ISO 21438-1:2022
(Main)Workplace atmospheres — Determination of inorganic acids by ion chromatography — Part 1: Non-volatile acids (sulfuric acid and phosphoric acid)
Workplace atmospheres — Determination of inorganic acids by ion chromatography — Part 1: Non-volatile acids (sulfuric acid and phosphoric acid)
This document specifies a method for the determination of the time-weighted average mass concentration of sulfuric acid and phosphoric acid in workplace air by ion chromatography. The anions are detected by conductivity. The method is applicable to the personal sampling of airborne particles, as defined in ISO 7708, and to static (area) sampling. The method does not apply to the determination of sulfur trioxide. The procedure does not differentiate between the acids and their corresponding salts if both are present in the workplace air. The procedure does not differentiate between phosphoric acid and diphosphorus pentoxide (phosphoric anhydride) if both are present in the workplace air.
Air des lieux de travail — Détermination des acides inorganiques par chromatographie ionique — Partie 1: Acides non volatils (acide sulfurique et acide phosphorique)
Le présent document spécifie une méthode qui permet de déterminer, par chromatographie ionique, la concentration massique moyenne pondérée dans le temps des acides sulfurique et phosphorique dans l’air des lieux de travail. Les anions sont détectés par conductivité. La méthode s’applique au prélèvement individuel des particules en suspension dans l’air, telles que définies dans l’ISO 7708, ainsi qu’au prélèvement à point fixe. La méthode ne s’applique pas à la détermination du trioxyde de soufre. La procédure ne permet pas de distinguer les acides et leurs sels correspondants, si tous sont présents dans l’air des lieux de travail. La procédure ne permet pas de distinguer l’acide phosphorique et le pentoxyde de diphosphore (anhydride phosphorique), s’ils sont tous deux présents dans l’air des lieux de travail.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 21438-1
Second edition
2022-05
Workplace atmospheres —
Determination of inorganic acids by
ion chromatography —
Part 1:
Non-volatile acids (sulfuric acid and
phosphoric acid)
Air des lieux de travail — Détermination des acides inorganiques par
chromatographie ionique —
Partie 1: Acides non volatils (acide sulfurique et acide phosphorique)
Reference number
© ISO 2022
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principle . 3
5 Requirement . 3
6 Reagents . 3
7 Apparatus . 4
7.1 Sampling equipment . 4
7.2 Laboratory apparatus . 6
8 Occupational exposure assessment .7
9 Sampling . 7
9.1 Preliminary considerations . 7
9.1.1 Selection and use of samplers . 7
9.1.2 Sampling period . 7
9.1.3 Effect of temperature and pressure on flow rate measurements . 7
9.1.4 Sample handling . 8
9.1.5 Sampling interferences . 8
9.2 Preparation for sampling . 8
9.2.1 Cleaning of samplers . 8
9.2.2 Loading the samplers with filters . 9
9.2.3 Setting the volumetric flow rate . 9
9.2.4 Field blanks . 9
9.3 Sampling position . 9
9.3.1 Personal sampling . 9
9.3.2 Static sampling . 9
9.4 Collection of samples . 9
9.5 Transportation . 10
9.5.1 Samplers that collect airborne particles on the filter . 10
9.5.2 Samplers with an internal filter cassette . 10
9.5.3 Samplers of the disposable cassette type . 10
9.5.4 Transport of samples to the laboratory . 11
10 Analysis . .11
10.1 Preparation of test, calibration solutions and filter samples . 11
10.1.1 General . 11
10.1.2 Quartz fibre filters . 11
10.1.3 PVC and PTFE filters . 11
10.1.4 Preparation of calibration solutions .12
10.2 Instrumental analysis . 12
10.3 Estimation of detection and quantification limits . 13
10.3.1 Estimation of the instrumental detection limits .13
10.3.2 Estimation of the method detection limit and quantification limit .13
10.4 Quality control . 13
10.4.1 Reagent blanks and laboratory blanks . 13
10.4.2 Quality control solutions . 14
10.4.3 Certified reference materials . 14
10.4.4 External quality assessment . 14
10.5 Measurement uncertainty . 14
11 Expression of results .15
iii
12 Method performance .15
12.1 Sample collection and stability . 15
12.2 Quantification limits . 15
12.3 Upper limits of the analytical range . 15
12.4 Bias and precision . 16
12.4.1 Analytical bias . 16
12.4.2 Analytical precision . . . 16
12.5 Uncertainty of sampling and analysis method . 16
12.6 Interferences . 16
13 Test report .17
13.1 Test record. 17
13.2 Laboratory report . 18
Annex A (informative) Temperature and pressure correction .19
Bibliography .21
iv
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee SC 2,
Workplace atmospheres.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 21438-1:2007), which has been
technically revised throughout.
A list of all parts in the ISO 21438 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
v
Introduction
The health of workers in many industries is at risk through exposure by inhalation of particulate acids
such as sulfuric acid or phosphoric acid compounds. Industrial hygienists and other public health
professionals need to determine the effectiveness of measures taken to control workers’ exposure, and
this is generally achieved by making workplace air measurements. This document has been published
in order to make available a method for making valid exposure measurements for particulate acids in
use in industry. It will be of benefit to: agencies concerned with health and safety at work; industrial
hygienists and other public health professionals; analytical laboratories; and industrial users of sulfuric
and phosphoric acids, and their workers.
It has been assumed in the drafting of the ISO 21438 series that the execution of its provisions and the
interpretation of the results obtained are entrusted to appropriately qualified and experienced people.
vi
INTERNATIONAL STANDARD ISO 21438-1:2022(E)
Workplace atmospheres — Determination of inorganic
acids by ion chromatography —
Part 1:
Non-volatile acids (sulfuric acid and phosphoric acid)
1 Scope
This document specifies a method for the determination of the time-weighted average mass
concentration of sulfuric acid and phosphoric acid in workplace air by ion chromatography. The anions
are detected by conductivity.
The method is applicable to the personal sampling of airborne particles, as defined in ISO 7708, and to
static (area) sampling.
The method does not apply to the determination of sulfur trioxide.
The procedure does not differentiate between the acids and their corresponding salts if both are
present in the workplace air.
The procedure does not differentiate between phosphoric acid and diphosphorus pentoxide (phosphoric
anhydride) if both are present in the workplace air.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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 1042, Laboratory glassware — One-mark volumetric flasks
ISO 3585, Borosilicate glass 3.3 — Properties
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 7708, Air quality — Particle size fraction definitions for health-related sampling
ISO 8655-1, Piston-operated volumetric apparatus — Part 1: Terminology, general requirements and user
recommendations
ISO 8655-2, Piston-operated volumetric apparatus — Part 2: Pipettes
ISO 8655-6, Piston-operated volumetric apparatus — Part 6: Gravimetric reference measurement
procedure for the determination of volume
ISO 18158, Workplace air — Terminology
ISO 21832:2018, Workplace air — Metals and metalloids in airborne particles — Requirements for
evaluation of measuring procedures
EN 13205, Workplace exposure — Assessment of sampler performance for measurement of airborne
particle concentrations
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 18158 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
blank solution
solution prepared by taking a reagent blank, laboratory blank or field blank through the same procedure
used for sample dissolution (3.5)
3.2
calibration blank solution
calibration solution (3.3) prepared without the addition of any working standard solution (3.9)
Note 1 to entry: The concentration of sulfate and phosphate in the calibration blank solution is taken to be zero.
