STRATÉGIE D'ÉVALUATION DE L'EXPOSITION ET COMPARAISON AUX VALEURS LIMITES

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1 A1 Notre système de prévention des maladies professionnelles liées à l inhalation d agents chimiques est basé pour une part importante sur le respect de valeurs limites d exposition professionnelle. La comparaison des résultats d exposition à ces valeurs limites demande de respecter un certain nombre de règles non seulement de prélèvement et d analyse, mais également d échantillonnage, afin d assurer la représentativité de ces résultats et la validité du diagnostic. C est dans ce cadre essentiellement que se situe le contenu de cette fiche. Les mesurages peuvent en effet répondre à d autres objectifs qui ne seront pas évoqués ici: surveillance de l atmosphère d un poste de travail, détection des phases polluantes ou des sources de pollution dans un process, etc..., et utiliser des moyens analytiques ou des pratiques de prélèvement différents de ceux préconisés pour une évaluation stricto sensu de l exposition professionnelle. Le mesurage de l exposition pose un certain nombre de problèmes d échantillonnage liés en particulier aux variations spatiales et temporelles de la concentration en polluants. Ces variations vont dépendre entre autres des fluctuations de l intensité des sources d émission, des conditions de ventilation de l atelier ou du poste de travail, des variations météorologiques, et des différentes pratiques de travail individuelles. Dans la suite de ce travail, par simplification, on désignera sous le terme général de "fluctuations environnementales" toutes ces sources de variations. Dans ce contexte, la représentativité d une série de mesures d exposition doit être assurée par l application d une stratégie de mesurage définie en fonction des objectifs poursuivis et des moyens disponibles [1, 2, 3, 4]. Le jugement professionnel est également une autre composante qui permet de garantir la qualité des évaluations. La stratégie de mesurage consiste à établir tout d abord la liste des agents chimiques à mesurer et à déterminer les groupes d exposition homogène (GEH) qui feront l objet de contrôles. Devront également être abordés tous les aspects de reproductibilité et de spécificité de la méthode utilisée pour quantifier la concentration atmosphérique d un ou plusieurs agents chimiques (des priorités de prélèvements seront données en fonction des propriétés toxicologiques, des abondances ). Le type de prélèvement, le nombre de mesurages à effectuer, la durée des prélèvements, le nombre de salariés à contrôler seront également déterminés lors de cette phase. En fonction du nombre de résultats d exposition, du suivi qui peut être réalisé dans le temps, et de l objectif visé, on pourra être amené à faire un certain nombre d hypothèses statistiques sur la courbe de distribution des valeurs d exposition pour tenter de prendre en compte les fluctuations dans le temps (par exemple tout au long de l année) pour établir le diagnostic : dépassement ou non de la valeur limite. 1. L IDENTIFICATION DES NUISANCES CHIMIQUES La première étape essentielle consiste à établir la liste des agents chimiques utilisés dans une usine, un atelier ou à un poste de travail. Dans cette liste, on trouvera non seulement les principales substances toxiques constituant les produits de base, mais également leurs principales impuretés éventuelles, ainsi que les produits de réaction ou de dégradation pouvant résulter de leur utilisation dans le process. Pour chacun des agents chimiques, il est ensuite nécessaire de recenser leur danger et leur valeur limite d exposition réglementaire ou recommandée. Dans certains cas, il sera nécessaire, pour ne pas multiplier les mesurages, de hiérarchiser les risques de façon à établir des priorités en fonction du danger, des quantités manipulées, etc. 1/22

2 Les sources d informations sont généralement les fiches de données de sécurité, les fiches techniques, les fiches toxicologiques (par exemple celles éditées par l INRS). Cette méthodologie s applique également aux substances chimiques soumises à des valeurs réglementaires (benzène, plomb ). Dans ce cas, il faudra essayer d identifier l ensemble des préparations susceptibles de renfermer ces substances et suivre les réglementations spécifiques. 2. L ÉTUDE DES POSTES DE TRAVAIL Lors de cette seconde étape, les postes de travail sont étudiés afin d apprécier les possibilités d exposition aux agents chimiques. Cette étude est basée sur la connaissance : - des procédures de travail, des tâches, - des procédés et agents chimiques utilisés, - de la configuration des postes de travail, - du nombre de salariés exposés, - des mesures et procédures de sécurité, - des moyens de protection individuelle, - des dispositifs de ventilation, - des données et fréquences d exposition, - des voies d exposition (par inhalation, ingestion ou cutanée), - de l'influence de la présence des préleveurs. Signalons ici que, dans certains cas, il est nécessaire de recourir par exemple à des contrôles biologiques pour appréhender au mieux l exposition professionnelle. C est particulièrement le cas pour les expositions à des agents chimiques peu volatils, mais dotés d un fort pouvoir de pénétration percutanée. À l issue de cette étude, il est possible de constituer des groupes de salariés exposés à des substances identiques avec des pratiques de travail (tâches, procédés, protection et moyens de contrôle) similaires et dont on vérifiera qu'ils appartiennent à des groupes d exposition homogène (GEH). 3. L ÉVALUATION DES EXPOSITIONS [5] 3.1. LE PRÉLÈVEMENT Prélèvement individuel Le prélèvement individuel en ambulatoire permet d échantillonner l air dans la zone respiratoire du salarié quelle que soit la mobilité du salarié exigée par son poste de travail. Ce type de prélèvement, qui prend en compte les déplacements dans l atelier et le geste professionnel, permet d obtenir une bonne représentativité de l exposition. Prélèvement à poste fixe Le prélèvement à poste fixe, appelé également prélèvement d ambiance, est généralement réalisé à hauteur des voies respiratoires. Il est généralement utilisé pour caractériser la pollution ambiante d un atelier. Lorsque le salarié occupe un poste de travail fixe et bien délimité, ce prélèvement peut être mis en œuvre pour évaluer l exposition individuelle. Il faut cependant souligner que ce type de prélèvement peut donner parfois des résultats très différents de ceux du prélèvement individuel, en particulier lorsque les variations spatiales de la pollution sont grandes ou lorsque le geste professionnel a une influence sur l exposition. De ce fait, le prélèvement individuel reste à privilégier chaque fois que possible lorsque l objectif est d évaluer une exposition. 2/22

