Évaluation et caractérisation de l\u27exposition aux fumées de soudage et leurs composantes métalliques lors d\u27activités de soudage au Québec

Abstract

Problématique et objectifs : Les fumées de soudage sont classées comme cancérogènes chez l’humain et sont associées à un risque accru de plusieurs autres effets sur la santé des soudeurs. L’objectif général de cette recherche était d’établir la nature et le niveau d’exposition aux composantes métalliques lors d\u27activités de soudage chez des apprentis soudeurs au Québec, en effectuant des mesures dans différentes matrices biologiques et dans l’air lors d’un suivi longitudinal. Méthode :Cette recherche a été réalisée dans des écoles d\u27apprentis soudeurs de la région de Montréal, où les techniques de soudage les plus courantes sont utilisées. Elle a impliqué un suivi de l’exposition aux fumées et ses constituants métalliques chez 116 individus lors d’activités de soudage impliquant différents procédés : soudage à l\u27arc avec électrode enrobée (SMAW), soudage à l\u27arc sous gaz avec fil plein (GMAW) et soudage à l\u27arc avec fil fourré (FCAW). La mesure sériée de multiéléments métalliques a été effectuée dans des matrices biologiques multiples (urine, ongles, cheveux) afin d’évaluer les éléments métalliques les plus absorbés dans l\u27organisme et les matrices biologiques les plus pertinentes pour le suivi des travailleurs, de même que des facteurs influençant les doses absorbées. L’échantillonnage des fumées de soudage a également été réalisé dans la zone respiratoire de travailleurs lors de journées typiques. Résultats :Le suivi des niveaux biologiques avant le début du programme, puis au début et à la fin des modules successifs SMAW, GMAW et FCAW a montré que les concentrations de fer (Fe), de manganèse (Mn), de nickel (Ni) et de chrome (Cr) augmentaient de façon constante au fil du temps dans les ongles des mains et des pieds et les cheveux, tout au long du programme de soudage. Les concentrations d\u27arsenic (As) ont progressivement augmenté dans les ongles des mains et les cheveux, mais pas dans les ongles des pieds. Les concentrations de cobalt (Co) dans les ongles des mains et des pieds ont aussi augmenté au fil du temps pendant le programme de soudage (mais pas dans les cheveux). Les niveaux de Mn, de Fe et de Ni dans l\u27urine étaient plus élevés à la fin du module SMAW par rapport au début de ce module, mais ne montraient pas d’augmentation pour les autres modules suivants, soit le GMAW et FCAW. L\u27augmentation de la durée d\u27exposition au cours du programme de soudage (variable « temps ») était le principal facteur prédictif des niveaux de métaux les plus absorbés, en particulier du Fe, du Mn, du Ni et du Cr. L\u27âge, l\u27origine ethnique et le revenu annuel du ménage ont eu un effet sur les niveaux de métaux et ont été considérés comme des facteurs de confusion. Conclusion :Cette étude est la première au Québec et au Canada à avoir utilisé simultanément plusieurs matrices biologiques pour évaluer l\u27exposition à divers métaux chez des apprentis tout au long de leur programme de formation en soudage. Elle a démontré que même l\u27exposition aux fumées de soudage dans un environnement d\u27apprentissage contrôlé peut entraîner une augmentation significative des doses absorbées de plusieurs métaux et que les concentrations de métaux mesurées simultanément dans l\u27urine, les cheveux et les ongles sont des biomarqueurs pertinents de l\u27exposition aux fumées de soudage dans certaines conditions. Le présent rapport résume le contenu de trois articles qui ont détaillé les résultats en lien avec l’objectif de cette étude. Abstract Problem and objectives: Welding fumes are classified as carcinogenic to humans and are associated with an increased risk of several other adverse effects on welders’ health. The general objective of this research was to establish the nature and level of exposure to metal constituents during welding activities among apprentice welders in Québec, by taking measurements in various biological matrices and the air during longitudinal monitoring. Method: This research was carried out at welding apprenticeship schools in the Montréal area, where the most common welding techniques are used. It involved monitoring the exposure to fumes and their metal constituents in 116 individuals during welding activities involving different processes: shielded metal arc welding (SMAW), gas metal arc welding (GMAW) and flux cored arc welding (FCAW). The serial measurement of metallic multi-elements was carried out in several biological matrices (urine, nails, hair) in order to evaluate the metallic elements most absorbed in the body, and the biological matrices that were most relevant for monitoring workers, as well as factors influencing the doses absorbed. Sampling of welding fumes was also performed at the breathing zone of workers on typical days. Results: Monitoring of biological levels before the start of the program, and then at the beginning and end of the successive SMAW, GMAW and FCAW modules showed that concentrations of iron (Fe), manganese (Mn), nickel (Ni) and chromium (Cr) increased steadily over time in fingernails, toenails and hair throughout the welding program. Arsenic (As) concentrations gradually increased in fingernails and hair, but not in toenails. Cobalt (Co) concentrations in fingernails and toenails also increased over time during the welding program, but not in hair. The levels of Mn, Fe and Ni in the urine were higher at the end of the SMAW module compared to when it began, but did not increase in the following modules, GMAW and FCAW. The increase in exposure time during the welding program (the “time” variable) was the main predictor of the levels of the most absorbed metals, in particular, Fe, Mn, Ni and Cr. Age, ethnicity and annual household income had an effect on metal levels and were considered confounding factors. Conclusion: This study is the first in Québec and Canada to have simultaneously used several biological matrices to assess exposure to various metals in apprentices throughout their welding training program. It demonstrated that even exposure to welding fumes in a controlled learning environment can lead to a significant increase in the absorbed doses of several metals and that the concentrations of metals measured simultaneously in urine, hair and nails are relevant biomarkers of exposure to welding fumes under certain conditions. This report summarizes the content of three articles that detailed the results in relation to the study’s objective