Le monoxyde de Beryllium, la céramique et la santé, article toxicologique par Edouard Bastarache

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Sur cette page : Monoxyde de Béryllium, article toxicologique de Edouard Bastarache

MONOXYDE de BÉRYLLIUM

par Edouard Bastarache

Identification :

Numéro CAS : 1304-56-9
Numéro UN : UN1566
Formule moléculaire brute : BeO
Poids Moléculaire : 25.01

Principaux Synonymes :

Noms français :
Oxyde de béryllium
Oxyde de Glucinium (ancienne appellation)
Noms anglais :
Beryllia
Beryllium oxide
Beryllium monoxide

Utilisations et Sources d'Émission :

-en céramique,
-dans des composantes électroniques et microélectroniques,
-dans la fabrication de verres,
-comme catalyseur chimique,
-comme modérateur dans les réacteurs nucléaires,
-comme matériel réfractaire en métallurgie des terres rares,
-dans les tubes laser haute puissance,
-dans les systèmes de télécommunications par micro-ondes et les composantes de fours à micro-ondes,
-dans des fenêtres pour les émetteurs de rayons-X utilisés dans des conditions extrêmes,
-etc.

Hygiène et sécurité :

I-Apparence :

L'oxyde de béryllium est un solide en cristaux ou une fine poudre amorphe, blanc et inodore selon le traitement thermique lors de la préparation.

II-Propriétés Physiques :

Odeur : Aucune
Couleur : Blanc
État Physique : Solide
Point de Fusion (F) : 2547 (BeO)
Solubilité (BeO) : Aucune
Densité (g/cc) : 2.86 (BeO)

III-Inflammabilité :

Ce produit est ininflammable.

IV-Explosibilité :

Le chauffage de l'oxyde de béryllium avec le magnésium en poudre peut mener à une réaction explosive.

V-Techniques et Moyens d'Extinction :

Utilisez tout moyen d'extinction convenant aux matières environnantes.
Techniques spéciales :
Le monoxyde de béryllium se dégageant d'un incendie impliquant du béryllium est très toxique : portez un appareil de protection respiratoire autonome et des vêtements de protection couvrant tout le corps.
Après un incendie impliquant du béryllium, la décontamination des lieux doit être effectuée par du personnel qualifié.

VI-Produits de Combustion :

L'oxyde de béryllium ne brûle pas

Prévention :

I-Mesures de Protection :
Lorsque les mesures d'ingénierie et les modifications de méthode de travail ne suffisent pas à réduire l'exposition à cette substance, le port d'équipement de protection individuelle peut s'avérer nécessaire.
Ces équipements de protection doivent être conformes à la réglementation.

II-Protection Respiratoire :
En présence d'oxyde de béryllium en poudre ou sous forme de poussières, portez un appareil de protection respiratoire si la concentration dans le milieu de travail est supérieure au niveau d'action établi, et même à des niveaux de concentrations inférieures à celle-ci.

III-Protection Cutanée :
Portez un équipment de protection de la peau. Le choix d'un équipement de protection de la peau dépend de la nature du travail à effectuer. En présence d'oxyde de béryllium en poudre ou sous forme de poussières, portez des vêtements de protection couvrant tout le corps.

IV-Protection Oculaire :
Portez un appareil de protection des yeux. Le choix d'un protecteur oculaire dépend de la nature du travail à effectuer et, s'il y a lieu, du type d'appareil de protection respiratoire utilisé.

Réactivité :

I-Stabilité :
Ce produit est stable dans les conditions normales d'utilisation.

II-Incompatibilité :
Chauffé en présence de magnésium, il réagit violemment et peut produire une explosion.

III-Produits de décomposition :
Aucun, le produit est stable même à son point de fusion (2 530 °C).

Manipulation :

I-Lorsque c'est possible, utilisez des produits de substitutions ayant moins d'effets nuisibles, ou employez un procédé humide.
II-Évitez toute opération ou procédé pouvant produire de fines particules ou un nuage de poussières.
III-Privilégiez le confinement des procédés, prévoyez et installez une aspiration à la source.
IV-Réduisez au minimum le nombre et la superficie des zones où il y a un risque d'exposition au béryllium et à ses composés, de même que le nombre de travailleurs ayant accès à ces zones.
V-Utilisez des aspirateurs filtrants à haute efficacité contre les particules (HEPA) pour nettoyer l'équipement et le plancher de la zone de travail.
VI-Évitez tout contact avec la peau et les yeux.
VII-Ne mangez pas et ne buvez pas en utilisant ce produit.
VIII-Observez une hygiène personnelle très stricte. Lavez-vous et changez de vêtements après le travail.
IX-Séparez complètement les vêtements de ville des vêtements de travail. Les équipements de protection et les vêtements de travail y compris les chaussures, ne doivent pas quitter le lieu de travail.
X-Un vestiaire double doit être mis à la disposition des travailleurs (un pour les vêtements de travail, l'autre pour ceux de ville).

Entreposage :

Entreposez à l'écart des lieux où les risques d'incendie sont élevés, à l'écart des produits incompatibles, dans un endroit frais et bien ventilé.
De plus, si le produit est sous forme de poudre, entreposez dans un récipient étanche, bien identifié.

