L’air respirable contient environ 21% d’O2 et en deça d’une teneur d’environ 17% le risque de perte de connaissance brutale sans signe précurseur, est à








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Asphyxie oxyprive

L’air respirable contient environ 21% d’O2 et en deça d’une teneur d’environ 17% le risque de perte de connaissance brutale sans signe précurseur, est à craindre.

Les suites d’un tel accident peuvent être fatales si l’intéressé n’est pas immédiatement secouru.
Il existe plusieurs causes à la diminution du taux d’O2.

Lors du travail dans un espace confiné, deux types de mécanisme sont en cause :

consommation de l’O2 par combustion vive (chauffage avec flamme, soudage…) ou lente (fermentation, rouille, chauffage catalytique…) par fixation sur un support quelconque (charbon actif humide par exemple)

2° apport d’un gaz inerte même non toxique :

  • inertage à l’azote, à l’anhydride carbonique, à l’hélium, aux gaz de combustion…

  • utilisation de gaz protecteurs en cas de soudage sous gaz inerte

  • évaporation d’azote liquide lors de son utilisation pour refroidissement ou congélation

  • fonctionnement d’une extinction automatique


Les gaz inertes sont dépourvus d’action physiologique, on les nomme  asphyxiants simples, par opposition aux asphyxiants chimiques : ils ne suppriment pas le flux sanguin cardiaque, ni n’altèrent la fonction de l’hémoglobine.

Ils ne provoquent d’asphyxie que lorsqu’ils sont en concentration suffisante pour diminuer la concentration de l’oxygène dans l’air inspiré à des niveaux tels que la SaO2 et la Pa O2 décroissent entraînant un apport insuffisant d’O2 aux tissus.
Il s’agit d’un risque typique du travail en espace confiné : cuves, fosses, silos, galeries, puits, grottes, cales de bateaux.

Dans ces circonstances de travail l’exposition simultanée à plusieurs asphyxiants simples et chimiques n’est pas rare.


Effets cliniques de la privation d’O2
En fonction de la concentration O2 dans l’air inspiré, exprimé en % volume :

- 21 à 16,5% : aucun effet manifeste

- 16 à 12% : tachypnée, tachycardie, légère incoordination

- 14 à10% : labilité émotionnelle, épuisement après un effort minime

- 10 à 6% : nausées, vomissements, mouvements léthargiques et parfois perte de connaissance

- moins de 6% : convulsions suivies d’apnée puis arrêt cardiaque
Privation d’O2, examen clinique :

Le diagnostic devra systématiquement être évoqué devant tout salarié présentant des perturbations comportementales et/ou des anomalies du rythme respiratoire.

Perturbations neurologiques : céphalées, vomissements, vertiges, confusion mentale, convulsions, pertes de connaissance transitoires et coma.

Des perturbations comportementales aiguës telle qu’une désorientation, un comportement agressif et une panique peuvent être subtils à percevoir.

Toute altération neuropsychiatrique survenant dans un contexte de travail en milieu confiné doit être considéré comme une encéphalopathie anoxique potentielle.

La chronologie exacte des troubles de la conscience est essentielle et doit être transmise au service d’urgence qui prend en charge le salarié.
Perturbations cardio-vasculaires : les gaz asphyxiants peuvent induire un angor, un infarctus du myocarde, une arythmie, une hypotension voir un arrêt cardio-respiratoire.
Ces signes apparaissent dès que le sujet est placé dans l’atmosphère appauvrie en O2.

Ils surviennent encore plus rapidement si le sujet présente des besoins en O2 majorés, par exemple en cas d’effort physique.

Le pronostic en cas de survie est fonction du niveau d’exposition, importance de l’hypoxie et durée de l’exposition. Les lésions hypoxiques réversibles touchent différents tissus.

Exemples de gaz asphyxiants simples
Méthane CH4 :famille chimique : hydrocarbures aliphatiques, gaz incolore, inodore, insipide inflammable, de densité spécifique 0,717, biologiquement inerte. Moins dense que l’air il aura tendance à se dissiper vers le haut. Cependant sous forme liquéfiée il laissera échapper des vapeurs qui resteront vers le sol, mais qui s’élèveront vers le haut dès qu’ils se réchaufferont.

DIVS danger immédiat pour la vie et pour la santé : 5000 ppm

Il est le composant essentiel du gaz naturel à usage domestique et industriel.

Il est produit lors de la décomposition de matières organiques d’origine végétale (gaz des marais) ou animale.