3.3
calibration solution
solution prepared by dilution of the working standard solution (3.9), containing sulfate and phosphate at
concentrations that are suitable for use in calibration of the analytical instrument
3.4
extraction solution
solvent or solution used to solubilise the analyte(s) of interest
3.5
sample dissolution
process of obtaining a solution containing sulfate and phosphate from a sample, which might or might
not involve complete dissolution of the sample
3.6
sample solution
solution prepared from a sample by the process of sample dissolution (3.5)
Note 1 to entry: A sample solution can sometimes need to be subjected to further operations, e.g. dilution, in
order to produce a test solution (3.8) that is ready for analysis.
3.7
stock standard solution
solution, used for preparation of the calibration solutions (3.3), containing sulfate and/or phosphate at a
certified concentration that is traceable to national standards
3.8
test solution
blank solution (3.1) or sample solution (3.6) that has been subjected to all operations required to bring it
into a state in which it is ready for analysis, e.g. dilution, filtered
Note 1 to entry: The blank test solution is the blank solution and the sample test solution is the sample solution if
these solutions are not subjected to any further operations before analysis.
3.9
working standard solution
solution, prepared by dilution of the stock standard solution(s) (3.7), that contains sulfate and
phosphate at concentrations that are better suited to preparation of calibration solutions (3.3) than the
concentration of sulfate and phosphate in the stock standard solutions
4 Principle
A known volume of air is drawn through a filter to collect acid mist. The filter is mounted in a sampler
designed to collect the required particle fraction of airborne particles (see 7.1.1).
Currently, limit values in different countries exist for sulfuric acid either as “total particulate mass”,
defined by the performance of a sampler, or in the inhalable or the thoracic size selective fraction. A
suitable sampling device for the applicable particle fraction shall be used considering the existing limit
value/particle fraction.
The collected sample is then treated with eluent and ultrasonic application, without heating, to extract
sulfuric and phosphoric acids.
Aliquots of the sample solution are subjected to ion chromatography in order to separate the extracted
sulfate and phosphate from other anions. Following this separation, the anions are measured using a
conductivity detector.
Analytical results are obtained by plotting the measured conductivity as a function of concentration.
They can be used for assessment of occupational exposure to sulfuric acid and phosphoric acid (and
diphosphorus pentoxide) in air.
5 Requirement
The measuring procedure shall conform to any relevant international, European or national standard
which specifies performance requirements for procedures for measuring chemical agents in workplace
[3]
air (e.g. ISO 20581 ).
6 Reagents
Use only reagents of recognized analytical grade and only water as specified in 6.1. It is advisable to
check the blank values of all chemicals before use.
NOTE 1 Sulfates and phosphates are found ubiquitously in the environment and the presence of sulfates and
phosphates in reagents can lead to high blank values.
6.1 Water, from a purification system that delivers ultrapure water of grade 1 (in accordance with
ISO 3696).
NOTE 2 State of art water purification systems deliver water of grade 1 with higher quality than specified in
ISO 3696:1987 (e.g. resistivity greater than 18 MΩ·cm).
6.2 Sodium carbonate (Na CO ), anhydrous, mass fraction > 99,9 %.
2 3
6.3 Sodium hydrogencarbonate (NaHCO ), anhydrous, mass fraction > 99,9 %.
NOTE 3 An alkaline solution (potassium hydroxide or sodium hydroxide) can be used in place of the buffer
solution according to modifications to the method, but the resulting solution will require adjustment before
analysis.
6.4 Sodium carbonate/sodium hydrogen carbonate extraction and eluent stock solution.
Create a stock solution for the extraction and eluent solution. The stock solution has to be appropriate
to the used application.
6.5 Sodium carbonate/sodium hydrogen carbonate extraction and eluent solution.
The concentration of the extraction and eluent solution are typically matched, but this can be modified
according to the laboratory procedure.
6.6 Sulfate and phosphate stock solutions.
Use a commercial standard solution with a certificate of its concentration, e.g. 1 000 mg/l, traceable to
national standards. Observe the manufacturer’s expiry date or recommended shelf-life. If necessary,
dilute the standard solution (e.g. from 1 000 mg/l to 100 mg/l) to prepare the stock solution.
6.7 Sulfate and phosphate calibration solutions.
Pipette appropriate volumes of the stock solution to create the calibration. The calibration range shall
be in accordance with the calculated working range (from ISO 21832:2018, 5.2.1) and the limit of
quantification (from ISO 21832:2018, 8.1.2). A multi-point (the number of points to be consistent with
the quality system of the laboratory) calibration shall be constructed within the linear range of the
analytical method.
6.8 Sulfate and phosphate check-standard.
Use a certified reference material (CRM) as described in 10.4.3 with a certificate of its concentration,
e.g. 400 mg/l for sulfate and 600 mg/l for phosphate, traceable to national standards. Observe the
manufacturer’s expiry date or recommended shelf-life.
6.9 Sulfate and phosphate check-standard working solution.
The check-standard working solution should be in the middle of the calibration range. Pipette a proper
volume of the sulfate and phosphate check-standard (6.8) to create a check-standard with the eluent
(6.4). Prepare this solution fresh for every calibration. If necessary, create a check-standard working
solution for sulfate and phosphate separately.
7 Apparatus
7.1 Sampling equipment
7.1.1 Samplers as required to collect samples consistent with applicable limit values. The
performance of samplers shall be in accordance with EN 13205 where specific size-selective fractions
are stipulated.
The operating instructions supplied by the manufacturer should be consulted to find out whether
particulate matter deposited on the internal surfaces of the sampler forms part of the sample.
NOTE 1 In general, personal samplers for collection of the inhalable fraction of airborne particles do not
exhibit the same size-selective characteristics if used for static sampling.
NOTE 2 Some inhalable samplers are designed to collect the inhalable fraction of airborne particles on the
filter, and any particulate matter deposited on the internal surfaces of the sampler is not of interest. Other
inhalable samplers are designed such that airborne particles which pass through the entry orifice(s) match
the inhalable convention, in which case particulate matter deposited on the internal surfaces of the sampler
does form part of the sample. (Samplers of this second type generally incorporate an internal filter cassette or
cartridge that can be removed from the sampler to enable this material to be easily recovered.)
[9]
NOTE 3 PD CEN/TR 15230 gives examples of inhalable samplers with the potential to meet the requirements
of EN 13205, including published reports on their performance.
NOTE 4 Reference [13] discusses the relationship between inhalable and thoracic fractions of sulfuric acid in
workplaces.
7.1.2 Filters, of a diameter suitable for use with the samplers, with a collection efficiency ≥ 99 % for
particles with a 0,3 µm diffusion diameter and manufactured from a material that is compatible with
the sample preparation and analysis method.
Sulfuric acid and phosphoric acid are strong acids. They react (e.g. by dehydration) with many organic
and polymeric materials, and destroy the filter material. Therefore, correct selection of the filter used
for sample collection is of paramount importance. In particular, the filter has to be manufactured from a
material that does not react with the acids. Also, some filters (e.g. glass fibre filters) can contain metals
(e.g. barium) that react with sulfuric and/or phosphoric acids to produce insoluble salts. The following
filter types are generally suitable for use:
— binder-free quartz fibre filters;
— polyvinyl chloride (PVC) membrane filters, of pore size 5 µm or less;
— polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane filters, of pore size 5 µm or less;
Sulfates and phosphates are found ubiquitously in the environment and the presence of sulfates and
phosphates in filter materials can lead to high blank values. It is therefore essential to check the blank
values of each batch of filters used.
