Surveillance du chlore

Le gaz chloré (Cl2) n'est peut-être pas quelque chose auquel vous pensez souvent, mais il joue un rôle étonnamment important dans notre vie quotidienne. Il est souvent utilisé pour traiter notre eau potable et est important dans de nombreuses opérations industrielles. Bien que le gaz chloré soit utile, il y a un inconvénient qui doit être pris en compte, particulièrement en termes d'impact environnemental.

Lorsque le gaz chloré est libéré dans l'atmosphère, il ne disparaît pas simplement ; il peut se combiner avec d'autres molécules, formant des composés toxiques qui sont dangereux pour l'environnement et notre santé. Par exemple, s'il entre dans les sources d'eau, il peut nuire à la vie aquatique et déstabiliser les écosystèmes. Même si le chlore est utile à diverses fins, il doit être manipulé avec prudence pour éviter ces conséquences indésirables.

En étant conscient de la façon dont le gaz chloré affecte l'environnement, nous pouvons prendre des mesures pour réduire son impact, comme trouver des alternatives plus sûres ou améliorer notre gestion. Cet article couvre des informations sur le gaz chloré, ses sources dans l'air ambiant, les niveaux permis, l'impact sur la santé et l'environnement, les mesures correctives possibles, la nécessité de moniteurs de chlore et différentes méthodes de surveillance du Cl2. 

Le gaz de chlore (Cl2) est un gaz jaunâtre-vert avec une odeur piquante utilisé dans diverses applications, y compris la désinfection, le traitement de l'eau, la fabrication, la fabrication de papier, l'industrie textile, le blanchiment et les produits pharmaceutiques. Il est détectable à de faibles concentrations (au-dessus de 0,3 - 0,5 ppm). Le Cl2 est plus lourd que l'air, ce qui fait qu'il reste dans les zones basses ou près du sol avec peu de mouvement de l'air. C'est un élément chimique qui appartient au groupe des halogènes avec le symbole Cl. Il a été isolé pour la première fois en 1774 et est rapidement devenu utile en tant qu'agent commercial.

Le gaz de chlore est légèrement soluble dans l'eau. Ainsi, il réagit pour former de l'acide hypochloreux (HClO) et de l'acide chlorhydrique (HCl). Il n'est pas inflammable mais peut réagir de manière explosive lorsqu'il est combiné avec d'autres substances telles que l'hydrogène, l'ammoniac, le gaz combustible, l'acétylène, l'éther, etc. Le gaz Cl2 est oxydant par nature et possède des propriétés de blanchiment. Il est toxique pour la vie humaine et végétale et peut corroder les métaux et d'autres matériaux. Une exposition continue ou à des niveaux élevés au Cl2 peut rapidement réduire le sens de l'odorat d'une personne, rendant l'odeur du Cl2 un indicateur peu fiable de sa présence. Ainsi, d'autres moyens, tels que la surveillance du chlore, sont des solutions viables pour fournir des avertissements adéquats d'exposition dangereuse.  

Le saviez-vous ? Le gaz de chlore est environ deux fois et demie plus lourd que l'air. Il se transforme en liquide à -34 °C (-29 °F). Il a une odeur forte et étouffante, et en respirer peut provoquer une suffocation, une oppression thoracique et un inconfort de la gorge. Dans les cas graves, il peut entraîner un remplissage des poumons avec du liquide, ce qui est extrêmement dangereux. Le chlore a été le premier gaz utilisé dans la guerre chimique lors de la Première Guerre mondiale. 

Chlore dans l'atmosphère :

Le chlore élémentaire est rarement présent dans la nature en raison de sa haute réactivité. Il peut se former à partir des réactions atmosphériques de composés contenant du chlore avec le NO2 et par l'oxydation des chlorures en présence d'oxydants puissants, tels que l'ozone.

