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Caractéristiques des gaz toxiques

Les gaz et les vapeurs produits, dans de nombreuses circonstances, ont des effets nocifs sur les travailleurs qui y sont exposés par inhalation, absorption par la peau ou ingestion. De nombreuses substances toxiques sont dangereuses pour la santé à des concentrations aussi faibles que 1 ppm (parties par million). Sachant que 10 000ppm équivalent à 1% du volume d'un espace quelconque, on voit qu'une concentration extrêmement faible de certains gaz toxiques peut présenter un danger pour la santé. Mais quelles sont les caractéristiques de ces gaz ?

Caractéristiques des gaz toxiques :
GAZ DENSITÉ RELATIVE DANS L'AIR FORMULE CHIMIQUE CARACTÉRISTIQUES
Ammoniac 0.59 NH3 Ammoniac est le seul gaz alcalin commun. Sa densité est environ la moitié de celle de l'air et il a une odeur caractéristique. Son niveau maximal de sécurité est de 25 ppm, mais son alcalinité le rend très réactif avec les gaz acides et le chlore et sa présence dans des atmosphères contenant d'autres gaz est souvent masquée par cela. Par exemple, si l'ammoniac et le chlore sont présents en concentrations égales, le résultat est un nuage de chlorure d'ammonium et aucun des deux gaz.

L'ammoniac est inflammable avec une LIE de 15%. Il est produit en grandes quantités dans le monde entier pour fournir des engrais, de l'urée pour les résines, des explosifs et des fibres comme le nylon. Il est également utilisé comme gaz réfrigérant : cette application augmente avec la disparition des CFC. Une autre application consiste à maintenir la stérilité des réserves d'eau après un traitement au chlore et au dioxyde de soufre.

 

Arsine 2.7 ASH3 Arsine est un gaz incolore, inflammable et hautement toxique. Il a une odeur d'ail ou de poisson qui peut être détectée à des concentrations de 0,5 ppm et plus. Comme l'arsine n'est pas irritante et ne produit pas de symptômes immédiats, les personnes exposées à des niveaux dangereux peuvent ne pas être conscientes de sa présence. Elle est généralement expédiée en bouteilles sous forme de gaz comprimé liquéfié. Le gaz d'arsine est produit lorsque des métaux ou des minerais bruts contenant des impuretés d'arsenic sont traités avec de l'acide. Le gaz arsin est également utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs lors du dépôt d'arsenic sur les micropuces.

 

Brome 5.5 Br2 Brome est utilisé pour fabriquer une grande variété de composés utilisés dans l'industrie et l'agriculture. Le brome est également utilisé dans la fabrication de fumigants, d'agents ignifuges, de composés de purification de l'eau, de colorants, de médicaments, d'assainisseurs, de bromures inorganiques pour la photographie, etc. Il est également utilisé pour former des intermédiaires en synthèse organique, où il est préféré à l'iode en raison de son coût beaucoup plus faible.

Le brome est utilisé pour fabriquer de l'huile végétale bromée, qui sert d'émulsifiant dans de nombreuses boissons gazeuses aromatisées aux agrumes.

Le brome élémentaire est un irritant puissant et, sous forme concentrée, il produit des cloques douloureuses sur la peau exposée et surtout sur les muqueuses. Même de faibles concentrations de vapeur de brome (à partir de 10 ppm) peuvent affecter la respiration, et l'inhalation de quantités importantes de brome peut sérieusement endommager le système respiratoire.

Dioxyde de carbone 1.53 CO2 Malgré le fait que nous expirons dioxyde de carbone et qu'il est présent dans l'atmosphère à hauteur d'environ 400ppm, son niveau maximal de sécurité est de 5000ppm (0,5%). Il est produit lors de la combustion et dans les processus de brassage, de distillation et autres processus de fermentation, et est l'un des principaux constituants, avec le méthane, des gaz de décharge et des gaz de digestion des traitements des eaux usées. CO2 présente un risque important dans l'industrie brassicole, notamment parce que le gaz est plus lourd que l'air et s'accumule à de faibles niveaux. Il existe un certain degré de risque dans les lieux bondés et mal ventilés, et ce problème est souvent aggravé par le manque d'oxygène. CO2 est également utilisé pour augmenter la croissance des plantes en élevant les niveaux normaux dans les serres, etc.