[2]
7.1.3 Sampling pumps, in accordance with ISO 13137 , should be used.
[2]
If the sampling pump is used outside the range of conditions specified in ISO 13137 appropriate
action should be taken to ensure that the performance requirements are met. For instance, at sub-zero
temperatures it can be necessary to keep the pump warm.
7.1.4 Flowmeter, portable, with an accuracy that is sufficient to enable the volumetric flow rate to be
measured to within ±5 %.
The calibration of the flowmeter shall be checked against a primary standard, i.e. a flowmeter
whose accuracy is traceable to national standards. If appropriate (see 9.1.3), record the atmospheric
temperature and pressure at which the calibration of the flowmeter was checked.
It is advisable that the flowmeter used is capable of measuring the volumetric flow rate to within ±2 %
or better.
7.1.5 Ancillary equipment:
— Flexible tubing, e.g. silicone of an outer diameter of 10 mm and an inner diameter of 6 mm for
making a leakproof connection from the samplers to the sampling pumps without compressing as
a result of the pressure difference between ambient atmosphere and the in-line vacuum at the used
−1
flow rate of 3,5 l min .
— Belts or harnesses, which the sampling pumps can conveniently fix for personal sampling.
— Tweezers, manufactured from or tipped with PTFE, for handling filters.
— Filter transport cassettes, or similar, if required (see 9.5.1), in which to transport samples to the
laboratory.
— Thermometer, of range 0 °C to 50 °C, graduated in divisions of 1 °C or less, for measurement of
atmospheric temperature. For applications at temperatures below freezing, the range of the
thermometer shall extend to the appropriate desired range.
— Barometer, suitable for measurement of atmospheric pressure.
7.2 Laboratory apparatus
CAUTION — Both sulfates and phosphates are found ubiquitously in the environment. This can
lead to elevated blanks so it is especially important to take great care that all disposable plastic
labware is checked for sulfate and phosphate contamination and that all reusable laboratory
apparatus is thoroughly clean before use.
7.2.1 Disposable gloves, impermeable, to avoid the possibility of contamination from the hands and
to protect them from contact with toxic and corrosive substances. PVC gloves are suitable.
7.2.2 Glassware, made of borosilicate glass 3.3, conforming to the requirements of ISO 3585, cleaned
before use with water (6.1).
Alternatively, the glassware may be cleaned with a suitable phosphate-free laboratory detergent using
a laboratory washing machine and afterwards rinsed thoroughly with water (6.1).
7.2.3 One-mark volumetric flasks, of capacities up to 2 l, conforming to the requirements of
ISO 1042.
7.2.4 Plastic labware:
— Screw-cap polyethylene vessels proper for the extraction of collected sample filters.
— Beakers, of appropriate capacity.
— Disposable membrane filters, of PTFE, of pore size 0,45 µm, for use in ion chromatography.
— Disposable syringes, of appropriate capacity, appropriate needles.
— Autosampler vials, of appropriate capacity.
7.2.5 Piston-operated volumetric instruments, of capacities of 50 µl to 10 ml, conforming to the
requirements of ISO 8655-1, and tested in accordance with ISO 8655-6; pipettors, conforming to the
requirements of ISO 8655-2, as an alternative to one-mark pipettes for the preparation of standard
solutions, calibration solutions and dilution of samples.
7.2.6 Ultrasonic bath, preferably with a timer, suitable for use in the ultrasonic extraction method
for sulfuric acid or phosphoric acid.
7.2.7 Ion chromatograph, having the following listed components inclusive. Components and tubing
that come into contact with the sample solution or eluent shall, as far as possible, be comprised of inert
materials, e.g. polyetheretherketone (PEEK).
— Pump, capable of delivering a constant flow within the range 0,1 ml/min to 5 ml at a pressure of
15 MPa to 150 MPa.
— Eluent generation system, for producing an eluent suitable for use with the selected separator
column, as an alternative to use of a manually prepared eluent (see, for example, Reference [23]).
— Sample injection system, comprising a low dead-volume, non-metallic valve fitted with a sample
loop, for injecting the sample solution into the eluent stream.
— Guard and separator column, packed with high capacity pellicular anion exchange resin, suitable
for resolving sulfates and phosphates from other inorganic anions.
— Suppressor module (chemically suppressed or electronically suppressed) for ion
chromatography, suitable for use with the separator column.
— Conductivity detector, flow through, low volume, with a non-metallic flow path.
8 Occupational exposure assessment
[3] [10]
Refer to relevant international, European or national standards (e.g. ISO 20581 , EN 689 ,
[8]
ASTM E1370 ) for guidance on how to develop an appropriate assessment strategy and for general
guidance on measurement strategy.
9 Sampling
9.1 Preliminary considerations
9.1.1 Selection and use of samplers
Select samplers (7.1.1) according to the requirements of the applicable limit value. Size selective
samplers shall be designed to collect the appropriate fraction of airborne particles as defined in
ISO 7708 and tested in accordance with EN 13205.
If possible, the samplers selected should be manufactured from conducting material, since samplers
manufactured in non-conducting material have electrostatic properties that can influence
representative sampling.
If the samplers selected have an internal filter cassette or cartridge that has to be rinsed during sample
preparation (see 9.5.2 and 10.1.3), this cassette shall be manufactured from a material that does not
react with acids.
Use the samplers at their design flow rate and in accordance with the instructions provided by the
[9]
manufacturer. See PD CEN/TR 15230 for further guidance.
9.1.2 Sampling period
Select a sampling period that is appropriate for the measurement task (see Clause 8), but ensure that it
is long enough to enable sulfuric acid or phosphoric acid to be determined with acceptable uncertainty
at levels of industrial hygiene significance. When high concentrations of airborne particles are
anticipated, select a sampling period that is not so long as to risk overloading the filter with particulate
matter. For example, estimate the minimum sampling time, t , in minutes, required to ensure that the
min
amount collected is above the lower limit of the working range of the analytical method when sulfuric
acid or phosphoric acid is present in the test atmosphere at a concentration of 0,1 times its limit value,
using Formula (1):
m
lower
t = (1)
min
q ××01, ρ
V LV
where
m is the lower limit, in micrograms, of the analytical range;
lower
q is design flow rate, in litres per minute, of the sampler;
V
ρ is the limit value, in milligrams per cubic metre.
LV
If the minimum sampling time is not short enough for the method to be useful for the intended
measurement task, consider the possibility of using a sampler designed to be used at a higher flow rate.
9.1.3 Effect of temperature and pressure on flow rate measurements
Refer to the manufacturer’s instructions to determine whether the indicated volumetric flow rate of
the flowmeter (7.1.4) is dependent upon temperature and pressure. Consider whether the difference
between the atmospheric temperature and pressure at the time of calibration of the flowmeter and
during sampling is likely to be great enough to justify making a correction to take this into account, e.g.
if the error could be greater than ±5 %. If a correction is necessary, measure and record the atmospheric
temperature and pressure at which the calibration of the flowmeter was checked, and measure and
record the atmospheric temperature and pressure at the start and at the end of the sampling period
(see 9.4.1 and 9.4.2).
NOTE An example of temperature and pressure correction for the indicated volumetric flow rate is given in
Clause A.1 for a constant pressure drop, variable area flowmeter.