Fuites :
I-À cause de sa toxicité, toutes les précautions doivent être prises pour éviter une fuite ou un déversement de ce produit.
II-Si le produit se présente sous forme de particules ou qu'il y a présence de poussières, établissez une zone à accès limité et en restreingnez l'accès jusqu'au nettoyage complet. Le nettoyage ne doit être effectué que par du personnel qualifié.
III-Ne touchez pas aux contenants endommagés ou aux produits répandus sans porter de vêtements de protection couvrant tout le corps et un appareil de protection respiratoire autonome.
IV-Prévenez la formation de nuages de poussières.
V-Ramassez les poussières en utiliant un procédé humide ou un aspirateur filtrant à haute efficacité contre les particules (HEPA).
VI-Ramassez dans un contenant hermétique dûment identifié en utilisant une technique appropriée afin d'empêcher la contamination du milieu.

Déchets :

Ce produit ne doit pas être dispersé dans l'environnement. Les déchets d'oxyde de béryllium sous forme de poudre ou de poussières doivent être récupérés dans un contenant étanche clairement identifié et confiés à une firme qui en fait le recyclage.
Si nécessaire, consultez les autorités régionales concernées.

Propriétés toxicologiques :

I-Toxicocinétique :

A-Absorption :

1-Absortion Pulmonaire :

Une exposition au béryllium aérien au-dessus de la norme légale peut se produire :
A-Lorsque de l'oxyde de béryllium sous forme de poudre est manipulé.
B-En métallurgie, si des matériaux qui contiennent du béryllium sont fondus ou coulés et lors de la manipulation des scories et de l'écume .
C-Lors de procédés tels que la coupe abrasive, le machinage, le meulage, le sablage, le polissage ou le broyage, pratiqués sur des pièces contenant de l'oxyde de béryllium.
D-Lors du traitement thermique de pièces de métal contenant du béryllium ou lors de tout procédé impliquant le chauffage, tel que le soudage ou la coupe au chalumeau.
E-Lors de l'entretien, du nettoyage ou de la réparation d'équipements contaminés tels que les fours, cuves ou chaudières dans les secteurs pétrolier, de la métallurgie ou de l'énergie.
F-Lors du tri, de la manutention ou du recyclage de composantes électroniques destinées à la récupération.
H-De l'hydroxyde de béryllium volatile peut être formé quand des morceaux solides de BeO sont chauffés à des températures supérieures à 900 C dans une atmosphère humide tel que dans un four pour concrétionner en présence d'hydrogène.
L'absorption dans l'organisme se fait principalement par la voie respiratoire suite à l'inhalation de fumées ou de poussières, mais il n'existe aucune donnée précise chez l'humain nous permettant de quantifier la déposition et l'absorption.

a-Pour les composés insolubles, la clairance pulmonaire ne se fait que très lentement. Ce qui n'a pas été éliminé rapidement, par l'activité mucociliaire ou la phagocytose des particules, est retenu plusieurs mois dans les poumons et est graduellement libéré dans le sang.
b-Pour les composés solubles, la clairance pulmonaire se fait rapidement par dissolution dans les fluides pulmonaires et une proportion variable passe dans le sang.
c-La clairance pulmonaire de l'oxyde de béryllium calciné à basse température serait plus rapide que celle de l'oxyde de béryllium calciné à haute température à cause de sa plus grande solubilité.

2-Absorption Cutanée :
Le béryllium et ses composés ne sont pratiquement pas absorbés par la peau intacte parce qu'ils se lient à des constituants de l'épiderme (protéines et acides nucléiques) pour former des complexes peu diffusibles.
Cependant, on pense que le contact cutané peut jouer un rôle dans la sensibilisation surtout suite à l'exposition à des fines particules.

3-Absorption Digestive :
Le béryllium et ses composés ne sont que très faiblement absorbés par la voie digestive. La quantité absorbée dépend de la dose et de la solubilité des composés. Cette quantité est limitée par la formation de phosphate colloïdal insoluble au niveau de l'intestin.

B-Distribution :
Le béryllium et ses composés qui sont absorbés, sont transportés dans l'organisme adsorbés sur des protéines plasmatiques sous forme de phosphate colloïdal.
À court terme, ils ont tendance à s'accumuler dans le foie surtout dans les cas d'expositions importantes.
À long terme, on les retrouve principalement dans les ganglions lymphatiques et les os.
Ils ont aussi été identifié dans le sang du cordon ombélical et le sang maternel.

C-Métabolisme :
Le béryllium et ses composés ne sont pas métabolisés.
Au niveau des poumons, les sels soluble de béryllium sont partièllement transformés en sels insolubles.
L'ion béryllium inhibe de façon compétitive de nombreux enzymes activées par le magnésium ou le manganèse, notamment la phosphatase alcaline.
L'action immunologique passe vraisemblablement par la formation d'un complexe béryllium-protéine, en raison du faible poids moléculaire du béryllium.

D-Excrétion :
Pour les composés qui sont absorbés dans l'organisme, l'excrétion se fait principalement par la voie urinaire.
Pour les composés qui ne sont pas absorbés dans l'organisme, l'excrétion se fait principalement par les fèces suite à l'ingestion par voie orale ou par la clairance mucociliaire et dépend de la solubilité des composés ingérés.
Ils ont aussi été identifié dans le lait et le colostrum.
La mobilisation et l'excrétion peuvent se continuer pendant plusieurs années et persister très longtemps après l'exposition.
Il n'y a pas de corrélation évidente entre la présence ou la sévérité de la bérylliose et le taux de béryllium urinaire.

