ISO 24095:2009
(Main)Workplace air - Guidance for the measurement of respirable crystalline silica
Workplace air - Guidance for the measurement of respirable crystalline silica
ISO 24095:2009 gives guidelines for the quality assurance of measurements of respirable crystalline silica in air using direct on‑filter or indirect X‑ray diffraction and infrared analysis methods. The scope of ISO 24095:2009 includes the following crystalline silica polymorphs: quartz, cristobalite, and tridymite. These guidelines are also relevant to the analysis of filters obtained from dustiness measurements in accordance with EN 15051.
Air des lieux de travail — Lignes directrices pour le mesurage de la fraction alvéolaire de la silice cristalline
L'ISO 24095:2009 fournit des lignes directrices relatives à l'assurance qualité des mesurages de la silice cristalline alvéolaire dans l'air en utilisant une méthode directe sur filtre ou des méthodes indirectes d'analyse par diffraction de rayons X et infrarouge. Le domaine d'application de l'ISO 24095:2009 inclut les polymorphes de silice cristalline suivants: quartz, cristobalite et tridymite. Ces lignes directrices sont également appropriées à l'analyse des filtres obtenus à partir des mesurages du pouvoir de resuspension conformément à l'EN 15051.
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Relations
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ISO 24095:2009 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Workplace air - Guidance for the measurement of respirable crystalline silica". This standard covers: ISO 24095:2009 gives guidelines for the quality assurance of measurements of respirable crystalline silica in air using direct on‑filter or indirect X‑ray diffraction and infrared analysis methods. The scope of ISO 24095:2009 includes the following crystalline silica polymorphs: quartz, cristobalite, and tridymite. These guidelines are also relevant to the analysis of filters obtained from dustiness measurements in accordance with EN 15051.
ISO 24095:2009 gives guidelines for the quality assurance of measurements of respirable crystalline silica in air using direct on‑filter or indirect X‑ray diffraction and infrared analysis methods. The scope of ISO 24095:2009 includes the following crystalline silica polymorphs: quartz, cristobalite, and tridymite. These guidelines are also relevant to the analysis of filters obtained from dustiness measurements in accordance with EN 15051.
ISO 24095:2009 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 13.040.30 - Workplace atmospheres. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 24095:2009 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 24095:2021. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 24095
First edition
2009-12-15
Workplace air — Guidance for the
measurement of respirable crystalline
silica
Air des lieux de travail — Lignes directrices pour le mesurage de la
fraction alvéolaire de la silice cristalline
Reference number
©
ISO 2009
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
3.1 General definitions .2
3.2 Sampling definitions .3
3.3 Analytical definitions .3
3.4 Statistical terms.4
4 Principle.5
5 Analytical quality requirements .6
6 Administrative controls .6
7 Sampling.8
7.1 General .8
7.2 Sampler.8
7.3 Filters and foams.8
7.4 Sampling pumps.9
7.5 Respirable size selectors.9
7.6 Transportation .9
8 Procedures.9
8.1 Handling of filter cassettes.9
8.2 Method validation.10
8.3 Calibration.10
8.4 Sample preparation .11
8.5 Sample measurement .11
8.6 Instrumental variation.12
9 Internal quality control.13
10 External verification and assessment of uncertainty .13
11 Test report.14
11.1 Minimum report requirements.14
11.2 Data to be archived by the laboratory.14
Annex A (informative) Polymorphs of crystalline silica and their interferences.15
Annex B (informative) The quantification of cristobalite using X-ray diffraction.21
Annex C (informative) Example of quality control charting for respirable crystalline silica .24
Annex D (informative) Estimation of expanded uncertainty for measurements of respirable
crystalline silica.25
Bibliography.35
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 24095 was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee SC 2, Workplace
atmospheres.
iv © ISO 2009 – All rights reserved
Introduction
Respirable crystalline silica (RCS) is a hazard to the health of workers in many industries through exposure by
inhalation. Industrial hygienists and other public health professionals need to determine the effectiveness of
measures taken to control workers' exposure. Taking samples of air during a work activity and then measuring
the amount of RCS present is often done to assess the exposure of an individual, the effectiveness of their
respiratory protection or effectiveness of other controls. Studies have found significant problems can be
encountered if procedures to ensure the quality of RCS measurements are not followed. In addition, there is
interest in accurately measuring RCS at lower levels where the variability of measurements is poorer. If proper
controls to limit bias and measurement variability are not employed, a reasonable measurement uncertainty
cannot be achieved and usefulness of RCS measurements to make informed decisions to protect worker
health is reduced. This International Standard is intended to be of benefit to those involved in the
determination of RCS in the workplace, e.g. agencies concerned with health and safety at work; industrial
hygienists; safety and health professionals; analytical laboratories; industrial users and their workers. Readers
should be aware that in some countries there are legal requirements for the quality assurance of these
measurements.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 24095:2009(E)
Workplace air — Guidance for the measurement of respirable
crystalline silica
1 Scope
This International Standard gives guidelines for the quality assurance of measurements of respirable
crystalline silica in air using direct on-filter or indirect X-ray diffraction and infrared analysis methods. The
scope of this International Standard includes the following crystalline silica polymorphs: quartz, cristobalite,
and tridymite.
These guidelines are also relevant to the analysis of filters obtained from dustiness measurements in
[6]
accordance with EN 15051 .
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 7708, Air quality — Particle size fraction definitions for health-related sampling
ISO 15767, Workplace atmospheres — Controlling and characterizing uncertainty in weighing collected
aerosols
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
EN 482:2006, Workplace atmospheres — General requirements for the performance of procedures for the
measurement of chemical agents
EN 689, Workplace atmospheres — Guidance for the assessment of exposure by inhalation to chemical
agents for comparison with limit values and measurement strategy
EN 1232:1997, Workplace atmospheres — Pumps for personal sampling of chemical agents — Requirements
and test methods
EN 12919, Workplace atmospheres — Pumps for the sampling of chemical agents with a volume flow rate
over 5 l/min — Requirements and test methods
EN 13205:2001, Workplace atmospheres — Assessment of performance of instruments for measurement of
airborne particle concentrations
EN/TR 15230, Workplace atmospheres — Guidance for sampling of inhalable, thoracic and respirable aerosol
fractions
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1 General definitions
3.1.1
respirable crystalline silica
RCS
inhaled particles of crystalline silica that penetrate into the unciliated airways
3.1.2 Breathing zone
[2]
NOTE Both definitions 3.1.2.1 and 3.1.2.2 are adapted from ISO 4225:1994 .
3.1.2.1
breathing zone
〈general〉 space around the face of a worker from where he or she takes his or her breath
3.1.2.2
breathing zone
〈technical〉 hemisphere (generally accepted to be 0,3 m in radius) extending in front of the human face,
centred on the mid-point of a line joining the ears; the base of the hemisphere is a place through this line, the
top of the head and the larynx, when no respiratory protective equipment is in use
3.1.3
exposure by inhalation
situation in which a chemical agent is present in air that is inhaled by a person
[3]
[ISO 8518:2001 , 3.1.3]
3.1.4
measuring procedure
procedure for sampling and analysing one or more chemical agents in the air, including storage and
transportation of the sample
[3]
[ISO 8518:2001 , 3.1.4]
3.1.5
operating time
period during which a sampling pump can be operated at specified flow rate and back pressure without
recharging or replacing the battery
[EN 1232:1997]
3.1.6
limit value
reference figure for concentration of a chemical agent in air
[5]
[EN 1540:1998 ]
3.1.7
workplace
defined area or areas in which the work activities are carried out
[5]
[EN 1540:1998 ]
2 © ISO 2009 – All rights reserved
3.2 Sampling definitions
3.2.1
air sampler
device for separating chemical and/or biological agents from air and collecting them on a collection substrate
3.2.2
static sampler
area sampler
device, not attached to a person, used in static sampling (3.2.3)
[3]
[ISO 8518:2001 , 3.3.5]
3.2.3
static sampling
area sampling
process of air sampling carried out in a particular location
[3]
[ISO 8518:2001 , 3.3.4]
3.2.4
personal sampler
device attached to a person that samples air in the breathing zone (3.1.2)
[5]
[EN 1540:1998 ]
3.2.5
personal sampling
process of sampling carried out using a personal sampler (3.2.4)
[5]
[EN 1540:1998 ]
3.2.6
sampling equipment
apparatus for collecting airborne respirable particles, including any size selection element and collection
medium
3.2.7
sampling train
apparatus for collecting airborne particles including sampling equipment (3.2.6), pump and connecting
tubing
3.3 Analytical definitions
3.3.1
sample preparation
operations carried out on a sample, after transportation and storage, to prepare it for analysis, including
transformation of the sample into a measurable state
3.3.2
limit of detection
LOD
lowest amount of respirable crystalline silica (3.1.1) that is detectable with a given level of confidence
[EN 482:2006]
NOTE Many analysis procedures require laboratories to calculate an LOD by multiplying the standard deviation of
measurements of a number of blank samples (∼10) by three. Readers should note that there is some doubt about the
relationship between signal and the mass when RCS is measured at very low masses and a specific formula to determine
the LOD using statistics based on a normal distribution is not given in this International Standard. The test samples used
for calibration are not matrix matched and reporting an LOD based on three standard deviations of the background noise
may give an optimistic impression of the capability of method when analysing “real” samples. Analysts should take this into
consideration when analysing samples for RCS.