Consider whether it is necessary to recalculate the concentration of sulfuric acid or phosphoric acid in
[1]
air to reference conditions (see ISO 8756 ). If so, measure and record the atmospheric temperature
and pressure at the start and at the end of the sampling period (see 9.4.1 and 9.4.2) and use the formula
given in Clause A.2 to apply the necessary correction.
The concentration of sulfuric acid or phosphoric acid in air is generally stated for actual environmental
conditions (temperature, pressure) at the workplace. If the concentration is to be compared with
occupational exposure limit values that are referenced at normal temperature and pressure, then the
concentration should be stated at normal temperature and pressure.
9.1.4 Sample handling
To minimize the risk of damage or contamination, only handle filters in a clean area where the
concentration of sulfuric acid and phosphoric acid in air is minimal and using PTFE tweezers.
9.1.5 Sampling interferences
Sulfuric acid is widely used in industry (e.g. in the extraction of rock phosphates and other ores, in metal
processing, in electroplating, for sulfonation, as a component of nitrating acids, as a desiccant, in lead
batteries). At many workplaces, not only sulfuric acid is present; sulfates or other sulfur compounds (e.g.
sulfur dioxide, or sulfur trioxide and dithiocarbonic acid derivatives) can occur. Similarly, phosphoric
acid is widely used in industry (e.g. in the production of phosphate fertilisers, phosphates, porcelain
cements, as a polymerisation catalyst, in metal processing, as an etching agent in the production of
flame retardants). At many workplaces, not only phosphoric acid is present; phosphates, diphosphorus
pentoxide or other phosphorus compounds (e.g. metaphosphates) can also be evident. Consider how to
address the problem of possible interferences before commencing with sampling; see the following:
— If results are required for comparison with a limit value for sulfuric acid and/or phosphoric acid,
and it is expected that sulfates or phosphates are present in the test atmosphere, correct results to
the free acid content by collecting and analysing a sample from the emission source, e.g. pickling
bath solution (see 12.6).
— If results are required for comparison with separate limit values for phosphoric acid and
diphosphorus pentoxide, it is not possible to distinguish between the two chemical agents. Therefore,
if both substances could be present in the test atmosphere (see 12.6), report results as phosphoric
acid and add a note to the test report to the effect that the reported phosphoric acid concentration
includes any diphosphorus pentoxide.
NOTE When present in workplace air, sulfur trioxide, sulfur dioxide and volatile organic sulfur compounds
exist as gases or vapours and do not interfere with the sampling method.
9.2 Preparation for sampling
9.2.1 Cleaning of samplers
Clean the samplers (7.1.1) before use. Dismantle the samplers, soak in detergent solution, rinse
thoroughly with water (6.1), wipe with absorbent tissue and allow drying before reassembly.
Alternatively, use a laboratory washing machine.
NOTE Some samplers are single use and disposable and do not require cleaning before use.
9.2.2 Loading the samplers with filters
Load clean samplers (see 9.2.1) with suitable collecting filters (7.1.2), label each sampler so that it can
be uniquely identified and seal with its protective cover or plug to prevent contamination.
NOTE Some samplers are pre-loaded with filters by the manufacturer.
9.2.3 Setting the volumetric flow rate
Perform the following in a clean area, where the concentration of sulfuric acid and phosphoric acid is
minimal.
Connect each loaded sampler to a sampling pump using flexible tubing, ensuring that no leaks can
occur. Remove the protective cover or plug from each sampler, switch on the sampling pump, attach the
flowmeter to the sampler so that it measures the flow through the sampler inlet orifice(s) and set the
required volumetric flow rate. Switch off the sampling pump and seal the sampler with its protective
cover or plug to prevent contamination during transport to the sampling position.
If necessary, allow the sampling pump operating conditions to stabilize before setting the volumetric
flow rate.
9.2.4 Field blanks
Retain, as field blanks, one unused loaded sampler from each batch of ten prepared, subject to a
minimum of three. Treat these in the same manner as those used for sampling in respect of storage and
transport to and from the sampling position, but draw no air through the filters.
9.3 Sampling position
9.3.1 Personal sampling
Position the sampler in the worker’s breathing zone, as close to the mouth and nose as is reasonably
practicable (e.g. fastened to the worker’s lapel). Attach the sampling pump to the worker in a manner
that causes minimum inconvenience (e.g. to a belt around the waist, placed it in a convenient pocket).
Give consideration to whether the nature of the process is likely to result in a significant difference
between the actual exposure of the worker and the concentration of sulfuric acid or phosphoric acid
measured by a sampler mounted on the lapel. If this is the case, make special arrangements to mount
the sampler as close as possible to the worker’s nose and mouth.
9.3.2 Static sampling
If static sampling is carried out to assess the exposure of a worker in a situation where personal
sampling is not possible, position the sampler in the immediate vicinity of the worker and at breathing
height. If in doubt, take the sampling position to be the point where the risk of exposure is considered
to be greatest.
If static sampling is carried out to characterize the background level of sulfuric acid or phosphoric acid
in the workplace, select a sampling position that is sufficiently remote from the work processes, such
that results will not be directly affected by sulfuric acid or phosphoric acid from emission sources.
9.4 Collection of samples
9.4.1 When ready to begin sampling, remove the protective cover or plug from the sampler and
switch on the sampling pump. Record the time and volumetric flow rate at the start of the sampling
period. If the sampling pump is fitted with an integral timer, check that this is reset to zero. Measure
the atmospheric temperature and pressure at the start of the sampling period (see 9.1.3) using the
thermometer and barometer, and record the measured values.
NOTE If the temperature or pressure at the sampling position is different from that where the volumetric
flow rate was set (see 9.2.3), it is possible the volumetric flow rate will change and need to be readjusted before
sampling.