3 Durée de prélèvement La durée d un prélèvement est conditionnée par le type de valeur limite d exposition (VME, VLE), auquel sera comparé le résultat de mesurage, et par la limite de quantification de l'analyse. VLE [6] La VLE constitue par définition une valeur plafond qui ne doit jamais être dépassée. Dans le cas d un mesurage dont l objectif est d évaluer l exposition en référence à une valeur limite d exposition à court terme (VLE), la durée maximale de prélèvement ne devra pas excéder 15 minutes, en fonction de la nature du risque, des conditions de travail et des possibilités techniques de mesurage. Pour certains agents chimiques, tels que les isocyanates, cette durée maximale est ramenée à 5 minutes. Dans la mesure du possible, on limitera la durée de prélèvement à la durée de l événement polluant (lorsqu on peut le déterminer) de façon à ne pas diluer artificiellement le résultat (par exemple si l événement polluant dure 5 minutes, le prélèvement sur 15 minutes reviendrait à diluer 3 fois la valeur de la concentration mesurée). Valeur limite court terme La terminologie valeur limite de courte durée (cf. norme XP ; 199) paraît ici mieux adaptée. Il s agit ici d une valeur limite correspondant à une exposition mesurée sur une période de référence de 15 minutes pendant le pic d exposition quelle que soit sa durée. Cette définition ressort également des textes réglementaires récents et en particulier de la transposition de la directive européenne 2000/39/CE : "Valeur limite au-dessus de laquelle il ne devrait pas y avoir d exposition et qui se rapporte à une période de 15 minutes sauf indication contraire" (arrêté du 30 juin 2004 établissant la liste des valeurs limites d exposition professionnelle indicatives). VME La VME est une valeur limite de moyenne d'exposition sur heures qui ne doit pas être dépassée [6]. L'évaluation de l'exposition à fin de comparaison à une valeur limite de moyenne d'exposition (VME) est réalisée de préférence en effectuant un échantillonnage pendant la totalité d un poste de travail ou sur une fraction importante de celui-ci (4-6 heures). En pratique, un résultat peut être obtenu à partir d un prélèvement unique ou d une série de prélèvements consécutifs. L intérêt est de pouvoir, dans ce deuxième cas, mettre en évidence d éventuelles variations d exposition au cours du poste de travail permettant d aider à l établissement de mesures correctives. On peut également choisir d effectuer des séries de prélèvements de courte durée, mais non consécutifs. Dans ce cas, on pourra déterminer une moyenne et son intervalle de confiance (en supposant par exemple une distribution log normale des résultats). Là encore, on pourra ainsi déterminer la variabilité de l exposition au cours de la journée (aidant éventuellement à des actions correctives), mais cette fois avec une incertitude plus grande sur la valeur d exposition que lorsque les prélèvements sont consécutifs. Il faut également souligner que le volume d'air prélevé et donc la stratégie de prélèvement peuvent être également imposés par des contraintes liées à la méthode d'analyse elle-même et à ses performances (sensibilité, limite de quantification). Par exemple pour un polluant donné une méthode d'analyse avec une limite de détection ou de quantification élevée nécessitera un volume de prélèvement et donc le plus souvent un temps de prélèvement d'autant plus important que la concentration du polluant sera faible (le débit de prélèvement étant quant à lui très souvent fixé par des considérations d'efficacité d'échantillonnage). C'est pour cela qu'en général on donne dans les fiches d'analyse une indication de la quantité d'air à prélever (volume recommandé) connaissant la performance de la méthode et en supposant une concentration en polluant le plus souvent comprise entre 0,1 et 1 à 2 VME. Lorsque la VME est définie sur une période de référence supérieure à heures et si l exposition est constante d une journée à l autre, les prélèvements pourront s effectuer sur une seule journée considérée comme représentative. 3/22

4 Déroulement du mesurage Il est important de noter, en plus des caractéristiques du prélèvement (identification, postes de travail, heures de prélèvement, etc.), toutes les informations concernant l activité au poste de travail : tâches, opérations particulières, incidents, régime de fabrication, etc. Il est également important de procéder au relevé des informations pendant les périodes non échantillonnées. Ces informations pourront être utilisées lors de l'exploitation des résultats et permettront notamment de confirmer a posteriori la constitution des GEH. Nombre de prélèvements La source d incertitude majeure dans l interprétation des résultats de mesurages de l exposition (c est à dire dans le diagnostic dépassement ou non de la valeur limite) est souvent liée à l échantillonnage lui-même du fait des fluctuations dans le temps et dans l espace de la pollution au poste de travail (fluctuations dites environnementales). L objectif des mesurages est, comme nous l avons signalé en introduction, décisif dans l établissement de la stratégie d évaluation. Par exemple, l hygiéniste du travail pourra préférer estimer les variations d exposition d un ensemble d opérateurs au cours d une journée de travail, en vue de détecter les étapes les plus polluantes d un procédé pour suggérer des actions correctives. Le médecin du travail, quant à lui, pourra juger nécessaire d avoir une estimation sur un opérateur particulier, mais sur l ensemble de l année. Cependant, un problème fréquemment rencontré nécessite d évaluer l exposition d un GEH en essayant d être représentatif de ce qui se passe dans l année. Dans ce dernier cas, en réalisant un seul mesurage ou même un petit nombre de mesurages, il est difficile d avoir un résultat vraiment représentatif de l exposition. La distribution des données d exposition correspond souvent à une loi log normale. Ce type de loi est généralement obtenu lorsque l on effectue des dilutions aléatoires successives d une source de pollution ; la concentration finale obéit à une loi log normale (tendant vers une loi normale lorsque le nombre de dilutions successives augmente). Fréquence VME Valeurs d exposition Il n est pas rare de pouvoir constater des écarts d un facteur de l ordre de 15 dans les valeurs d exposition entre chaque extrémité de cette distribution (correspondant à un écart type géométrique S G de 2). Des valeurs de S G supérieure à 2 peuvent être cependant rencontrées. On trouvera une évaluation de ces dispersions pour différentes classes de substances et branches d activités dans le travail de H. KROMHOUT et al. [12]. 4/22

