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dans un système de chromatographie en phase gazeuse (CPG). Un étalon interne approprié est ajouté à la boisson spiritueuse avant l'injection. Les substances.
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béryllium aient un rôle important à jouer sur sa toxicité. de l'étalon interne en fonction de la concentration en ~g/L de la solution étalon).
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Quel est le rôle de l'étalon interne ?
2.1 ROLE D'UN ÉTALON INTERNE
Cette substance est ajoutée à l'échantillon dans l'objectif de corriger les pertes et les effets matrice pouvant subvenir lors de l'analyse. D'après la norme XP T 90-214, deux types d'étalon interne peuvent être utilisés: l'étalon interne et l'étalon d'injection.Quel est le principe de l'étalonnage interne et externe ?
Cet étalon interne sera rajouté, à cette même concentration, dans tous les échantillons à doser. L'étalonnage est donc plus compliqué à mettre en œuvre que l'étalonnage externe – en pratique, on met en œuvre un étalonnage interne lorsque la méthode d'analyse manque de répétabilité ou de reproductibilité.Comment choisir son étalon interne ?
Méthode de l'étalonnage interne
Tout étant connu, on peut déterminer K1/e = K1/Ke qui est le coefficient de proportionnalité relatif de 1 par rapport à "e". Pour le dosage, on ajoute un volume connu d'étalon au mélange à analyser. Le chromatogramme obtenu permet d'en déduire les fractions massiques du mélange.- La méthode de normalisation interne est une technique fréquemment utilisée dans les laboratoires d'analyse. Elle permet de déterminer la part d'un constituant présent dans un mélange et ce gr? à l'intégration des pics obtenus sur le chromatogramme.
UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL
DÉVELOPPEMENT, VALIDATION ET APPLICATION DE MÉTHODES D'ANALYSED'ULTRA-TRACE
DU BÉRYLLIUM DANS DES MATRICES BIOLOGIQUES
MÉMOIRE
PRÉSENTÉ
COMME EXIGENCE PARTIELLE
DE LA MAÎTRISE EN CHIMIE
PAR VINCENT PAQUETTE
DÉCEMBRE 2008
UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL
Service des bibliothèques
Avertissement
La diffusion de ce mémoire se fait dans le respect des droits de son auteur, qui a signé le formulaire Autorisation de reproduire et de diffuser un travail de recherche de cycles supérieurs (SDU-522 -Rév.01-2006). Cette autorisation stipule que "conformément l'article 11 du Règlement no 8 des études de cycles supérieurs, [l'auteur] concède à l'Université du Québec à Montréal une licence non exclusive d'utilisation et de publication de la totalité ou d'une partie importante de [son] travail de recherche pour des fins pédagogiques et non commerciales. Plus précisément, [l'auteur] autorise l'Université du Québec à Montréal à reproduire, diffuser, prêter, distribuer ou vendre des copies de [son] travail de recherche à des fins non commerciales sur quelque support que ce soit, y compris l'Internet. Cette licence et cette autorisation n'entraînent pas une renonciation de [la] part [de l'auteur] à [ses] droits moraux ni à [ses] droits de propriété intellectuelle. Sauf entente contraire, [l'auteur] conserve la liberté de diffuser et de commercialiser ou non ce travail dont [il] possède un exemplaire.»AVANT-PROPOS
Le projet mentionné dans ce mémoire s'inscrit dans le cadre d'un projet plus large ayant comme titre1'" Évaluation de la toxicité du béryllium en fonction de la
forme chimique et de la taille des particules», sous la direction du docteur JosephZayed, professeur
au département de santé environnementale et santé au travail de l'Université de Montréal, qui y agit comme chercheur principal. Ce projet est principalement financé par l'Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST) et a comme co-chercheurs la docteure Ginette Truchon, chercheure à l'IRSST, le docteur Bruce Mazer, professeur à la faculté de médecine de l'université McGill, le docteur Gilles L'Espérance, professeur à l'école Polytechnique de Montréal, et le docteur Gaston Chevalier, professeur au département des sciences biologiques de l'Université du Québec à Montréal.Je tiens