E-Demi-vie :
Il n'existe pas de donnée précises chez l'humain mais, on peut dire que de façon général d'après les études animales que pour les composés insolubles ou peu solubles et pour les composés solubles, la clairance dans le tissu pulmonaire se fait d'une manière biphasique dans un premier temps avec une demi-vie de quelques jours dans laquelle 30 à 50 % du béryllium est éliminé. Une seconde phase qui varie selon la solubilité des produits suggére que la demi-vie pour les composés solubles est de l'ordre de quelques semaines ou mois tandis qu'elle varie de quelques mois ou années pour les composés peu ou pas solubles.
La demi-vie dans le corps entier peut être de plusieurs années.

F-Valeurs biologiques :
Une exposition de 2 µg/m³ de béryllium dans l'air correspond à environ 7 µg/l dans l'urine et 4 µg/l dans le sang.
Pour une population non exposée professionnellement la concentration urinaire de béryllium est de moins de 0,9 µg/l.
L'EPA (É.-U.) a estimé que la quantité totale de béryllium absorbé quotidiennement par la population en général est de 423 ng suite à l'inhalation de l'air ambiant et la consommation d'eau et d'aliments. La contribution la plus importante provient de la consommation de l'eau (300 ng) et de la nourriture (120 ng).

G-Population sensible :
Plusieurs études suggèrent que la susceptibilité génétique peut jouer un rôle important dans le développement de la bérylliose. Les personnes atteintes de bérylliose chronique sont porteuses de façon plus fréquente que les témoins d'un marqueur génétique (HLA-DPB1 Glu69). Cet allèle serait présent chez 85 à 95% des malades et chez seulement 30 à 45 % des témoins.

II-Effets aigus :

A-Inhalation :

1-Trachéo-Bronchite Aigue :
Elle est bénigne et guérit en une à quatre semaines.
2-Pneumonite chimique :
Des concentrations ambiantes à plus de 25 µg/m³ de béryllium sont habituellement associées à cette forme aiguë, mais ces expositions sont rares de nos jours.
Elle peut survenir dans un délai de 72 heures après une exposition massive à l'oxyde de béryllium calciné à basse température. Ceci n'a pas été rapporté lors d'exposition à l'oxyde de béryllium calciné à haute température.
a-Symptômes :
Les symptômes suivants sont rapportés :
-toux,
-sensation de brûlure rétrosternale,
-dyspnée croissante,
-atteinte de l'état général se traduisant par :
*une légère fièvre,
*une sensation de faiblesse
*de la fatigue,
-cyanose.
b-Évolution :
Elle peut être fulgurante avec des complications comme l'oedème et la fibrose pulmonaires.
c-Prognostique :
Mort :
Des cas mortels ont été rapportés.
Guérison :
La guérison survient dans 85 à 90 % des cas. La convalescence peut prendre de 4 à 6 mois.
Chronicité :
La forme aiguë peut aussi progresser vers la forme chronique.

B-Contact avec la Peau :
L'incrustation de petits cristaux ou d'éclats d'oxyde de béryllium sous la peau peut entraîner la formation d'ulcères indolores ou de granulomes sous-cutanés après quelques mois.

C-Contact Oculaire :
Les dommages peuvent résulter d'une irritation de la part de particules ou par l'action mécanique par la poussière ou des particules. L'exposition peut résulter du contact direct avec les particules aéroportées ( morceaux, poussière, ou poudre), ou suite au contact oculaire avec les mains ou des vêtements souillés.

III-Effets chroniques :

Bérylliose :

A-Introduction :
La bérylliose se développe chez 2 à 15 % des travailleurs exposés en fonction du genre de travail effectué. L'apparition et la progression de la maladie sont en partie dues à des susceptibilités génétiques individuelles qui agissent de concert avec l'exposition.

B-Exposition :
L'exposition prolongée, même à de très faibles concentrations de béryllium ou à ses composés peut provoquer la bérylliose.
L'oxyde de béryllium calciné à basse température (500°C) serait plus sensibilisant que l'oxyde de béryllium calciné à haute température (1 000°C) à cause de sa plus grande solubilité.

C-Physio-pathologie :
La première action en est une d'inflammation qui crée un terrain propice au développement d'une réponse immunologique à médiation cellulaire. Le béryllium agit en combinaison avec des peptides comme haptène qui active les cellules effectrices à produire des cytokines. Ces dernières stimulent la réaction inflammatoire et immunitaire de différentes cellules pulmonaires tout en agissant sur le développement de l'inflammation granulomateuse associée à la bérylliose chronique.

D-Latence :
C'est une maladie insidieuse qui peut apparaître quelques mois seulement après le début de l'exposition ou plusieurs années après l'arrêt d'une exposition n'ayant duré que quelques mois.
Habituellement la maladie apparaît dans un délai variant de quelques mois à 5 ans, rarement jusqu'à 20 ou 30 ans.

