ICP-MS et toxicologie professionnelle

ICP-MS and occupational toxicology

Laboratoire de Toxicologie et Génopathies, CHRU de Lille, Hôpital Calmette, Avenue du Pr Jules Leclercq, 59037 LILLE cedex

Auteur de correspondance : l.labat@chru-lille.fr

Reçu : 30 Mars 2007
Accepté : 16 Avril 2007

Résumé

La spectrométrie d'émission en plasma induit couplée à la spectrométrie de masse (ICP-MS) est une technique d'analyse multi élémentaire qui s'adapte parfaitement au dosage des métaux dans le cadre de surveillances d'expositions en milieu professionnel. Cette technique est sensible, spécifique, rapide et ses performances expliquent sa présence aux côtés de méthodes plus classiques utilisant la spectrométrie d'absorption atomique. Elle peut être utilisée en monoélémentaire, comme dans la surveillance de l'exposition au plomb en milieu professionnel. La méthode de dosage a été validée dans le sang total et la gamme de linéarité entre 2 et 1000 g/L permet de surveiller les expositions parfois importantes que l'on peut rencontrer sur certains sites industriels. Elle permet également le suivi en population générale et notamment le suivi de jeunes enfants dont la moyenne des concentrations se situe aujourd'hui dans la région Nord-Pas de Calais aux environs de 30 g/L. Cette méthode de dosage, comparée à la méthode de référence en spectrométrie d'absorption atomique pour le dosage du plomb sanguin montre des résultats plus performants en terme de variabilité et sensibilité avec des limites de détection plus faibles. Le suivi de l'exposition au mercure par le dosage du mercure urinaire est également facilement réalisable en ICP-MS sous certaines conditions. L'utilisation d'un mélange contenant de l'or en milieu acide favorise l'oxydation en formes non volatiles. La dilution des échantillons réalisée pour ne mesurer que des concentrations inférieures à 10 g/L, associée à une maintenance stricte de l'appareil permet d'éviter l'effet mémoire du Hg. La surveillance de l'exposition au chrome hexavalent (Cr^VI) en milieu professionnel est proposée par le dosage du chrome urinaire total ou du chrome sanguin en ICP-MS équipée d'une cellule de collision en mode hélium. Sachant que plus de 80% du Cr^VI s'élimine dans les urines en chrome trivalent (Cr^III), le chrome total urinaire reste un bon indicateur de l'exposition récente mais une partie correspond au Cr^III, élément essentiel dans l'organisme. Pour le suivi de l'exposition professionnelle à l'arsenic, cancérogène de catégorie 1, il est indispensable de séparer l'arsenic d'origine alimentaire comme l'arsénobétaine des autres formes toxiques de l'arsenic. Une nouvelle méthode de spéciation est décrite en CLHP/ICP-MS sur une colonne ionique G3288-800000 (4,6×250 mm, Agilent Technologies). Après injection directe d'un volume de 5 L d'urine, la séparation des différentes formes : As^III, As^V, acide monométhyl arsonique, acide diméthyl arsinique et arsénobétaine est réalisée. Cette séparation en 12 minutes avec une limite de détection de 0,8 g/L pour chacune des espèces a été mise en place dans notre laboratoire pour une application en milieu professionnel.

Abstract

Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) is a multi-elementary technique for metal analysis for occupational monitoring. It is sensitive, specific and fast and these performances explain his position near classical techniques as atomic absorption spectroscopy (AAS). ICP-MS can be used for mono-elementary analysis for exposure evaluation to lead in occupational activities. Linearity was studied between 2 and 1000 g/L in blood, suitable for occupational biomonitoring or obligatory notification of lead poisoning with blood concentrations near 30 g/L in Nord-Pas de Calais region. ICP-MS method for lead determination in blood, in comparison with AAS reference methods, show results more performant for variability and sensibility with lower detection limit. Biomonitoring in occupational exposure for mercury is proposed in ICP-MS with special conditions. Golden used in acidic buffer allows oxidation in non volatile forms. Samples dilution proposed to obtain urine concentrations less than 10 g/L, with an adequate maintenance of the equipment, allow eliminating memory effect. For chromium (hexavalent form), biomonitoring with determinations in urine or blood is proposed in ICP-MS equipped with a collision/reaction cell in helium mode. More than 80% of Cr^VI is eliminated in urine as Cr^III, and determination of total chromium is adapted for recent expositions, even if Cr^III is an essential element for human also eliminated in urine. For arsenic, a human carcinogenic potential with a CEE classification in first category, it is necessary to separate arsenobetaine with food origin, and other toxic forms of arsenic. A new speciation method is described in CLHP/ ICP-MS on ionic column G3288-800000 (4.6×250 mm, Agilent Technologies). After direct injection of urine (5 L), separation of As^III, As^V, monomethyl arsonique acid, dimethyl arsinique acid and arsenobetaine is realised. The separation in 12 minutes with a detection limit of 0.8 g/L for each form is applied in our laboratory for occupational biomonitoring.