3.3.3
limit of quantification
LOQ
lowest reliable mass of respirable crystalline silica (3.1.1) that is quantifiable with a given level of
confidence taking into consideration the matrix effects in the sample
[EN 482:2006]
3.4 Statistical terms
3.4.1
accuracy
closeness of agreement between a test result or measurement result and the true value (3.4.5)
NOTE In practice, the accepted reference value is substituted for the true value.
[1]
[ISO 3534-2:2006 , 3.3.1]
3.4.2
analytical recovery
ratio of the mass of analyte measured when a sample is analysed to the known mass of analyte in that sample
NOTE The analytical recovery is expressed as a percentage.
[3]
[ISO 8518:2001 , 3.5.1]
3.4.3
bias
difference between the expectation of a test result or measurement result and a true value (3.4.5)
NOTE Bias is the total systematic error as contrasted to random error. There may be one or more systematic error
components contributing to the bias. A larger systematic difference from the true value is reflected by a larger bias value.
[1]
[ISO 3534-2:2006 , 3.3.2]
3.4.4
precision
closeness of agreement between independent test/measurement results obtained under stipulated conditions
[1]
[ISO 3534-2:2006 , 3.3.4]
3.4.5
true value
value which characterises a quantity or quantitative characteristic perfectly defined in the conditions which
exist when that quantity or quantitative characteristic is considered
[1]
[ISO 3534-2:2006 , 3.2.5]
3.4.6
validation
process of evaluating the performance of a measuring procedure (3.1.4) and checking that the performance
meets certain pre-set criteria
[EN 482:2006]
4 © ISO 2009 – All rights reserved
3.4.7
uncertainty (of measurement)
parameter, associated with the result of a measurement, that characterises the dispersion of the values that
could reasonably be attributed to the measurand
[4]
[ISO/IEC Guide 98-3:2008 , 2.2.3]
NOTE 1 The parameter may be, for example, a standard deviation (or a given multiple of it), or the width of a
confidence interval.
NOTE 2 Uncertainty of measurement comprises, in general, many components. Some of these components may be
evaluated from the statistical distribution of the results of series of measurements and can be characterised by standard
deviations. The other components, which also can be characterised by standard deviations, are evaluated from assumed
probability distributions based on experience or other information.
4 Principle
The aim of this International Standard is to give information to minimise the errors in measurement. There are
many factors that may influence the variability of a measurement from the true value. The uncertainty of an air
measurement is the combination of the variation of measurements from the true value from both the sampling
and chemical analysis. Within these two broad headings are other factors, some of which are illustrated below.
a) Organisational factors:
1) strategy;
2) method;
3) training and experience.
b) Measurement factors:
1) sampling instruments;
2) calibration;
3) sample preparation;
4) instrumental variation;
5) interferences.
The variability of these individual factors combines to add to the uncertainty of the measurement. At stages
within the sampling and analysis process, the factors that contribute to the variance of a measurement can be
monitored and controlled to reduce the expanded uncertainty. With such an approach, the variation of the
measurements is minimised.
The quantifiable contributions to the uncertainty of crystalline silica in air measurement are illustrated in the
classic cause and effect diagram often used as an aid to estimate uncertainty in measurement in Figure 1.
Figure 1 — Cause and effect diagram illustrating sources of error in the measurement of respirable
crystalline silica
5 Analytical quality requirements
The level of analytical quality required for effective occupational hygiene monitoring should be considered
before procedures for establishing a quality assurance program are discussed. Statistical quality control
procedures can determine what is currently achievable in terms of intra- and interlaboratory precision and bias
and may throw some light on the relative accuracy of different methods, but they do not determine what are
desirable levels of trueness and precision.
The existence of legislative requirements to take corrective action when exposure limits are exceeded has a
bearing on analytical quality requirements. Laboratories with a negative analytical bias may be putting
workers' health at risk; those with a positive bias may be placing an additional financial burden on an industrial
company and so putting it at a competitive disadvantage.
NOTE The European Committee for Standardisation (CEN) Working Group on performance criteria has suggested
limits to the expanded uncertainty in occupational hygiene analyses to reduce the potential for incorrect decisions due to
the poor precision of results (EN 482). This uncertainty includes the imprecision in the sampling and analytical methods
and is specified as a maximum of ± 30 % at the exposure limit value and ± 50 % at about half the limit value. The National
Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) in the USA stipulates an expanded accuracy requirement of ± 25 %
for its occupational hygiene methods (Reference [9]), based on laboratory tests. The NIOSH accuracy requirement can be
expanded to ± 35 % for accuracy determined using field comparison of methods (Reference [17]).
6 Administrative controls
ISO/IEC 17025 specifically addresses the establishment of a management system to ensure the traceability of
measurements. This section outlines some essential good practice for measurements of crystalline silica in air.
The term “ensuring quality” is used in the sense of the monitoring and control of the precision and accuracy of
laboratory measurement, and this International Standard is concerned mainly with this use of the term.
However, the statistical control of analytical quality is only one aspect of laboratory quality control. A broader
6 © ISO 2009 – All rights reserved
definition would include the monitoring and control of all the influencing factors on the test result within the
laboratory from the receipt of the sample to the dispatch of the report.
In some respects, even this definition is too narrow if quality is to be seen in the wider terms of the role of the
laboratory in ensuring the usefulness of a result. Thus, for example, the quality of communication between the
laboratory and the occupational hygienist is a very important aspect of quality assurance that should not be
overlooked. Good communication on the part of the industrial hygienist should include additional qualitative
information about the sample, such as sample matrix, sampling time, and sampling instrument, so that
appropriate calibration standards and limits of detection can be applied and interferences anticipated (see
Annex A). Good communication practices help to ensure: the production of timely results; a clearly presented
report; or even that an appropriate analysis was undertaken. All of these are essential if results are to be
understood and appropriate action taken. A report that arrived too late or one that was presented badly and
was thus misinterpreted negates the effort put into the analysis.
Analytical quality does not depend solely on the skill of the analyst and on statistical techniques for monitoring
the accuracy and precision of analytical methods. An important decision in analytical quality assurance is the
initial selection of the analytical method to be used, which should be robust, and whose performance
characteristics (bias, precision, LOD, etc.) are determined and documented. The method selected should be
appropriate for the level of qualification and skill of the analyst who is to use it. Any modifications to a
validated analytical method should be recorded and evidence of data equivalency should be available for audit.
The laboratory manager has a central role to play in choosing appropriate analytical methods and is also
responsible for several equally important influences on analytical quality. These include the establishment and
auditing of administrative procedures for sample identification, for the reporting of results and for the
maintenance of records; the management of the purchase and maintenance of equipment and the purchase
of reagents and other consumable supplies; and the training and deployment of staff.
A person should be responsible for establishing and monitoring the quality assurance program of the
laboratory. Responsibility for day-to-day quality control matters may be devolved to the analyst, but more
thorough analyses of the quality control data should be conducted to look for trends and to associate changes
in results with specific events.