E-Stades de la Bérylliose Chronique :
1-Sensibilisation au béryllium :
Mis en évidence après deux tests BeLPT anormaux,
2-Bérylliose subclinique :
Une certaine évidence d'atteintes pulmonaires, mais sans symptôme,
3-Bérylliose chronique :
Évidence d'atteintes pulmonaires avec symptômes.

F-Symptomatologie :
Au début :
-dyspnée à l'effort.
-toux sèche et irritative, plus sévère le matin ou à l'effort, accompagnée de douleur à la poitrine et d'une sensation de fatigue.
Dans les cas plus avancés :
-fièvre ou des sueurs nocturnes,
-anorexie accompagnée d'une perte de poids progressive,
-douleurs articulaires;
on peut aussi noter :
-cyanose :
-hippocratisme digital,
-hépatosplénomégalie,
-adénopathie,
-cardiomyopathie
-atteintes rénales.
L'atteinte pulmonaire est caractérisée par la formation de granulomes non caséeux et s'accompagne d'alvéolite.
Lorsque l'atteinte progresse, la fibrose interstitielle diffuse s'installe.

G-Complications :
Des complications peuvent survenir telles que le pneumothorax spontané et des maladies cardiopulmonaires.

H-Exacerbation :
La maladie peut être exacerbée par des facteurs tels qu'une réexposition, une infection, une intervention chirurgicale, une grossesse ou autres.

I-Évolution :
L'évolution de la maladie peut se faire de façon graduelle, mais peut être aussi très variable. La guérison totale reste exceptionnelle. Une minorité de personnes demeure asymptomatique pendant de longues périodes, tandis que la majorité présente des symptômes, tout en menant une vie presque normale.
L'évolution de la maladie peut se terminer par une insuffisance cardiorespiratoire (coeur pulmonaire) causant la mort dans les cas les plus avancés.

J-Conditions Pouvant être Aggravées par l'Exposition :
Les personnes avec altérations de la fonction pulmonaire, maladies des voie aériennes, ou des conditions comme l'asthme, l'emphysème, la bronchite chronique, etc. peuvent encourir davantage d'altération si des poussières ou des vapeurs sont inhalées.
Si des maladies ou dommage antérieurs au systèmes neurologique, circulatoire, hématologique, ou urinaire se sont déjà produit, des examens appropriés de dépistage devraient être faits chez les individus qui peuvent être exposés à des risques lors de la manipulation et de l'utilisation de ce matériau.

K-Surveillance Médicale :

1-Surveillance Biologique de l'Exposition :

a-Test de prolifération des lymphocytes au contact du béryllium (BeLPT) :
-Comme test sanguin de surveillance, il est plus sensible que l'évaluation clinique et possède une grande valeur prédictive malgré ses limitations.
-Lorsqu'il est fait sur des cellules provenant d'un lavage broncho-alvéolaire la valeur prédictive est près de 100 % des cas, mais ce test est moins fréquent parce que le prélèvement nécessite une procédure plus invasive.
-Un test négatif n'exclut pas la possibilité de sensibilisation ou de bérylliose, particulièrement chez les fumeurs.
-Le test BeLPT peut aider à faire la distinction entre la bérylliose et d'autres maladies pulmonaires, particulièrement la sarcoïdose.
-L'utilisation du test BeLPT comme test de surveillance de la bérylliose a identifié une population de travailleurs sensibilisés sans symptôme apparent de la maladie. Ces travailleurs sensibilisés ont une fonction pulmonaire, une tolérance à l'exercice, des radiographies et des biopsies pulmonaires normales. Ils doivent rester sous surveillance médicale et être réexaminés à intervalles réguliers pour déceler les premiers signes de la maladie.
On estime qu'annuellement, environ 10 % des individus sensibilisés, vont développer la maladie.
b-Périodicité :
Certains chercheurs mentionnent que le test de surveillance BeLPT devrait être fait périodiquement pour les travailleurs exposés au béryllium à tous les 2 à 5 ans, selon le degré d'exposition.
c-Suivi :
Un suivi médical doit être fait pour les travailleurs sensibilisés à tous les 1 à 2 ans et immédiatement pour les travailleurs avec une atteinte subclinique ou sensibilisés avec symptômes ou maladie pulmonaire inexpliquée.

2-Autre Élément Suggéré :
La radiographie pulmonaire peut identifier un certain nombre de cas que le test de
surveillance biologique (BeLPT) a manqué, l'épreuve sanguine dépistant à peu près de 80% à 90% des cas.

L-Traitement :
Il n'existe pas de traitement pour guérir la bérylliose. Toutefois, certains médicaments sont efficaces pour réduire les effets et ralentir la progression de la maladie. La prise de ces médicaments, habituellement des corticostéroïdes, doit être permanente.
Pour les travailleurs sensibilisés ou asymptomatiques la prise de médicaments n'est pas nécessaire, mais ils doivent faire l'objet d'un suivi médical afin d'évaluer la progression de la maladie.

IV-Sensibilisation Cutanée :
Ce produit est un sensibilisant cutané.
Plusieurs cas de dermite de type allergique (eczéma) ont été rapportés chez des travailleurs exposés au béryllium et à ses composés. Ces cas ont été confirmés par des tests cutanés fermés (patch test) avec plusieurs sels de béryllium (sulfate, fluorure, chlorure et autres).