Une fois libéré, il se combine rapidement avec d'autres produits chimiques/composés dans l'atmosphère pour former des composés secondaires au lieu de rester dans un état élémentaire pur. Le chlore se dissout dans l'eau et réagit pour former des sels de chlorure et des produits chimiques organiques chlorés tels que le chlorure de sodium (NaCl, sel commun), l'hypochlorite de sodium (eau de Javel), le chloroforme, etc. 

De nombreux produits chimiques contenant du chlore sont libérés à la surface de la terre. Ceux qui se dissolvent dans l'eau ne peuvent pas atteindre des hauteurs stratosphériques substantielles car ils sont "lavés" de l'atmosphère par la pluie ou la neige. Par exemple, l'aérosol océanique évaporé libère d'énormes quantités de chlore sous forme de particules de sel de mer (chlorure de sodium). Cependant, comme le sel de mer se dissout dans l'eau, le chlore est rapidement absorbé dans les nuages, la glace, la neige ou les gouttes de pluie et n'atteint pas la stratosphère.

Si vous voulez connaître la source du chlore, vous devez apprendre les composés qui contiennent l'élément chlorure. Il existe de nombreuses façons d'obtenir du chlore. On peut le trouver sous de nombreuses formes différentes dans la nature. En raison de sa haute réactivité, le chlore est peu susceptible de se produire naturellement sous sa forme libre. Lorsqu'on vous demande quelle est la source du chlore dans la nature, vous pouvez dire en toute sécurité le chlorure de sodium. Le chlore peut également être trouvé sous forme d'acide chlorhydrique et de chlorure d'ammonium. Ci-dessous, nous discuterons de certaines sources de chlore.

1. Fabrication chimique : Le chlore est utilisé pour fabriquer des produits chimiques organiques comme le monomère de chlorure de vinyle, le dichlorure d'éthylène et les solvants chlorés. 
2. Pharmaceutiques : Le chlore est utilisé comme intermédiaire dans la synthèse de nombreux médicaments, y compris ceux utilisés pour traiter l'asthme, la pression artérielle, l'épilepsie, l'inflammation et l'anémie.
3. Les piscines et l'eau de Javel sont deux autres sources de chlore dans l'environnement. Lorsqu'il est rejeté, le chlore se transforme rapidement en formes solubles dans l'eau et est éliminé de l'atmosphère inférieure. Un tel chlore n'atteint jamais la stratosphère en grandes quantités.
4. Les gaz d'échappement de la navette spatiale et de certaines fusées injectent du chlore directement dans la stratosphère ; les quantités sont très petites (moins de 1 % de l'apport annuel de halocarbures dans la stratosphère actuelle).
5. Même les composés de chlore organiques « industriels typiques » comme le pentachlorophénol, les biphényles polychlorés (PCB) et les tétrachlorodibenzo-dioxines (TCDD) ont été identifiés comme des produits chimiques naturels dans des sédiments vieux de 8 000 ans.

Saviez-vous cela ? Les océans relâchent environ trois millions de tonnes de chlorure de méthyle, un organochloré, dans l'atmosphère chaque année, beaucoup plus que ce que produisent les humains.

Les limites d'exposition admissibles du Cl2 en termes d'exposition professionnelle continue sont indiquées ci-dessous :

[Source : https://www.chlorineinstitute.org/stewardship/chlorine/health-hazards/]

La limite d'exposition admissible (PEL) donnée par l'OSHA (Administration de la sécurité et de la santé au travail) définit la concentration maximale de Cl2 à laquelle un travailleur non protégé peut être exposé. La PEL peut faire référence à une moyenne pondérée dans le temps de huit heures (TWA) ou à une limite d'exposition à court terme (STEL) de 15 minutes qui ne peut pas être dépassée à tout moment. De même, la limite d'exposition recommandée (REL) et la limite immédiatement dangereuse pour la vie ou la santé (IDLH) sont les limites d'exposition professionnelle recommandées par le NIOSH (Institut national pour la sécurité et la santé au travail), et les directives de planification de réponse d'urgence (ERPG) sont des directives d'exposition données par l'AIHA (Association américaine d'hygiène industrielle).