Le grisou (« coup de grisou » explosion dans les mines) est un mélange d’air et de méthane.

Son utilisation et sa manipulation nécessitent une ventilation adéquate et à défaut le port d’un appareil respiratoire approprié.

Le méthane est un asphyxiant simple qui déplace l’O2 de l’air. Les principaux symptômes associés à l’asphyxie simple sont des maux de tête, des nausées, des vertiges, l’incoordination, des difficultés respiratoires, une perte de connaissance et possiblement la mort par asphyxie.

Ethane C2H6 : gaz incolore, inodore, de densité spécifique 1,242 à 25°.

A forte concentration il est irritant des voies aériennes supérieures et sensibilise le myocarde à l’action des catécholamines. Il est asphyxiant simple et déplace l’O2 de l’air. Constituant du gaz naturel, il est utilisé comme réfrigérant.

Azote : gaz incolore, inodore, utilisé dans la synthèse de l’ammoniac.

Son utilisation croissante dans des domaines variés sous forme d’azote liquide est à l’origine d’un nombre croissant d’accidents parfois mortels.

La diminution du taux d’O2, causée par une augmentation du taux d’azote dans l’air, interveint notamment dans une salle cryogénique, lors de certaines manipulations liées aux produits stockés ou à l’utilisation des récipients. En effet, ces manipulations provoquent une vaporisation de l’azote liquide. A la pression atmosphérique, 1 litre d’azote liquide en se réchauffant à la température ambiante génère 691 litres de gaz.

Dioxyde de Carbone : gaz incolore, inodore, de goût aigrelet, plus lourd que l’air.

Il est toxique comme asphyxiant simple mais possède un effet narcotique propre pour des expositions de quelques minutes à des concentrations de 7 à 10%.

Il est utilisé comme solvant des matières organiques (fluide supercritique) et sous forme de liquide (neige carbonique) dans les extincteurs.

La principale source d’exposition professionnelle reste le travail en cuverie ou en brasserie en période de fermentation. Il est aussi présent dans l’industrie agro-alimentaire (conservation, gazéification) la protection des soudures, le traitement de l’eau, la synthèse de l’urée.

Il est produit lors des combustions et des putréfactions.

Risque dioxyde de carbone

(Chapitre traité à partir d’une synthèse des données de la littérature sur les intoxications au dioxyde carbone, les sources d’exposition, les cas publiés et les principes de prévention)
Dans les industries de fermentation, le risque du CO2 reste essentiellement celui d’une sidération brutale des centres nerveux avec syncope et décès.

Un effort d’information concernant la gestion du risque CO2 est nécessaire dans des milieux professionnels souvent peu avertis du risque toxique d’un gaz réputé « naturel »

1° Toxicité du CO2
Propriétés physiques

A température ambiante le CO2 est un gaz inodore, incolore, plus lourd que l’air et non conducteur. A forte concentration il aurait une saveur légèrement piquante.
Rappel physiologique

Produit du métabolisme cellulaire, le CO2 est naturellement émis par la respiration des êtres vivants. Dans l’organisme humain le CO2 est avec l’O2 le gaz le plus finement régulé, la pression partielle de CO2 reste constante en situation normale. Dès les plus petites concentrations inhalées (inférieures à celles provoquant les premiers symptômes fonctionnels) la pression télé-expiratoire de CO2 (PETCO2) augmente. Cela semble traduire les effets des mécanismes physiologiques de régulation du pH et de la Pa CO2, les deux principaux mécanismes étant l’augmentation du débit cardiaque et l’hyperventilation, activés pour compenser une production endogène accrue de CO2.

L’intensité de la réponse ventilatoire est dose-dépendante et reproductible.
Etudes expérimentales et données de toxicité acquises lors d’étude d’accidents :

Le CO2 a longtemps été considéré comme un gaz asphyxiant physique agissant par diminution de la fraction inspirée d’O2. Or pendant ces 50 dernières années le CO2 a fait l’objet de nombreuses études tant pour étudier les mécanismes de sa régulation que pour évaluer ses propriétés thérapeutiques ou sa toxicité.

Des études sur des volontaires sains avec leur consentement éclairé ont été menées pour connaître les effets et la toxicité du CO2. Ces études réalisées en normoxie ont mis en évidence des effets toxique indépendants de l’asphyxie oxygénoprive.

L’exploitation des données recueillies lors d’accidents exposant au CO2 permet également de dégager certains points concernant la toxicité aiguë chez l’homme.