5 À côté de cette dispersion liée aux fluctuations environnementales, qui peut être très grande, les incertitudes d analyse et de prélèvement sont souvent faibles voire négligeables notamment pour les composés volatils. En revanche, dans le cas des mesurages d aérosols, l incertitude liée au prélèvement peut parfois être importante (voir les fiches méthodologiques H). Il est à noter que, si on effectue un petit nombre de mesurages, il est probable que l on obtiendra une majorité de résultats dans la partie hachurée correspondant au maximum de fréquence de la courbe de distribution ci-dessus. On peut remarquer sur une distribution de ce type qu'il faudra un nombre de mesures d autant plus grand pour démontrer une surexposition, que la VME sera plus éloignée du maximum de la courbe de distribution des valeurs d'exposition. Dans la distribution ci-dessus, si la partie à droite de la VME correspond par exemple à une probabilité de 10 %, on n'aura qu'une chance sur 10 de mettre en évidence une surexposition à partir d'un seul mesurage. La détermination des caractéristiques (écart-type et moyenne géométrique) de ce type de distribution, due essentiellement aux fluctuations environnementales au poste de travail, nécessite de réaliser un assez grand nombre de mesurages d exposition dans un groupe d exposition homogène GEH et ce sur plusieurs jours de travail. Il faut remarquer ici que la réalisation d un grand nombre de mesurages de courte durée sur un seul opérateur pendant une seule journée de travail ne permet bien entendu pas d améliorer la représentativité qui, dans le cas d une comparaison à une VME, doit tenir compte de la variabilité à l intérieur du GEH et de la variabilité d un jour à l autre. De ce fait, on peut constater que la détermination de la distribution est malheureusement rarement effectuée, sauf dans les cas où l'on peut disposer d un assez grand nombre de données (autocontrôles dans certaines entreprises, analyses systématiques à des fins réglementaires ). Il en résulte que l intervalle de confiance sur le mesurage dû aux fluctuations environnementales ne peut pas toujours être pris en compte et la signification de la comparaison à la valeur limite d un résultat ponctuel doit être alors soigneusement examinée. Il est généralement recommandé d effectuer au moins 6 mesurages par GEH, répartis sur plusieurs jours si on veut tenir compte non seulement des fluctuations dans un même GEH, mais également d une dispersion des résultats d un jour à l autre. Dans ces conditions, on peut généralement obtenir une estimation raisonnable de la distribution de l exposition. Dans certains cas extrêmes pour lesquels les expositions attendues sont largement supérieures ou au contraire bien inférieures à la valeur limite, il est clair qu un seul mesurage peut suffire pour confirmer le diagnostic et l on se retrouve dans le cas cité plus haut de la comparaison d un résultat à la valeur limite. À l inverse, si un résultat ambigu est obtenu nécessitant plus de précision, un nombre de mesurages supérieur à 10 peut être nécessaire pour affiner la détermination de la distribution CALCUL DE LA CONCENTRATION DE L EXPOSITION PROFESSIONNELLE Cette procédure ne s applique que lorsque la valeur limite a été établie pour une durée moyenne de heures, pondérée sur le temps. L exposition moyenne pondérée sur heures est égale à : C t t C1t = + C2t i i 1 + i C n t n 5/22

6 Exemple 1 Durée d une journée de travail de heures Le tableau ci-dessous indique les résultats d un mesurage d exposition effectué à l aide de prélèvements consécutifs. Période considérée Niveau d exposition (mg/m 3 ) Durée de l échantillonnage ou de la phase de travail (h) h h 00 0, h h ,5 10 h h 00 0,37 1,5 13 h h 00 0, h h Pendant les périodes 10 h h 30 et 16 h h 00, l exposition du salarié est supposée nulle, en raison de l activité, aucun prélèvement n'a donc été effectué. La valeur d exposition moyenne pondérée sur heures est égale à : 0,65 x x 0,5 + 0,37 x 1,5 + 0,4 x x 1 1, ,55 + 1, = = 3 0,41mg / m Exemple 2 Durée de la journée de travail supérieure à heures Le tableau ci-dessous indique les résultats d un mesurage d exposition pour une durée de travail de 11 heures. Période considérée Niveau d exposition (mg/m 3 ) Durée de l échantillonnage ou de la phase de travail (h) 7 h 00 - h 00 0,5 1 h h 00 0, h h 00 1, h h 00 repas - 13 h h 00 0, h h 00 0, La valeur d exposition moyenne pondérée sur heures est égale à : 0,5 x 1 + 0,55 x 3 + 1,12 x 1 + 0,36 x 4 + 0,72 x 2 0,5 + 1,65 + 1,12 + 1,44 + 1,44 = = 3 0,1 mg / m 6/22

7 Exemple 3 Cas de l exposition simultanée à plusieurs agents chimiques Cette méthode ne s applique que dans le cas où les agents chimiques ont des effets toxiques semblables. On calcule un indice d'exposition (I) dont la valeur sera comparée à la valeur limite d exposition du mélange : 1. Le tableau ci-dessous indique les résultats de mesurages d exposition à trois agents chimiques et pour une durée de travail de heures. Agent chimique Niveau d'exposition Durée de l échantillonnage VME (mg/m 3 ) (h) (mg/m 3 ) Toluène , ,5 Acétone Méthyléthylcétone Pour chaque agent chimique le niveau d exposition pondéré est égal à : Toluène : 190 x x 1, x 2, = = 192,5 mg / Acétone : 1020 x x = = 720 mg / m Méthyléthylcétone : 60 x x x = = 90 mg / m 192,5 L indice d exposition aura pour valeur : ,51 0,40 0,15 1, = + + = Dans ce cas la valeur de l'indice d exposition est supérieure à 1, valeur limite du mélange. 3 m 4. COMPARAISON À LA VALEUR LIMITE 4.1. ÉVALUATION PONCTUELLE - APPROCHE CONVENTIONNELLE [3, 7] En l absence d un nombre suffisant de données permettant de prendre en compte en particulier les fluctuations dites environnementales d un jour à l autre et à l intérieur du GEH, on introduira un certain nombre d hypothèses concernant la loi de distribution et l écart type de celle ci. Suite à un certain nombre de travaux (cf. en particulier [3]), il a été proposé une évaluation basée sur l écart des résultats d exposition avec la VME, rendant nécessaire des dispositions de prévention lorsque le résultat d exposition dépasse 0,3 VME (proposition reprise en son temps par le ministère du Travail [7]). Il est à noter que cette évaluation résulte d une attitude de prudence en tentant de 7/22

