Analyse non destructive des vêtements de lutte contre l'incendie sur amiante/FMA
Développement d'une méthode d'analyse non destructive des vêtements de pompiers pour l'amiante et les fibres minérales artificielles
Dr. Stefan Pierdzig1), Axel Meyer2), Dr. Jochen Kuhl2), Ralf Klaus Blecher1)
1) CRB Analyse Service GmbH, Bahnhofstraße 14, 37181 Hardegsen
2) MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH, Schmiedewiese 1, 37181 Hardegsen
Analyse non destructive des vêtements de pompiers (PDF en allemand 1.8 MB)
Introduction
En février 2019, en coopération avec MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH, différents tissus (matrice PBI, Nomex, X55) destinés à la fabrication de vêtements de pompiers ont été contaminés par de l'amiante et la performance de lavage du processus de nettoyage pour les types d'amiante chrysotile et amosite a été évaluée par des mesures de l'amiante sur ces tissus avant et après le lavage. À cette fin, les échantillons de tissu ont été incinérés à 450°C dans un four à moufle et les cendres ont été analysées au moyen de la microscopie électronique à balayage en tant que préparation en suspension conformément à la directive VDI 3866, feuille 5, annexe B:2017-06 au moyen de la microscopie électronique à balayage (MEB)/microanalyse aux rayons X (EDX) (cf. Blecher et al., 2019).
Cette méthode a permis de prouver la haute performance de lavage, mais comme il n'est pas possible de prélever en routine des échantillons de tissu sur les vêtements opérationnels pour vérifier une éventuelle contamination par l'amiante ou les AMF, une méthode d'échantillonnage non destructif a été mise au point et son efficacité a été testée et validée.
L'échantillonnage non destructif des vêtements des pompiers après une opération ne peut être effectué qu'en recueillant la poussière déposée superficiellement à l'aide d'un milieu approprié. En outre, il y a le problème que les vêtements sont souvent mouillés ou du moins humides après une opération.
Les méthodes classiques d'échantillonnage des poussières au moyen de plaques d'aluminium équipées de tampons de carbone conducteurs ne sont pas adaptées, car la quantité de poussière pouvant être collectée est trop faible. L'utilisation de bandes de film adhésif de longueur et de largeur définies ne semble pas applicable dans la pratique.
Enquêtes préliminaires
Figure 1 : Rouleau à peluches disponible dans le commerce avec feuilles adhésives pelables
Enfin, un rouleau à peluches disponible dans le commerce avec des feuilles adhésives pelables a été considéré comme une solution possible pour l'échantillonnage de grandes surfaces sur les vêtements des pompiers.
Étant donné qu'une analyse directe de la surface adhésive des papiers a été exclue en raison de leur grande surface et d'une charge supposée faible de fibres cancérigènes, les composants minéraux de la préparation ont dû être enrichis. À cette fin, les papiers ont été incinérés à 450°C pendant 8 heures par analogie aux méthodes classiques de préparation pour l'analyse de l'amiante - cf. VDI 3866, fiche 5.
La teneur en cendres des papiers est très élevée, environ 30 % en masse, de sorte que l'accumulation est encore trop faible pour permettre une détection fiable des fibres cancérigènes, d'autant plus que les éventuelles fibres présentes dans la cendre microcristalline du carbonate de calcium (poudre de craie) sont difficiles à détecter et à analyser.
Un enrichissement supplémentaire des composants minéraux peut être effectué de manière analogue à la norme VDI 3866, feuille 5, annexe B:2017-06 en traitant les cendres avec de l'acide chlorhydrique à 10%, puis en mettant l'échantillon en suspension dans une quantité d'eau définie et en le filtrant à travers un filtre à pores à noyau d'or vaporisé. Cette étape de préparation supplémentaire permet d'enrichir les composants minéraux d'au moins 10 à 50 fois (2 % de résidus insolubles dans l'acide dans la cendre du papier adhésif) dans un échantillon largement non contaminé, selon la charge du papier filtre (comparer les figures 2 et 3).
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| Figure 2 : papier à peluches cendré en rouleau fabriqué à partir de craie microcristalline | Figure 3 : le même échantillon après traitement à l'acide sur un filtre à pores dorés |
Essai de prélèvement et de procédure analytique sur une veste de pompier contaminée
Mise en place des tests, procédure d'échantillonnage
Figure 4 : Préparation à la contamination d'une veste de pompier
MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH a fourni une enveloppe de pompier mise au rebut qui devait être exposée à deux types d'amiante et de laine minérale artificielle en simulation des conditions de fonctionnement.
À cette fin, 100 mg de chrysotile (amiante blanc), d'amosite (amiante brun) et de fibres minérales artificielles (laine de verre disponible dans le commerce) ont été pesés.
L'encolure, les manches et la ceinture de la veste de test ont été scellées avec du ruban adhésif et la veste et les 3 échantillons de fibres ont été placés dans un fût de 100 l avec un couvercle scellable.
