Évaluer la toxicité d’une substance à partir de ses propriétés physico-chimiques

Les premières données à regarder sont la forme, la couleur et l’odeur d’une substance chimique. La forme vous indiquera une première vision du potentiel toxique du produit.

Importance de la forme physique de la substance

La forme physique de la substance chimique est déterminante pour son contact avec l’organisme. Ce contact, plus ou moins important, détermine la pénétration de la substance dans l’organisme.

Les facteurs de contact sont différents selon que la substance se présente sous forme de solide, de liquide, d’aérosol, ou de gaz.

• Pour les liquides : selon le procédé, il y a une possibilité d’évaporation et d’aérosolisation, donc de pénétration plus ou moins profonde dans l’appareil respiratoire. Des liquides plus ou moins visqueux vont avoir une potentialité de contact cutané et oculaire plus ou moins prolongé.
• Pour les solides : la granulométrie du solide, la forme et la densité des poussières sont des indications de comportement aéraulique et de pénétrations respiratoire et cutanée. Si la forme est un solide dit massique (pas de poussière), alors la pénétration respiratoire sera impossible sauf si vous manipulez ce solide en générant des poussières (découpage…). Le « nouveau » format de la FDS vous permet d’identifier en section 9 (paramètres physico-chimiques) les éventuelles informations sur les paramètres des particules, mais aussi si la substance est sous forme nano.
• Pour les gaz : une exposition par inhalation sera la voie principale.

La couleur peut indiquer par des variations d’un lot à l’autre une alerte sur la pureté et la stabilité d’une substance dans des conditions données.

Enfin, l’odeur est un indicateur d’exposition respiratoire. Mais attention, il faut toujours mettre en parallèle le seuil olfactif et les seuils de toxicité disponibles (cf. Étape « Prendre en compte l’odeur et le seuil olfactif de la substance ») :

• si le seuil olfactif est inférieur aux seuils de toxicité, sentir la substance ne sera pas forcément lié à une potentielle toxicité, mais devra attira l’attention pour analyser la solution ;
• si le seuil olfactif est supérieur aux seuils de toxicité, sentir la substance sera lié à une potentielle toxicité et devra provoquer des actions immédiates pour protéger le travailleur.

Mécanisme de pénétration des poussières et aérosols

La pénétration et la déposition dans l’appareil respiratoire (AR) sont influencées par la forme, la taille et la masse volumique.

Pour les solides, la pénétration pulmonaire est plus importante si les particules sont fibreuses plutôt que globulaires de même volume. Toutefois, les particules de formes irrégulières peuvent s’accrocher sur les parois des bronches et leur pénétration dans le poumon profond est limitée par rapport aux particules de formes régulières.

La déposition des particules est gouvernée par quatre mécanismes principaux :

• l’impact inerte et l’interception sur les parois lors de changements de direction du flux d’air pour les particules de diamètre supérieur à 5 µm, ainsi que pour les particules plus petites de forme irrégulière ;
• la sédimentation gravitationnelle dans la partie inférieure de l’appareil respiratoire où la vélocité de l’air inhalé et le diamètre des bronches sont faibles ;
• la diffusion brownienne dans les bronchioles et les alvéoles pour les particules de diamètre inférieur à 5 µm ;
• la précipitation électrostatique sur les surfaces de l’appareil respiratoire supérieur due aux fortes charges électrostatiques.

Importance de la taille des particules

La granulométrie est un élément important dans la dissémination des particules (poussières ou aérosols).

Lorsqu’ils sont disséminés dans l’atmosphère, les éléments de taille importante (au-delà de 100 micromètres) ont tendance à sédimenter rapidement. Et en cas d’inhalation, elles seront automatiquement expectorées par le travailleur (mécanisme spontané). Ainsi ce type de particules n’est pas retenu pour des expositions.

Les particules de tailles inférieures à 100 µm ont un comportement aérodynamique en relation entre la taille et la densité des particules. Plus leur taille et leur masse volumique sont importantes, moins elles pénètrent.

• Pour une moyenne inférieure à 100 µm (fraction inhalable) : les particules peuvent inhalées par le nez ou par la bouche.
• Pour une moyenne inférieure à 10 µm (fraction thoracique) : les particules ont 50 % de probabilité de pénétrer dans l’arbre respiratoire au-delà du larynx.
• Pour une moyenne inférieure à 4 µm (fraction alvéolaire) : les particules ont 50 % de probabilité de pénétrer dans l’arbre respiratoire au-delà des bronchioles non ciliées.

Pour les aérosols liquides, l’hygroscopicité de la substance chimique entraîne l’augmentation de la taille des aérosols hydrosolubles concentrés par incorporation d’eau lors du passage dans les voies respiratoires supérieures, dont l’humidité est très importante. L’augmentation de la taille limite leur pénétration en profondeur.

Par exemple, les gouttelettes d’aérosol d’acide sulfurique concentré (oléum) augmentent de volume au contact de l’humidité de la cavité nasale et se déposent en majorité sur le pharynx et dans la partie haute de la trachée.