Néanmoins il reste cependant difficile de faire la part des deux mécanismes dans la genèse de la pathologie observée lors des situations d’exposition accidentelle.
Différentes études ont portés sur l’observation des effets induits sur des volontaires sains par la respiration à travers un masque d’air enrichi en CO2 ;

je citerais parmi les effets observés :


  • des symptômes dose-dépendants, sensation de souffle court, oppression thoracique, palpitations, sudations, paresthésies des extrémités et vertiges. La fréquence respiratoire n’est pas modifiée sous 6% de CO2, elle commence a augmenter à partir de 8%. Un tiers des sujets présente des céphalées après 5 à 20 min à 8% de CO2.

  • Les performances de raisonnement logique et arithmétique sont significativement plus lentes sous 6,5 et 7,5% de CO2.

  • Les seuils sensoriels sont augmentés à partir de 5% de CO2 inhalé (sensibilité auditive, discrimination et délai d’apparition d’images visuelles)

  • Temps de réaction et durée d’exécution de mouvements complexes sont allongés entre 4% et 6%. Ceci suggère une réduction des capacités de réaction en cas d’exposition accidentelle.

  • Des effets dépresseurs ont aussi été observés pour des concentrations faibles de CO2, ils sont d’origine centrale, lié à l’effet narcotique.

  • Après arrêt de l’exposition, 90% du CO2 accumulé sont éliminés en un peu moins de 2 min, la grande majorité des symptômes s’estompent dans l’heure suivant la fin de l’exposition

  • L’irritabilité observée dans les conditions expérimentales pourrait être aussi un facteur du refus du masque à O2.

  • La concentration seuil des effets narcotiques semble se situer autour de 11% de CO2 dans les expérimentations ayant duré moins de 20 min mais aucune n’a précisé la durée de l’exposition minimale entraînant un effet narcotique.

Le seuil de l’effet narcotique semble proche du seuil des symptômes fonctionnels : la marge semble donc réduite entre les conditions qui peuvent provoquer les signes d’alarme et celles qui compromettent toute réaction possible.

Le niveau de concentration de CO2 qui serait mortel pour l’homme est très incertain. Des chiffres très variés ont été évoqués par les auteurs, rarement accompagnés de durées d’exposition : 10 à 25% pendant plusieurs heures pour certains et plus de 30 à40% pour d’autres. La plus petite concentration de CO2 mesurée après un accident mortel était de 11%, durée d’exposition d’au moins 10 min mais la concentration d’O2 n’était que de 10%.
Symptomatologie rapportée au cours des intoxications au CO2



Fraction inspirée

de CO2




Sup à 7%

Effets secondaires peu spécifiques (*) ayant valeur d’alarme dans un contexte évocateur

15%

Perte de connaissance sans prodromes

20%

Clonies,apnées sans prodromes

30-40%

mort

Fraction inspirée

De 02




< 15-16%

Céphalées, sudation, hyperventilation

<10%

Stupeur, amnésie, incoordination motrice

<6-8%

Perte de connaissance, arrêt cardio-respiratoire































<98%

Stade indifférent : baisse de la vision nocturne, tachycardie, hyperventilation

<90%

Stade compensé : seuls les patients fragiles sont symptomatiques

<82%

Stade décompensé : soif d’air, céphalées, troubles du jugement et de la coordination, troubles de l’humeur, baisse de l’acuité visuelle, paresthésies , confusion, cyanose

<64%

Stade critique : détérioration de la coordination et du jugement en 3 à 5 min puis perte de connaissance

SATURATION ARTERIELLE EN O2





(*) abattement, faiblesse des membres, céphalées, anxiété, sensation de fatigue intense,paresthésies, vertiges, dyspnée, inattention, jambes tremblantes, troubles visuels, palpitations, impression d’être confus, bouffées de chaleur, douleur thoracique.
2° Sources d’exposition au CO2
En milieu professionnel, les sources d’exposition sont nombreuses.