Il est inodore et incolore et difficile à mesurer en ppm. L'absorption infrarouge est la technique de détection habituellement adoptée.

Monoxyde de carbone 0.97 CO Monoxyde de carboneLe gaz de pétrole liquéfié, qui est inodore et incolore, est le gaz toxique le plus abondant. Ayant une densité similaire à celle de l'air, il se mélange facilement et est aisément inhalé. C'est un "tueur silencieux" réputé dans les environnements domestiques.

Tout processus où il y a une combustion incomplète du combustible carboné est susceptible de produire du monoxyde de carbone. Par exemple : les moteurs à essence et diesel, les chaudières à charbon, à gaz et à mazout, et même le tabagisme. Sa présence dans les mines est due à la combustion lente du charbon.

 

Il est également utilisé en énormes quantités comme agent réducteur chimique bon marché, par exemple dans la production d'acier et d'autres procédés de raffinage des métaux et de traitement thermique, et dans la production de méthanol par réaction avec l'hydrogène.

Chlore 2.5 Cl2 Chlore est un gaz vert/jaune à l'odeur piquante et corrosive. L'utilisation la plus connue est la purification de l'eau pour l'approvisionnement domestique et dans les piscines. Il est utilisé pour fabriquer des composés chlorés tels que le PVC, et pour blanchir le papier et les tissus. C'est un gaz très lourd et il est facilement absorbé par la plupart des matériaux.

Le comportement du chlore en fait un gaz très difficile à détecter (si difficile que même l'étalonnage nécessite des techniques spéciales).

L'utilisation de l'unité d'échantillonnage environnemental Crowcon est un moyen efficace de le détecter dans les magasins de chlore avec succès et cela minimise le nombre de détecteurs nécessaires.

 

Dioxyde de chlore 2.3 ClO2 Dioxyde de chlore est un gaz jaune rougeâtre qui est l'un des nombreux oxydes de chlore connus. Il peut se décomposer spontanément et de manière explosive en chlore et en oxygène. Le dioxyde de chlore est principalement utilisé pour le blanchiment de la pâte de bois, mais aussi pour le blanchiment de la farine et la désinfection de l'eau.

Le dioxyde de chlore est également utilisé conjointement avec l'ozone pour la désinfection de l'eau afin de réduire la formation de bromates qui sont des substances cancérigènes réglementées.

Le dioxyde de chlore est utilisé comme biocide dans de nombreuses applications industrielles de traitement de l'eau, notamment dans les tours de refroidissement, les eaux de process et l'industrie alimentaire. S'il est inhalé, le dioxyde de chlore gazeux provoque une irritation du nez, de la gorge et des poumons.

 

Diborane 0.96 B2H6 Diborane a un seuil olfactif entre 2 et 4ppm, ce qui est significativement plus élevé que la limite d'exposition de 0,1ppm. Des expositions prolongées à de faibles niveaux, comme celles qui se produisent sur le lieu de travail, peuvent entraîner une fatigue olfactive et une tolérance aux effets irritants du diborane.

Comme pour tous les gaz toxiques, l'odeur ne constitue pas un avertissement suffisant en cas de concentration dangereuse.

Le diborane est plus léger que l'air et l'exposition peut entraîner une irritation de la peau, des voies respiratoires et des yeux dans les zones mal ventilées, fermées ou de faible altitude. Le diborane est utilisé dans les propulseurs de fusées, comme vulcanisateur de caoutchouc, comme catalyseur pour la polymérisation des hydrocarbures, comme accélérateur de flamme et comme agent de dopage pour la production de semi-conducteurs.

