Auteurs
Contactez-nous

S'identifier

Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.

Dans cet article

  • Résumé
  • Résumé
  • Introduction
  • Protocole
  • Résultats
  • Discussion
  • Déclarations de divulgation
  • Remerciements
  • matériels
  • Références
  • Réimpressions et Autorisations

Résumé

Nous détaillons les procédures cohérentes et de haute qualité utilisées tout au long des processus d’échantillonnage aérien et biologique sur les sites de terrain indiens au cours d’un vaste essai contrôlé randomisé. Les connaissances recueillies grâce à la supervision des applications de technologies innovantes, adaptées à l’évaluation de l’exposition dans les régions rurales, permettent de meilleures pratiques de collecte de données sur le terrain avec des résultats plus fiables.

Résumé

Ici, nous présentons une représentation visuelle des procédures standard pour collecter des données au niveau de la population sur les expositions personnelles à la pollution de l’air domestique (HAP) à partir de deux sites d’étude différents dans un environnement aux ressources limitées du Tamil Nadu, en Inde. Les particules PM 2,5 (particules de diamètre aérodynamique inférieur à2,5 microns), le monoxyde de carbone (CO) et le carbone noir (BC) ont été mesurés chez les femmes enceintes (M), les autres femmes adultes (OAW) et les enfants (C) à divers moments sur une période de 4 ans. En outre, des mesures de l’utilisation des fourneaux (SUM) à l’aide de thermomètres enregistreurs de données et de mesures de la pollution atmosphérique ambiante ont été effectuées. De plus, la faisabilité de la collecte d’échantillons biologiques (taches d’urine et de sang séché [DBS]) auprès des participants à l’étude sur le terrain a été démontrée avec succès. Sur la base des résultats de cette étude et des études antérieures, les méthodes utilisées ici ont amélioré la qualité des données et évité les problèmes liés à la pollution de l’air domestique et à la collecte d’échantillons biologiques dans des situations où les ressources sont limitées. Les procédures établies peuvent constituer un outil éducatif et une ressource précieux pour les chercheurs qui mènent des études similaires sur la pollution atmosphérique et la santé en Inde et dans d’autres pays à revenu faible ou intermédiaire (PRFI).

Introduction

À l’échelle mondiale, l’exposition à la pollution de l’air domestique (HAP), principalement due à la cuisson à combustible solide, est une cause majeure de morbidité et de mortalité 1,2,3. La cuisson et le chauffage avec des combustibles solides (biomasse - comme le bois, le fumier, les résidus de culture et le charbon) sont répandus dans les pays à revenu faible et intermédiaire (PRFI), ce qui pose divers problèmes sanitaires, environnementaux et économiques. Les PM 2,5 sont un « tueur silencieux », se produisant à la fois à l’intérieur et à l’extérieur 4,5. La qualité de l’air intérieur en Inde est souvent considérablement pire que la qualité de l’air extérieur, et elle a attiré suffisamment d’attention pour être considérée comme un danger majeur pour la santé environnementale4. Le manque de données quantitatives sur l’exposition fondées sur des mesures a entravé les évaluations mondiales de la charge de morbidité (GBD) liées au HAP 6,7.

La recherche actuelle ignore souvent que la mesure de l’exposition aux HAP est compliquée et varie en fonction de nombreux facteurs, notamment le type de combustible, le type de poêle et l’utilisation mixte de nombreux poêles propres et sales, un phénomène connu sous le nom d’empilement de poêles. D’autres influences sur l’exposition comprennent la quantité de combustible consommée, les niveaux de ventilation de la cuisine, le temps passé à proximité de la cuisinière, l’âge et le sexe8. Le plus largement mesuré et sans doute le meilleur indicateur de l’exposition aux HAP est les PM2,5; cependant, en raison d’un manque d’instruments abordables, conviviaux et fiables, la mesure des particules fines (PM2,5) a été particulièrement difficile.

