Determination of the elemental composition of micrometric and submicrometric particles levitating in a low pressure Radio-Frequency plasma discharge using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy

International audienceThe LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) technique has shown its potential in many fields of applications including that of aerosol analysis. The latter is usually carried out on the particle flow, thereby allowing quantitative detection in various experimental conditions such as ambient air analysis or exhaust stack monitoring, to name but a few. A possible alternative method for particle analysis has been experimented combining a low pressure RF (Radio-Frequency) plasma discharge with the LIBS technique. Such approach has two peculiar features in comparison to the usual LIBS analysis. First, the particles injected in the RF plasma discharge are trapped in levitation. Second, the analysis is performed at a reduced pressure of around 1 mbar. LIBS detection at such low pressure has this peculiarity that particle vaporization is assumed to be achieved through direct laser particle interaction whereas it is caused by laser-induced plasma ignited in the gas at atmospheric pressure. The use of such particle trap could allow improving particle sampling, making organic particle analysis possible (by using an inert gas for RF plasma ignition) and even (depending on the pressure) obtaining a better signal to noise ratio. Detection of the elements of nanoparticle agglomerates made following their injection in the RF discharge has demonstrated the feasibility of such approach. Future experiments are intended to explore its potentialities when tackling issues such as process control or ambient air monitoring

Nanomaterials risk assessment in the process industries : evaluation and application of current control banding methods

International audienceNanotechnology is a rapidly growing field and industrial developments are more and more challenged by potential health and safety risks pertaining to manufactured nanomaterials. This matter is far from being solved due to the current lack of reliable data addressing occupational safety as well as environmental field. In this context, the Control Banding (CB) approach appears particularly interesting to assess ESH risks associated to nanomaterials. Our study focuses more specifically on four CB methods which have been analysed in order to highlight their a priori limits and evaluate their effectiveness for perform risk assessment in the industry. Our study concludes that too conservative frameworks, multiplicity of factors and complex algorithm are critical elements that can limit the effectiveness of the tools for risk assessment in the industry

Spectroscopie d'émission sur plasma induit par laser (LIBS) pour le suivi en continu des polluants émis des sources fixes

National audienceLe contrôle des métaux lourds à l'émission des sources fixes est fait actuellement selon la norme NF: 14385:2004 impliquant des prélèvements sur site, le conditionnement des échantillons et leur analyse en laboratoire par ICP, de qui conduit à des temps d'analyse de plusieurs jours. Notre étude, réalisée dans le cadre d'une thèse ADEME menée à l'INERIS et au CEA vise le développement d'un outil d'analyse permettant le contrôle en continu et in-situ des métaux lourds particulaires présents dans les effluents des sources d'émission fixes. Cet appareillage, basé sur la technique LIBS qui consiste à réaliser l'analyse de la signature spectrale d'un plasma induit par laser, permet en effet d'effectuer des analyses quantitatives de particules micrométriques métalliques directement en sortie de cheminée avec des temps caractéristiques de quelques minutes. Deux approches sont menées conjointement pour l'analyse de particules micrométriques de CuSO4,5H2O (1u

Urban aerosols survey LIDAR and numerical model

In this paper, we present a new methodology for urban aerosol survey, coupling Lidar measurements and numerical models. The aim of this study is build a continuous survey of aerosol impact on the local and regional scale

Nanoparticle manufacture ambient air chemical and physical survey as a tool for accidental and chronic risk assessment

Nowadays, nanotechnology lets foresee many opportunities and benefits for new materials with significantly improved properties as well as revolutionary applications in large industrial flelds. Analysts have estimated that the size of the market was 900 million Euro in 2005 and will be 11 billion Euro in 2010. However, nanomaterial industrial stakeholders are currently encountering potential problems with hazard control in their production plants. Release of nanoparticles in air can lead to violent chemical reactions and even explosions because of their small size and energetic properties, and hence high chemical reactivity. Another major safery concern is the impact of manufacturing nanoparticles on the environment and more specifically on the health of workers and of neighbouring populations. Thus, a key issue consists of controlling the release of nanoparticles with chemical or physical toxicological impacts under the ambient background

Détection de particules micrométriques en suspension dans l'air par technique LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)