Oxyde d'éthylène (ETO) 1.52 C2H4O Oxyde d'éthylène est utilisé comme intermédiaire dans la production d'éthylène glycol, qui est largement utilisé comme liquide de refroidissement automobile et antigel. Il est également utilisé pour stériliser les denrées alimentaires et les fournitures médicales. C'est un gaz inflammable incolore ou un liquide réfrigéré à l'odeur légèrement sucrée. L'oxyde d'éthylène gazeux tue les bactéries, les moisissures et les champignons, et peut être utilisé pour stériliser des substances qui seraient endommagées par des techniques de stérilisation telles que la pasteurisation qui repose sur la chaleur. En outre, l'oxyde d'éthylène est largement utilisé pour stériliser les fournitures médicales telles que les bandages, les sutures et les instruments chirurgicaux.

L'oxyde d'éthylène est toxique par inhalation. Les symptômes de surexposition comprennent des maux de tête et des vertiges, qui progressent avec l'augmentation de l'exposition vers des convulsions, des crises et le coma. L'inhalation peut entraîner le remplissage des poumons par de l'eau plusieurs heures après l'exposition.

Fluor 1.3 F2 Atomique fluor et le fluor moléculaire sont utilisés pour la gravure au plasma dans la fabrication de semi-conducteurs et la production d'écrans plats. Le fluor est ajouté à l'eau de certaines villes dans une proportion d'environ une partie par million pour aider à prévenir la carie dentaire.

Les composés du fluor, dont le fluorure de sodium, sont utilisés dans les dentifrices pour prévenir les caries dentaires. Le fluor est très toxique et doit être manipulé avec beaucoup de précautions. Tout contact avec la peau et les yeux doit être strictement évité.

Le fluor est un oxydant puissant qui peut provoquer l'inflammation de matières organiques, de combustibles ou d'autres matières inflammables.

 

Germane 2.65 GeH4 Germane brûle dans l'air pour produire du GeO2 et de l'eau.

Le germane est utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs pour la croissance épitaxiale du germanium par MOVPE ou épitaxie par faisceau chimique. Le germane est inflammable, toxique et asphyxiant.

 

Cyanure d'hydrogène 0.94 HCN Cyanure d'hydrogène est un poison bien connu qui se présente sous la forme d'un gaz incolore, à l'odeur douce, dont le niveau de sécurité maximal est de 10 ppm en 15 minutes. La principale application industrielle est le raffinage de l'or.

 

Chlorure d'hydrogène 1.3 HCL Chlorure d'hydrogène est un gaz incolore hautement corrosif et toxique qui forme des fumées blanches au contact de l'humidité. Ces fumées sont constituées d'acide chlorhydrique qui se forme lorsque le chlorure d'hydrogène se dissout dans l'eau. Le gaz de chlorure d'hydrogène ainsi que l'acide chlorhydrique jouent un rôle important dans l'industrie, en particulier dans l'industrie pharmaceutique, les semi-conducteurs, le traitement du caoutchouc et du coton. Il est également émis par les incinérateurs de déchets dans lesquels le PVC est brûlé. L'inhalation des fumées peut provoquer une toux, un étouffement, une inflammation du nez, de la gorge et des voies respiratoires supérieures, et dans les cas graves, la mort.

 

Fluorure d'hydrogène 0.92 HF Fluorure d'hydrogène est utilisé pour le raffinage du pétrole, la verrerie, la fabrication de l'aluminium, le décapage du titane, la purification du quartz et le finissage des métaux.

Le fluorure d'hydrogène provoque une irritation des yeux, du nez et de la peau. L'inhalation d'une grande quantité de HF peut également endommager les poumons, le cœur et les reins et peut finalement causer la mort. Il peut également brûler les yeux et la peau.