V-Grossesse :

A-Effets sur le développement :
Il traverse le placenta chez l'humain.
B-Effets sur la reproduction :
Les données ne permettent pas de faire une évaluation adéquate des effets sur la reproduction.
C-Données sur le lait maternel :
Il est trouvé dans le lait maternel chez l'animal.

VI-Effets cancérogènes :
Cancérogène humain confirmé par le C.I.R.C, l'A.C.G.I.H., le N.T.P.

VII-Effets mutagènes :
Les données ne permettent pas de faire une évaluation adéquate de l'effet mutagène.
Les tests d'atteinte de l'ADN (bris du brin simple) et de transformation cellulaire se sont avérés positifs pour l'oxyde de béryllium calciné à basse température alors que des résultats douteux ont été obtenus dans les mêmes tests pour l'oxyde de béryllium calciné à haute température.

Premiers secours :

I-Inhalation :
En cas d'inhalation de fumées ou de poussières, amenez la personne dans un endroit aéré et placez la en position semi-assise. Si elle ne respire pas, donnez-lui la respiration artificielle. En cas de difficultés respiratoires, donnez-lui de l'oxygène.
Transférez la immédiatement au service médical d'urgence le plus près.

II-Contact avec les yeux :
Rincez abondamment les yeux avec de l'eau pendant 5 minutes ou jusqu'à ce que le produit soit éliminé.
Si l'irritation persiste, consultez un médecin.

III-Contact avec la peau :
Retirez rapidement les vêtements contaminés. Laver la peau avec de l'eau et du savon.
Nettoyez complètement les coupures ou les blessures.
Toute particule d'oxyde de béryllium qui se loge accidentellement sous la peau doit être enlevée.

IV-Ingestion :
Rincez la bouche avec de l'eau.
Consultez un médecin.

Limite d'Exposition au Québec :

I-Réglementation :
Valeur d'Exposition Moyenne Pondérée (VEMP)
0,00015 mg/m³ (valeur exprimée en Be).

II-Notations et remarques :
C2 : Effet cancérogène soupçonné chez l'humain.
EM : L'exposition à cette substance doit être réduite au minimum
RP : Substance dont la recirculation est prohibée

Références :

1-Occupational Medicine, Carl Zenz, dernière édition.
2-Clinical Environmental Health and Toxic Exposures, Sullivan & Krieger, dernière édition.
3-Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, Lewis C., dernière édition.
4-Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys R.R., dernière édition.
5-Chemical Hazards of the Workplace, Proctor & Hughes, 4e édition.
6-CSST-Québec, Répertoire Toxicologique,2005
7-ESPI Metals FTSS, 1996 (Preparée par S. Dierks)

Edouard Bastarache M.D.
(Médecin du Travail et de l'Environnement)

Auteur de « Substitutions de matériaux céramiques complexes »
Tracy, Québec, CANADA
edouardb@sorel-tracy.qc.ca
http://www.sorel-tracy.qc.ca/~edouardb/

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Summary, What should be known, French version

On this page : Beryllium monoxide toxicology, by Edouard Bastarache

BERYLLIUM MONOXIDE

by Edouard Bastarache

Identification :

CAS number : 1304-56-9
UN number : UN1566
Molecular formula : BeO
Molecular weight: 25.01

Main Synonyms:

French Names :
Oxyde de béryllium
Oxyde de glucinium (old appellation)
English Names :
Beryllia,
Beryllium oxide,
Beryllium monoxide.

Uses and Sources of Emission :
-in ceramics,
-in electronics and micro-electronics,
-in the manufacture of glass,
-as chemical catalyst,
-as regulator in nuclear reactors,
-as refractory material in the metallurgy of rare earths,
-in high power laser tubes,
-in microwave telecommunication systems and as components of microwawe ovens,
-in windows of X-ray transmitters used under extreme conditions,
-etc.

Hygiene and Safety :

I-Appearance :
Beryllium oxide is a solid crystal or a fine amorphous, white and odourless powder according to the heat treatment at the time of preparation.

II-Physical Properties :

Odor : None
Color : White
Physical State : Solid
Melting Point (F) : 2547 (BeO)
Solubility (BeO) : None
Density (g/cc) : 2.86 (BeO)

III-Inflammability :
This product is non flammable.

IV-Explosiveness :
Heating of beryllium oxide with magnesium powder can cause an explosive reaction.

V-Techniques and Means for Extinguishing Fire :
Use any means appropriate for the surrounding materials.
Special techniques:
Beryllium monoxide released from a beryllium fire is very toxic: wear an autonomous respiratory protection gear and protective clothing covering all of the body.
After a beryllium fire, decontamination must be carried out by qualified personnel.

VI-Products of Combustion :
Beryllium oxide does not burn

Prevention :

I-Protection Means :
When engineering measures and modifications of working methods are not sufficient to reduce the exposure to this substance, the wearing of an individual protection apparatus can be necessary.
These protection gears must be in accordance with the regulation.

II-Respiratory Protection :
In the presence of powder or dust of beryllium oxide, wear a respiratory protection apparatus if the concentration in the work environment is higher than the action level and even when the exposure is lower than this one.

III-Skin Protection :
Wear skin protection. The choice of a skin protection gear depends on the nature of the work to carry out. In the presence of powder or dust of beryllium oxide, wear protective clothing covering all of the body.