Figure 5 : Installation expérimentale pour l'exposition de la gaine de test à l'amiante et à l'AMF.
Le canon scellé a été tourné, tourné et roulé pendant 2 min, l'enveloppe a ensuite été retirée et mesurée aux positions suivantes
- manche gauche
- manche droite
- face avant
- retour
la surface de la veste a été roulée avec le rouleau à peluches. Une distance de 60 cm a été déroulée 3 fois dans chacune des 4 zones, ce qui donne une surface échantillonnée d'environ 1800 cm2, soit un peu moins de 0,2 m2, étant donné la largeur du rouleau de 10 cm.
Dans une deuxième étape de test, un litre d'eau a été ajouté à la chemise et aux fibres restantes dans le tonneau (simulation de pluie, eau d'extinction) et le processus de roulage du tonneau et d'échantillonnage des 4 zones de mesure a été répété sur la chemise humide. Il s'agissait de préciser si le test du rouleau à peluches peut également être effectué sur des vêtements mouillés.
Figure 6 : Échantillon vierge et 4 papiers adhésifs, chacun de l'échantillon sec et humide
Réalisation de l'analyse
Un échantillon vierge et un total de 8 papiers adhésifs ont été incinérés à 450°C comme décrit au point 2. Une petite partie des cendres a été préparée directement sous forme de dispersion, 50 mg de chacune des cendres restantes ont été traités à l'acide, mis en suspension dans 250 mg d'eau, et 20 ml de la suspension ont été filtrés à travers un filtre à pores centraux recouvert d'or, dont la taille des pores est de 0,8 µm. L'analyse de la dispersion et des préparations filtrantes a été effectuée conformément à la directive VDI 3866, feuille 5, où seule une évaluation qualitative a été effectuée et où aucune quantification des résultats de mesure, par exemple dans la substance fibreuse cm-2, n'a été effectuée en raison de la densité d'occupation élevée.
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| Fig. 7 : Manchon de préparation de la dispersion laissé à sec - chrysotile | Fig. 8 : Manchon de préparation du filtre laissé sec - chrysotile |
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| Fig. 9 : Manchon de préparation de la litière laissé à sec - Amosite | Fig 10 : Manchon de préparation du filtre laissé à sec - Amosite |
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| Fig. 11 : Manchon de préparation de la litière laissé à sec - laine de verre | Fig 12 : Manchon de préparation du filtre laissé sec - laine de verre |
Résultats : Dans les 8 sous-échantillons, les deux types d'amiante ainsi que la laine de verre ont pu être détectés.
Comme prévu, la visibilité des fibres individuelles est nettement meilleure dans les échantillons traités à l'acide et filtrés que dans les préparations de dispersion (cf. figures 7 à 12).
Une quantité supposée faible de 100 mg d'amiante et de laine de verre sur une veste dans un bac de 100 l entraîne une charge considérable de fibres à la surface des vêtements et peut être détectée de manière fiable après échantillonnage avec un rouleau à peluches en utilisant une procédure de test standardisée pour l'amiante (VDI 3866, feuille 5).
Vérification de la procédure de test sur des vêtements provenant d'une opération avec une possible contamination par l'amiante
En même temps que nous effectuions le test sur la veste de pompier contaminée par nous, nous avons reçu un ensemble de 3 pantalons et 4 vestes provenant d'une véritable opération de pompiers avec une contamination suspecte à l'amiante via MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH. Les vêtements étaient emballés individuellement dans des sacs en plastique scellés. Une veste était sèche, tous les autres vêtements étaient humides à mouillés.
Le test du rouleau à peluches a été répété sur ces échantillons avec une analyse comme litière et comme préparation de filtre, et un échantillonnage supplémentaire de l'intérieur des sacs a été effectué en utilisant des plaques d'aluminium équipées de coussinets de carbone conducteurs.
Résultats
- Prélèvement par écouvillonnage de l'intérieur du sac : détection d'amiante chrysotile dans 2 des 7 échantillons.
- Préparation de la dispersion du papier adhésif cendré : détection de l'amiante chrysotile dans 6 des 7 échantillons avec un effort analytique accru (augmentation de la zone d'évaluation)
- Cendres du papier adhésif traitées à l'acide, préparation du filtre : détection d'amiante chrysotile dans les 7 échantillons
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| Figure 13 : Préparation de la dispersion - Chrysotile | Figure 14 : Préparation du filtre - Chrysotile |
Évaluation de la performance de lavage après le nettoyage de la veste de test par MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH
Une fois les tests terminés, la veste de test a été remise à la société MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH pour être nettoyée selon leur procédure spéciale de lavage des vêtements de pompiers contaminés, nettoyée et nous a été renvoyée.