Diverses études ont rapporté avoir mesuré le niveau de polluants atmosphériques uniques ou multiplesà l’aide de différentes méthodes 8,9,10,11,12. Ces dernières années, des capteurs relativement peu coûteux capables de mesurer ces polluants dans des environnements intérieurs et ambiants ont fait leur apparition. Cependant, tous ces capteurs ne sont pas viables pour le travail sur le terrain pour diverses raisons, notamment les coûts de maintenance, les défis de déploiement, les problèmes de comparabilité avec les méthodes de mesure conventionnelles, les ressources humaines limitées pour valider ces capteurs par rapport aux méthodes de référence, la difficulté des contrôles réguliers de la qualité des données (via le cloud) et les installations de dépannage décentralisées limitées ou inexistantes. Bon nombre des études avec ces types de mesures les ont utilisées comme approximation de l’exposition ou en combinant des mesures environnementales avec la reconstruction de l’exposition à l’aide d’évaluations de l’activité temporelle 8,9,12,13,14.

La surveillance personnelle - dans laquelle un moniteur est effectué ou par un individu dans l’espace et le temps - peut mieux capturer leur « vraie » exposition totale. Les études qui mesurent l’exposition personnelle ne communiquent souvent que brièvement leurs protocoles exacts, souvent dans des documents supplémentaires aux manuscrits scientifiques 9,12,13,14,15. Bien que les techniques détaillées dans ces études fournissent une solide idée générale de la méthodologie d’échantillonnage, il y a souvent une absence des spécificités des étapes de collecte des données sur le terrain12,16.

De nombreuses caractéristiques supplémentaires, en plus des concentrations de polluants, peuvent être surveillées dans ces résidences. La surveillance de l’utilisation des fourneaux, une méthode d’évaluation de la durée et de l’intensité de l’utilisation des appareils électroménagers, est un élément important de nombreuses évaluations récentes de l’impact et de l’exposition16,17,18,19. Bon nombre de ces moniteurs se concentrent sur la mesure de la température au point de combustion ou à proximité de ceux-ci sur les cuisinières. Bien que des thermocouples et des thermistances soient utilisés, il y a un manque de protocoles de fonctionnement pour les moniteurs, y compris la meilleure façon de les mettre sur les cuisinières pour saisir la variabilité des habitudes d’utilisation des cuisinières.

De même, la biosurveillance est un outil efficace pour évaluer les expositions environnementales, bien que plusieurs facteurs influencent le choix d’une matrice biologique optimale20. Dans des circonstances idéales, le prélèvement d’échantillons doit être non ou peu invasif. Les méthodes employées devraient assurer une facilité de manipulation, un transport et un entreposage non restrictifs, une bonne correspondance entre le biomarqueur proposé et la matrice biologique, un coût relativement faible et aucune préoccupation éthique.

Le prélèvement d’échantillons d’urine présente des avantages majeurs pour la biosurveillance. Comme pour d’autres techniques de prélèvement d’échantillons, il existe une gamme de méthodes potentielles. La collecte d’urine vide de 24 heures peut être fastidieuse pour les participants, ce qui entraîne une non-observance du prélèvement d’échantillons20,21. Dans de tels cas, des échantillons ponctuels, des vides du premier matin ou d’autres échantillons « pratiques » sont recommandés. Le volume d’urine recueilli peut être un inconvénient majeur lors de la collecte d’échantillons ponctuels, entraînant une variabilité des concentrations de produits chimiques endogènes et exogènes. Dans ce cas, l’ajustement à l’aide des concentrations de créatinine urinaire est une méthode couramment utilisée pour les corrections de dilution22.

Un autre échantillon biologique couramment recueilli est le sang veineux. Les échantillons de sang veineux sont souvent difficiles à obtenir pour la biosurveillance; Ils sont intrusifs, suscitent la peur et nécessitent une manipulation, un stockage et un transport appropriés des échantillons. Une autre approche utilisant des gouttes de sang séché (DBS) peut être utile pour prélever des échantillons chez les adultes et les enfants à des fins de biosurveillance23.