A quality assurance scheme should not simply assess the performance of individual members of staff. It is the
job of the laboratory manager to ensure that analysts are properly trained and that they are not required to
perform analyses for which their level of knowledge, training or skill is inadequate. A high level of expertise is
required to optimise instrument parameters and correct for matrix interferences either during the sample
preparation phase or the data analysis and interpretation phase. For many methods, unknown factors may
influence results. A quality assurance programme helps to identify those parts of the method that are operator
dependent so that steps can be taken to eliminate this dependency. If a method gives different results with
different analysts, the fault may lie with the method and not the analysts.
In small laboratories, it is possible that more than one task is performed by one individual, but it is important
that an individual is responsible for specific tasks, such as those listed in paragraphs a) to f).
a) The individual responsible for sampling should clearly identify each of the samples taken and record
essential information. Essential information required by the laboratory for the analysis of the samples
consists of identification of the sample, type of size-selective device and its flow rate, the volume sampled,
and information about the industrial process; such as the composition of materials and the temperatures
involved. If the person taking the samples provides this information to the laboratory it avoids the need for
the analyst to contact the person responsible for sampling.
b) An individual should be responsible for recording the receipt of the sample(s) and allocating each sample
a unique identification that is correlated with any original field identification provided with the sample(s).
c) An individual should be responsible for analysis and checking the performance of the method.
d) An individual should be responsible for checking any answer recorded including its compliance with any
instrumental checks and quality control tests. The interpretation of measurements for crystalline silica in
air requires experience, so the individual responsible for checking should be familiar with the
interpretation of spectra or scans. Managers should consider whether analysts would benefit from training
in mineralogy and/or advanced analytical techniques, such as peak profile fitting and spectral
interferences.
e) An individual should also be identified to check that the quality assurance procedures are followed.
f) The quality system should be reviewed periodically.
The role of management in achieving analytical quality control is not considered further here, but laboratories
are encouraged to obtain accreditation from a recognised accrediting body that demonstrates that the
management and administrative procedures of the laboratory are sufficient to ensure that its work is
conducted with integrity. The organisation of a laboratory may depend on it size, but it should have a clearly
defined structure with the responsibilities of individuals also clearly defined.
7 Sampling
7.1 General
To avoid underestimation of exposure, special attention should be given to pumps and sampling equipment
(see EN/TR 15230, EN 1232). It is important that the sampling equipment and the associated medium, such
as filter or foam, are compatible with the intended method of analysis. In some recommended or official
methods the sampling instrument is specified. Changes to official or recommended methods (Reference [14])
should be validated to ensure they are appropriate and comparable.
Sampling strategy should also be considered. EN 689 specifies one sampling strategy. Other examples
include Reference [7] from NIOSH and Reference [16] from the American Industrial Hygiene Association
(AIHA).
7.2 Sampler
A specific sampler should comply with ISO/CEN aerosol size-selective definitions, except where local
regulation requires otherwise, and have a performance as required by EN 13205. The sampler should operate
at a specific flow rate to collect the respirable size fraction. All connections included in the sampling trains
should be checked prior to use to avoid leaks.
NOTE Health-related sampling conventions are a series of curves representing the probability of particle penetration
to different regions of the human airways system for particles with an aerodynamic diameter up to 100 µm. For smaller
particles, especially around the deposition minimum of 0,3 µm, a substantial quantity of inhaled particulate can be exhaled,
but this is not accounted for in particle penetration conventions. The sampling convention to be followed for RCS sampling
is the one termed “respirable”. Sampling convention probability varies from 0,1 % at an aerodynamic diameter of 10 µm to
100 % at 1 µm. The 50 % penetration efficiency, D , is, at 4 µm, a compromise between earlier recommendations from
the British Medical Research Council (D = 5 µm) and the American Conference of Governmental Industrial Hygienists
(D = 3,5 µm).
Because of the range of sampler types available, practical aspects of their use require consideration. One of
the most important is the flow rate required, both with respect to the size, mass, and cost of pump needed, as
well as with respect to the LOD (but conversely also the potential for overloading). Additional factors that
should be considered are matrix effects, product information, and minimum sampling times for low levels.
There may be issues specific to certain samplers such as particles adhering to walls, orientation to the wind,
ability to clean and re-use or even complexity of calibration and checking the flow rates. Consult the product
information before use.
7.3 Filters and foams
Foams are generally associated with a specific sampler and only the type of foams supplied with the sampler
should be used. Filters should be of a diameter suitable for use in the selected sampler. The chosen filter type
should have a filtration efficiency of not less than 95 % over the range of particle sizes to be collected (1 µm
to 10 µm) and be suitable for collection of samples of crystalline silica. Not all filters are suitable for all
analytical methods. For example, silver filters are suitable for X-ray diffraction (XRD) analysis but not infrared
8 © ISO 2009 – All rights reserved
(IR) spectroscopy. For direct on-filter analysis, polyvinylchloride (PVC) filters or PVC-acrylonitrile co-polymer
filters have suitable IR characteristics. Polycarbonate, PVC, and silver filters are frequently used for XRD
analysis. The filter material may degrade if the sampling environment is particularly humid. It is possible to
re-deposit the sample on to a different substrate from that used for sampling, although this step adds to the
uncertainty budget of the procedure. The advantage or disadvantage of re-deposition should be balanced
against other considerations (evenness and thickness of deposit, removal of interfering species, etc.).
7.4 Sampling pumps
Sampling pumps should comply with the provisions of EN 1232, or equivalent performance standard, with an
adjustable flow rate, incorporating a flow-meter or a flow fault indicator, capable of maintaining the selected
5 % of the nominal value throughout the sampling period. If the flow rate is not within
flow rate to within ±
± 5 % of the nominal value, the person recording the flow rate measurement should inform the person
responsible for communicating the results to note the observation in the final report. This situation can occur
when sampling very high concentrations. Efficient pulsation damping of the flow is important for correct size
selection. The battery for the pump should be fully charged prior to the sampling exercise. The flow rate
through the sampling train should be checked at the site and any necessary adjustments made prior to
sampling. Extreme conditions of temperature and pressure have an influence on the volume of air sampled. In
good conditions, the temperature may change by 1 °C for every 100 m change in altitude and this has very
little effect. However, the temperature in mines can vary significantly because of the depth, machinery present
and ventilation/air extraction rates. If the flow rate through the sampling train was originally checked with a
float type flow meter (rotameter), then a correction to the flow rate may have to be made to take account of
different conditions of temperature and pressure. Corrections are only necessary when the conditions at the
site differ substantially from those where the flow rate check was originally made (e.g. using the universal gas
law, a temperature change of 10 °C would change the volume sampled by about 3 %). A flow rate check of
the sampling train should be made close to the site of the working operation to ensure the pump is functioning
correctly at the beginning and again at the end of sampling period to ensure compliance with EN 1232. When
taking personal samples, sampling pumps worn by personnel should not impede normal work activity.
7.5 Respirable size selectors
The pump should deliver a constant flow rate with low pulsations to be sure to respect the requirements of the
respirable size selector and/or at least EN 1232 or EN 12919 (flow rate ± 5 %, pulsation ± 10 %). The reader
should also refer to ISO 7708 or EN/TR 15230.
7.6 Transportation
At most normal loadings (< 4 mg), the sample (of respirable dust) is safely contained on the filter and is not
lost if the sample is handled with care. Test samples containing relatively small amounts of material (< 1 mg)
have been sent through postal systems worldwide without significant losses in material from the filter.
However, samples from coalmines are particularly prone to surface abrasion and need particular care to avoid
sample loss. Filters from coal mines should be retained within a specially designed sample cassette for
transport. When samplers with foams are used, the foam is retained in place using a cap.
8 Procedures
8.1 Handling of filter cassettes
The user should refer to the manufacturer's handling instructions. For a cyclone selector, the respirable size
selectors should be stored and opened with the grit pot for the non-respirable particles kept vertically below
the cassette. Ensure that the filter cassettes are firmly closed. Care should be taken upon opening the filter
cassette to avoid loss of dust. The condition of the cassette should be visually checked and any deposition of
dust on the walls of the cassette should be noted, if it is not intended to be analysed by procedure. Static
dissipative cassettes may be useful in minimising wall deposition of dust.