à remercier monsieur Jacques Lesage, directeur du département d'expertise et service de laboratoire de l'IRSST pour m'avoir permis de réaliser ce projet dans son département. Également, j'aimerais remercier particulièrement la docteure Ginette Truchon, chercheure en toxicologie à l'IRSST, et le docteur HuuVan Tra, professeur
au département de chimie de l'Université du Québec à Montréal, pour leur encadrement et pour leur co-direction dans l'accomplissement de ces travaux. Finalement, j'aimerais remercier chaleureusement madame DianeCormier, technicienne
au laboratoire, et monsieur Pierre Larivière, professionnel scientifique en chimie, pour leur participation active et leurs conseils judicieux pour l'accomplissement du projet. Sans oublier des remerciements spèciauxà monsieur
Michel Marion, agent de recherche
au département de chimie de l'Université duQuébec
à Montréal, pour avoir fourni si gentiment les échantillons provenant de rats et Monsieur Jean Lambert, professeur titulaireà la faculté de médecine de
"Université de Montréal, pour son aide dans le choix des traitements statistiques des données. Sans toutes ces personnes-ressources, ce mémoire et tout ce qui en découle n'aurait pas pu avoir lieu.TABLE DES MATIÈRES
AVANT-PROPOS
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iiLISTEDES FIGURES.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi
LISTEDES
TABLEAUX
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viiLISTE DES ABRÉVIATIONS, SIGLES
ET ACRONYMES. . . . . . . . . .. . . . ix
LISTEDESSYMBOLESET
UNITÉS
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiiRÉSUMÉ
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
INTRODUCTION .
1.1 Propriétés et utilisation du béryllium en milieu de travail. . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Effets sur
la santé et réglementation 31.2.1 Influence de
la taille et de la nature des particules de béryllium. . . 61.3Problématiquederecherche . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.1Digestiondeséchantillons.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3.2Analysedeséchantillons.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4 lVIéthodes existantes pertinentes pour l'analyse du béryllium dans les
milieuxbiologiquesconcernés.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.5Objectifsdecette
étude
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13CHAPITRE
Il MATÉRIELS ET MÉTHODES.................................... 152.1 Provenance et conservation des échantillons biologiques. . . . . . . . . . . . 15
2.1.1 Animaux exposés aux poussières de béryllium. . . . . . . . . . . . . 15
2.1.2 Échantillons utilisés pour l'optimisation et
la validation des méthodes ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.1.3Conservationdeséchantillons.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.. 172.2Produitschimiques.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2.1 Santé et sécurité relative
à l'utilisation de l'acide perchlorique et du
béryllium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.3Protocoledesméthodesanalytiques.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.1 Lavage, décontamination et choix de la verrerie. . . . . . . . . . . . 19
2.3.2Préparationdeséchantillons.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.3Méthodededigestiondeséchantillons.. . . . . . . . . . . . . . . . . .
21IV
2.3.4 Vérification de la solubilité des poudres de béryllium . 23
2.3.5 Méthode d'analyse . 26
2.4 Validation des méthodes analytiques
., . 352.4.1 Méthodes analytiques retenues . 35
2.4.2 Vérification des sources de contamination . 36
2.4.3 Validation des méthodes optimales retenues . 37
2.5 Analyse des échantillons de souris . 43
2.5.1 Méthodes utilisées pour les échantillons provenant de
souris. 432.5.2 Contrôle de la qualité . 44
2.5.3 Analyse statistique des données . 45
CHAPITRE
III53RÉSULTATS ET DISCUSSION .