 

Sulfure d'hydrogène 1.2 H2S Sulfure d'hydrogène est bien connu en raison de son odeur d'œuf pourri, qui peut être sentie jusqu'à moins de 0,1 ppm. Les concentrations élevées (>60ppm) ne peuvent pas être senties en raison de la paralysie des glandes olfactives, et l'exposition peut entraîner une paralysie instantanée. H2S étant légèrement plus lourd que l'air, les détecteurs fixes sont généralement montés à 1 à 1,5 mètre du sol, ou à proximité de sources potentielles de fuites.

LeH2Sest produit lors de la décomposition de matières organiques, il est extrait avec du pétrole (lorsque le pétrole est dit acide) et on le trouve souvent sous terre lors du creusement de tunnels et dans les égouts. C'est un constituant du biogaz et on le trouve en grande quantité dans les stations d'épuration, les stations de pompage, les pressoirs, les chaufferies et pratiquement partout où les eaux usées sont traitées. Il a certaines utilisations industrielles et est produit comme sous-produit dans d'autres (par exemple, la fabrication de fibres).

Méthyl Mercaptan 1.66 CH3SH Mercaptan est ajouté au gaz naturel (méthane) pour le rendre plus facile à détecter en cas de fuite : à l'état naturel, le gaz naturel est incolore et inodore. Le mercaptan contient du soufre et dégage une forte odeur de chou pourri ou d'œuf pourri. En ajoutant du mercaptan au gaz naturel, les fuites éventuelles des chaudières, des appareils de chauffage et des chauffe-eau sont facilement détectées sans nécessiter d'équipement coûteux.

Parmi les autres utilisations du mercaptan dans l'industrie, citons le kérosène, les produits pharmaceutiques, les additifs pour l'alimentation du bétail, les usines chimiques, l'industrie des plastiques et les pesticides. Il s'agit d'une substance naturelle que l'on trouve dans le sang, le cerveau et d'autres tissus des personnes et des animaux. Il est libéré par les matières fécales des animaux. Il est présent naturellement dans certains aliments, comme certaines noix et le fromage. Le mercaptan est moins corrosif et moins toxique que les composés sulfurés similaires (H2S).

Les niveaux d'exposition maximum recommandés en Amérique du Nord vont de 0,5 ppm (limite NIOSH de 15 minutes) à 10 ppm (limite d'exposition admissible OSHA).

Le Heath and Safety Executive britannique n'a pas fixé de valeur pour une limite d'exposition sur le lieu de travail.

Oxyde nitreux

Oxyde nitrique

Dioxyde d'azote

1.53

1.04

1.60

N2O,

NON

NO2

Il y a trois oxydes d'azote. Oxyde nitreux (ou gaz hilarant) a une LTEL (selon le document EH40) de 100ppm. Il n'a pas de valeur STEL. La mort peut survenir s'il est inhalé de telle manière qu'il n'y a pas assez d'oxygène respiré. L'inhalation de protoxyde d'azote de qualité industrielle est également dangereuse, car il contient de nombreuses impuretés et n'est pas destiné à être utilisé sur l'homme. Le protoxyde d'azote est un anesthésique général faible, et n'est généralement pas utilisé seul en anesthésie. Cependant, comme il présente une très faible toxicité à court terme et qu'il est un excellent analgésique, un mélange à parts égales de protoxyde d'azote et d'oxygène est couramment utilisé pendant l'accouchement, pour les procédures dentaires et en médecine d'urgence.

L'oxyde nitrique (nom moderne du monoxyde d'azote) et le dioxyde d'azote sont les constituants des NOx qui, avec le dioxyde de soufre, provoquent les pluies acides. La principale cause de la présence de ces gaz dans l'atmosphère est la combustion de combustibles fossiles dans les moteurs des véhicules et les centrales électriques. Au point d'échappement, l'oxyde nitrique représente environ 90 % des NOx. Toutefois, il réagit spontanément avec l'oxygène dans l'atmosphère libre pour produire du dioxyde d'azote. Le monoxyde d'azote est un gaz incolore, tandis que le dioxyde d'azote est un gaz acide, brun et à l'odeur âcre.