8.2 Method validation
It is recommended that laboratories use only official or validated methods. If other methods are used, then
they should prove that they are validated methods that have comparable or better performance characteristics
[12]
when compared with published methods. A Eurachem Guide describes the method validation process. If
deviations from a standard method are made, then the laboratory should prove that the changes give
comparable results and note the modifications when the results are reported.
8.3 Calibration
Measurements should be traceable. When weighing calibration test samples, use a balance with a resolution
of 1 µg. This resolution is important when weighing low microgram levels (< 200 µg). This also requires the
use of E2 class certified check masses to verify the balance calibration. Humidity and electrostatic effects may
affect the stability of the weighing (see ISO 15767). Weighing procedures for filters are given in ISO 15767.
Good practices use not less than six concentration levels of calibration test samples in order to reduce the
standard error of the regression line to an appropriate level and use three replicates at each concentration
level. To reduce the uncertainty of the calibration line, at low measurement levels, some direct on-filter
analysis methods for RCS recommend 30 calibration test samples because of the difficulty of producing
replicates. The calibration test samples need to be equally spread across the analytical range in order to avoid
a regression or other calibration model from being unduly weighted by isolated responses that may lead to
significant differences between results. Current evidence suggests that IR analysis produces data with a
constant standard deviation, whereas XRD analysis produces data with standard deviation varying with mass
of RCS. Therefore a weighted regression may be more appropriate for XRD analysis. The calibration should
be tested against some known sample such as a proficiency testing or spiked quality control sample.
To minimise variability, the preparation of the calibration standards needs to be fit for its intended purpose. For
direct on-filter methods, the procedure for the preparation of the standards should match the sample collection
methods. For deposition methods, the procedure for the preparation of the calibration standards should match
the sample preparation methods.
The response from both XRD and IR analysis techniques is sensitive to the distribution of the size of the
particles on the surface of the analysis filter and different standards may have a slightly different distribution of
particle sizes, which may lead to differences in results between laboratories. Measurement of peak area
shows less variability with particle size for XRD, because, as the median particle size decreases, the peak
shape broadens, which decreases the height. Peak height is usually measured for IR analysis.
If the calibration dust used in a laboratory is not a certified reference material (CRM) or a secondary standard
with a known amount of RCS, then the response of the calibration dust should be compared with these
materials to determine any potential bias. If the absorbance or diffraction peak profile is outside the
repeatability precision of the measurement and is considered significant at the 95 % confidence level, a
correction factor should be applied to the final result or calibration. The result reported to the customer should
be corrected for purity and crystallinity of the dust standard.
For example, if XRD is used and the difference between the area result for a sample of the bulk reference
material is greater or less than 2,26 (Student t-distribution for nine degrees of freedom), standard deviations of
10 peak area measurements of the bulk dust used for calibration then the correction factor for crystallinity of
the calibration dust is
A w
CM
(1)
A 100
Ref
where
A is the average area, in counts per second, of the principal peak(s) of the calibration material;
CM
A is the area, in counts per second, of the same principal peak(s) of CRM or secondary standard
Ref
with a known concentration of RCS;
10 © ISO 2009 – All rights reserved
w is the mass fraction, expressed as a percentage, of crystalline silica in the CRM or secondary
standard.
Alternatively, the correction values for common calibration dusts for α-quartz can be obtained from published
work (Reference [18]).
It is recommended to report the material used to prepare the calibration test samples. Treatment of the
reference material during calibration may also change the particle size characteristics of the dust when they
are sampled again and so lead to different absorbances for IR analysis and diffraction peak profiles.
The frequency of calibration depends on the stability of the instrument and the experience of the analysts.
When using XRD, it is not necessary to recalibrate frequently, when a calibration is proved to achieve
satisfactory results, provided the instrumental conditions and parameters are maintained for the method of
analysis, an external monitor is used to correct the calibration for tube drift and quality control and/or external
quality assurance programmes are in place to monitor the performance of the procedure.
8.4 Sample preparation
Some analysis methods require the dust to be recovered from the original air sample filter to allow for sample
treatment to remove interferences and then the recovered dust is re-deposited on to another filter. The best
practice is to prepare a number of standards (more than 1) from a calibration solution and involve these in the
sample preparation process to test the recovery. If the difference between the target value and the results
obtained from the recovery samples are significantly more than the expected precision of the procedure, then
a correction factor for recovery should be applied. For example, if the target value is more than two standard
deviations from the expected precision (determined from experience of proficiency testing, quality control,
published or method validation data) of the recovered values.
For re-deposition methods, it is recommended that laboratories choose the most appropriate “clean-up”
technique for the mineral matrix in the sample. Ashing in a furnace can remove carbonaceous materials and
dilute acids can remove carbonates. There may be matrix interferences such as silicates that could be
handled best by a sample clean-up step prior to analysis. This can be accomplished by an acid digestion
according to Reference [19]. This procedure does not successfully remove some silicates such as feldspars
(albite) and may cause the loss of very small particles of RCS and the formation of amorphous silica.
During the re-deposition process, care should be taken to insure that there is a complete seal for filtration of
the reconstituted crystalline silica. Leakage leading to sample loss can occur if there is an insufficient seal.
Ultrasound should be used before the filtration to overcome the agglomeration of particles in suspension and
to ensure homogeneity. Placing about 2 ml of solvent in the filtration funnel before pouring the sample
provides a cushion for the suspension and contributes to a homogenous surface.
XRD parameters related to sample preparation include sample homogeneity, size distribution of the particles,
size of the sample surface exposed to the X-ray beam, thickness of the sample deposition, and choice of
internal standards if any (including absorption correction factors if silver filters are used for XRD sample
deposition).
8.5 Sample measurement
8.5.1 X-ray diffraction
XRD is a technique where X-rays are reflected from the surface of the sample and most methods assume the
sample deposit is a thin layer and so does not need any correction for any absorption or depth effects. Some
methods use the silver filter as an inte
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 24095
Première édition
2009-12-15
Air des lieux de travail — Lignes
directrices pour le mesurage de la
fraction alvéolaire de la silice cristalline
Workplace air — Guidance for the measurement of respirable
crystalline silica
Numéro de référence
©
ISO 2009
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Publié en Suisse
ii © ISO 2009 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
3.1 Définitions générales .2
3.2 Définitions relatives au prélèvement.3
3.3 Définitions relatives à l'analyse .3
3.4 Termes statistiques.4
4 Principe.5
5 Exigences relatives à la qualité des analyses.6
6 Contrôles administratifs .7
7 Prélèvement .8
7.1 Généralités .8
7.2 Dispositif de prélèvement.8
7.3 Filtres et mousses .9
7.4 Pompes de prélèvement .9
7.5 Sélecteurs de la fraction alvéolaire .10
7.6 Transport.10
8 Procédures.10
8.1 Manipulation des cassettes porte-filtres.10
8.2 Validation de la méthode .10
8.3 Étalonnage .10
8.4 Préparation des échantillons .12
8.5 Mesurage des échantillons.12
8.6 Variation instrumentale.13
9 Contrôle qualité interne .14
10 Vérification externe et estimation de l'incertitude .14
11 Rapport d'essai.15
11.1 Exigences minimales pour le rapport .15
11.2 Données à archiver par le laboratoire .15
Annexe A (informative) Polymorphes de la silice cristalline et leurs interférences .16
Annexe B (informative) Quantification de la cristobalite par diffraction des rayons X .22
Annexe C (informative) Exemple de carte de contrôle qualité pour la silice cristalline alvéolaire .25
Annexe D (informative) Estimation de l'incertitude élargie des mesures de la silice cristalline
alvéolaire .26
Bibliographie.36
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 24095 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 146, Qualité de l'air, sous-comité SC 2,
Atmosphères des lieux de travail.