3.1 Optimisation et développement des méthodes . 53
3.1.1 Digestion des échantillons . 53
3.1.2 Solubilité des poudres de béryllium .
563.1.3 Analyse des échantillons par ICP-MS . 59
3.1.4 Développement spécifique
à la méthode avec H
2 S0 4 •••••••• 753.1.5 Méthodes analytiques retenues . 79
3.2 Validation des méthodes . 80
3.2.1 Évaluation des limites de détection et de quantification
méthodologique . 803.2.2 Évaluation de
la précision . 853.2.3 Évaluation de l'exactitude . 87
3.2.4 Évaluation de l'entreposage des échantillons . 90
3.3 Application des méthodes . 92
3.3.1 Groupe contrôle et contamination . 93
3.3.2 Considérations sur les tests statistiques . 94
3.3.3 Poumons des souris exposées . 95
3.3.4 Foies des souris exposées . 97
3.3.5 Reins des souris exposées . 99
3.3.6 Rates des souris exposées .
1013.3.7 Échantillons sanguins des souris exposées . 103
v3.3.8Discussionsurlesrésultatsobtenus.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
CONCLUSION
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107PERSPECTIVES
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108APPENDICE A
CONTRÔLE
DELAQUALITÉ.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109BIBLIOGRAPHIE
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115LISTE DES FIGURES
Figure Page
1.1 Nombre d'industries répertoriées au Québec étant susceptibles
d'utiliser le béryllium, classées par secteur d'activité. . . . . . . . . . . . . . 21.2 Comparaison entre les courbes de clairance pulmonaire
pour le Be et pour les autres éléments toxiques 52.1 Schémadel'ICP-MSutilisélorsde l'étude.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2 Schéma décisionnel pour les analyses statistiques utilisées. . . . . . . . 46
3.1 Optimisation de la puissance RF au plasma en présence
d'acidesulfurique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613.2 Optimisation du temps d'acquisition des ions avec solution
fortifiée 1 enBe 643.3 Choix de l'étalon interne selon
la charge de la matrice. . . . . . . . . . . . 683.4 Variation individuelle des éléments selon
la charge de la matrice .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703.5 L'"effetdedensitédecharge». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
713.6 Évaluation du lien entre la masse moyenne des organes
digéréset laLDMobtenuepar organe.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823.7 Évaluationde
lastabilitépour laméthodeA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 903.8 Évaluationde
lastabilitépour laméthodeB ... . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 A.1 Charte de contrôle pour les valeurs obtenues pour le MRC Seronorm MC aveclaméthodeA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 A.2 Charte de contrôle pour les valeurs obtenues pour le IViRC Seronorm MC aveclaméthodeB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111LISTE DES TABLEAUX
Tableau Page
1.1 Comparaison des caractéristiques pour quatre instruments. . . . . . . . 9
2.1 Données concernant l'exposition des souris 16
2.2 Conditions de digestion
à l'essaisurlereindeporc . . . . . . . . . 23
2.3 Principaux paramètres utilisés pour l'ICP-MS 28
2.4 Conditions d'acquisition de l'ICP-MS 29
2.5 Présentation des formules utilisées pour le test ANOVA . . . . . . . . . . . 50
3.1 Résultats des digestions à l'essai sur le rein de porc , 54
3.2 Solubilisation de poudre de Be (métal) et BeAI avec
la méthode de digestion HN0 3 / HCI0 4 (3 : 1) en présence d'un échantillon de rein.. 573.3 Solubilisation de poudre de BeO avec différentes
méthodes . . . . . . . . 583.4 Comparaison entre deux concentrations en étalon interne 73
3.5 Résultats obtenus avec calibration par ajout dosé sur des solutions
fortifiées avec matrice d'acide sulfurique variable 763.6 Vérification des différentes récupérations avec et sans correction par
addition à différents moments de la séquence d'analyse 783.7 Détermination de