Il existe un écart important dans la littérature entre la simple description des méthodes sur le terrain et la publication d’instructions détaillées et reproductibles sur l’utilisation et le déploiement des moniteurs qui reflètent la véritable complexité de la collecte de données sur le terrain d’échantillons de qualité garantie24,25. Certaines études ont décrit des procédures opérationnelles normalisées (PON) pour mesurer les polluants atmosphériques (intérieurs et ambiants) et surveiller l’utilisation des fourneaux.

Cependant, les étapes essentielles derrière la mesure sur le terrain, le soutien en laboratoire et le transport des instruments de surveillance et des échantillons sont très rarement décrites 8,11,25. Les défis et les limites de la surveillance sur le terrain dans les milieux à ressources élevées et faibles peuvent être correctement saisis par vidéo, ce qui pourrait compléter les procédures opérationnelles écrites et fournir une méthode plus directe pour montrer comment les dispositifs et les techniques d’échantillonnage et d’analyse sont exécutés.

Dans l’essai contrôlé randomisé HAPIN (Household Air Pollution Intervention Network), nous avons utilisé des protocoles vidéo et écrits pour décrire les procédures de mesure de trois polluants (PM2,5, CO et BC), pour la surveillance de l’utilisation des fourneaux et pour la collecte d’échantillons biologiques. HAPIN implique l’utilisation de protocoles harmonisés qui exigent le strict respect des POS afin de maximiser la qualité des données provenant d’échantillons prélevés à plusieurs points temporels sur quatre sites d’étude (au Pérou, au Rwanda, au Guatemala et en Inde).

Les critères de conception de l’étude, de sélection du site et de recrutement sont décrits plus haut24,26. L’essai HAPIN a été mené dans quatre pays ; Clasen et coll. ont décrit en détail les paramètres de l’étude26. Chaque site d’étude a recruté 800 ménages (400 interventions et 400 témoins) avec des femmes enceintes âgées de 18 à 35 ans, qui sont de 9 à 20 semaines de gestation, utilisent la biomasse pour cuisiner à la maison et sont non-fumeuses. Dans un sous-ensemble de ces ménages (~120 par pays), d’autres femmes adultes ont également été inscrites à cette étude.

Après le recrutement, huit visites au total ont été effectuées. La première, au départ (LB), a eu lieu avant la randomisation. Les sept suivants ont été séparés avant la naissance (à 24-28 semaines de gestation [P1], 32-36 semaines de gestation [P2]), à la naissance (B0) et après la naissance (3 mois [B1], 6 mois [B2], 9 mois [B3] et 12 mois [B4]). Pour M, il y a eu trois évaluations (BL, P1 et P2), pour les OAW, six évaluations (BL, P1, P2, B1, B2 et B4) et pour C, quatre évaluations (B0, B1, B2 et B4) ont été effectuées. À B0, des évaluations de biomarqueurs et de santé ont été effectuées, tandis que seules des évaluations de santé ont été effectuées lors de la visite B3.

Les quatre pays ont suivi des protocoles identiques. Dans ce manuscrit, nous décrivons les étapes suivies en Inde. L’étude a été réalisée à deux endroits au Tamil Nadu: Kallakurichi (KK) et Nagapattinam (NP). Ces sites sont situés entre 250 et 500 kilomètres de l’installation de recherche principale du Département d’ingénierie de la santé environnementale de l’Institut Sri Ramachandra d’enseignement supérieur et de recherche (SRIHER) à Chennai, en Inde. La complexité des protocoles de collecte de données sur le terrain exige le déploiement de nombreux membres du personnel ayant des niveaux de compétences et d’antécédents variables.

Nous présentons une représentation écrite et visuelle des étapes de l’estimation des échantillons micro-environnementaux et d’exposition personnelle chez les femmes enceintes (M), les femmes autres / plus âgées (OAW) et les enfants (C) aux particules fines, au monoxyde de carbone (CO) et au carbone noir (BC). Des protocoles sur le terrain pour (1) la surveillance de la qualité de l’air ambiant avec des moniteurs de référence et des capteurs à faible coût, (2) la surveillance à long terme de l’utilisation des fourneaux à gaz de pétrole conventionnels et liquéfiés, et (3) la collecte d’échantillons biologiques (urine et DBS) pour la biosurveillance sont également présentés. Cela comprend les méthodes de transport, de stockage et d’archivage des échantillons environnementaux et biologiques.