iv © ISO 2009 – Tous droits réservés
Introduction
La silice cristalline alvéolaire (RCS pour respirable crystalline silica) constitue un danger pour la santé des
travailleurs dans beaucoup d'industries du fait de l'exposition par inhalation. Les hygiénistes du travail et
autres professionnels de santé publique doivent déterminer l'efficacité des mesures prises pour contrôler
l'exposition des travailleurs. Des prélèvements d'échantillons d'air pendant le travail et des mesurages de la
quantité de RCS présente sont souvent effectués pour évaluer l'exposition individuelle, l'efficacité de la
protection respiratoire ou l'efficacité d'autres dispositions. Des études ont prouvé que de sérieux problèmes
peuvent être rencontrés si les modes opératoires pour assurer la qualité des mesurages de la RCS ne sont
pas suivis. En outre, il y a un intérêt à mesurer avec exactitude la concentration de RCS à des niveaux
inférieurs, là où la variabilité des mesurages est plus importante. Si des contrôles appropriés pour limiter le
biais et la variabilité des mesurages ne sont pas effectués, une incertitude de mesure raisonnable ne peut pas
être atteinte et l'utilité des mesurages de la RCS permettant de prendre des décisions adaptées pour protéger
la santé des travailleurs est réduite. La présente Norme internationale est destinée à ceux qui sont impliqués
dans la détermination de la RCS dans les lieux de travail, par exemple les agences de santé et de sécurité au
travail, les hygiénistes du travail, les professionnels de santé et de sécurité, les laboratoires d'analyse, les
utilisateurs industriels et leurs travailleurs. Il convient que les lecteurs soient conscients que dans certains
pays, il existe des réglementations relatives à l'assurance qualité de ces mesurages.
NORME INTERNATIONALE ISO 24095:2009(F)
Air des lieux de travail — Lignes directrices pour le mesurage
de la fraction alvéolaire de la silice cristalline
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale fournit des lignes directrices relatives à l'assurance qualité des mesurages
de la silice cristalline alvéolaire dans l'air en utilisant une méthode directe sur filtre ou des méthodes indirectes
d'analyse par diffraction de rayons X et infrarouge. Le domaine d'application de la présente Norme
internationale inclut les polymorphes de silice cristalline suivants: quartz, cristobalite et tridymite.
Ces lignes directrices sont également appropriées à l'analyse des filtres obtenus à partir des mesurages du
[6]
pouvoir de resuspension conformément à l'EN 15051 .
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 7708, Qualité de l'air — Définitions des fractions de taille des particules pour l'échantillonnage lié aux
problèmes de santé
ISO 15767, Air des lieux de travail — Contrôle et caractérisation de l'incertitude de pesée des aérosols
collectés
ISO/CEI 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais
EN 482:2006, Atmosphères des lieux de travail — Exigences générales concernant les performances des
procédures de mesurage des agents chimiques
EN 689, Atmosphères des lieux de travail — Conseils pour l'évaluation de l'exposition aux agents chimiques
aux fins de comparaison avec des valeurs limites et stratégie de mesurage
EN 1232:1997, Air des lieux de travail — Pompes pour l'échantillonnage individuel des agents chimiques —
Exigences et méthodes d'essai
EN 12919, Atmosphères des lieux de travail — Pompes pour l'échantillonnage individuel des agents
chimiques d'un débit volumique supérieur 5 l/min — Exigences et méthodes d'essai
EN 13205:2001, Atmosphères des lieux de travail — Évaluation des performances des instruments de
mesurage des concentrations d'aérosols
CEN/TR 15230, Atmosphères des lieux de travail — Guide pour l'échantillonnage des fractions d'aérosols
inhalables, thoraciques et alvéolaires
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1 Définitions générales
3.1.1
silice cristalline alvéolaire
RCS
Respirable Crystalline Silica
particules de silice cristalline pénétrant dans les voix aériennes non ciliées
3.1.2 Zone respiratoire
[2]
NOTE Les définitions 3.1.2.1 et 3.1.2.2 sont toutes deux adaptées de l'ISO 4225:1994 .
3.1.2.1
zone respiratoire
〈généralité〉 espace autour du visage d'un travailleur dans lequel celui-ci respire
3.1.2.2
zone respiratoire
〈technique〉 hémisphère (généralement de rayon 0,3 m) s'étendant devant le visage de la personne, centré
sur Ie point médian d'une ligne joignant les oreilles; la base de cet hémisphère est Ie plan passant par cette
ligne, Ie sommet de Ia tête et Ie larynx, lorsque aucun équipement de protection respiratoire n'est utilisé
3.1.3
exposition par inhalation
situation dans laquelle un agent chimique est présent dans l'air inhalé par une personne
[3]
[ISO 8518:2001 , 3.1.3]
3.1.4
procédure de mesurage
mode opératoire pour l'échantillonnage et l'analyse d'un ou de plusieurs agents chimiques présents dans l'air,
qui comprend le stockage et le transport de l'échantillon
[3]
[ISO 8518:2001 , 3.1.4]
3.1.5
autonomie de fonctionnement
durée pendant laquelle une pompe de prélèvement peut fonctionner, à un débit et à une perte de charge
spécifiés, sans recharge ou remplacement des accumulateurs
[EN 1232:1997]
3.1.6
valeur limite
chiffre de référence pour la concentration d'un agent chimique dans l'air
[5]
[EN 1540:1998 ]
3.1.7
lieu de travail
endroit ou ensemble d'endroits définis où les activités du travail sont accomplies
[5]
[EN 1540:1998 ]
2 © ISO 2009 – Tous droits réservés
3.2 Définitions relatives au prélèvement
3.2.1
dispositif de prélèvement d'air
dispositif permettant de séparer les agents chimiques et/ou biologiques de l'air et de les recueillir sur un
substrat de collecte
3.2.2
dispositif de prélèvement à point fixe
dispositif de prélèvement de zone
appareil utilisé pour effectuer un prélèvement à point fixe (3.2.3), sans être fixé sur une personne
[3]
[ISO 8518:2001 , 3.3.5]
3.2.3
prélèvement à point fixe
prélèvement d'ambiance
processus de prélèvement de l'air exécuté à un emplacement particulier
[3]
[ISO 8518:2001 , 3.3.4]
3.2.4
dispositif de prélèvement individuel
appareil fixé sur une personne qui prélève l'air dans sa zone respiratoire (3.1.2)
[5]
[EN 1540:1998 ]
3.2.5
prélèvement individuel
processus de prélèvement de l'air effectué en utilisant un dispositif de prélèvement individuel (3.2.4)
[5]
[EN 1540:1998 ]
3.2.6
matériel d'échantillonnage des particules
appareillage destiné à la collecte des particules alvéolaires en suspension dans l'air, comprenant tout
dispositif sélecteur de taille et support de collecte
3.2.7
ligne de prélèvement d'air
appareillage destiné à la collecte des particules en suspension dans l'air, comprenant le matériel
d'échantillonnage des particules (3.2.6), la pompe et les tubes de raccordement
3.3 Définitions relatives à l'analyse
3.3.1
préparation de l'échantillon
opérations effectuées sur un échantillon, après transport et stockage, pour le préparer à l'analyse, y compris
la transformation de l'échantillon à un état mesurable
3.3.2
limite de détection
LD
plus faible quantité de silice cristalline alvéolaire (3.1.1) qui peut être détectée avec un niveau de confiance
donné
[EN 482:2006]
NOTE De nombreuses procédures d'analyse exigent des laboratoires de calculer une LD en multipliant par trois
l'écart-type des mesurages sur un certain nombre d'échantillons à blanc (~10). Il convient que les lecteurs notent qu'il y a
un certain doute au sujet du rapport entre le signal et la masse lorsque la RCS est mesurée à des masses très basses et
que la présente Norme internationale ne donne pas de formule spécifique pour déterminer la LD utilisant des statistiques
basées sur une distribution normale. Les échantillons pour essai utilisés pour l'étalonnage ne sont pas adaptés à la
matrice et rapporter une LD basée sur trois écarts-types du bruit de fond peut donner une impression optimiste de
l'aptitude de la méthode en cas d'analyse de «vrais» échantillons. Il convient que les analystes en tiennent compte
lorsqu'ils analysent des échantillons pour la RCS.
3.3.3
limite de quantification
LQ
plus faible masse fiable de silice cristalline alvéolaire (3.1.1) qui peut être quantifiée avec un niveau de
confiance donné compte tenu des effets de matrice dans l'échantillon
[EN 482:2006]
3.4 Termes statistiques
3.4.1
exactitude
étroitesse de l'accord entre le résultat d'essai ou résultat de mesure et la valeur vraie (3.4.5)
NOTE Dans la pratique, la valeur de référence acceptée remplace la valeur vraie.