8 prendre en compte des incertitudes environnementales souvent inconnues. On suppose donc que, si un mesurage est supérieur à 0,3 VME, la probabilité est forte qu une mesure ultérieure dépasse la VME. Cette approche, est bien entendu conventionnelle et fondée sur des éléments statistiques en supposant d une part une loi de distribution log normale des valeurs d exposition et d autre part un écart type géométrique proche de 2 [12] pour cette distribution (on peut considérer que, si 0,3 VME se situe dans la partie la plus fréquente, c est-à-dire dans la zone du maximum d une distribution log normale, la VME va se situer dans la queue de distribution et correspondre à une fréquence faible et à une faible probabilité d être dépassée - cf. annexe 1). La comparaison à la valeur de 0,3 VME peut donc permettre de tenir compte des fluctuations environnementales lorsque l on ne dispose pas de suffisamment de mesures APPROCHE PROBABILISTE SIMPLIFIÉE En supposant une distribution log normale des valeurs d exposition, on peut également envisager une approche probabiliste conduisant à déterminer la probabilité de dépassement de la valeur limite, à partir du calcul de l écart type géométrique et de la moyenne géométrique. Ce calcul peut être envisagé dès que l on a au moins deux valeurs d exposition. Soient X 1, X 2, X n une série de n mesures d exposition. ln(xi) La moyenne géométrique M G s exprime par [1, ] : ln( MG ) = n 2 [ln(x ) ln(m )] De la même façon, l écart-type géométrique s G est donné par : ln( ) i S G G = n 1 À partir de ces deux paramètres et du logarithme de la valeur limite ln(vme) on calcule la quantité U : ln(vme) ln(mg ) U = ln(s ) La valeur de U est comparée aux valeurs de la fonction de répartition de la loi normale réduite de la façon suivante (voir le diagnostic à partir du logiciel Altrex Chimie, annexe 2 de cette fiche et la partie informative annexe D de la norme EN 69) : U < 1,645 ; diagnostic rouge, la VLEP est dépassée (5 % < P) 1,645 < U < 3,1 ; diagnostic orange le non dépassement est incertain 3,1 < U ; diagnostic vert la VLEP n est pas dépassée (P < 0,1 %) Nota : si les résultats sont obtenus à partir d un groupe d exposition homogène et si la valeur de l écart type géométrique obtenue est supérieure à 3, la validité du GEH peut être remise en cause. G Exemple avec 4 résultats Résultats en ppm Log népérien 12,4 2, ,5 3, , 3, ,5 2, , In(M G ) 0, In(s G ) VLEP en ppm 100 4, ln(vme) U = (4,605-3,009)/0,72 = 2,040 /22

9 Conclusion Le diagnostic est "orange" et le GEH est validé car l écart-type géométrique s G = Exp (0,72) = 2,16 est inférieur à 3. Remarque Rappelons que ces diagnostics sont basés directement ou indirectement sur une probabilité de dépassement d une valeur limite. Le critère d «acceptabilité» de la valeur de cette probabilité pourra prendre en compte également le danger présenté par la substance, et en l absence de réglementation plus précise, le jugement professionnel du préventeur restera essentiel pour juger de la pertinence des seuils qui sont proposés, en fonction des situations rencontrées APPROCHE PROBABILISTE (NOMBRE DE MESURAGES > 6) Cette approche est fondée sur des principes statistiques, elle est particulièrement adaptée à des situations stables ou répétitives. Elle nécessite de disposer d au moins 6 résultats de mesurage d exposition afin d établir un diagnostic de la situation d exposition en référence à la VME ou à la VLE. La méthode comprend les étapes suivantes : Détermination et ajustement d un modèle de distribution applicable à la série de résultats. Le modèle de distribution log normale est le modèle statistique le plus fréquemment proposé. Il est possible de confirmer l hypothèse de distribution log normale des résultats en utilisant un graphe de probabilités cumulées (droite de Henry) ou un test statistique paramétrique tel que le test de Shapiro Wilk. L examen graphique de la droite de Henry permet de conforter les hypothèses de constitution des GEH. Les résultats trop éloignés de cette droite correspondent probablement à des salariés qui n auraient pas dû être intégrés dans le GEH considéré. Calcul des paramètres de la série de résultats en tenant compte du type de distribution : moyenne arithmétique, géométrique et écart-type géométrique s G. La valeur s G permet également de confirmer les hypothèses de GEH. Une valeur s G supérieure à 3 indique généralement que les résultats de mesure n appartiennent pas au même GEH. Calcul de la probabilité de dépassement de la valeur limite (VME ou VLE). La norme EN 69 donne à titre indicatif les valeurs suivantes de probabilité de dépassement pour caractériser la situation d exposition. Probabilité 0,1 % (situation verte) Le niveau d exposition est nettement inférieur à la valeur limite. Il n est pas nécessaire de procéder à d autres mesurages, en dehors des contraintes réglementaires, si le procédé de fabrication n est pas modifié. 0,1 % < Probabilité 5 % (situation orange) L exposition semble inférieure à la valeur limite, mais il est nécessaire de confirmer cette situation par la mise en place de mesurages périodiques. 5 % < Probabilité (situation rouge) La probabilité de dépasser la valeur limite est trop importante. Des mesures correctives doivent être appliquées pour réduire le niveau d exposition. On devra ensuite procéder à de nouveaux mesurages pour évaluer la situation corrigée. On doit noter cependant que cette grille d évaluation est elle aussi en grande partie conventionnelle et peut être éventuellement modifiée, en particulier si on désire mieux prendre en compte le danger présenté par certaines substances et adapter la grille en conséquence. Cette procédure d analyse statistique a été reprise dans le logiciel Altrex Chimie [9, 10]. Ce logiciel est téléchargeable sur Ont été inclus dans ce logiciel d autres tests statistiques qui permettent d affiner l analyse de la situation d exposition en prenant en compte différents paramètres (période de travail, type de tâches ) dans une analyse de variance. Un algorithme a été spécialement développé pour tenir compte des résultats de mesure inférieurs à la limite de détection. L approche utilisant ce type de statistique semble la plus fiable en matière de diagnostic, car elle s efforce de prendre en considération à la fois la distribution des résultats (et oblige en cela à effectuer suffisamment de mesurages) et la probabilité qu une situation à risque soit rencontrée (voir en annexe 2 un exemple d'utilisation du logiciel Altrex Chimie). 9/22