IV-Ocular Protection :
Wear ocular protection. The choice of an ocular protection gear depends on the nature of the work to carry out and, if it is necessary, of the type of respiratory protection gear used.

Reactivity :

I-Stability :
This product is stable under normal conditions of use.

II-Incompatibility :
Heated in the presence of magnesium, it reacts violently and can produce an explosion.

III-Decomposition Products :
None, this product is stable even at its melting point (2 530 °C).

Handling :

I-When possible, use substitution products having less harmful effects, or a wet process.
II-Avoid any operation or process which can produce fine particles or a cloud of dust.
III-Favour containment of processes, consider and install aspiration at the source.
IV-Reduce the number and the surface of the areas where there is a risk of exposure to beryllium and its compounds, just as the number of workers having access to these areas.
V-Use high efficiency filter vacuum cleaners against particles (HEPA) to clean the equipment and the floor of the working area.
VI-Avoid any skin and ocular contact.
VII- Do not eat and do not drink while using this product.
VIII-Observe very strict personal hygiene. Wash and change clothing after work.
IX-Completely separate town and working clothes (Double locker). Protection gears and working clothes including shoes, should not leave the workplace.
X-Double lockers should be available to workers, one for work clothes, the other for personal clothes.

Storage :
Store away from places where fire hazards are high, away from incompatible products, in a cool and well ventilated place. Moreover, if the product is in the form of powder, store in a tight container, well identified.

Leaks :

I-Because of its toxicity, every precaution must be taken to avoid a leak or a spill of this product.
II-If the product is used as particules or if there is dust, establish a limited access zone and limit access until cleaning is completed. Cleaning should be carried out only by qualified personnel.
III-Do not touch damaged containers or leaked products without wearing protective clothing covering all of the body and an autonomous respiratory protection gear.
IV-Prevent the formation of clouds of dust.
V-Collect dust by using a wet process or a high efficiency filtering vacuum cleaner against particles (HEPA).
VI-Collect in a hermetic container duly identified by using a suitable technique in order to prevent the contamination of the area.

Waste Disposal :

This product should not be dispersed into the environment. Beryllium oxide wastes in the form of powder or dust must be recovered in a sealed container identified and handed over to a firm which recycles it. If necessary, consult concerned regional authorities.

Toxicology :

I- Toxicokinetics :

A-Absorption :

1-Pulmonary Absortion :
An exposure to airborne beryllium in excess of the occupational standard can occur :
A-When powdered beryllium oxide is handled.
B-In metallurgy, if beryllium-containing materials are melted or casted and at the time of handling of slags and scum.
C-When abrasive cutting, machining, grinding, sanding, polishing or crushing pieces containing beryllium oxide.
D-When heat treating metal pieces containing beryllium or at the time of any process implying heating, such as welding or cutting with a blowtorch.
E-At the time of maintenance, cleaning or repairing equipment contaminated such as furnaces, tanks or boilers in sectors such as petroleum, metallurgy or energy.
F-When sorting, handling or recycling electronic parts intended for recovery.
G-Volatile beryllium hydroxide can be formed when firing solid BeO parts at temperature greater than 900 oC in a moist atmosphere such as in a hydrogen atmosphere sintering furnace.

a-Insoluble compounds :
The pulmonary clearance occurs very slowly. What was not eliminated quickly, by the mucociliary activity or phagocytosis of the particles, is retained several months in the lungs and is gradually released into the blood.
b-Soluble compounds :
The pulmonary clearance occurs quickly by dissolution in the pulmonary fluids and a variable proportion passes into blood.
c-Pulmonary clearance of low temperature calcined beryllium oxide would be faster than that of high temperature calcined beryllium oxide because of its greater solubility.

2-Skin Absorption :
Beryllium and its compounds are practically not absorbed through intact skin because they bind to components of the skin (proteins and nucleic acids) to form lowly diffusible complexes. However, it is thought that skin contact can especially play a part in sensitizing following exposure to fine particles.

3-Digestive Absorption :
Beryllium and its compounds are only very slightly absorbed by the digestive tract. The absorbed amount depends on the dose and the solubility of the compounds. This amount is limited by the formation of insoluble colloidal phosphates in the intestine.

B-Distribution :
Absorbed beryllium compounds, are transported in the body adsorbed on plasmatic proteins in the form of colloidal phosphate. In the short run, they tend to accumulate in the liver especially in the cases of important exposures. In the long run, one finds them mainly in the lymphatic ganglia and the bones. They were also identified in the blood of the umbilical cord and maternal blood.

C-Metabolism :
Beryllium and its compounds are not metabolized. In the lungs, soluble beryllium salts are partially transformed into insoluble salts.
The beryllium ion inhibits in a competitive way many enzymes activated by magnesium or manganese, in particular alkaline phosphatase.
The immunological action probably goes through the formation of a beryllium-protein complex, because of the small molecular weight of beryllium.

D-Excretion :
Compounds absorbed into the body are excreted mainly in the urine. Compounds which are not absorbed into the body are excreted mainly in the feces following ingestion by the oral route or by the pulmonary mucociliary clearance, and the excretion depends on the solubility of the ingested compounds.
Beryllium compounds have also been identified in mother's milk and colostrum.
Mobilization and excretion can continue during several years and persist a very long time after the cessation of exposure.
There is no obvious correlation between the presence or the severity of berylliosis and the urinary beryllium level.