Protocole

Le comité d’éthique institutionnelle de l’Institut d’enseignement supérieur et de recherche Sri Ramachandra (IEC-N1/16/JUL/54/49), le comité d’examen institutionnel de l’Université Emory (00089799) et le comité de sélection du ministère de la Santé du Conseil indien de la recherche médicale (5/8/4-30/(Env)/ Indo-US/2016-NCD-I) ont approuvé l’essai HAPIN. L’essai HAPIN est identifié comme NCT02944682 le clinicaltrials.gov. Des consentements éclairés écrits ont été recueillis auprès des participants à l’étude avant leur participation et l’étude a été menée conformément aux lignes directrices éthiques.

REMARQUE : Les formulaires de déclaration de cas (CRF) administrés pendant l’échantillonnage et la collecte des données sont disponibles dans la base de données RedCap, stockée à l’Université Emory, et sont maintenus avec l’accord de partage des données entre tous les collaborateurs, qui peut être fourni aux lecteurs sur demande.

1. Instruments et matériaux

  1. Utiliser les instruments suivants pour la surveillance de la pollution atmosphérique : une microbalance pour le pesage des filtres, pour l’échantillonnage microenvironnemental/personnel - MicroPEM (ECM) amélioré pour les enfants pour les PM 2,5, un transmissomètre optique pour la mesure du carbone noir (BC), des enregistreurs de données pour les balises CO et Bluetooth, des enregistreurs de balises pour la mesure indirecte des PM 2,5 (pendant chaque visite - BL, P1, P2, B1, B2 et B4), un moniteur gravimétrique et néphélométrique combiné pour les PMambiantes 2,5 mesures et enregistreurs de température pour surveiller l’utilisation du poêle.
  2. Utilisez les instruments suivants pour la biosurveillance : des sacs isothermes et des sacs de vaccins pour l’expédition d’échantillons biologiques, des cartes d’économie de protéines, des cartes d’indicateurs d’humidité, une lancette pour adultes, une lancette de sécurité pour nourrissons et des tubes capillaires (40 μL).

2. Conditionnement et pesage des filtres

  1. Utilisez des gants propres et sans poudre pour manipuler les filtres. Vérifiez les filtres (taille des pores de 2 μm, 15 et 47 mm de diamètre) à l’aide d’un caisson lumineux et placez les filtres vérifiés dans un filtreur nettoyé dans une pièce climatisée (19-23 °C et 35%-45% d’humidité relative [HR]) pendant 24 h.
  2. Placez un morceau de papier d’aluminium propre sur le bureau et allumez la microbalance. Réglez l’unité d’échelle sur milligrammes (0,001 mg) et suivez l’étalonnage interne.
  3. Notez la date/heure, le nom du technicien, l’HR, la température, le numéro de lot du filtre, la taille du filtre et l’ID du filtre dans la feuille de saisie des données.
  4. Prenez le filtre conditionné et désionisez pendant 10s. Placez soigneusement le filtre sur le plateau de pesée et notez le poids comme « Poids 1 » dans le CRF (Figure supplémentaire 1).
  5. Retirez le filtre, placez-le dans une boîte de Pétri / filtreur et attendez que la balance revienne à zéro avant de peser le filtre suivant.
  6. Répétez les étapes 2.4 et 2.5 et saisissez-le en tant que « Poids 2 » dans le CRF.

3. Microenvironnement/échantillonnage de l’air personnel

NOTA : La figure supplémentaire 2 donne un aperçu détaillé de l’instrumentation et des étapes de l’échantillonnage du microenvironnement et de l’air personnel.