 

Ozone 1.6 O3 Ozone est un gaz instable, et est généré au fur et à mesure des besoins. Il est de plus en plus utilisé à la place du chlore pour le traitement de l'eau. Il peut être détecté à de faibles niveaux de ppm par voie électrochimique.

 

Phosgène 3.48 COCL2 Phosgène est un produit chimique industriel majeur utilisé dans la production de plastiques, de teintures et de pesticides. Il est également utilisé dans l'industrie pharmaceutique. Le gaz phosgène peut se présenter sous la forme d'un nuage incolore ou blanc à jaune pâle. À faible concentration, il dégage une odeur agréable de foin fraîchement fauché ou de maïs vert, mais son odeur peut ne pas être perçue par toutes les personnes exposées. À des concentrations élevées, l'odeur peut être forte et désagréable.

Comme pour tous les gaz toxiques, l'odeur ne constitue pas un avertissement suffisant en cas de concentration dangereuse.

Le gaz phosgène est plus lourd que l'air, il est donc plus probable de le trouver dans les zones de basse altitude.

Le gaz phosgène peut endommager la peau, les yeux, le nez, la gorge et les poumons.

Phosphine 1.2 PH3 Phosphine est très toxique, c'est pourquoi sa VLEP est de seulement 0,3 ppm. Le gaz phosphine est utilisé pour la lutte contre les parasites par fumigation. La phosphine est également utilisée dans l'industrie des semi-conducteurs.

 

Silane 1.3 SiH4 Silane à température ambiante est un gaz, et est pyrophorique, ce qui signifie qu'il subit une combustion spontanée dans l'air, sans nécessité d'allumage externe.

Il existe plusieurs applications industrielles et médicales pour les silanes. Par exemple, les silanes sont utilisés comme agents de couplage pour faire adhérer des fibres de verre à une matrice polymère, stabilisant ainsi le matériau composite. Les applications comprennent les hydrofuges, les produits d'étanchéité et de protection pour la maçonnerie et le béton, le contrôle des graffitis, l'application de couches de silicium polycristallin sur les tranches de silicium lors de la fabrication de semi-conducteurs et les produits d'étanchéité. Les effets sur la santé comprennent des maux de tête, des nausées et une irritation importante de la peau, des yeux et des voies respiratoires.

 

Dioxyde de soufre 2.25 SO2 Dioxyde de soufre est incolore et a une odeur caractéristique d'étouffement. Il se forme lors de la combustion du soufre et de matériaux contenant du soufre tels que le pétrole et le charbon. Il est très acide et forme de l'acide sulfurique lorsqu'il est dissous dans l'eau. Avec les oxydes d'azote, il est à l'origine des pluies acides.

Le SO2 est présent dans les zones industrielles et à proximité des centrales électriques, et il constitue une matière première pour de nombreux processus. Il est utilisé dans le traitement de l'eau pour remplacer l'excès de chlore et, en raison de ses propriétés stérilisantes, il est utilisé dans l'industrie alimentaire. Il est deux fois plus lourd que l'air et a tendance à tomber au niveau du sol. Une unité d'échantillonnage environnementale Crowcon placée près du sol permet donc une détection rapide en cas de fuite.

Remarque : Le trioxyde de soufre S03 se rencontre dans les gaz d'échappement des centrales électriques. Ce n'est pas un gaz mais un solide, qui se sublime facilement (c'est-à-dire qu'il passe de l'état solide à l'état gazeux par chauffage).

 

Hexa-fluorure de soufre 5 SF6

 

SF6 est utilisé dans l'industrie électrique comme milieu isolant gazeux, très résistant au courant électrique, pour les disjoncteurs haute tension, les appareillages de commutation et autres équipements électriques. SF6 sous pression est utilisé comme isolant dans les appareillages de commutation à isolation gazeuse (GIS) car il possède une rigidité diélectrique bien supérieure à celle de l'air ou de l'azote sec. Bien que la plupart des produits de décomposition aient tendance à reformer rapidement le SF6l'arc électrique ou l'effet corona peuvent produire du décafluorure de disulfure (S2F10), un gaz très toxique, dont la toxicité est similaire à celle du phosgène.