9.4.2 At the end of the sampling period (see 9.1.2), record the time and calculate the duration of the
sampling period. Check the malfunction indicator and/or the reading on the integral timer, if fitted,
and consider the sample to be invalid if there is evidence that the sampling pump was not operating
properly throughout t
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 21438-1
Deuxième édition
2022-05
Air des lieux de travail —
Détermination des acides
inorganiques par chromatographie
ionique —
Partie 1:
Acides non volatils (acide sulfurique
et acide phosphorique)
Workplace atmospheres — Determination of inorganic acids by ion
chromatography —
Part 1: Non-volatile acids (sulfuric acid and phosphoric acid)
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2022
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction . vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe. 3
5 Exigence. 3
6 Réactifs . 3
7 Appareillage . 4
7.1 Matériel de prélèvement . 4
7.2 Appareillage de laboratoire . 6
8 Évaluation de l’exposition professionnelle . 7
9 Prélèvement . 7
9.1 Facteurs préliminaires à considérer . 7
9.1.1 Sélection et utilisation des dispositifs de prélèvement . 7
9.1.2 Période de prélèvement . . 7
9.1.3 Effet de la température et de la pression sur les mesurages du débit . 8
9.1.4 Manipulation de l’échantillon . 8
9.1.5 Interférences avec les prélèvements . 8
9.2 Préparation du prélèvement . 9
9.2.1 Nettoyage des dispositifs de prélèvement . 9
9.2.2 Mise en place des filtres dans les dispositifs de prélèvement . 9
9.2.3 Réglage du débit volumétrique . 9
9.2.4 Blancs de terrain . 10
9.3 Point de prélèvement . 10
9.3.1 Prélèvement individuel . 10
9.3.2 Prélèvement à point fixe . 10
9.4 Prélèvement des échantillons . 10
9.5 Transport . 11
9.5.1 Dispositifs de prélèvement recueillant des particules en suspension dans
l’air sur le filtre. 11
9.5.2 Dispositifs de prélèvement à cassette porte-filtre interne . 11
9.5.3 Dispositifs de prélèvement avec cassette à usage unique . 11
9.5.4 Transport des échantillons jusqu’au laboratoire .12
10 Analyse .12
10.1 Préparation des solutions d’essai et d’étalonnage et des filtres échantillons .12
10.1.1 Généralités .12
10.1.2 Filtres en fibres de quartz .12
10.1.3 Filtres PVC et PTFE .12
10.1.4 Préparation des solutions d’étalonnage .13
10.2 Analyse instrumentale .13
10.3 Estimation des limites de détection et de quantification . 14
10.3.1 Estimation des limites de détection instrumentales . 14
10.3.2 Estimation des limites de détection et de quantification de la méthode . 14
10.4 Contrôle qualité . 14
10.4.1 Blancs réactifs et blancs de laboratoire . 14
10.4.2 Solutions de contrôle qualité . 15
10.4.3 Matériaux de référence certifiés . 15
10.4.4 Évaluation externe de la qualité . 15
10.5 Incertitude de mesure . 15
iii
11 Expression des résultats .16
12 Performances de la méthode .16
12.1 Prélèvement et conservation de l’échantillon . 16
12.2 Limites de quantification . 16
12.3 Limites supérieures de la gamme d’analyse . 17
12.4 Biais et fidélité . 17
12.4.1 Biais d’analyse . 17
12.4.2 Fidélité analytique . 17
12.5 Incertitude de la méthode de prélèvement et d’analyse . 17
12.6 Interférences . 17
13 Rapport d’essai .18
13.1 Procès-verbal de l’essai . 18
13.2 Rapport de laboratoire . 19
Annexe A (informative) Correction de température et de pression .20
Bibliographie .22
iv
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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’attention est attirée 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 146, Qualité de l’air, sous-comité SC 2,
Atmosphères des lieux de travail.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 21438-1:2007), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 21438 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
Dans de nombreuses industries, la santé des travailleurs est menacée en raison de l’exposition par
inhalation d’acides particulaires tels que des composés d’acide sulfurique ou phosphorique. Les
hygiénistes industriels et autres professionnels de santé publique ont besoin de déterminer l’efficacité
des mesures prises pour contrôler l’exposition des travailleurs, généralement en effectuant des
mesurages de l’air des lieux de travail. Le présent document vise à fournir une méthode permettant
d’effectuer des mesurages d’exposition valides pour les acides particulaires utilisés dans l’industrie.
Elle s’adresse aux agences concernées par l’hygiène et la sécurité du travail, aux hygiénistes industriels
et autres professionnels de santé publique, aux laboratoires d’analyse, aux industriels utilisateurs
d’acides sulfurique et phosphorique ainsi qu’à leurs employés.
Lors de l’élaboration de la série ISO 21438, il a été présumé que l’exécution de ses dispositions et
l’interprétation des résultats obtenus sont confiées à des personnes dûment qualifiées et expérimentées.
vi
NORME INTERNATIONALE ISO 21438-1:2022(F)
Air des lieux de travail — Détermination des acides
inorganiques par chromatographie ionique —
Partie 1:
Acides non volatils (acide sulfurique et acide
phosphorique)
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie une méthode qui permet de déterminer, par chromatographie ionique, la
concentration massique moyenne pondérée dans le temps des acides sulfurique et phosphorique dans
l’air des lieux de travail. Les anions sont détectés par conductivité.
La méthode s’applique au prélèvement individuel des particules en suspension dans l’air, telles que
définies dans l’ISO 7708, ainsi qu’au prélèvement à point fixe.
La méthode ne s’applique pas à la détermination du trioxyde de soufre.
La procédure ne permet pas de distinguer les acides et leurs sels correspondants, si tous sont présents
dans l’air des lieux de travail.
La procédure ne permet pas de distinguer l’acide phosphorique et le pentoxyde de diphosphore
(anhydride phosphorique), s’ils sont tous deux présents dans l’air des lieux de travail.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 1042, Verrerie de laboratoire — Fioles jaugées à un trait
ISO 3585, Verre borosilicaté 3.3 — Propriétés
ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d’essai
ISO 7708, Qualité de l’air — Définitions des fractions de taille des particules pour l’échantillonnage lié aux
problèmes de santé
ISO 8655-1, Appareils volumétriques à piston — Partie 1: Définitions, exigences générales et
recommandations pour l’utilisateur
ISO 8655-2, Appareils volumétriques à piston — Partie 2: Pipettes à piston
ISO 8655-6, Appareils volumétriques à piston — Partie 6: Méthodes gravimétriques pour la détermination
de l’erreur de mesure
ISO 18158, Qualité de l’air — Terminologie
ISO 21832:2018, Air des lieux de travail — Métaux et métalloïdes dans les particules en suspension dans
l’air — Exigences relatives à l’évaluation des procédures de mesure
EN 13205, Exposition sur les lieux de travail — Évaluation des performances des dispositifs de prélèvement
pour le mesurage des concentrations de particules en suspension dans l’air
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 18158 ainsi que les suivants
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
solution de blanc
solution préparée à partir d’un blanc de réactifs, d’un blanc de laboratoire ou d’un blanc de terrain en
utilisant la même procédure que pour la mise en solution de l’échantillon (3.5)
3.2
solution de blanc d’étalonnage
solution d’étalonnage (3.3) préparée sans ajout d’une solution étalon de travail (3.9)
Note 1 à l'article: La concentration de sulfate et de phosphate dans la solution de blanc d’étalonnage est considérée
comme nulle.
3.3
solution d’étalonnage
solution obtenue par dilution de la solution étalon de travail (3.9), contenant du sulfate et du phosphate à
des concentrations appropriées à l’étalonnage de l’instrument d’analyse
3.4
solution d’extraction
solvant ou solution utilisé pour solubiliser l’analyte ou les analytes considérés
3.5
mise en solution de l’échantillon
processus permettant d’obtenir une solution contenant du sulfate et du phosphate à partir d’un
échantillon, processus pouvant impliquer ou non la mise en solution complète de l’échantillon
3.6
solution d’échantillon
solution préparée au moyen du processus de mise en solution de l’échantillon (3.5)
Note 1 à l'article: Une solution d’échantillon peut parfois nécessiter des traitements ultérieurs, par exemple une
dilution, afin d’obtenir une solution d’essai (3.8) prête à l’analyse.
3.7
solution étalon mère
solution, utilisée dans la préparation des solutions d’étalonnage (3.3), contenant du sulfate et/ou du
phosphate à une concentration certifiée dont la traçabilité aux étalons nationaux est établie
3.8
solution d’essai
solution de blanc (3.1) ou solution d’échantillon (3.6) ayant été soumise à toutes les opérations permettant
de la préparer à l’analyse, par exemple une dilution ou une filtration
Note 1 à l'article: Si ces solutions ne sont pas soumises à des traitements ultérieurs avant l’analyse, la solution
d’essai à blanc est la solution de blanc et la solution d’essai d’échantillon est la solution d’échantillon.