E-Half-Life :
There are no precise data in human beings but, one can say that in general according to animal studies, the insoluble or not very soluble compounds and the soluble compounds, are cleared from the pulmonary tissue in a biphasic way initially with a half-life of a few days during which 30 to 50 % of the beryllium is eliminated.
The second phase which varies according to the solubility of the compounds suggests that the half-life of the soluble compounds is of about a few weeks or a month while it varies from months to years for the compounds which are little or not soluble.
The half-life in the whole body can be several years.

F-Biological Data :
An exposure to 2 µg/m³ of beryllium in the air corresponds to approximately 7 µg/L. in the urine and 4 µg/L. in the blood. For a non-professionally exposed population the urinary beryllium concentration is less than 0,9 µg/l.
The EPA (USA ) has estimated that the total amount of beryllium absorbed daily by the general population is 423 ng following the inhalation of ambient air and from the ingestion of food and water. The most important contribution comes from the ingestion of water (300 ng) and food (120 ng).

G-Sensitive Population :
Several studies suggest that genetic susceptibility can play an important role in the development of berylliosis. People suffering from chronic berylliosis are carrying more frequently than controls a genetic marker : (HLA-DPB1 Glu69). This allele would be present in 85 to 95% of the patients and in only 30 to 45 % of the controls.

II-Acute Effects :

A-Inhalation :

1-Acute Tracheo-Bronchitis :
It is benign and heals in one to four weeks.
2-Chemical Pneumonitis :
Ambient concentrations above 25 µg/m³ beryllium are usually associated with this acute form, but these exposures are rare nowadays.
It can occur within 72 hours after a massive exposure to low temperature calcined beryllium oxide. This was not reported following exposure to high temperature calcined beryllium oxide.
a-Symptoms :
The following symptoms were reported :
- cough,
- sensation of retrosternal burning,
- increasing dyspnea,
- effects on the general state resulting in :
* light fever,
* feeling of weakness
* tiredness,
- cyanosis.
b-Evolution :
It can be fulgurating with complications such as pulmonary oedema and fibrosis.
c-Prognosis :
Death :
Fatalities were reported.
Recovery :
Recovery occurs in 85 to 90 % of the cases. Convalescence can vary from 4 to 6 months.
Chronicity :
The acute form can also progress to the chronic form.

B-Skin Contact :
The incrustation of small crystals or chips of beryllium oxide under the skin can cause the formation of painless ulcers or subcutaneous granulomas after a few months.

C-Ocular Contact :
The damage can result from irritation by particles or by the mechanical action of dusts or of the particles. Exposure can result from the direct contact with airborne particles (particles, dusts, or powders), or following ocular contact with the hands or soiled clothing.

III-Chronic Effects :

Berylliosis :

A-Introduction :
Berylliosis develops in 2 to 15 % of workers exposed according to the kind of work carried out. The appearance and the progression of the disease are partly due to individual genetic susceptibilities which act in connection with the exposure.

B-Exposure :
Prolonged exposure, even to very weak beryllium concentrations or to its compounds can cause berylliosis. The low temperature (500°C) calcined beryllium oxide would be more sensitizing that the high temperature (1 000°C) calcined beryllium oxide because of its greater solubility.

C-Physio-Pathology :
The first action is inflammation which creates a ground favourable to the development of a cellular mediated immunological response. Beryllium acts in combination with peptides as a hapten which activates the effector cells to produce cytokins. These last ones stimulate the inflammatory and immunizing reaction of various pulmonary cells while acting on the development of the granulomatous inflammation associated with chronic berylliosis.

D-Latency :
It is an insidious disease which can appear a few months only after the beginning of the exposure or several years after the end of an exposure having lasted only a few months. Usually the disease appears within a delay varying from a few months to 5 years, seldom up to 20 or 30 years.

E-Stages of Chronic Berylliosis :
1-Sensitizing to Beryllium :
Demonstrated by two BeLPT abnormal tests,
2-Sub-Clinical Berylliosis :
A certain evidence of pulmonary effects, but without symptom,
3-Chronic Berylliosis :
Evidence of pulmonary effects with symptoms.

F-Symptomatology :
At the beginning :
-exertional dyspnea,
-dry and irritating cough, more severe in the morning or upon exertion, accompanied by chest pain and a feeling of tiredness.
In the more advanced cases :
-fever or night sweats,
-anorexia accompanied by a progressive loss of weight,
-articular pains.
One can also observe :
-cyanosis,
-digital hippocratism,
-enlargement of the liver and the spleen,
-adenopathy,
-cardiomyopathy
-renal effects.
The pulmonary effect is characterized by the formation of non-caseous granulomas accompanied by alveolitis. When the effect progresses, diffuse interstitial fibrosis settles.

G-Complications :
Complications can occur such as spontaneous pneumothorax and cardiopulmonary diseases.

H-Exacerbation :
The disease can be exacerbated by factors such as a re-exposure, infection, surgical operation, pregnancy, etc.