  1. Pour un suivi personnel, placez les instruments dans un gilet (Figure 1 Ai) et conseillez au participant de le porter pendant 24 h, sauf pendant le bain et le sommeil.
  2. Pendant le bain et le sommeil, demandez aux participants de placer le gilet à <1 m de distance sur un support métallique personnalisé (Figure 1Aii) fourni par l’équipe de terrain.
  3. Pour la surveillance microenvironnementale, choisir un emplacement approprié et placer les supports métalliques avec les instruments (figures 1C, D; Tableau supplémentaire 1) à 1,5 m au-dessus du niveau du sol, à 1 m des portes et fenêtres si possible, et à 1 m de la zone de combustion de la cuisinière primaire (lorsqu’il est placé dans les cuisines).
  4. Effectuez une procédure pas à pas de 5 minutes dans la zone de surveillance, enregistrez l’heure de début et de fin de tous les instruments de surveillance (PM2,5, BC, CO et moniteur de temps et de localisation) dans les CRF respectifs.
  5. Le jour de l’enlèvement (jour 2, après 24 h), ramassez et enveloppez les instruments dans du papier d’aluminium et placez-les dans un couvercle refermable pour le transport au bureau extérieur. Jusqu’au retrait du filtre, placez l’échantillonneur ECM dans la glacière (pour maintenir la chaîne du froid).
  6. Mesure des PM2,5
    REMARQUE: Utilisez ECM, qui est bien adapté à cette application en raison de sa petite taille (hauteur: 12 cm; largeur: 6,7 cm) et de son poids (~ 150 g). L’ECM prélève des échantillons néphélométriques et gravimétriques à 0,3 L/min (jusqu’à 48 h) en aspirant de l’air à travers un impacteur fixé à une cassette contenant des filtres en polytétrafluoroéthylènede 15 mm 19,26,27.
    1. Nettoyez toutes les pièces de l’ECM (tête d’entrée, éléments de frappe, serrure de cassette en forme de U) à l’aide d’un tampon imbibé d’alcool (alcool isopropylique à 70 %) et lancez l’échantillonneur à l’aide d’un logiciel ECM (p. ex., station d’accueil MicroPEM).
    2. Placez le capuchon d’étalonnage sur l’entrée de l’ECM et connectez un débitmètre avec un filtre HEPA au bouchon d’étalonnage.
    3. Après avoir configuré l’ensemble d’étalonnage, appuyez sur le bouton Start (Démarrer ) et attendez 5 minutes pour qu’il se stabilise. Ajustez le débit (à 5 % près de 0,3 L/min) et enregistrez dans CRF-H48.
    4. Connectez le filtre HEPA directement à l’entrée ECM, ajustez le décalage du néphélomètre jusqu’à ce que la valeur indique 0,0 et enregistrez la lecture dans CRF-H48.
    5. Réglez le programme sur 24 h et appuyez sur le bouton Soumettre les valeurs d’étalonnage ; l’ECM est maintenant prêt pour l’échantillonnage.
    6. Après l’échantillonnage, laisser les ECM échantillonnés à température ambiante pendant au moins 20 minutes et noter le débit post-échantillonnage dans CRF-H48. Téléchargez et enregistrez les données ECM à l’aide de la convention de nom de fichier.
    7. Retirez le filtre, placez-le dans un filtreur, puis conservez-le à -20 °C.
  7. Mesure du carbone noir (BC)
    1. Utilisez un transmissomètre pour mesurer l’atténuation de la lumière à travers le filtre à une longueur d’ondede 880 nm 19,26,27.
    2. Allumez et stabilisez pendant 15 min. Assurez-vous que les cartouches de la bonne taille (c.-à-d. les cartouches de 15 et 47 mm) sont disponibles dans les fentes vierges et d’échantillon de l’instrument BC.
    3. Effectuez l’analyse sur une densité neutre (ND) et un filtre vide avec l’ID attribué (Figure 3 supplémentaire et Tableau supplémentaire 2).
    4. Après avoir balayé le filtre à blanc, placez l’essai à blanc dans la fente de la cartouche d’échantillon au-dessus du diffuseur d’échantillon et insérez-le dans la fente de l’instrument à la position 2.
    5. Retirez le blanc de laboratoire et poursuivez l’analyse à l’aide de filtres de test et de filtres d’échantillons.