Limites d'exposition en milieu de travail 

1. OSHA : La limite d'exposition permise dans l'air (PEL) est de 1 ppm, à ne pas dépasser à aucun moment. 
2. NIOSH : La limite d'exposition recommandée dans l'air (REL) est de 0,5 ppm, qui ne doit pas être dépassée pendant n'importe quelle période de travail de 15 minutes. 
3. ACGIH : La valeur limite de seuil (TLV) est de 0,5 ppm en moyenne sur une période de travail de 8 heures et 1 ppm en tant que STEL (limite d'exposition à court terme). 

Les limites d'exposition ci-dessus ne concernent que les niveaux dans l'air. Lorsque un contact cutané se produit également, vous pouvez être surexposé, même si les niveaux de l'air sont en dessous des limites ci-dessus. 

Impact sur la santé

Effets immédiats sur la santé dus à une exposition au chlore peuvent survenir rapidement, y compris :

• Le contact avec le chlore peut irriter et brûler la peau et les yeux, pouvant causer des blessures aux yeux.
• Le contact avec du chlore liquide peut entraîner des engelures.
• L'exposition peut irriter le nez et la gorge, entraînant toux et respiration sifflante.
• Inhaler du chlore peut irriter les poumons, entraînant toux et essoufflement. Une exposition accrue peut conduire à un œdème pulmonaire, une urgence médicale caractérisée par un essoufflement extrême.
• L'exposition peut entraîner des maux de tête, des vertiges, des nausées et des vomissements.

Les effets suivants à long terme (chroniques) sur la santé peuvent survenir à un moment donné après une exposition au chlore et peuvent durer des mois ou des années : 

• Risque de cancer : Bien que le chlore ait été testé, il n'a pas été classé de manière concluante comme cancérigène humain selon les cadres réglementaires actuels.
• Risque reproductif : Le chlore a été testé, mais son potentiel à perturber les systèmes reproductifs n'a pas été déterminé de manière concluante.

Autres effets

• Le chlore peut déclencher une allergie semblable à l'asthme. Une exposition future peut déclencher des crises d'asthme caractérisées par un essoufflement, des sifflements, une toux et/ou une oppression thoracique.
• Une exposition répétée peut induire une bronchite, qui comprend une toux, du mucus et/ou un essoufflement, et peut entraîner des dommages pulmonaires chroniques.
• Un contact à long terme peut causer des dommages dentaires, une éruption cutanée, un gonflement et des cloques, une voix rauque, ou une perte de voix.

Certains effets sur la santé associés à l'exposition au gaz chlore sont indiqués ci-dessous :

[Source: https://www.chlorineinstitute.org/stewardship/chlorine/health-hazards/]

Impact environnemental

Le chlore peut entrer dans l'environnement par l'atmosphère sous forme de gaz HCl et d'aérosol, ou par le gaz chlore pour la désinfection et le dégraissage des effluents d'eau et d'égouts, ou sous forme d'ions chlorure (Cl-) dans les précipitations.

• Effets sur la végétation : Les fuites de gaz chlore provenant des stations d'épuration, des déraillements de train, des catastrophes industrielles et de la pollution de l'air ont été liées à des dommages à la végétation. 
• Effet des précipitations acides : Le sulfate (provenant des émissions de SO2) et le nitrate (provenant des émissions de NOx) contribuent de manière significative à l'acidité atmosphérique. La déposition acide a été liée à la dégradation des forêts mondiales (Hinrichson, 1987). Le chlore et le HCl contribuent beaucoup moins à la déposition acide mondiale que les émissions de sulfate et de nitrate.
• Effets sur les animaux : Aucune donnée disponible sur les effets sanitaires d'une exposition atmosphérique au chlore passé ou actuel chez les animaux. Cependant, une étude de Joyner et Durel en 1962 a étudié l'impact d'une fuite de 6 000 gallons de chlore liquide sur les animaux domestiques à La Barre, Louisiane.