On peut regrouper ces sources en 5 grandes catégories :

  • utilisation professionnelle du CO2

  • sources de fermentation en milieu confiné

  • sources telluriques

  • production endogène en milieu confiné

  • origines diverses 



1° Utilisation professionnelle:

CO2 GAZEUX

CO2 LIQUIDE livré à temp. ambiante

(bouteilles) ou réfrigéré (citernes)
CO2 SOLIDE

2° Sources de fermentation en milieu confiné :


  • carbonatation des boissons gazeuses

  • soutirage des boissons (bière à la pression)




  • conservation et conditionnement de produits alimentaires ou pharmaceutiques

  • accélérateur de croissance de cultures maraîchères dans les serres




  • agent extincteur (installations fixes d’extinction automatique sur des sites à haut risque de feux de surface par réduction de la teneur en O2 de l’atmosphère, production de neige carbonique et de gaz par distension du CO2 liquide à la pression atmosphérique)

  • détergent pour les machines à laver au CO2 dans les teintureries en remplacement du perchloroéthylène depuis 1996



  • fabrication et utilisation de carboglace (secteur le plus sensible en matière de sécurité dans l’industrie du CO2)

  • essais climatiques

  • réfrigération et surgélation de tous produits alimentaires

  • « sablage » avec des billes de glace carbonique (chantier de retrait d’amiante, risque majoré par le confinement)



  • production de boissons alcooliques (vin, bière, cidre)

  • levée des pâtes farineuses

  • culture de micro-organismes et extraction des tanins

  • stockage de farine, blé ou graines dans les cales des navires (concentration CO2 augmente si ventilation diminue et humidité augmente)

  • stockage des céréales en silo (souvent sup à 20% CO2 parfois jusqu’à 76%

  • cuves de vendanges, lors de la cuvaison pendant la fermentation du moût, mais aussi décuvage, stockage et nettoyage des cuves

  • fosses et égouts

fosses géantes à purin (digestion anaérobie des matières organiques produisant hydrogène sulfuré, méthane, ammoniac et CO2 libérés par agitation du purin)

3° Sources telluriques :

4° Production endogène en milieu confiné :

5° AUTRES SOURCES :


  • grottes et cavernes (par accumulation de couches calcaires et d’autant plus que la pression barométrique et basse)



  • puits, égouts, canalisations, mines (charbon, sel potassique) construction de tunnels et de sous-sols d’immeubles, caves







  • sous-marins, jusqu’à 3% dans les « snorchel » munis de tubes rétractables, entre 0,7% et 1% dans les sous-marins nucléaires

  • plongeurs (augmentation de la PaCO2 par hypoventilation, en partie due à la résistance respiratoire, à l’espace mort et au gaz hyperbare)

  • scaphandriers, astronautes, avions, tanks, abris antiatomiques






  • incendies, émanations gazeuses provenant des cuves de réduction électrolytique de l’alumine, utilisation diagnostique et thérapeutique (réanimation pour réduire les lésions barotraumatiques de la ventilation mécanique), utilisation expérimentale (agent anxiogène utilisé dans la recherche des mécanismes neurobiologiques des troubles de paniques)










Une caractéristique commune à beaucoup de ces sources d’ d’exposition au CO2 est d’intervenir en espace confiné.

Un espace confiné est un lieu dont le rapport volume sur dimension d’ouverture est tel que les échanges naturels de l’air intérieur avec l’atmosphère extérieure sont particulièrement réduits.

Cette restriction aux mouvements d’air peut être due :

  • soit à l’étroitesse du lieu par rapport à sa longueur ou sa profondeur. Dans ce cas l’accès peut être relativement libre définissant un espace confiné ouvert : galeries, grosses canalisations, cales de navires ou de péniches, puits, regards, vides sanitaires

  • soit à la nature fermée du lieu : l’entrée se fait par une ou plusieurs petites ouvertures (trou d’homme) définissant un espace confiné fermé (citerne de stockage, citerne routière, cuve, réservoir, silo, cales, ballast, réacteurs chimiques)


Une atmosphère non confinée est composée d’azote 78%, d’O2 21%, d’argon 0,9% et de CO2 0,03%

Ce dernier par sa densité tend à s’accumuler au fond des espaces confinés, en déplaçant ou en remplaçant l’O2 de l’air.
3° Intoxications au CO2 dans la littérature
La revue de la littérature reportant des accidents en présence de CO2 met en évidence une grande hétérogénéité des causes, néanmoins certaines caractéristiques communes peuvent être dégagées :

  • rapidité d’installation du malaise

  • absence de cyanose

  • absence d’érythrose (diagnostic différentiel intoxication au CO)

  • rapidité de la récupération, une à quelques heures après le retrait de l’atmosphère toxique

  • caractère complet de la récupération en l’absence de perte de connaissance, si perte de connaissance les séquelles les plus fréquentes sont des céphalées

  • en cas d’accident mortel, rapidité de survenue du décès, quasi immédiate après la perte de connaissance qui survient dès les premiers instants de l’exposition

  • limitation du moment critique à la période d’exposition


Le mode de répartition du gaz dépends de sa densité mais aussi de son espace de diffusion et des caractéristiques aérauliques et thermiques des lieux. Une répartition hétérogène du gaz semble pouvoir expliquer la coexistence de sujets indemnes et de victimes, voire de sujets décédés d’emblée.