International audienceLes aérosols peuvent être définis comme des particules solides ou liquides en suspension dans un gaz avec des diamètres s'échelonnant du nanomètre jusqu'à plusieurs micromètres. La génération d'aérosols dans les procédés industriels peut représenter une menace pour les travailleurs comme pour l'environnement. La possible émission, sous forme de particules de tailles micrométriques/submicroniques, de métaux lourds issus des rejets canalisés d'industries (telles que les fonderies ou les incinérateurs) ou bien encore de pelotes de nanotubes de carbone sur leur lieu de production, en sont deux exemples. Les rejets de métaux lourds dans l'atmosphère sont essentiellement d'origine anthropique et produits par des industries impliquant notamment des procédés de combustion comme les incinérateurs et les fonderies. Compte tenu des effets nocifs avérés des métaux lourds sur l'homme et l'environnement, les rejets sont encadrés par des réglementations (arrêtés du 02 février 1998 et du 20 septembre 2002). L'évolution de celles-ci, toujours plus stricte, nécessite le développement d'outils adaptés et notamment, d'une instrumentation de terrain permettant l'analyse in-situ en automatique avec une résolution temporelle adéquate. Les travaux présentés ici sont focalisés sur la quantification en temps réel de la fraction particulaire dans une gamme de tailles s'échelonnant de 1 à 10 µm. Depuis leur découverte, les nanotubes de carbone (NTC) suscitent un intérêt croissant eu égard aux très nombreuses applications possibles dans de nombreux domaines industriels. Les nombreuses applications potentielles des NTC soulèvent l'enthousiasme mais également des inquiétudes. Les possible effets que pourraient avoir les NTC sur la santé humaine sont très mal connus et les recherches sur ces sujets toujours en cours. Leur morphologie en forme de fibre est inquiétante car elle rappelle celle de l'amiante. Au risque lié à la morphologie des NTC s'ajoute celui de la toxicité chimique des éléments contenus dans les nanotubes de carbone, souvent des éléments de catalyse. Sur les lieux de production, la voie aérienne est la source la plus probable de contamination. Bien que les procédés de production soient sécurisés, une possible fuite n'est jamais à écarter. De plus, le risque d'exposition existe à plusieurs étapes de production, tels que le conditionnement du produit final par exemple. Il est donc nécessaire de disposer d'outils de terrain permettant d'accéder à la taille et à la morphologie mais aussi à la composition chimique des particules émises. Il existe à l'heure actuelle peu d'instruments permettant, in-situ et en temps réel, de détecter l'émission de particules et de mesurer les concentrations émises selon leur nature chimique élémentaire. La technique LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) ou spectroscopie de plasma induit par laser semble adaptée à une telle problématique. C'est pourquoi elle a été appliquée dans les deux cas susmentionné

Study of ozone smog episodes by Lidar 3D measurements in Lyon and Paris during summer 1999

Every summer, ozone smog episodes systematically take place in large agglomerations. In order to prevent them, a better understanding of formation dynamics is needed using numerical models. These models must, however, be validated. Lidar is a unique tool for this task since it provides 3D measurements, for example combining 2D spatial measurements with time in an "animation movie". We present here two recent examples of such ozone Lidar measurement campaigns: the first over Lyon, was mainly used to evaluate a UAM-V type photochemical model and obtain ozone inter comparison data between ground level monitors and Lidar results. The other was performed in Paris and dedicated to validating the Lidar measurements themselves

Air–Liquid Interface In Vitro Models for Respiratory Toxicology Research: Consensus Workshop and Recommendations

In vitro air–liquid interface (ALI) cell culture models can potentially be used to assess inhalation toxicology endpoints and are usually considered, in terms of relevancy, between classic (i.e., submerged) in vitro models and animal-based models. In some situations that need to be clearly defined, ALI methods may represent a complement or an alternative option to in vivo experimentations or classic in vitro methods. However, it is clear that many different approaches exist and that only very limited validation studies have been carried out to date. This means comparison of data from different methods is difficult and available methods are currently not suitable for use in regulatory assessments. This is despite inhalation toxicology being a priority area for many governmental organizations. In this setting, a 1-day workshop on ALI in vitro models for respiratory toxicology research was organized in Paris in March 2016 to assess the situation and to discuss what might be possible in terms of validation studies. The workshop was attended by major parties in Europe and brought together more than 60 representatives from various academic, commercial, and regulatory organizations. Following plenary, oral, and poster presentations, an expert panel was convened to lead a discussion on possible approaches to validation studies for ALI inhalation models. A series of recommendations were made and the outcomes of the workshop are reported

Une approche innovante en matière de réduction des risques : safe by design

L'intégration dès la conception des produits et en tenant compte de toute la vie du produit avec une vision d’économie circulaire est une approche prometteuse pour limiter l’impact des produits et des substances en termes de risques. Par exemple pour des nanomatériaux, il est notamment possible de travailler sur la taille et la structure. Cette approche, innovante et proactive, peut concerner bien d’autres substances. A une plus grande échelle, elle constitue aussi une des briques de réflexion sur l’usine du futur

Les risques émergents, une préoccupation sociétale forte : l’exemple des perturbateurs endocriniens et des nanotechnologies

Les nouvelles substances et technologies, les nouveaux usages ou les préoccupations sociétales font apparaître des risques que l’on qualifie d’émergents