[1]
[ISO 3534-2:2006 , 3.3.1]
3.4.2
récupération analytique
rapport entre la masse d'analyte mesurée lors de l'analyse d'un échantillon et la masse connue d'analyte dans
cet échantillon
NOTE La récupération analytique est exprimé en pourcentage.
[3]
[ISO 8518:2001 , 3.5.1]
3.4.3
erreur systématique
biais
différence entre l'espérance mathématique d'un résultat d'essai ou résultat de mesure et une valeur
vraie (3.4.5)
NOTE Le biais est une erreur systématique totale par opposition à l'erreur aléatoire. Il peut y avoir une ou plusieurs
composantes d'erreurs systématiques qui contribuent au biais. Une différence systématique importante par rapport à la
valeur vraie est reflétée par une grande valeur du biais.
[1]
[ISO 3534-2:2006 , 3.3.2]
3.4.4
fidélité
étroitesse d'accord entre des résultats d'essai/de mesure indépendants obtenus sous des conditions stipulées
[1]
[ISO 3534-2:2006 , 3.3.4]
3.4.5
valeur vraie
valeur qui caractérise une grandeur ou une caractéristique quantitative parfaitement définie dans les
conditions qui existent lorsque cette grandeur ou cette caractéristique quantitative est considérée
[1]
[ISO 3534-2:2006 , 3.2.5]
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3.4.6
validation
processus consistant à évaluer les performances d'une procédure de mesurage (3.1.4) et à vérifier que les
performances répondent à certains critères prédéterminés
[EN 482:2006]
3.4.7
incertitude (de mesure)
paramètre, associé au résultat d'une mesure, qui caractérise la dispersion des valeurs qui pourraient
raisonnablement être attribuées au mesurande
[4]
[Guide ISO/CEI 98-3:2008 , 2.2.3]
NOTE 1 Le paramètre peut être, par exemple, un écart-type (ou un multiple de celui-ci) ou la largeur d'un intervalle de
confiance.
NOTE 2 L'incertitude de mesure comprend, en général, plusieurs composantes. Certaines de ces composantes
peuvent être estimées à partir de la distribution statistique des résultats d'une série de mesures et peuvent être
caractérisées par des écarts-types. Les autres composantes, qui peuvent aussi être caractérisées par des écarts-types,
sont évaluées en admettant des distributions de probabilité d'après l'expérience acquise ou d'après d'autres informations.
4 Principe
La présente Norme internationale a pour objectif de fournir des informations permettant de réduire au
minimum les erreurs au cours du mesurage. De nombreux facteurs peuvent influer sur la variabilité d'une
mesure par rapport à la valeur vraie. L'incertitude d'un mesurage de la qualité de l'air est la combinaison de la
variation des mesurages par rapport à la valeur vraie, provenant à la fois du prélèvement et de l'analyse
chimique. Dans ces deux grandes rubriques, sont inclus d'autres facteurs, dont certains sont illustrés
ci-dessous.
a) Facteurs organisationnels:
1) stratégie;
2) méthode;
3) formation et expérience.
b) Facteurs liés au mesurage:
1) dispositif de prélèvement;
2) étalonnage;
3) préparation des échantillons;
4) variation instrumentale;
5) interférences.
La variabilité de ces facteurs individuels vient s'ajouter à l'incertitude de mesure. À certaines étapes du
processus d'échantillonnage et d'analyse, les facteurs qui contribuent à la variance d'une mesure peuvent
être surveillés et contrôlés pour réduire l'incertitude élargie. Une telle approche permet de réduire au minimum
la variabilité des mesures.
Les contributions quantifiables à l'incertitude liée au mesurage de la silice cristalline dans l'air sont illustrées à
la Figure 1, dans le diagramme classique de cause et effet souvent utilisé comme aide pour évaluer
l'incertitude de la mesure analytique.
Figure 1 — Diagramme de cause et effet illustrant les sources d'erreur dans le mesurage de la silice
cristalline alvéolaire
5 Exigences relatives à la qualité des analyses
Il convient d'examiner le niveau de qualité analytique requis pour un contrôle efficace en hygiène industrielle
avant de discuter des procédures d'établissement d'un programme d'assurance qualité. Les procédures
statistiques de contrôle qualité peuvent déterminer ce qui est actuellement réalisable en termes de fidélité et
de biais intralaboratoire et interlaboratoires et peuvent fournir quelques éclaircissements sur l'exactitude
relative des différentes méthodes, mais elles ne déterminent pas quels sont les niveaux souhaitables de
justesse et de fidélité.
L'existence d'exigences règlementaires imposant de prendre des mesures correctives lorsque des limites
d'exposition sont dépassées influe sur les exigences de qualité analytique. Les laboratoires ayant un biais
analytique négatif peuvent mettre en danger la santé des travailleurs; ceux ayant un biais positif peuvent
alourdir la charge financière d'une société industrielle et la mettre ainsi dans une position défavorable au
niveau concurrentiel.
NOTE Le groupe de travail du Comité Européen de Normalisation (CEN) sur les critères de performance a suggéré
de fixer des limites à l'incertitude élargie des analyses d'hygiène industrielle pour réduire la possibilité de prendre des
décisions incorrectes du fait d'une mauvaise fidélité des résultats (EN 482). Cette incertitude inclut le manque de fidélité
des méthodes d'échantillonnage et d'analyse est fixée à un maximum de ± 30 % à la valeur limite d'exposition et à ± 50 %
à environ la moitié de la valeur limite. Le National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) aux États-unis
stipule une exigence d'exactitude élargie de ± 25 % pour ses méthodes d'hygiène industrielle (Référence [9]), basée sur
des essais en laboratoire. L'exigence d'exactitude du NIOSH peut être étendue à ± 35 % lorsque l'exactitude est
déterminée par une comparaison des méthodes sur le terrain (Référence [17]).
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6 Contrôles administratifs
L'ISO/CEI 17025 traite spécifiquement de l'établissement d'un système de management pour assurer la
traçabilité des mesurages. Le présent article décrit certaines bonnes pratiques essentielles pour le mesurage
de la silice cristalline dans l'air.
L'expression «contrôle qualité» est utilisée au sens de surveillance et contrôle de la fidélité et de l'exactitude
de la mesure de laboratoire, et la présente Norme internationale concerne principalement l'utilisation de cette
expression. Cependant, le contrôle statistique de la qualité analytique ne représente qu'un aspect du contrôle
qualité du laboratoire. Une définition plus large inclurait la surveillance et le contrôle de tous les facteurs
influant sur le résultat d'essai en laboratoire, de la réception de l'échantillon à l'envoi du rapport.
À certains égards, cette définition elle-même est trop restreinte si le terme qualité doit être considéré au sens
plus large de responsabilité du laboratoire d'assurer l'utilité d'un résultat. Ainsi, par exemple, la qualité de la
communication entre le laboratoire et l'hygiéniste du travail est un aspect très important de l'assurance qualité
qu'il convient de ne pas négliger. Il convient qu'une bonne communication de la part de l'hygiéniste du travail
comprenne des informations qualitatives complémentaires sur l'échantillon, telles que sa matrice, la durée de
l'échantillonnage et l'appareil d'échantillonnage, de manière à permettre de mettre en œuvre les étalons et les
limites de détection appropriés et de prévoir les interférences (voir Annexe A). De bonnes pratiques en
matière de communication aident à assurer que les résultats sont obtenus dans les délais, un rapport
clairement présenté et même qu'une analyse appropriée a été effectuée. Tout cela étant essentiel pour la
compréhension des résultats et la prise de mesures appropriées. Un rapport qui arrive trop tard, ou qui est
mal présenté et de ce fait mal interprété, annule généralement les efforts déployés pour l'analyse.