la LDM et de la LQM des méthodes validées. . . . .. 813.8 Comparaison des méthodes développées et des méthodes recensées
danslalittératurepourles organes .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 833.9 Comparaison des méthodes développées et des méthodes recensées
dans la littérature pour les échantillons sanguins , 843.10 Mesuresdevariationdesméthodes
validées .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 863.11 Mesures de l'exactitude pour les méthodes validées. . . . . . . . . . . . . . 88
3.12 Mesures de récupération pour les matériaux de vérification
inter-laboratoire de l'INSPQ 893.13 Vérification de
la stabilité dépendant du matériel de conservation. . . 923.14 Concentrations de Be dans les matrices biologiques pour le groupe
contrôle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 933.15 Concentrations obtenues lors du dosage du Be dans la nourriture
des souris .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 V1113.16 Concentrations de Be dans les poumons de souris en fonction de la
natureetde latailledesparticulesde Be . . . . . . . . . 963.17 Concentrations de Be dans les foies de souris en fonction de la
natureetde latailledesparticulesde Be . . . . . . . . . 983.18 Concentrations de Be dans les reins de souris en fonction de la
nature et de la taille des particules de Be . . . . . . . . . 1003.19 Concentrations de Be dans les rates de souris
en fonction de la nature et de la taille des particules de Be 1023.20 Concentrations de Be dans les échantillons sanguins de souris
en fonction de la nature et de la taille des particules de Be . . . . . . . . . . . 104A.3 Suivi des données obtenues pour
le dosage des solutions de contrôle de la qualité avec la méthode A lors de l'analyse des échantillons provenant de souris exposées 112A.4 Suivi des données obtenues pour
le dosage des solutions de contrôle de la qualité avec la méthode B lors de l'analyse des échantillons provenant de souris exposées 114 AMS ANOVA Ar ASTOR ASTM Ba BC Be BeAI BeLPTBe (métal)
BeO Bi BRL Cd Ce CEAEQ CeO Co CO 2 Cr CVA DRC ECM El Ge Ho H 1 HCI HCI0 4 HEPA HN0 3 H 2 0 H 2 0 2 H 2 S0 4LISTE DES ABRÉVIATIONS, SIGLES ET ACRONYMES
Spectrométrie de masse à accélérateur
Analyse de
la variance ArgonAgency for toxic substances and disease registry
American society for testing and material
Baryum
Bérylliose chronique
Béryllium
Alliage béryllium-aluminium (formule chimique deBesAI)
Test de prolifération lymphocytaire au bérylliumBéryllium métallique
Oxyde de béryllium
Bismuth
Blanc de réactif de laboratoire
Cadmium
Cérium
Centre d'expertise en analyse environnementale du QuébecOxyde de cérium
Cobalt
Dioxyde de carbone
Chrome
Incertitude analytique
Cellule de réaction dynamique
Esters de cellulose mélangés
Étalon interne
Germanium
Hypothèse nulle
Hypothèse alternative
Acide chlorhydrique
Acide perchlorique
Filtre
à air haute efficacité pour les particules
Acide nitrique
EauPeroxyde d'hydrogène
Acide sulfurique
x ICP-AES Plasma à couplage inductif couplé à la spectroscopie d'émission atomiqueICP-SFMS
Plasma
à couplage inductif couplé à un spectromètre de masse utilisant un analyseur à secteur magnétiqueICP-MS Plasma
à couplage inductif couplé à un spectromètre de masse lnIndium
INSPQ Institut national de santé publique du Québec IRSST Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travailISO Organisation internationale de normalisation
LDI Limite de détection instrumentale
LDMLimite de détection méthodologique
Li Lithium
LQMLimite de quantification méthodologique
m Pente de la droite d'étalonnage (sensibilité)Mg Magnésium
MRCMatériel de référence certifié
mlz Rapport masse sur charge MCMarque de commerce
n Nombre d'échantillon ou de mesureNa Sodium
NIA Non applicable
(NH 4 )zH z EDTA Acide diammonium éthylènediaminetétraacétique NH 40H Hydroxyde d'ammonium
Ni Nickel
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