3.9
solution étalon de travail
solution préparée par dilution d’une ou de plusieurs solutions étalons mères (3.7) contenant du sulfate et
du phosphate à des concentrations mieux adaptées à la préparation des solutions d’étalonnage (3.3) que
la concentration en sulfate et en phosphate des solutions étalons mères
4 Principe
Un volume défini d’air est prélevé à travers un filtre afin de recueillir le brouillard d’acide. Le filtre
est placé dans un dispositif de prélèvement conçu pour recueillir la fraction requise des particules en
suspension dans l’air (voir 7.1.1).
À l’heure actuelle, différents pays ont fixé des valeurs limites pour l’acide sulfurique qui s’appliquent
soit à la «masse particulaire totale», définie par les performances d’un dispositif de prélèvement, soit à
la fraction inhalable ou la fraction thoracique. Dans ce cas, un dispositif de prélèvement adapté doit être
utilisé en tenant compte de la fraction conventionnelle pour laquelle la valeur limite est définie.
L’échantillon recueilli est ensuite traité avec l’éluant et soumis aux ultrasons, sans chauffage, de façon à
extraire les acides sulfurique et phosphorique.
Des aliquotes de la solution d’échantillon sont traitées par chromatographie ionique pour séparer le
sulfate et le phosphate extraits des autres anions. À la suite de cette séparation, les anions sont mesurés
à l’aide d’un détecteur conductimétrique.
Les résultats d’analyse sont obtenus en reportant la conductivité mesurée en fonction de la
concentration. Ils peuvent être utilisés pour évaluer l’exposition professionnelle aux acides sulfurique
et phosphorique (et au pentoxyde de diphosphore) dans l’air.
5 Exigence
La procédure de mesure doit être conforme à toute Norme internationale, européenne ou nationale
pertinente qui spécifie des exigences de performances pour les procédures de mesure des agents
[3]
chimiques présents dans l’air des lieux de travail (ISO 20581 , par exemple).
6 Réactifs
Utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique reconnue et de l’eau telle que spécifiée en 6.1. Il
est recommandé de vérifier les valeurs de blanc de tous les produits chimiques avant utilisation.
NOTE 1 Les sulfates et les phosphates sont omniprésents dans l’environnement et leur présence dans les
réactifs peut se traduire par des valeurs de blanc élevées.
6.1 Eau, obtenue au moyen d’un système de purification fournissant de l’eau ultra-pure de qualité 1
(conformément à l’ISO 3696).
NOTE 2 Les systèmes de purification d’eau actuels du marché fournissent de l’eau de qualité 1 dont la qualité
est supérieure à celle spécifiée dans l’ISO 3696:1987 (résistivité supérieure à 18 MΩ·cm, par exemple).
6.2 Carbonate de sodium (Na CO ), anhydre, fraction massique > 99,9 %.
2 3
6.3 Hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO ), anhydre, fraction massique > 99,9 %.
NOTE 3 Une solution alcaline (hydroxyde de potassium ou de sodium) peut être utilisée à la place de la solution
tampon après modification de la méthode, mais la solution résultante nécessitera un ajustement avant analyse.
6.4 Solutions mères d’extraction et d’éluant carbonate de sodium/hydrogénocarbonate de
sodium.
Préparer une solution mère pour les solutions d’extraction et d’éluant. La solution mère doit être
adaptée à l’application utilisée.
6.5 Solutions d’extraction et d’éluant carbonate de sodium/hydrogénocarbonate de sodium.
Les concentrations des solutions d’extraction et d’éluant sont généralement identiques, mais elles
peuvent être modifiées selon la procédure du laboratoire.
6.6 Solutions mères de sulfate et de phosphate.
Utiliser une solution étalon du commerce de concentration certifiée (1 000 mg/l, par exemple) et dont
la traçabilité aux étalons nationaux est établie. Respecter la date d’expiration fixée par le fabricant
ou la durée de conservation recommandée. Si nécessaire, diluer la solution étalon (par exemple,
de 1 000 mg/l à 100 mg/l) pour préparer la solution mère.
6.7 Solutions d’étalonnage de sulfate et de phosphate.
Transférer à la pipette des volumes appropriés de la solution mère pour obtenir la solution d’étalonnage.
Le domaine d’étalonnage doit être conforme au domaine de travail calculé (à partir de l’ISO 21832:2018,
5.2.1) et à la limite de quantification (déterminée à partir de l’ISO 21832:2018, 8.1.2). Un étalonnage
multipoint (le nombre de points doit être en cohérence avec le système qualité du laboratoire) doit être
réalisé dans les limites du domaine de linéarité de la méthode d’analyse.
6.8 Étalon de contrôle de sulfate et de phosphate.
Utiliser un matériau de référence certifié (MRC) tel que défini en 10.4.3, de concentration certifiée
(par exemple 400 mg/l pour le sulfate et 600 mg/l pour le phosphate) et dont la traçabilité aux étalons
nationaux est établie. Respecter la date d’expiration fixée par le fabricant ou la durée de conservation
recommandée.
6.9 Solution de travail pour l’étalon de contrôle de sulfate et de phosphate.
Il convient que la solution de travail pour l’étalon de contrôle soit située au milieu de la gamme
d’étalonnage. Transférer à la pipette un volume approprié des étalons de contrôle de sulfate et de
phosphate 6.8 afin d’obtenir un étalon de contrôle dans l’éluant (6.4). Préparer une solution fraîche pour
chaque étalonnage. Si nécessaire, préparer une solution de travail pour étalon de contrôle séparément
pour le sulfate et le phosphate.
7 Appareillage
7.1 Matériel de prélèvement
7.1.1 Dispositifs de prélèvement selon les exigences de collecte des échantillons et conformément
aux valeurs limites applicables. Les performances des dispositifs de prélèvement doivent être conformes
à l’EN 13205 lorsque des fractions sélectives en taille spécifiques sont stipulées.
Il convient de consulter la notice d’utilisation fournie par le fabricant pour déterminer si la matière
particulaire déposée sur les surfaces internes du dispositif de prélèvement fait partie de l’échantillon.
NOTE 1 En général, les dispositifs de prélèvement individuels utilisés pour recueillir la fraction inhalable des
particules en suspension dans l’air n’ont pas les mêmes caractéristiques de sélection de taille s’ils sont utilisés
pour un prélèvement à point fixe.
NOTE 2 Certains dispositifs de prélèvement sont conçus pour recueillir la fraction inhalable des particules
en suspension dans l’air sur le filtre et la matière particulaire déposée sur les surfaces internes du dispositif de
prélèvement ne présente alors aucun intérêt. D’autres dispositifs de prélèvement de la fraction inhalable sont
conçus de sorte que les particules en suspension dans l’air qui passent dans les orifices d’entrée correspondent
à la convention inhalable, auquel cas la matière particulaire déposée sur les surfaces internes du dispositif de
prélèvement fait partie de l’échantillon (les dispositifs de prélèvement de ce type comportent généralement une
cassette porte-filtre interne ou une cartouche amovible afin de faciliter la récupération de la matière déposée).
[9]
NOTE 3 Le PD CEN/TR 15230 donne des exemples de dispositifs de prélèvement de la fraction inhalable
susceptibles de satisfaire aux exigences de l’EN 13205, y compris des rapports publiés sur leurs performances.
NOTE 4 La référence [13] décrit la relation entre les fractions inhalable et thoracique de l’acide sulfurique sur
les lieux de travail.