10 5. COMPARAISON À LA VALEUR LIMITE : CAS DE LA DÉTERMINATION D UN INDICE D EXPOSITION I = Σ(X I /VME I ) Rappelons que cet indice I = Σ (x i /VME i ), où x i désigne la concentration de chacune des substances affectée d une valeur limite VME i, doit être comparé à une valeur limite qui est maintenant de 1. On diagnostique une surexposition si I >1. La comparaison à la valeur limite et le diagnostic sur l exposition se font sur les mêmes bases que précédemment. On pourra utiliser l approche conventionnelle pour laquelle on prendra les valeurs obtenues en les comparant à la valeur de 0,3 (à la place de 1) à partir de laquelle des mesures de prévention sont nécessaires. Il est à noter que le logiciel Altrex Chimie peut également traiter le cas des indices d exposition. Un exemple est présenté en annexe 2 dans le cas de la détermination de l indice d exposition pour la silice. Dans le cas où la valeur x i est inférieure à la limite de détection et si l on ne dispose que d une seule valeur ou d un nombre très limité de données, cette limite de détection devrait être utilisée dans le calcul puisque l on n a pas de garantie que la teneur soit significativement inférieure. En revanche, dans le cas où l on dispose d une série de résultats, on peut alors envisager de substituer à LD une valeur moyenne généralement égale à LD/2 (bien que ce type de substitution puisse être soumis à certaines conditions, voir par exemple [10, 11]). L utilisation de l indice d exposition, lorsque l on a à traiter le cas d une exposition à plusieurs toxiques ayant le même organe cible est un moyen commode de porter un jugement sur l exposition. Cette approche est parfois réglementaire comme pour le cas de la silice cristalline. Cet indice présente cependant un certain nombre d inconvénients (en dehors d une validité parfois contestable sur le plan toxicologique que nous n'évoquerons pas ici). En effet, des problèmes d interprétation se poseront lorsque la méthode de mesurage sera affectée d un très large intervalle de confiance dû au cumul des erreurs pour les différents toxiques. Une difficulté sera rencontrée également si la méthode d analyse a une limite de détection LD proche de la VME, l indice risquant ainsi d être très rapidement supérieur à 1. Il est clair également que l absence d analyse qualitative systématique au poste de travail peut interdire une prise en compte exhaustive de tous les polluants présents, tendant à sous-estimer la valeur de l'indice (pour autant que l on puisse attribuer une VME à chaque toxique et que l action sur un même organe cible puisse être suspectée). En revanche, il est fondé de ne pas prendre en compte dans le calcul de l'indice des polluants dont la présence est hautement improbable et dont l'introduction à leur limite de détection viendrait augmenter de manière illégitime cet indice. On notera l intérêt (et même le caractère indispensable) de disposer de méthodes d évaluation dont la limite de détection est au moins inférieure ou égale au dixième de la VME pour ne pas pénaliser le résultat du calcul de l indice lorsque l on somme plusieurs substances. 10/22

11 BIBLIOGRAPHIE [1] HAWKINS NEIL C, NORWOOD SAMUEL K., ROCK JAMES C. - A strategy for occupational exposure assessment. American Industrial Hygiene Association, [2] XP X Mars Air des lieux de travail. Conseil pour la conduite d'une intervention en vue de l'évaluation de l'exposition professionnelle au risque chimique sur les lieux de travail par échantillonnage de l'air. Paris-La-Défense, AFNOR, 1997, 19 p. [3] HERVÉ-BAZIN B. - Guide d'évaluation de l'exposition au risque toxique sur les lieux de travail par échantillonnage de l'atmosphère. Cahiers de notes documentaires, INRS, 199, 135, ND 1730, pp [4] NF EN 69. Juillet Indice de classement X Atmosphères de travail. Conseils pour l évaluation de l exposition aux agents chimiques aux fins de comparaison ou de valeurs limites et stratégie de mesurage. Paris-La-Défense, AFNOR, 1995, 37 p. [5] NF EN 42. Novembre Indice de classement X Atmosphères des lieux de travail. Exigences concernant les performances des procédures de mesurage des agents chimiques. Paris-La-Défense, AFNOR, 1994, 14 p. [6] Valeurs limites d exposition professionnelle aux agents chimiques en France (1999), INRS. Cahiers de notes documentaires, INRS, mise à jour 1999, ND [7] La surveillance des atmosphères de travail. Collection Transparences, n 27, ministère du Travail, de l Emploi et de la Formation professionnelle, 1990, 20 p. [] RAPPAPORT S.M.- Assessment of long-term exposures to toxic substances in air. Ann. Occup. Hyg., 1991, 35, p. 61. [9] VINCENT R., WILD P., THIERY L., LEPLAY A., MARSENAC F. et DESPRES B. - ALTREX : un logiciel pour l'analyse statistique et l'interprétation des résultats de mesures. Cahiers de notes documentaires, INRS, 199, 172, ND 204, pp [10] WILD P., HORDAN R., LEPLAY A. and VINCENT R. - Confidence intervals for probabilities of exceeding threshold limits with censored log-normal data. Environmetrics, 1996, vol 7, pp [11] HORNUNG R.W., REED L.D. - Estimation of average concentration in presence of non detectable values. Appl. Occup. Environ.Hyg., 1990, 5 (1), p. 46. [12] KROMHOUT H., SYMANSKI E., RAPPAPORT S.M. - A comprehensive evaluation of within and between-worker components of occupational exposure to chemical agents. Ann. Occup. Hyg.,1993, vol. 37, n 3, p /22

