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Phosphate buffer solubility and oxidative potential of single metals or multielement particles of welding fumes.
(Solubilité du tampon phosphate et potentiel oxydant de métaux ou de particules multi-élémentaires présents dans les fumées de soudage).
Article
Est Publié dans : Atmosphere, vol.12 n°1, janvier 2021, 23 p., ill., bibliogr.
Les fumées de soudage (WF) désignent un mélange complexe et hétérogène d’oxydes métalliques sous forme de particules fines (2,5 µm) et ultrafines (100 nm) qui, une fois inhalées, peuvent se déposer dans les voies respiratoires, se solubiliser dans les fluides pulmonaires et induire un stress oxydatif par la catalyse des réactions de formation en excès d’espèces réactives de l’oxygène (ROS). Ce déclenchement du stress oxydatif peut expliquer les effets néfastes sur la santé liés à l’exposition professionnelle aux WF. Pour évaluer le comportement chimique et l’impact sur la santé d'une exposition aux fumées de soudage issues de différents procédés, deux matériaux de référence certifiés (CRM) ont été testés : WF issues d’un acier doux (MSWF-1) et WF issues d’un acier inoxydable (SSWF-1). Leur composition chimique après minéralisation totale des particules, ainsi que leur bioaccessibilité (solubilité) et leur potentiel oxydant après extraction dans une solution tampon phosphate, dans des conditions physiologiques (pH 7,4 et 37 °C), ont été déterminés. Le potentiel oxydant (OPDTT) des fumées de soudage des CRM a été évalué à l’aide d’une méthode acellulaire en suivant le taux de perte de dithiothréitol DTT (en µmol DTT/L.min par µg de WF). Des sels métalliques purs présents dans la fraction bioaccessible de la fumée de soudage des CRM ont également été testés à une molarité équivalente afin d’estimer leur contribution spécifique à l’OPDTT total. Les résultats ont montré que la composition métallique de MSWF-1 se composait principalement de Fe, Zn, Mn et Cu et la composition de SSWF-1 de Fe, Mn, Cr, Ni, Cu et Zn, dans l’ordre décroissant. Pour MSWF-1, la bioacccessibilité des métaux a diminué de Cu à Fe : Cu (11 %) > Mn (3,4 %) > Zn (2,7 %) > Fe (~0 %), confirmant que la solubilité de ces métaux n’était pas liée à leurs concentrations totales, mais plutôt à leur spéciation et à leur répartition interne entre l’enveloppe externe et le cœur des particules. La bioaccessibilité des métaux présents dans SSWF-1 a également donné des valeurs décroissantes de Mn à Fe : Mn (9 %) > Cu (6 %) > Zn (3,3 %) > Ni (2,1 %) > Cr (0,5 %) > Fe (1 %). L’OPDTT de SSWF-1 est deux fois plus élevé que l’OPDTT de MSWF-1, ce qui peut s’expliquer par la différence de capacité oxydante des différentes espèces métalliques présentes dans la phase soluble. En effet, à 1 µmol/L, Mn (II) et Cu (II), les éléments présentant les bioaccessibilités les plus élevées, induisent un OPDTT plus élevé que Ni (II), Cr (VI), Zn (II) et Fe (III). En outre, l’OPDTT mesurée pour les deux extraits de WF des CRM se compare bien avec les extraits simulés contenant les principaux métaux à leur concentration bioaccessible respective. Cette similitude suggère que les métaux solubles dans les extraits de WF des CRM sont probablement présents dans le même état d’oxydation que ceux utilisés dans les mélanges simulés. Cependant, les résultats montrent également que l’interaction entre les métaux solubles dans la fraction bioaccessible est un phénomène important qui peut influencer la diminution de l’OPDTT dans les deux extraits de CRM par rapport au potentiel intrinsèque de chaque métal pris individuellement.
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