7.1.2 Filtres, d’un diamètre compatible avec les dispositifs de prélèvement, présentant une efficacité
de prélèvement ≥ 99 % pour les particules dont le diamètre de diffusion est égal à 0,3 µm et fabriqués à
partir d’un matériau compatible avec la méthode de préparation et d’analyse de l’échantillon.
Les acides sulfurique et phosphorique sont des acides forts. Ils réagissent (par exemple par
déshydratation) avec la plupart des matières organiques et polymères et détruisent le matériau filtrant.
Par conséquent, il est essentiel de choisir le filtre adapté au prélèvement de l’échantillon. En particulier,
le filtre doit être fabriqué à partir d’un matériau ne réagissant pas aux acides. De même, certains filtres
(par exemple les filtres en fibres de verre) peuvent contenir des métaux (du baryum par exemple) qui
réagissent avec les acides sulfurique et/ou phosphorique pour produire des sels insolubles. Les types
de filtres cités ci-dessous conviennent généralement:
— les filtres en fibres de quartz sans liant;
— les membranes filtrantes en polychlorure de vinyle (PVC), de porosité inférieure ou égale à 5 µm;
— les membranes filtrantes en polytétrafluoroéthylène (PTFE), de porosité inférieure ou égale à 5 µm.
Les sulfates et les phosphates sont omniprésents dans l’environnement et leur présence dans les
matériaux du filtre peut se traduire par des valeurs de blanc élevées. Il est donc essentiel de vérifier les
valeurs de blanc de chaque lot de filtres utilisé.
[2]
7.1.3 Pompes de prélèvement, conformes aux exigences de l’ISO 13137 .
[2]
Si la pompe de prélèvement est utilisée en dehors de la plage de conditions définies dans l’ISO 13137 ,
il convient de prendre des mesures appropriées pour s’assurer que les exigences de performances sont
satisfaites. Par exemple, à des températures inférieures à zéro, il peut s’avérer nécessaire de maintenir
la pompe au chaud.
7.1.4 Débitmètre, portable, offrant une précision suffisante pour permettre de mesurer le débit
volumétrique à ±5 %.
L’étalonnage du débitmètre doit être vérifié par rapport à un étalon primaire, c’est-à-dire un débitmètre
dont la traçabilité de la précision aux étalons nationaux est établie. S’il y a lieu (voir 9.1.3), noter la
température et la pression atmosphériques auxquelles l’étalonnage du débitmètre a été vérifié.
Il est recommandé que le débitmètre utilisé soit capable de mesurer le débit volumétrique à ±2 % au
minimum.
7.1.5 Matériel auxiliaire:
— Tubes flexibles, par exemple en silicone, ayant un diamètre extérieur de 10 mm et un diamètre
intérieur de 6 mm pour raccorder les dispositifs de prélèvement aux pompes de prélèvement de
manière étanche et sans compression résultant de la différence de pression entre l’atmosphère
−1
ambiante et la dépression créée dans le circuit au débit utilisé de 3,5 l min .
— Ceintures ou harnais, auxquels les pompes de prélèvement peuvent être facilement fixées pour le
prélèvement individuel.
— Pinces en PTFE ou à embouts en PTFE, pour la manipulation des filtres.
— Cassettes de transport de filtre, ou matériel similaire, si nécessaire (voir 9.5.1), permettant de
transporter les échantillons jusqu’au laboratoire.
— Thermomètre, de 0 °C à 50 °C, gradué en échelons de 1 °C ou moins, pour mesurer la température
atmosphérique. Pour des applications à des températures inférieures au point de congélation, la
plage du thermomètre doit couvrir la plage de mesure correspondante souhaitée.
— Baromètre, adapté au mesurage de la pression atmosphérique.
7.2 Appareillage de laboratoire
AVERTISSEMENT — Les sulfates et les phosphates sont omniprésents dans l’environnement, ce
qui peut se traduire par des niveaux de blanc élevés. Il est donc particulièrement important de
contrôler soigneusement la verrerie de laboratoire en plastique à usage unique afin de déceler
toute contamination aux sulfates et aux phosphates, et de nettoyer complètement tous les
appareillages de laboratoire réutilisables avant utilisation.
7.2.1 Gants à usage unique, imperméables, pour éviter toute possibilité de contamination par les
mains et pour les protéger de tout contact avec des substances toxiques et corrosives. Les gants en PVC
conviennent.
7.2.2 Verrerie, en verre borosilicaté 3.3, conforme aux exigences de l’ISO 3585, nettoyée à l’eau (6.1)
avant utilisation.
Il est également permis de nettoyer la verrerie avec un détergent de laboratoire adapté, sans phosphates,
en utilisant un lave-vaisselle de laboratoire, puis en la rinçant soigneusement à l’eau (6.1).
7.2.3 Fioles jaugées à un trait, d’une capacité allant jusqu’à 2 l, conformes aux exigences
de l’ISO 1042.
7.2.4 Matériel de laboratoire en plastique:
— Récipients en polyéthylène à bouchon à vis, adaptés pour l’extraction des échantillons collectés
sur les filtres.
— Béchers, de capacité appropriée.
— Membranes filtrantes à usage unique, en PTFE, d’une porosité de 0,45 µm, destinées à la
chromatographie ionique.
— Seringues jetables, de capacité appropriée, avec aiguilles adaptées.
— Flacons de passeur automatique, de capacité appropriée.
7.2.5 Appareils volumétriques à piston, d’une capacité de 50 µl à 10 ml, conformes aux exigences
de l’ISO 8655-1 et soumis à essai conformément à l’ISO 8655-6; possibilité d’utiliser des pipettes
conformes aux exigences de l’ISO 8655-2, à la place des pipettes à un trait pour la préparation des
solutions étalons, des solutions d’étalonnage et la dilution des échantillons.
7.2.6 Cuve à ultrasons, de préférence équipée d’une minuterie, permettant d’appliquer la méthode
d’extraction par ultrasons de l’acide sulfurique ou phosphorique.
7.2.7 Système de chromatographie ionique, comprenant les composants énumérés ci-après. Les
composants et les tuyaux qui entrent en contact avec la solution d’échantillon ou l’éluant doivent, dans la
mesure du possible, être constitués de matériaux inertes (polyétheréthercétone (PEEK) par exemple).
— Pompe, capable de délivrer un débit constant dans la plage comprise entre 0,1 ml/min et 5 ml/min
à une pression de 15 MPa à 150 MPa.
— Système de génération d’éluant permettant de produire un éluant compatible avec la colonne
de séparation sélectionnée, comme alternative à l’utilisation d’un éluant préparé manuellement
(voir, par exemple, la référence [23]).
— Système d’injection d’échantillon, composé d’une vanne non métallique à faible volume mort,
équipée d’une boucle conçue pour injecter la solution d’échantillon dans le flux d’éluant.
— Colonne de garde et de séparation, garnie d’une résine d’échange anionique pelliculaire à haute
capacité, adaptée pour séparer les sulfates et les phosphates des autres anions inorganiques.
— Module de suppression (chimique ou électronique) pour la chromatographie ionique,
compatible avec la colonne de séparation.
— Détecteur conductimétrique, à flux continu, de faible volume et à circuit non métallique.
8 Évaluation de l’exposition professionnelle
Se référer aux Normes internationales, européennes ou nationales pertinentes (par
[3] [10] [8]
exemple l’ISO 20581 , l’EN 689 ou l’ASTM E1370 ) pour obtenir des recommandations relatives à
l’élaboration d’une stratégie d’évaluation appropriée, ainsi que des recommandations générales sur la
stratégie de mesure.