12 ANNEXE 1 BASES DE L APPROCHE CONVENTIONNELLE Supposons une distribution de type log normale des valeurs d exposition avec un écart-type géométrique s G = 2. Son étendue en valeur d exposition entre les niveaux de probabilités 2,5 et 97,5 % correspond à 2 1,96 (écart-type de la loi normale correspondante), c est-à-dire : exp (2 1,96 ln(s G) ) = exp (3,92 0,693) = 15 Donc, si un nombre important de mesurages était effectué sur cette distribution, un écart d un facteur 15 pourrait être noté entre les valeurs d exposition les plus faibles et les plus fortes rencontrées. Soit x une mesure isolée d exposition que l on va comparer à la VME. On peut calculer une variable réduite u avec ln(x) considéré comme moyenne : ln(vme) ln(x) u = ln(s ) avec x = 0,3.VME et s G = 2, on obtient u = + 1,736 G En reportant cette valeur de u dans les tables donnant les valeurs de la fonction de répartition de la loi normale réduite, la probabilité de dépassement de la VME est de l ordre de 4 %, seuil que l on peut estimer tolérable. On peut donc considérer que le facteur de 0,3 est basé sur le cas d une distribution d écart-type géométrique égal à 2, situation rencontrée fréquemment. En fait, si les fluctuations (en particulier environnementales) sont inférieures par exemple à un facteur 15, on peut très facilement calculer à partir des équations ci-dessus et pour u = + 1,736 (probabilité de dépassement de la VME d'environ 4 %), la fraction de VME à ne pas dépasser pour un résultat de mesurage, pour différentes hypothèses d étendue de la distribution des valeurs d exposition. Étendue en concentration Écart-type géométrique s G Fraction VME , ,3 10 1, 0,36 5 1,5 0,5 2 1,2 0,7 1,5 1,1 0, Si l on estime se trouver dans une situation où les concentrations peuvent varier d un facteur 2 dans un atelier, on voit que le résultat d un mesurage isolé de l exposition ne devrait pas dépasser 0,7 VME. Dans le cas, contraire, la probabilité que des analyses ultérieures donnent des résultats supérieurs à la VME (donc modifiant le diagnostic d exposition) pourrait devenir largement supérieure à 4 %. 12/22

13 ANNEXE 2 ANALYSE STATISTIQUE DE RÉSULTATS DE MESURES D'EXPOSITION PROFESSIONNELLE À L'AIDE DU LOGICIEL ALTREX CHIMIE 1. ANALYSE D UNE SÉRIE DE MESURES D EXPOSITION AU STYRÈNE 1.1. DESCRIPTION DES DONNÉES 15 mesures d'exposition au styrène ont été réalisées à un poste de travail dit de "stratification", situé dans un atelier de moulage au contact de coffrets en matériau composite réalisés à partir de fibre de verre et de résine polyester en solution dans le styrène. L objectif de ces mesures était de vérifier la conformité de l'exposition en référence à la VME de 50 ppm. Les mesures d'exposition concernent un GEH, défini a priori, constitué de deux salariés : Pierre et Jacques. Les salariés travaillent en poste, le matin ou l'après-midi, par rotations successives, et leur exposition a été évaluée durant différentes journées. Les mesures sont comparables, car la même méthode de prélèvement a été employée, avec des durées de mesures identiques. Pour traiter cet exemple nous utiliserons les résultats du tableau 1, spécifiant les valeurs de deux variables explicatives, la période de travail (selon 2 modalités : matin et après-midi) et les salariés (modalités : Pierre et Jacques). Tableau 1 Résultats de mesures d exposition au styrène Date Styrène (ppm) Période Salarié 05/06/ ,6 matin PIERRE 07/06/1997 < 2,5 matin JACQUES 07/06/1997 5,9 matin PIERRE 0/06/ ,3 matin JACQUES 09/06/1997 9,5 matin PIERRE 05/07/ ,5 après-midi JACQUES 07/07/1997 < 5 matin PIERRE 07/07/ ,2 matin JACQUES 0/07/ ,1 après-midi PIERRE 09/07/ , après-midi JACQUES 05/0/ ,4 après-midi PIERRE 07/0/1997 < 10 matin JACQUES 07/0/ ,3 après-midi PIERRE 0/0/ ,4 après-midi JACQUES 09/0/ ,5 après-midi PIERRE 13/22

14 L examen de cette série indique tout d abord qu aucun résultat de mesure d exposition n est supérieur à 50 ppm. Par contre, trois résultats sont inférieurs au seuil de quantification (notés respectivement < 2,5 ; < 5 ; < 10 sur le tableau). Un algorithme a été spécialement développé pour traiter ce type de résultats dans Altrex Chimie, lors du calcul des probabilités de dépassement. Dans ce cas, l estimation du maximum de vraisemblance est ajustée par un algorithme de Newton-Raphson, alors que l intervalle de confiance de la probabilité de dépassement est obtenu par une méthode de simulation de Monte-Carlo, aussi appelée "Gibbs sampling" DÉFINITION DES PARAMÈTRES DE CALCUL Pour effectuer l analyse statistique des résultats, Altrex Chimie utilise un certain nombre de tests dont les paramètres peuvent être modifiés facilement par l utilisateur. Les principaux paramètres, fixés par défaut, sont les suivants : Loi de distribution log normale Altrex Chimie vérifiera la validité de cette hypothèse en appliquant le test de Shapiro-Wilk, adapté par Royston à la série de résultats. La variable W employée dans le test statistique de Shapiro-Wilk fournit une estimation du carré du coefficient de corrélation linéaire dans une représentation en échelle gaussienne et mesure la distance entre la distribution observée des logarithmes des expositions et une distribution normale. Le rejet de l'hypothèse nulle de normalité n'est acceptable que si la probabilité d'observer une valeur donnée W est inférieure au seuil du test (5 % par défaut). Dans ce cas, le test est significatif. Dans ce test statistique, une valeur de W proche de 1 indique la validité de l'hypothèse testée. Le seuil de significativité à 5 % dépend lui du nombre de mesures réalisées. Écart-type géométrique s G = 3 Si l écart-type géométrique observé pour le jeu de données est supérieur à 3, l'hypothèse de groupe d'exposition homogène ne sera pas validée. Diagnostic vert : < 0,1 % Diagnostic rouge : > 5 % Seuil de test : p = 5 % Intervalle de confiance : 90 % Percentiles : les percentiles 50 (médiane) et 95 de la distribution 1.3. RÉSULTATS ET INTERPRÉTATION Rapport détaillé Le rapport détaillé (cf. page 1 du rapport détaillé) reprend l ensemble des informations relatives à la série de mesures et les résultats de l'analyse statistique : Informations sur le poste de travail, VME. Nombre total de mesures et nombre de mesures inférieures au seuil de quantification. Hypothèse de distribution testée : distribution log normale. L hypothèse de distribution log normale est acceptée, car W = 0,91 et p = 15,37 % (nettement supérieur au seuil d acceptation fixé à 5 %). Probabilité de dépassement de la VME : 7,02 % et son intervalle de confiance à 90 % (1,5-20,77 %). La situation d exposition correspond a priori à un diagnostic rouge. Moyenne arithmétique : 17,02 ppm. Estimation de la moyenne arithmétique sous hypothèse de distribution log normale et son intervalle de confiance : 19,47 ppm (13,10 42,16 ppm). La moyenne arithmétique est obtenue à l aide d un estimateur proposé par Aitchison et Brown dans le cas d une distribution log normale. 14/22