Selon la procédure décrite au point 3, les manches à gauche et à droite, à l'avant et à l'arrière ont été échantillonnées à l'aide d'un rouleau à peluches et les échantillons ont été examinés en tant que litière et préparation de filtre. Afin d'obtenir un résultat de test fiable, l'effort analytique a été augmenté par rapport au VDI 3866, feuille 5, et 100 mm2 (sur 380 mm2) de surface ont été analysés pour chaque préparation à différents grossissements.
Résultats
Dans aucune des 4 préparations, aucun des deux types d'amiante ou de laine de verre n'a pu être détecté. On peut donc supposer que le lavage effectué par MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH est complet pour les trois types de fibres, ou que la contamination restante est si faible qu'elle ne peut plus être détectée par un effort analytique raisonnable.
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| Figure 15 : nettoyé - manche gauche | Figure 16 : nettoyé - manchon droit |
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| Figure 17 : nettoyé - face avant | Figure 18 : nettoyé - face arrière |
Évaluation de la sensibilité de la méthode à la détection
Toutes les approches permettant d'estimer la sensibilité de détection d'une méthode d'analyse de l'amiante des matériaux ou des échantillons de poussière présents ici sont liées à la masse (cf. VDI 3866, fiche 5, méthode BIA/IFA 7487, ISO 22262-2).
Ainsi, pour la méthode de test appliquée ici, selon la norme VDI 3866, feuille 5, annexe B:2017-06, on peut supposer une sensibilité de détection de 0,001 % en masse d'amiante/FMA ou mieux dans les cendres. Toutefois, cela ne dit rien, dans un premier temps, sur l'exposition de la surface des vêtements aux structures fibreuses (fibres individuelles, faisceaux de fibres) et sur le potentiel de libération des fibres après utilisation.
Tableau 1 : Calcul de la limite de détection pour l'analyse de l'amiante et de l'ADF sur les vêtements de pompiers
Dans les conditions normales d'un examen de l'amiante selon la norme VDI 3866, feuille 5 (surface filtrante évaluée de 43 mm2 à un grossissement de 50, 200, 1000 et 2000 fois sur l'écran d'évaluation), entre 4 et 16 structures de fibres ont pu être détectées sur les 7 échantillons de vêtements des pompiers examinés (cf. chapitre 4) lors d'une opération réelle. Selon une première évaluation et en comparaison avec les préparations filtrantes de la gaine artificiellement exposée à l'amiante et au FMA avec plusieurs milliers de structures de fibres par mm2 , cela semble représenter une contamination assez faible, qui peut cependant être détectée de manière fiable.
Pour calculer la sensibilité de détection de la méthode, la statistique de Poisson est utilisée conformément à la norme VDI 3492, Mesure de la contamination de l'air intérieur. Cela signifie, de manière simplifiée, qu'avec un résultat de compteur "0 fibre", la valeur réelle se situe avec une probabilité de 95 % entre 0 et 2,996 fibres.
D'après les paramètres de préparation des échantillons et d'analyse (cf. tableau 1), la valeur de Poisson supérieure 3 (pour un résultat de comptage de 0) donne une sensibilité de détection de 0,4 fibre par cm2, ou 3682 fibres par m2 de substance.
Résumé
Des tests sur des vêtements provenant d'une opération de lutte contre l'incendie avec une possible contamination à l'amiante, et une veste de test exposée à 3 types de fibres, montrent que l'utilisation d'un rouleau à peluches est une méthode appropriée pour collecter les poussières minérales en vue d'une analyse ultérieure. Cette forme d'échantillonnage fonctionne aussi bien pour les vêtements secs que pour les vêtements mouillés/humides.
Avec la directive VDI 3866, Blatt5:2017-06, il existe une procédure analytique appropriée et fiable pour l'accumulation de composants minéraux et fibreux dans l'échantillon par incinération, traitement acide et suspension/filtration, et pour la détection avec une sensibilité suffisante au moyen de MEB/EDX dans la préparation du filtre.
La sensibilité de détection de la méthode, estimée par la statistique de Poisson, est de 0,4 structure fibreuse par cm2 de matériau.
Littérature
Blecher, Kuhl, Meyer & Pierdzig - Testverfahren zur Waschleistung / Dekontaminierung von Feuerwehrtextilien bei Asbest-Belastung, 2019
IFA/BIA 7487:1997-04 - Verfahren zur analytischen Bestimmung geringer Massengehalte von Asbestfasern in Pulvern, Pudern und Stäuben mit MEB/EDX
ISO 22262-2:2014-09 - Luftqualität - Feststoffe - Teil 2: Quantitative Bestimmung von Asbest mit gravimetrischen und mikroskopischen Verfahren
VDI 3492:2013-06 - Messen von Innenraumluftverunreinigungen - Messen von Immissionen - Messen anorganischer faserförmiger Partikel - Rasterelektronenmikroskopisches Verfahren
VDI 3866, Blatt 5:2017-06 - Bestimmung von Asbest in technischen Produkten - Rasterelektronenmikroskopisches Verfahren