9 Prélèvement
9.1 Facteurs préliminaires à considérer
9.1.1 Sélection et utilisation des dispositifs de prélèvement
Sélectionner les dispositifs de prélèvement (7.1.1) conformément aux exigences de la valeur limite
applicable. Les dispositifs de prélèvement sélectifs en taille doivent être conçus pour collecter la fraction
appropriée de particules en suspension dans l’air, telle que définie dans l’ISO 7708, et être soumis à
essai conformément à l’EN 13205.
Si possible, il convient d’utiliser des dispositifs de prélèvement fabriqués à partir d’un matériau
conducteur car les dispositifs fabriqués à partir d’un matériau non conducteur ont des propriétés
électrostatiques susceptibles d’influer sur la représentativité du prélèvement.
Si les dispositifs de prélèvement sélectionnés sont équipés d’une cassette porte-filtre interne ou d’une
cartouche qui doit être rincée lors de la préparation de l’échantillon (voir 9.5.2 et 10.1.3), cette cassette
doit être fabriquée à partir d’un matériau ne réagissant pas aux acides.
Utiliser les dispositifs de prélèvement à leur débit nominal et conformément aux instructions du
[9]
fabricant. Voir le PD CEN/TR 15230 pour obtenir des recommandations supplémentaires.
9.1.2 Période de prélèvement
Sélectionner une période de prélèvement adaptée au mesurage (voir l’Article 8), en s’assurant qu’elle
soit suffisamment longue pour que le niveau d’incertitude obtenu lors de la détermination de l’acide
sulfurique ou de l’acide phosphorique soit acceptable du point de vue de l’hygiène industrielle. Lorsque
des concentrations élevées de particules en suspension dans l’air sont attendues, sélectionner une
période de prélèvement qui ne soit pas trop longue pour éviter le risque de surcharge du filtre par
la matière particulaire. Estimer, par exemple, la durée de prélèvement minimale, t , en minutes,
min
nécessaire pour que la quantité collectée soit supérieure à la limite inférieure du domaine de travail de
la méthode d’analyse lorsque la concentration en acide sulfurique ou phosphorique dans l’atmosphère
d’essai est égale à 0,1 fois sa valeur limite, à l’aide de la Formule (1):
m
lower
t = (1)
min
q ××01, ρ
V LV
où
m est la limite inférieure du domaine analytique, en microgrammes;
lower
q est le débit nominal du dispositif de prélèvement, en litres par minute;
V
ρ est la valeur limite, en milligrammes par mètre cube.
LV
Si la durée de prélèvement minimale n’est pas suffisamment courte pour que la méthode soit utilisable
pour le mesurage prévu, envisager la possibilité d’utiliser un dispositif de prélèvement conçu pour être
utilisé à un débit plus élevé.
9.1.3 Effet de la température et de la pression sur les mesurages du débit
Se référer aux instructions du fabricant afin de déterminer si le débit volumétrique indiqué sur le
débitmètre (7.1.4) dépend de la température et de la pression. Examiner si la différence entre la
température et la pression atmosphériques au moment de l’étalonnage du débitmètre et lors du
prélèvement est susceptible d’être suffisamment importante pour justifier l’apport d’une correction,
par exemple lorsqu’une erreur supérieure à ±5 % est susceptible d’apparaître. Si une correction est
nécessaire, mesurer et noter la température et la pression atmosphériques auxquelles l’étalonnage du
débitmètre a été vérifié. Mesurer et noter également la température et la pression atmosphériques au
début et à la fin de la période de prélèvement (voir 9.4.1 et 9.4.2).
NOTE Un exemple de correction de température et de pression pour le débit volumétrique indiqué est donné
au paragraphe A.1 pour un débitmètre à perte de charge constante et à section variable.
Établir s’il est nécessaire de recalculer la concentration d’acide sulfurique ou phosphorique dans l’air
[1]
pour les conditions de référence (voir l’ISO 8756 ). Dans l’affirmative, mesurer et noter la température
et la pression atmosphériques au début et à la fin de la période de prélèvement (voir 9.4.1 et 9.4.2) et
utiliser la formule indiquée au paragraphe A.2 pour appliquer la correction nécessaire.
La concentration en acide sulfurique ou phosphorique dans l’air est généralement donnée pour
les conditions environnementales ambiantes (température, pression) sur le lieu de travail. Si la
concentration doit être comparée aux valeurs limites d’exposition professionnelle qui sont référencées
dans les conditions normales de température et de pression, il convient alors d’exprimer cette
concentration dans les conditions normales de température et de pression.
9.1.4 Manipulation de l’échantillon
Pour réduire le risque d’endommagement ou de contamination, manipuler les filtres à l’aide de pinces
en PTFE, uniquement dans une zone propre où la concentration en acides sulfurique et phosphorique
dans l’air est minimale.
9.1.5 Interférences avec les prélèvements
L’acide sulfurique est largement utilisé dans l’industrie (par exemple pour l’extraction des roches
phosphatées et d’autres minerais, pour le traitement des métaux, la galvanoplastie et la sulfonation, en
tant que composant de mélanges sulfonitriques ou qu’agent déshydratant, dans les batteries au plomb).
Sur de nombreux lieux de travail, non seulement l’acide sulfurique est présent, mais aussi des sulfates ou
d’autres composés soufrés (dioxyde de soufre, trioxyde de soufre et dérivés de l’acide dithiocarbonique,
par exemple). De même, l’acide phosphorique est largement utilisé dans l’industrie (par exemple pour
la production d’engrais phosphatés, de phosphates et de ciments au silicate, pour le traitement des
métaux, en tant que décapant ou catalyseur de polymérisation, pour la production de retardateurs de
flamme). Sur de nombreux lieux de travail, non seulement l’acide phosphorique est présent, mais aussi
des phosphates, du pentoxyde de diphosphore ou d’autres composés phosphorés (des métaphosphates
par exemple). Avant de commencer le prélèvement, tenter de résoudre le problème lié aux possibles
interférences, en examinant notamment les points suivants:
— si des résultats sont requis pour une comparaison avec une valeur limite pour l’acide sulfurique
et/ou phosphorique, et que la présence de sulfates ou de phosphates dans l’atmosphère d’essai est
suspectée, corriger les résultats au niveau de teneur en acide libre, en recueillant et en analysant
un échantillon provenant de la source d’émission, comme une solution de bain de décapage par
exemple (voir 12.6);
— si des résultats sont requis pour une comparaison avec des valeurs limites distinctes pour l’acide
phosphorique et le pentoxyde de diphosphore, il n’est pas possible de faire la distinction entre
les deux agents chimiques. Par conséquent, si les deux substances ont pu être présentes dans
l’atmosphère d’essai (voir 12.6), consigner les résultats en tant qu’acide phosphorique et ajouter
une note au rapport d’essai pour mentionner que la concentration en acide phosphorique rapportée
comprend le pentoxyde de diphosphore.
NOTE Lorsqu’ils sont présents dans l’air des lieux de travail, le trioxyde de soufre, le dioxyde de soufre et
les composés soufrés organiques volatils existent sous forme de gaz ou de vapeurs et n’interfèrent pas avec la
méthode de prélèvement.
9.2 Préparation du pr
...
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