15 Écart-type géométrique : 2,56. Valeur de l'indice de Rappaport : 39,57. L indice de Rappaport caractérise (d'une autre manière que le paramètre s G ), la dispersion des mesures d'exposition. Résultats du test de tendance de Spearman [1] : significatif (r = 0,79 ; p = 0, %, inférieur au seuil de test fixé à 5 %). Altrex Chimie a détecté une tendance à l'augmentation des valeurs d'exposition en fonction du temps. L'hygiéniste devra se poser des questions et apporter les réponses relatives à cette situation, par exemple : augmentation de l'exposition liée à la détérioration du procédé au cours du temps, dérive de la méthode d'analyse et de prélèvement, etc. Dans le cas de cette série de mesures, l hygiéniste a pu identifier les raisons de cette tendance due au colmatage progressif du filtre situé sur le dispositif de captage à la source. Page 1 du rapport détaillé de l exemple styrène ALTREX CHIMIE Rapport détaillé CIRCONSTANCES PROFESSIONNELLES DE L EXPOSITION AUX AGENTS CHIMIQUES Etablissement : METROPOL Fichier : fichea1 Atelier : fabrication Date : 25/11/2005 Poste de travail : Moulage Type de valeur limite : VME Agent chimique Valeur limite Unité Styrène 50 ppm RESULTATS Nombre total de mesures : 15 Nombre de mesures inférieures au seuil de quantification : 3 Loi de distribution : log-normale Probabilité de dépassement de la valeur limite : 7,02 % - Intervalle de confiance ( p= 90 %) : 1,5 % - 20,77 % Moyenne arithmétique : 17,02 ppm Moyenne arithmétique (hypothèse log-normale) : 19,47 ppm - Intervalle de confiance ( p= 90 %) : 13,10-42,16 ppm Les tests statistiques invalident l hypothèse de groupe d exposition homogène. Ecart-type géométrique : 2,56 Indice de Rappaport : 39,57 Test de tendance Coefficient de corrélation des rangs de Spearman : 0,79 (p = 0, %) Attention : Dérive significative au cours du temps Test de la loi de distribution : W = 0,91 (p = 15,37 %) L hypothèse de distribution log-normale est : ACCEPTEE 15/22

16 Analyse de variance Les résultats de l'analyse de variance (cf. page 2 du rapport détaillé) indiquent qu'il existe une différence significative (F = 1,21 ; p = 0,09 % inférieur au seuil de test fixé à 5 %) entre les mesures effectuées le matin (moyenne = 6,05 ppm) ou l après-midi (moyenne = 26,4 ppm). Par contre, il n'existe pas de différence significative (F = 0,23 ; p = 64,00 %) entre l'exposition des salariés Pierre et Jacques (moyenne d exposition pour Pierre = 13,57 ppm, pour Jacques = 10,52 ppm). Un tel constat doit inciter l'hygiéniste à élucider les causes d'une telle différence en recherchant ce qui distingue les tâches et opérations effectuées durant ces deux périodes. La façon de travailler de Pierre ou Jacques ne peut être mise en cause. Par contre, après enquête sur le terrain, l hygiéniste a élucidé la cause d une telle différence entre le matin et l après-midi. La différence de rythme de production entre l atelier de moulage et l atelier de finition où sont repris les coffrets fabriqués, provoque systématiquement un engorgement, qui se traduit par un stockage prolongé des coffrets dans l atelier de moulage en début d après-midi. Les coffrets ainsi stockés libèrent du styrène monomère qui contribue à augmenter le niveau de pollution dans l atelier de moulage. Valeur et intervalle de confiance à 90% des percentiles Percentile 50 (12,54 ; 7,1-19,23) et percentile 95 (5,69 ; 34,63 155,10). Ces résultats indiquent que pour 5 % des expositions ou que sur 100 jours travaillés, pendant 5 jours, l exposition sera de 5,69 ppm et se situera entre 34,63 et 155,10 ppm pour un intervalle de confiance à 90 %. Ce résultat confirme le diagnostic rouge établi, pour cette situation d exposition, à l aide du calcul de la probabilité de dépassement de la VME. Page 2 du rapport détaillé de l exemple styrène ANALYSE DE LA VARIANCE Variable explicative 1 : salarié Ecart-type géométrique inter-groupes : 1,00 Ecart-type géométrique intra-groupes : 2,79 Rapport F : 0,23 Valeur de p : 64,00 % Indice de Rappaport de variabilité inter-groupes : 1,00 Indice de Rappaport de variabilité intra-groupes : 55,9 Modalité Moyenne (ppm) Nombre d observations JACQUES 10,52 7 PIERRE 13,57 Variable explicative 2 : période Ecart-type géométrique inter-groupes : 2,76 Ecart-type géométrique intra-groupes : 1,95 Rapport F : 1,21 Valeur de p : 0,09 % Indice de Rappaport de variabilité inter-groupes : 53,36 Indice de Rappaport de variabilité intra-groupes : 13,73 Modalité Moyenne (ppm) Nombre d observations après-midi 26,4 7 matin 6,05 Attention : Les mesures d exposition ne sont pas homogènes pour cette variable INTERVALLES DE CONFIANCE DES PERCENTILES Niveau de confiance : 90 % Percentile Valeur Limite inférieure Limite supérieure en % ppm ppm 50,00 95,00 12,54 5,69 7,1 34,63 19,23 155,10 16/22

17 Graphe des fréquences cumulées Altrex Chimie permet d obtenir immédiatement un graphe des fréquences cumulées. Les valeurs mesurées sont représentées sur ce graphique simultanément avec une droite de Henry. Sur la figure 1, les résultats de mesure sont représentés avec un signe de couleur différente pour la première variable explicative, la "période" de mesurage, et les valeurs inférieures au seuil de quantification sont entre parenthèses. La droite coupe l'axe des probabilités de dépassement de la valeur admissible dans la zone rouge. L'intervalle de confiance de cette probabilité recouvre les zones orange et rouge. Un des intérêts de ce graphique est de faire ressortir la présence de deux types de groupes de données, correspondant dans cet exemple aux différences expliquées par la variable "période". Figure 1 Graphe des fréquences cumulées pour un ajustement log normal de l exemple styrène ; identification des périodes Sur la figure 2, les résultats de mesure sont représentés suivant la modalité salarié (Pierre ou Jacques). Dans ce cas, on constate que les points sont régulièrement répartis et que la variabilité de l'exposition n'est pas liée à la variable "salarié". Cet examen graphique confirme les résultats de l'analyse de variance. 17/22