L'action principale est la surveillance de Cl2 c'est-à-dire mesurer combien de concentrations de chlore vous êtes exposé. En plus de cela, les mesures correctives suivantes peuvent être prises:

• Fournir une formation : Les travailleurs qui manipulent le chlore nécessitent une formation et une supervision pour garantir la sécurité. (Voir les normes OSHA 1910.1200 et 1910.119)
• Utilisez une protection respiratoire : Assurez-vous que les travailleurs portent un appareil respiratoire autonome approuvé dans les zones où le chlore est stocké ou utilisé. (Voir la norme OSHA 1910.134.)
• Préparer un plan d'évasion : Préparez une stratégie d'urgence en cas d'émissions de chlore. N'oubliez pas de monter et de remonter le vent.
• Évitez d'aller ou de rester dans des zones basses près de la source de Cl2.
• D'autre part, si la présence de Cl2 est détectée, évacuez immédiatement la zone et fournissez une ventilation adéquate pour éliminer le gaz. 
• Évitez de stocker du chlore près de l'essence ou d'autres combustibles. Il peut éclater soudainement et provoquer un incendie dangereux.
• Utilisez le chlore dans des endroits bien ventilés. Assurez-vous que des douches oculaires, des douches et de l'oxygène sont facilement disponibles. Fournissez un accès à des appareils respiratoires autonomes ou à des respirateurs à cartouche. 
• Affichez les numéros de contact d'urgence dans plusieurs zones de l'établissement et du bureau. Fournissez les coordonnées des pompiers locaux, de la police et du bureau de gestion des urgences du comté.

Différentes principes de fonctionnement pour le monitoring de chlore dans l'environnement ambiant sont la spectroscopie d'absorption UV non dispersive (NDUV), les semi-conducteurs et l'électrochimie.

Spectroscopie d'absorption UV non dispersive : Le moniteur de Cl2 fonctionnant sur le principe de NDUV est basé sur l'absorption de radiations ultra-violettes à une longueur d'onde particulière. Lorsque l'échantillon de gaz dans le moniteur de chlore est exposé à la lumière ultraviolette, les radiations UV absorbées par les molécules de Cl2 présentes dans l'échantillon de gaz sont mesurées par le détecteur et converties en concentration de chlore. 

Semi-conducteur - Lorsqu'un moniteur de chlore basé sur un semi-conducteur est exposé à un échantillon d'air, les molécules de Cl2 réagissent sur la surface de l'oxyde métallique du capteur et se dissocient en ions chargés qui modifient la résistance du film. Cette interaction est mesurée comme un signal et est convertie en concentration de gaz. Cependant, la consommation d'énergie de tels moniteurs de Cl2 est plus élevée par rapport à d'autres.

Électrochimique - Les moniteurs de Cl2 fonctionnant sur le principe électrochimique sont opérés en fonction de la diffusion du gaz de chlore dans le capteur, produisant des signaux électriques proportionnels à la concentration de Cl2. Cela permet de mesurer avec précision même les faibles concentrations de Cl2, essentiel pour le monitoring de Cl2 dans l'air ambiant. 

[Source : Documentation sur les capteurs iSCAPE]

Parmi tous les principes de monitoring de Cl2 ci-dessus, les moniteurs de chlore basés sur l'électrochimie sont généralement préférés pour la surveillance de l'air ambiant car ils fournissent des concentrations de Cl2 plus précises et sont peu coûteux par rapport aux autres.

Oizom fournit une gamme de modules de capteurs de chlore (Cl2) pour surveiller les niveaux de Cl2 variés en fonction de vos besoins. Nos capteurs mesurent avec précision le Cl2 dans des conditions ambiantes, détectant des concentrations en ppb/ppm. Ce capteur surveille le chlore en temps réel. Ce capteur est intégré dans un boîtier en métal et des électroniques de support à ultra faible bruit, ce qui le rend compact et fiable. Cela permet une détection précise des gaz même à des concentrations très faibles dans l'atmosphère. Ce capteur fonctionne selon le principe de travail électrochimique pour mesurer la qualité de l'air ambiant.