I-Evolution :
The evolution of the disease can occur in a gradual way, but can also be very variable.
Complete cure remains exceptional. A minority of people remains asymptomatic for long periods of time, while the majority presents symptoms, while carrying out an almost normal life.
The evolution of the disease can end in cardiorespiratory insufficiency (cor pulmonale) causing death in the most advanced cases.

J-Conditions Aggravated by Exposure :
People with deteriorations of the pulmonary function, airway diseases, or conditions such as asthma, emphysema, chronic bronchitis, etc can incur more deterioration if dust or vapors are inhaled.
If former diseases or damage to the neurological, circulatory, hematologic, or urinary systems have already occurred, suitable sreening examinations should be carried out in individuals who can be exposed to hazards when handling and using this material

K-Medical Surveillance :

1-Biological Monitoring of the Exposure :

A- Beryllium lymphocyte proliferation (BeLPT) :
-As a monitoring blood test, it is more sensitive than clinical evaluation and has a great predictive value in spite of its limitations.
-When it is performed on cells coming from bronchoalveolar lavage, the predictive value is nearly 100 % of the cases, but this test is less frequent because the sampling requires a more invasive procedure.
-A negative test does not exclude the possibility of sensitization or berylliosis, particularly in smokers.
-The BeLPT test can help to make the distinction between berylliosis and other pulmonary diseases, particularly sarcoidosis.
-The use of BeLPT as a test for berylliosis monitoring has identified a population of workers sensitized without apparent symptom of the disease. These sensitized workers had pulmonary function tests, a tolerance to exercise, pulmonary X-rays and biopsies that were normal.
In this type of situation, these cases must remain under medical supervision and be re-examined at regular intervals to detect the first signs of the disease. It is estimated that annually, approximately 10 % of the sensitized individuals, will develop the disease.

B-Periodicity :
Certain researchers mention that BeLPT monitoring should be conducted periodically among workers exposed to beryllium, every 2 to 5 years, according to the level of exposure.

C-Follow-up :
A medical follow-up must be performed in sensitized workers every 1 to 2 years and immediately in workers with subclinical impairment, or sensitized with symptoms or unexplained pulmonary disease.

2-Other Suggested Test :
Pulmonary radiography can identify a certain number of cases that the (BeLPT) missed, the blood test detecting about from 80% to 90% of the cases.

L-Treatment :
There is no treatment to cure berylliosis. However, certain drugs are effective to reduce the effects and to slow down the progression of the disease. The use of these drugs, usually corticosteroids, must be permanent.
For the sensitized or asymptomatic workers, the use of drugs is not necessary, but they must be the subjects of a medical follow-up in order to evaluate the progression of the disease.

IV-Skin Sensitization :
This product is a skin sensitizer. Several cases of dermatitis of the allergic type (eczema) were reported in workers exposed to beryllium and its compounds. These cases were confirmed by skin patch tests with several beryllium salts (sulphate, fluoride, chloride and others).

V-Pregnancy :

A-Effects on development :
It crosses the human placental barrier.
B-Effects on reproduction :
The available data do not make it possible to make an adequate evaluation of the effects on reproduction.
C-Data on breast milk :
It is found in the breast milk of animals..

VI-Cancerogenic Effects :
Human carcinogen confirmed by I.A.R.C., A.C.G.I.H., N.T.P.

VII-Mutagenic Effects :
The available data do not make it possible to make an adequate evaluation of mutagenic effects. The tests of DNA effects and of cellular transformation proved to be positive for low temperature calcined beryllium oxide whereas doubtful results were obtained in the same tests for high temperature calcined beryllium oxide.

First aid :

I-Inhalation :
In the event of inhalation of fume or dust, bring the person into a ventilated place and place him in a half-sitting position. If he does not breathe, give him artificial respiration. In the event of respiratory difficulties, give him oxygen.
Transfer immediately to the nearest medical emergency department.
II-Ocular Contact :
Rinse eyes with plenty of water during 5 minutes or until the product is removed.
If irritation persists, see a doctor.
III-Skin Contact :
Quickly withdraw contaminated clothing. Wash the skin with water and soap. Completely clean cuts or wounds. Any beryllium oxide particle lodged accidentally under the skin must be removed.
IV-Ingestion :
Rinse mouth with water.
See a doctor.

Quebec's Exposure Limit :

I-Valeur d'Exposition Moyenne Pondérée (VEMP) :
0,00015 mg/m³ (expressed as Be (Beryllium).

II-Notes :
C2 : A suspected human carcinogen.
EM : Exposure to this chemical must be reduced to the minimum.
RP : Substance whose recirculation is prohibited

References :

1-Occupational Medicine,Carl Zenz, last edition.
2-Clinical Environmental Health and Toxic Exposures, Sullivan & Krieger; last edition.
3-Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, Lewis C., last edition.
4-Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys R. last edition.
5-Chemical Hazards of the Workplace, Proctor & Hughes, 4th edition.
6-CSST-Quebec, Répertoite Toxicologique.
7-ESPI Metals MSDS, 1996 (Prepared par S. Dierks)

Edouard Bastarache M.D.
(Occupational & Environmental Medicine)

Author of " Substitutions for raw ceramic materials "
Tracy, Québec, CANADA
edouardb@sorel-tracy.qc.ca
http://www.sorel-tracy.qc.ca/~edouardb/

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