18 Figure 2 Graphe des fréquences cumulées pour un ajustement log normal de l exemple styrène ; identification des salariés CONCLUSIONS DE L ÉVALUATION ET APPORT D ALTREX CHIMIE La variable "période" semble jouer un rôle déterminant dans la variabilité de l'exposition. De plus, une tendance à l augmentation de l exposition au cours du temps a été notée. La situation d'exposition est jugée excessive ("diagnostic rouge", probablement "entre orange et rouge"), compte tenu de la probabilité de dépassement de la valeur limite (ici VME de 50 ppm). Altrex Chimie indique que ce diagnostic ne peut être appliqué sans examen critique de la qualité des données, en raison du manque d'homogénéité des résultats de mesure. L hygiéniste devra donc préconiser des mesures correctives : nettoyer le filtre du dispositif de captage, résoudre le problème de pollution lié au stockage des coffrets, en modifiant par exemple le processus de travail. Lorsque ces mesures correctives auront été appliquées et validées (vérification technique et suivi de l efficacité du dispositif de captage, par exemple), il devra effectuer une nouvelle série de mesures qui lui permettront de caractériser la situation d exposition en référence à la VME de 50 ppm. L application de la méthodologie statistique mise en œuvre dans Altrex Chimie a permis à l hygiéniste industriel d objectiver son diagnostic et l a également incité à rechercher les causes de la variabilité et de la tendance temporelle observées sur la série de mesures. 1/22

19 2. CAS DE L'EXPOSITION SIMULTANÉE À PLUSIEURS SUBSTANCES Le cas de l exposition simultanée à plusieurs agents chimiques peut être également traité par Altrex Chimie, sous réserve que les effets toxiques des différents agents chimiques agissent sur un même organe cible de l'organisme. Dans ce cas, Altrex Chimie applique l analyse statistique aux indices d exposition de la série de mesures. L indice d exposition d une série de mesures correspond à la sommation des concentrations mesurées pour chaque polluant rapportées aux valeurs limites correspondantes. Dans ce cas, la valeur limite du mélange est égale à EXEMPLE : EXPOSITION PROFESSIONNELLE AUX POUSSIÈRES SILICEUSES Le décret du 10 avril 1997 prévoit le calcul d'un indice qui prend en compte l'exposition simultanée aux poussières suivantes : - poussières alvéolaires non silicogènes VME : 5 mg/m 3 - quartz VME : 0,1 mg/m 3 - cristobalite VME : 0,05 mg/m 3 - tridymite VME : 0,05 mg/m 3 Lors d'une exposition simultanée à ces poussières la valeur limite du mélange est fixée à 1. La valeur d'exposition est obtenue en calculant l'indice d'exposition (I) tel que : 2.2. ÉTUDE DE CAS C (PnS) C (quartz) C (cristobalite) I = ,1 0,05 C (tridymite) 0,05 Neuf mesures visant à estimer l'exposition aux poussières siliceuses ont été réalisées pour un GEH correspondant à un poste de travail de façonnage de pierre. Les résultats de ces mesures figurent dans le tableau 2. Tableau 2 Résultats de mesures d'exposition à la silice Date Concentration Concentration Concentration Indice de prélèvement en poussières non silicogènes en quartz en cristobalite d exposition 25/01/1999 1,067 0,03 0,005 0,693 25/01/1999 1,105 0,03 0,005 0,621 25/01/1999 0,202 < 0,004 < 0,004 0,100 25/01/1999 0,707 0,021 0,002 0,391 25/01/1999 0,5 0,005 0,0015 0,10 26/01/1999 0,244 0,013 < 0,023 0,409 26/01/1999 1,61 0,017 < 0,005 0,544 26/01/1999 0,13 < 0,015 < 0,015 0,251 26/01/1999 0,06 < 0,005 < 0,005 0,07 19/22

20 Dans un premier temps, on a vérifié si la série d'indices d'exposition aux poussières siliceuses était distribuée suivant une hypothèse de loi log normale (cf. page 1 du rapport détaillé). Cette hypothèse est acceptée : W = 0,91; p = 29,11 %. La courbe de fréquences cumulées représentée sur la figure 3 confirme ces résultats. Les résultats inférieurs à la limite de détection (LD) du quartz et de la cristobalite ont été intégrés dans les cacluls à l aide de l algorithme spécialement développé à cet effet. Page 1 du rapport détaillé de l exemple poussières siliceuses ALTREX CHIMIE Rapport détaillé CIRCONSTANCES PROFESSIONNELLES DE L EXPOSITION AUX AGENTS CHIMIQUES Etablissement : METROPOL Fichier : FicheA2 Atelier : fabrication Date : 30/11/2005 Poste de travail : Façonnage Type de valeur limite : VME Agent chimique Valeur limite Unité Poussières non siliceuses Quartz Cristobalite 5 0,1 0,05 µg/m3 µg/m3 µg/m3 En raison de l exposition simultanée à plusieurs agents chimiques, le diagnostic est réalisé sur l indice d exposition. Le critère de respect de la valeur limite repose sur l hypothèse d additivité des effets toxiques des agents chimiques. RESULTATS Nombre total de mesures : 9 Nombre de mesures inférieures au seuil de quantification : 0 Loi de distribution : log-normale Probabilité de dépassement de la valeur limite : 5,47 % - Intervalle de confiance ( p= 90 %) : 0,7 % - 23,66 % Moyenne arithmétique : 0,36 Moyenne arithmétique (hypothèse log-normale) : 0,39 - Intervalle de confiance ( p= 90 %) : 0,26-0, Les tests statistiques n invalident pas l hypothèse de groupe d exposition homogène. Ecart-type géométrique : 2,16 Indice de Rappaport : 20,60 Test de tendance Le test de tendance de Spearman ne peut pas être réalisé! Il n y a pas assez de dates ou de mesures (IE) différentes. Test de la loi de distribution : W = 0,91 (p = 29,11 %) L hypothèse de distribution log-normale est : ACCEPTEE 20/22