La qualité analytique ne dépend pas seulement de la compétence de l'analyste et des techniques statistiques
de surveillance de l'exactitude et de la fidélité des méthodes d'analyse. Une décision importante dans le cadre
de l'assurance qualité analytique réside dans le choix initial de la méthode d'analyse à utiliser, qui doit être
généralement «robuste» et dont les caractéristiques de performance (biais, fidélité, LD, etc.) sont déterminées
et documentées. Il convient que la méthode choisie soit adaptée du niveau de qualification et de compétence
de l'analyste qui doit l'utiliser. Il convient que toute modification apportée à une méthode d'analyse validée soit
enregistrée et que la preuve de l'équivalence des données soit disponible pour audit.
Le responsable du laboratoire a un rôle central à jouer dans le choix des méthodes d'analyse appropriées. Il
est également responsable de plusieurs facteurs d'influence également importants pour la qualité analytique.
Ceux-ci comprennent l'établissement et l'audit des procédures administratives d'identification des échantillons,
pour l'établissement des rapports et la conservation des enregistrements; la gestion des achats, la
maintenance des équipements, l'achat des réactifs et autres consommables ainsi que la formation et la
gestion du personnel.
Il convient qu'une personne soit responsable de l'établissement et de la surveillance du programme
d'assurance qualité du laboratoire. La responsabilité des questions liées au contrôle qualité au jour le jour
peut incomber à l'analyste, mais il convient que des analyses plus approfondies des données de contrôle
qualité soient réalisées pour déterminer les tendances et pour associer les changements constatés au niveau
des résultats à des situations particulières.
Il convient qu'un programme d'assurance qualité n'évalue pas simplement la performance des différents
membres du personnel. C'est le rôle du responsable du laboratoire de s'assurer que les analystes sont
correctement formés et qu'ils ne réalisent pas des analyses ne relevant pas de leur niveau de connaissance,
de formation et de compétence. Un niveau élevé d'expertise est requis pour optimiser les paramètres
instrumentaux et pour corriger les interférences de matrice pendant la phase de préparation des échantillons
ou la phase d'analyse et d'interprétation des données. Des facteurs inconnus peuvent influencer les résultats
de nombreuses méthodes. Un programme d'assurance qualité aide à identifier les parties de la méthode qui
dépendent de l'opérateur de manière à prendre des dispositions pour éliminer cette dépendance. Si une
méthode donne des résultats différents avec différents analystes, le problème peut se situer au niveau de la
méthode et non des analystes.
Dans les petits laboratoires, il est possible qu'une personne accomplisse plusieurs tâches, mais il est
important qu'une personne soit responsable de tâches spécifiques, telles que celles listées de a) à f).
a) Il convient que la personne responsable du prélèvement identifie clairement chacun des échantillons
prélevés et enregistre les informations essentielles. Les informations essentielles requises par le
laboratoire pour l'analyse des échantillons sont l'identification des échantillons, le type de dispositif
sélecteur et son débit, le volume prélevé et des informations concernant le procédé industriel, telles que
la composition des matériaux et les températures rencontrées. Si la personne réalisant les prélèvements
fournit ces informations au laboratoire, l'analyste n'a pas besoin de prendre contact avec la personne
responsable des prélèvements.
b) Il convient qu'une personne soit responsable de l'enregistrement de la réception du ou des échantillons et
de l'attribution à chaque échantillon d'une identification unique corrélée à toute identification d'origine
fournie avec le ou les échantillons.
c) Il convient qu'une personne soit responsable de l'analyse et de la vérification des performances de la
méthode.
d) Il convient qu'une personne soit responsable de la vérification de toute réponse enregistrée, y compris sa
conformité avec les contrôles instrumentaux et contrôles qualité. L'interprétation des mesurages de silice
cristalline dans l'air nécessite de l'expérience; il convient donc que la personne responsable de la
vérification soit familiarisée avec l'interprétation des spectres ou des diffractogrammes. Il convient que les
responsables déterminent si les analystes devraient bénéficier d'une formation en minéralogie et/ou sur
des techniques analytiques avancées telles que l'analyse de pic par ajustement des profils et les
interférences spectrales.
e) Il convient qu'une personne soit également désignée pour vérifier que les procédures d'assurance qualité
sont suivies.
f) Il convient que le système qualité fasse l'objet de revues périodiques.
Le rôle de la direction dans la réalisation du contrôle qualité analytique n'est pas davantage développé dans
le présent document mais les laboratoires sont encouragés à obtenir l'accréditation d'un organisme
d'accréditation reconnu, qui démontre que la gestion et les procédures administratives du laboratoire sont
suffisantes pour assurer que son travail est conduit avec intégrité. L'organisation d'un laboratoire peut
dépendre de sa taille mais il convient qu'elle soit bien structurée et que les responsabilités des personnes
soient également clairement définies.
7 Prélèvement
7.1 Généralités
Pour éviter toute sous-estimation d'une exposition, il convient d'accorder une attention particulière aux
pompes et au matériel de prélèvement (voir la CEN/TR 15230 et l'EN 1232). Il est important que le matériel
de prélèvement et le support associé, tel qu'un filtre ou une mousse, soient compatibles avec la méthode
d'analyse prévue. Certaines méthodes recommandées ou officielles spécifient le sélecteur à utiliser. Il
convient que les modifications apportées aux méthodes officielles ou recommandées (Référence [14]) soient
validées pour s'assurer qu'elles sont adaptées et comparables.
Il convient également de prendre en considération la stratégie de prélèvement. L'EN 689 spécifie une
stratégie de prélèvement. La Référence [7] du NIOSH et la Référence [16] de l'American Industrial Hygiene
Association (AIHA) constituent d'autres exemples.
7.2 Dispositif de prélèvement
Il convient que tout dispositif de prélèvement spécifique présente des caractéristiques conformes aux
définitions des fractions de taille des particules de l'ISO/CEN, sauf exigence contraire de la réglementation
8 © ISO 2009 – Tous droits réservés
locale, et ait des performances répondant aux exigences de l'EN 13205. Il convient que le dispositif de
prélèvement soit conçu de manière à fonctionner à un débit spécifique permettant de collecter la fraction
granulométrique alvéolaire. Il convient de vérifier avant utilisation l'étanchéité de tous les raccordements de la
ligne d'échantillonnage afin d'éviter toute fuite.
NOTE Les conventions d'échantillonnage liées aux effets sur la santé sont illustrées par une série de courbes
représentant la probabilité de pénétration des particules dans différentes régions du système respiratoire de l'homme pour
des particules d'un diamètre aérodynamique massique médian inférieur ou égal à 100 µm. Pour les particules plus fines,
notamment celles avoisinant 0,3 µm, correspondant au dépôt le plus faible, une quantité substantielle de ces particules
inhalées peut être exhalée mais cela n'est pas pris en compte dans les conventions de pénétration des particules. La
convention d'échantillonnage correspondant à l'échantillonnage de la RCS est celle désignée par le terme «alvéolaire».
Selon cette convention, la probabilité de pénétration varie de 0,1 % à 100 % lorsqu'on passe d'un diamètre
aérodynamique de 10 µm à un diamètre aérodynamique massique médian de 1 µm. L'efficacité de pénétration de 50 %,
D , est observée à 4 µm, ce qui est un compromis entre les premières recommandations du British Medical Research
Council (D = 5 µm) et de l'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (D = 3,5 µm).
50 50
En raison de la variété des dispositifs de prélèvement disponibles, il est important de prendre en considération
les aspects pratiques de leur utilisation. L'un des aspects les plus importants est le débit de prélèvement
requis, tant du point de vue de la taille, de la masse et du coût de la pompe à utiliser que de celui de la LD de
la méthode (et à l'inverse de la susceptibilité de colmatage). Les autres facteurs qu'il convient de prendre en
compte sont les effets de matrice, les renseignements sur le matériel et les durées minimales de prélèvement
pour les faibles teneurs. Certains dispositifs de prélèvement peuvent présenter des problèmes spécifiques tels
que des dépôts de particules sur les parois, l'orientation par rapport au vent, la possibilité de nettoyage et de
réutilisation, voire la complexité de l'étalonnage et la vérification des débits. Consulter la notice d'information
du produit avant de l'utiliser.