Ce capteur subit une calibration à l'aide de gaz et d'outils standard pour garantir une haute sensibilité et précision. Chaque capteur de gaz est calibré avec des vérifications de zéro et d'étendue dans un laboratoire contrôlé, conformément à la section 12.2 du manuel d'assurance qualité de l'EPA des États-Unis pour les systèmes de mesure de la pollution de l'air volume II. La calibration est effectuée à l'aide de normes de gaz traçables par le NIST pour des performances fiables.

Le module de capteur de Cl2 est intégré dans des systèmes de surveillance des odeurs tels qu'Odosense et AQBot, ce qui le rend adapté à diverses applications, y compris les processus de désinfection, les stations de traitement des eaux, les industries de la pâte et du papier, et les installations de transformation des aliments. Sa capacité à fournir des données précises en temps réel sur les niveaux de chlore aide à maintenir des opérations sûres et conformes dans ces industries.

1. Compact : Nos capteurs sont petits et faciles à installer, parfaits pour une utilisation dans n'importe quel espace, ce qui les rend idéaux pour la surveillance mobile de la qualité de l'air. Les capteurs Cl2 sont pré-calibrés et peuvent être remplacés rapidement en quelques minutes en retirant et en remplaçant l'ancien capteur par un nouveau.
2. Durable : Le capteur Cl2 a une longue durée de vie de presque deux ans.
3. Efficace en énergie : Il n'est pas nécessaire de s'inquiéter de la consommation d'énergie car nos capteurs sont précis et éconergétiques. Alimentés par seulement 3,3 à 5V pour une performance efficace et fiable !
4. Technologie de capteur interne : Oizom applique des algorithmes avancés de traitement des données pour compenser les effets de la température et de l'humidité sur la sortie du capteur. L'algorithme est conçu pour se mettre à jour automatiquement en fonction des conditions météorologiques et des changements saisonniers, supprimant ainsi leur influence sur la performance du capteur. Les algorithmes avancés compensent également l'effet du gaz croisé sensible.
5. Électronique à ultra-basse noise : La conception du module de capteur est cruciale pour des mesures précises. Chaque capteur est logé dans un boîtier métallique avec une électronique à ultra-basse noise et un PCB de base. Le boîtier métallique protège le capteur et l'électronique des interférences électromagnétiques, empêchant ainsi les lectures erronées.
6. Conforme RoHS : Nos capteurs respectent les critères RoHS pour la restriction des substances dangereuses dans les dispositifs électriques et électroniques.

• Le Cl2 est un gaz hautement réactif, de couleur jaune-vert, avec une odeur suffocante, irritante et piquante semblable à celle de l'eau de Javel, et peut s'accumuler dans des zones confinées, mal ventilées et à faible altitude.
• Le Cl2 réagit avec l'humidité des tissus du corps humain et forme des produits toxiques tels que le chlorure d'hydrogène (HCl) et l'acide hypochloreux (HOCl) qui causent des dommages aux tissus et à la structure cellulaire du corps. 
• L'exposition au gaz chloré peut irriter les yeux, la peau et les voies respiratoires et provoquer une toux et une respiration sifflante. L'accumulation de liquide dans les poumons, etc., peut même entraîner la mort. Cela contribue également à l'appauvrissement de la couche d'ozone. 
• Une exposition continue ou à des niveaux élevés de Cl2 peut rapidement anesthésier le sens de l'odorat d'une personne, rendant l'odeur du Cl2 un indicateur peu fiable de sa présence. Par conséquent, d'autres moyens, tels que l'utilisation de détecteurs de Cl2, sont des solutions viables pour fournir des avertissements adéquats d'une exposition dangereuse.
• La surveillance en temps réel du Cl2 aide à déterminer la source de l'odeur et à formuler un plan d'action pour contrôler l'émission de chlore.