Le plasma SF6 est également utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs comme agent de gravure, et dans l'industrie du magnésium. Il a été utilisé avec succès comme traceur en océanographie pour étudier le mélange diapycnal et les échanges gazeux air-mer. Il est également émis lors du processus de fusion de l'aluminium.

Lorsque le SF6 est inhalé, la hauteur de la voix d'une personne diminue considérablement car la vitesse du son dans le SF6 est considérablement inférieure à celle de l'air. Cet effet est similaire à celui de l'oxyde nitreux. Le SF6 étant cinq fois plus lourd que l'air, il déplace l'oxygène nécessaire à la respiration. Des quantités infimes de tétrafluorure de soufre toxique peuvent avoir des effets graves sur la santé.

Le Heath and Safety Executive du Royaume-Uni a fixé une valeur pour la limite d'exposition sur le lieu de travail (WEL) de 8 heures de 1000ppm.

Composés organiques volatils s/o COV Composés organiques volatils (COV) sont émis sous forme de gaz à partir de certains solides ou liquides. Les COV comprennent une variété de produits chimiques, dont certains peuvent avoir des effets néfastes sur la santé à court et à long terme. Les COV peuvent être présents dans les environnements intérieurs domestiques ou commerciaux en raison des émissions des produits de nettoyage ménagers, des pesticides, des matériaux de construction, des équipements de bureau tels que les photocopieurs et les imprimantes, des matériaux graphiques et artisanaux, notamment les colles et les adhésifs, les marqueurs permanents et les solutions photographiques.

Les carburants sont constitués de produits chimiques organiques et peuvent libérer des composés organiques lors de leur utilisation et, dans une certaine mesure, lors de leur stockage.

Les effets sur la santé comprennent une irritation des yeux, du nez et de la gorge, des maux de tête, une perte de coordination, des nausées, des dommages au foie, aux reins et au système nerveux central. Les principaux signes ou symptômes associés à l'exposition aux COV comprennent une gêne au niveau du nez et de la gorge, des maux de tête et une réaction cutanée.

Comme pour les autres polluants, l'ampleur et la nature de l'effet sur la santé dépendront de nombreux facteurs, dont le niveau d'exposition et la durée de l'exposition.

Les COV courants sont l'acétaldéhyde, le butadiène, le disulfure de carbone, le sulfure de diméthyle, l'éthanol, l'éthylène, le méthanol, le méthylmercaptan, le toluène, l'acétate de vinyle, l'acétone, le benzène, l'acétate d'éthyle, la méthylamine, la méthyléthylcétone, le tétrachloroéthylène et le chlorure de vinyle. Les COV peuvent être détectés à l'aide de capteurs PID ou, dans certains cas, de capteurs électrochimiques.

Fréons

 

En général, Fréons sont des composés de carbone contenant du chlore, du fluor et/ou du brome. Les fréons sont largement utilisés dans l'industrie en raison de leur densité élevée, de leur faible point d'ébullition, de leur faible viscosité et de leur faible tension superficielle. En outre, ils sont facilement liquéfiés, ce qui les rend idéaux pour être utilisés comme réfrigérants et solvants. Les fréons sont largement utilisés comme solvants, agents propulseurs, extincteurs et agents gonflants.

Les gaz fréon sont classés à l'aide de numéros "R". Par exemple, R125 est le pentafluoroéthane (CHF2-CF3).

Les composés fréon comprennent les chlorofluorocarbones ou CFC. La propriété d'inertie qui rend les CFC si utiles dans l'industrie s'est avérée être le facteur qui les rend si dangereux pour la planète. Les CFC ne sont pas naturellement biodégradables et, par conséquent, une fois émis, ils persistent dans l'atmosphère, contribuant à l'appauvrissement de la couche d'ozone. Les fréons peuvent être détectés à l'aide de semi-conducteurs ou de capteurs IR.

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