférieur à 5 %, ce qui est conforme à la certification du NIOSH (norme 42 CFR 84). En outre, à taille égale, le taux de pénétration initiale mesuré pour des particules mono-disperses était légèrement plus élevé que pour des particules poly-disperses.





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