En milieu confiné peu de facteurs s’opposent à l’accumulation progressive du CO2 en point bas et donc à un appauvrissement conséquent en O2. Dans cette situation l’accumulation de CO2 se fait sous forme d’une nappe homogène avec de très fortes concentrations. En milieu viticole par exemple, des mesures effectuées lors de contrôle de cuveries ont montré que la concentration de CO2 varie très rapidement sur quelques centimètres de hauteur.

Dans une cuverie bien ventilée, en période de fermentation, cette concentration passe de 2,5% à une hauteur de 0,5 cm au-dessus des cuves, à 40% 20 cm en dessous du bord des cuves. Dans une cuve de 2 m de hauteur en décuvaison, des concentrations de 3% et de plus de 65% sont séparées par 80 ou 120 cm de hauteur selon le niveau du vin dans la cuve. Le travailleur qui descends dans cette nappe peut être victime d’un effet de sidération des centres nerveux avec syncope immédiate suivie d’un décès rapide.

Ce type est trop souvent suivi d’autres accidents en chaîne du fait de l’intervention malencontreuse, sans équipement préalable, de témoins non avertis.
4° Prévention du risque CO2
VLE professionnelle

En France, il n’existe pas de VLE professionnelle

indicative ou réglementaire pour le CO2.

Cependant la circulaire de ministère du travail du 9 mai 1985 (relative au commentaire technique des décrets n° 84 -1093 et 84-1094 du 7 décembre 1984 concernant l’aération et l’assainissement des lieux de travail) précise que pour l’aération des locaux à pollution non spécifique par dispositifs de ventilation, les débits minimaux d’air neuf à introduire sont établis sur la base d’une concentration maximale admissible de CO2 de l’ordre de 1000ppm.
VALEURS LIMITES D’EXPOSITION PROFESSIONNNELLE




Valeur moyenne pondérée sur 8 heures

Pic momentané

IDLH (évacuation immédiate obligatoire)

Union Européenne

5000 ppm : 0,5%







Allemagne

5000 ppm : 0,5%







Royaume-Uni

5000 ppm : 0,5%

15000 ppm, 10 min




Etats-Unis

5000 ppm : 0,5%

30000 ppm,15 min

40 000 ppm : 4%


IDLH : Immediately Dangerous to Life ans Health concentration, seuil limite pour une évacuation rapide des salariés avec absence d’effet irréversible sur la santé.
Information, sensibilisation au risque CO2

La plupart des accidents survenus en milieu professionnel ont concerné des sites de travail hors industrie, inconstamment fréquentés (cales de navire, puits silos, cuves) souvent sources non permanentes de CO2 (fermentation, conditions atmosphériques).

Les études récentes faites en milieu viticole constatent l’inefficacité des campagnes préventives sur le risque CO2 déjà menées dans ce milieu. Ils concluent à la nécessité d’une information itérative afin de modifier la représentation que se font les viticulteurs du risque CO2. Et d’une incitation à faire des contrôles de leurs installations, à se munir d’appareils de contrôle de la qualité de l’atmosphère des cuves, même s’il n’y a pas d’obligation légale actuellement.

La sensibilisation au risque est un préalable à toute démarche de prévention.
Principes de prévention

  • instructions adéquates aux employés sur la nature exacte du risque et la manière de s’en prémunir

  • signalisation du danger potentiel sur le lieu du travail

  • ventilation active préalable suivi d’une vérification de la qualité de l’atmosphère avant d’entrer (nombreuses méthodes physiques ou chimiques pour vérifier la teneur en CO2 dans l’atmosphère de travail)

  • sécurisation du travailleur par un harnais relié à une corde et surveillance de l’extérieur

  • utilisation d’appareil respiratoire isolant si la présence d’un niveau élevé de CO2 est prévisible et inévitable

  • les secours extérieurs doivent pouvoir identifier immédiatement le risque en cas d’accident : toute personne qui alerte les secours doit être en mesure, parce qu’elle en a connaissance, de signaler le risque CO2 aux secours


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