7.3 Filtres et mousses
Les mousses sont généralement associées à un dispositif de prélèvement spécifique et il convient de n'utiliser
que le type de mousses fourni avec ce dispositif. Il convient que les filtres soit de diamètre adapté à
l'utilisation avec le dispositif d'échantillonnage choisi. Il convient que le type de filtre choisi ait un rendement
de filtration d'au moins 95 % sur l'étendue granulométrique des particules à collecter (1 µm à 10 µm) et que
sa nature soit appropriée pour la collecte d'échantillons de silice cristalline. Les filtres ne sont pas tous
appropriés à toutes les méthodes d'analyse. Par exemple, les filtres en argent conviennent à l'analyse par
diffraction de rayons X (XRD) mais pas à la spectroscopie infrarouge (IR). Pour l'analyse directe sur le filtre,
les filtres en poly(chlorure de vinyle) (PVC) ou les filtres en copolymère de PVC-acrylonitrile ont des
caractéristiques infrarouge appropriées. Les filtres en polycarbonate, en PVC et en argent sont fréquemment
utilisés pour l'analyse par XRD. Le matériau du filtre peut se dégrader si le prélèvement est effectué dans un
environnement particulièrement humide. Il est possible de redéposer l'échantillon sur un substrat différent de
celui utilisé pour le prélèvement, même si cette étape contribue à augmenter l'incertitude de la procédure. Il
convient d'apprécier les avantages ou les inconvénients que peut entraîner une redéposition face à d'autres
considérations (la régularité et l'épaisseur du dépôt sur le filtre, l'élimination de composés interférents, etc.).
7.4 Pompes de prélèvement
Il convient que les pompes de prélèvement soient conformes aux dispositions de l'EN 1232, ou d'une norme
de performance équivalente, aient un débit réglable, soient équipées d'un débitmètre ou d'un indicateur de
défaut de débit, capable de maintenir le débit choisi dans un intervalle encadrant à ± 5 % la valeur nominale
tout au long de la période d'échantillonnage. Si le débit n'est pas dans cet intervalle, il convient que la
personne enregistrant la mesure du débit en informe la personne en charge de communiquer les résultats,
afin que celle-ci note cette observation dans le rapport final. Cette situation peut se produire lors du
prélèvement de concentrations très élevées. Il est important que la pulsation du débit soit suffisamment
amortie pour obtenir une sélection granulométrique correcte. Il convient que la batterie de la pompe soit
totalement chargée avant le prélèvement. Il convient de vérifier le débit de la ligne d'échantillonnage sur le
site et de réaliser les réglages nécessaires avant le prélèvement. Les conditions extrêmes de température et
de pression ont une influence sur le volume d'air prélevé. Dans de bonnes conditions, la température peut
varier de 1 °C pour une variation d'altitude de 100 m, ce qui n'a que très peu d'effet. À l'inverse, la
température dans les mines peut varier de manière significative en raison de la profondeur, de la présence de
machines et des débits de ventilation/extraction d'air. Si le débit de la ligne d'échantillonnage a été à l'origine
vérifié avec un débitmètre à flotteur (rotamètre), alors une correction du débit peut être apportée pour prendre
en compte des conditions de température et de pression différentes. Des corrections ne sont nécessaires que
lorsque les conditions sur le site diffèrent sensiblement de celles dans lesquelles le contrôle de débit a été
initialement réalisé (par exemple selon la loi universelle des gaz une variation de température de 10 °C
modifierait le volume prélevé d'environ 3 %). Il convient de réaliser à proximité du site de travail un contrôle de
débit de la ligne d'échantillonnage, en début et en fin de prélèvement, en vue de s'assurer du bon
fonctionnement de la pompe et de la conformité à l'EN 1232. Lors du prélèvement d'échantillons individuels, il
convient que le port d'une pompe de prélèvement par le personnel ne nuise pas à l'activité normale.
7.5 Sélecteurs de la fraction alvéolaire
Il convient que la pompe délivre un débit constant avec de faibles pulsations pour être sûr de satisfaire aux
exigences du sélecteur de la fraction alvéolaire et/ou, au moins, celles de l'EN 1232 ou l'EN 12919 (débit
± 5 %, pulsation ± 10 %). Il convient que le lecteur se réfère également à l'ISO 7708 ou au CEN/TR 15230.
7.6 Transport
Pour la plupart des charges normales (< 4 mg), l'échantillon (de poussière alvéolaire) reste en toute sécurité
sur le filtre et ne sera pas perdu si l'échantillon est manipulé avec soin. Des échantillons pour essai contenant
des quantités de matière relativement faibles (< 1 mg) sont envoyés par la poste partout dans le monde sans
pertes significatives de matière collectée sur le filtre. Cependant, les échantillons provenant de mines de
charbon sont particulièrement sujets à l'abrasion de surface et nécessitent un soin particulier pour éviter la
perte d'échantillon. Il convient que les filtres provenant des mines de charbon soient maintenus en place
pendant le transport dans des cassettes d'échantillon spécifiquement conçues. Lorsque des dispositifs
d'échantillonnage avec mousse sont utilisés, la mousse est maintenue en place à l'aide d'un couvercle.
8 Procédures
8.1 Manipulation des cassettes porte-filtres
Il convient que l'utilisateur se réfère aux instructions de manipulation fournies par le fabricant. Dans le cas
d'un sélecteur à cyclone, il convient de stocker et d'ouvrir les sélecteurs de fraction alvéolaire en maintenant
le cyclone qui recueille la fraction non alvéolaire en position verticale en dessous de la cassette. S'assurer de
l'étanchéité des cassettes porte-filtres. Il convient d'apporter un soin particulier à l'ouverture de la cassette
porte-filtre afin d'éviter les pertes de poussière. Il convient de vérifier visuellement l'état de la cassette et de
noter la présence de tout dépôt de poussière sur les parois, s'il n'est pas prévu de l'analyser dans la
procédure. Afin de réduire les dépôts de poussière sur les parois, il peut être utile de mettre en œuvre des
cassettes antistatiques.
8.2 Validation de la méthode
Il est recommandé que les laboratoires utilisent uniquement des méthodes reconnues ou validées. Si d'autres
méthodes sont utilisées, il convient de prouver qu'il s'agit de méthodes validées présentant des
caractéristiques de performance comparables ou supérieures à celles des méthodes publiées. Un guide
[12]
Eurachem décrit le processus de validation des méthodes. En cas d'écarts par rapport à une méthode
normalisée, il convient alors que le laboratoire démontre que les changements donnent des résultats
comparables et mentionne les modifications lorsque les résultats sont consignés dans le rapport.
8.3 Étalonnage
Il convient que les mesurages soient traçables. Pour la pesée des échantillons étalons, utiliser une balance
d'une résolution égale à 1 µg. La résolution de la balance est importante pour des pesées de l'ordre du
microgramme (< 200 µg). Cela nécessite également l'utilisation de masses certifiées de classe E2 pour
vérifier l'étalonnage de la balance. L'humidité et les effets électrostatiques peuvent affecter la stabilité de la
pesée (voir l'ISO 15767). Des modes opératoires de pesée des filtres sont donnés dans l'ISO 15767.
10 © ISO 2009 – Tous droits réservés
Selon les bonnes pratiques de laboratoire, utiliser au moins six niveaux de concentrations d'échantillons
étalons afin de réduire l'erreur-type de la droite de régression à un niveau acceptable et réaliser trois
répliques par niveau de concentration. Pour réduire l'incertitude sur la droite d'étalonnage, aux faibles niveaux
de mesurages, certaines méthodes d'analyse directe sur filtre pour RCS préconisent 30 échantillons pour
l'étalonnage du fait de la difficulté de réaliser des répliques. Il importe que les échantillons pour l'étalonnage
soient répartis de façon homogène sur la plage d'analyse afin d'éviter qu'un modèle de régression ou tout
autre modèle ne soit pondéré de façon excessive par des points aberrants, ce qui pourrait conduire à des
différences significatives entre les résultats. Il semble acquis actuellement qu'en analyse IR, les données
obtenues présentent un écart-type constant alors qu'en analyse XRD l'écart-type varie avec la masse de RCS.
Par conséquent, une régression pondérée peut se révéler plus appropriée pour l'analyse XRD. Il convient de
vérifier l'étalonnage avec un échantillon connu fourni par un test d'aptitude, ou avec un échantillon de
référence dopé.
Af
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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