    6. Une fois l’analyse du filtre terminée, retirez le filtre et remettez-le aux détenteurs de la boîte de Pétri. Sélectionnez les données numérisées, cliquez sur le bouton Accepter , puis sur Enregistrer les données.
  8. Mesure du monoxyde de carbone (CO)
    REMARQUE : L’instrument de CO est petit (environ la taille d’un grand stylo), peut enregistrer en continu pour ~32 000 points, a une plage de 0 à 1 000 ppm et a été utilisé pour évaluer les expositions et la PAH dans divers autres efforts de surveillance 19,26,27.
    1. Démarrez et configurez l’enregistreur de données CO pendant 1 min à l’aide du logiciel. L’écran affiche « L’enregistreur de CO a été configuré avec succès ». L’instrument est prêt pour l’échantillonnage.
    2. Après l’échantillonnage, ouvrez l’enregistreur de CO à l’aide du logiciel, appuyez sur Arrêter pour arrêter l’enregistreur de données USB et enregistrez les données après le téléchargement.
    3. Calibrer l’enregistreur de CO
      1. Réglez l’enregistreur de CO à la fréquence d’échantillonnage de 1 min et placez-le dans la boîte d’étalonnage, avec l’évent d’entrée des capteurs orienté vers l’orifice d’entrée d’air de la boîte d’étalonnage.
      2. Pendant 5 min, régler un débit de 2 L/min d’air de qualité nulle ou d’air ambiant. Notez l’heure de début et de fin. Réduire le débit d’air à 1 L/min. Encore une fois, notez l’heure de début et de fin.
      3. Répétez la procédure avec un gaz de réglage de sensibilité (50-150 ppm de CO standard dans l’air de qualité zéro), suivi d’un air de qualité nulle comme décrit à l’étape précédente.
      4. Téléchargez les données calibrées dans un dossier spécifique. Ouvrez le fichier de données d’étalonnage et entrez les données du moniteur de l’enregistreur de CO dans CRF-H47.
  9. Enregistreur de temps et de localisation (TLL)
    REMARQUE: Utilisez deux types d’instrument Bluetooth pour surveiller l’heure et l’emplacement de l’enfant. Demandez à l’enfant de porter un gilet contenant deux moniteurs de temps et de localisation (TLM) de la taille d’une pièce de monnaie, reliés à un enregistreur situé près des ECM et du gilet de prélèvement de la mère, comme le montre la figure 1Aiii. Calculer les expositions de l’enfant en intégrant les concentrations superficielles correspondantes sur le temps passé à cet endroit 19,26,27.
    1. Chargez la banque d’alimentation et assurez-vous que l’enregistreur fonctionne en vous connectant avec elle.
    2. Moniteur de temps et de localisation (TLM)
      1. Insérez une pile CR2032 dans le moniteur (les voyants doivent clignoter plusieurs fois si la batterie est suffisamment alimentée).
      2. Pour le modèle TLM 'O', appuyez sur le capot souple pour entendre un clic, et un voyant vert devrait clignoter, indiquant que le TLM est maintenant 'ON' et transmet son signal. Pour le modèle 'EM' TLM, appuyez sur le capot souple pour activer le premier mode (le voyant doit clignoter en vert). Appuyez à nouveau pour passer en mode intermédiaire (le voyant devrait clignoter à nouveau en vert).
      3. Après l’échantillonnage, téléchargez les données à partir du lecteur de démarrage qui apparaît sur la carte SD de l’enregistreur. Copiez et enregistrez les fichiers à partir du dossier 'TLL' spécifié.

4. Surveillance de l’utilisation des fourneaux

  1. Recueillir des détails sur les habitudes d’utilisation des fourneaux au moyen d’enquêtes et du déploiement de mesures objectives basées sur des capteurs. Placez des enregistreurs de température sur les poêles à GPL et à biomasse18,19,28. La figure supplémentaire 4 donne un aperçu détaillé de l’instrumentation et des étapes nécessaires à la surveillance de l’utilisation des fourneaux de la collecte de données dans le laboratoire central, le laboratoire de terrain et les activités sur le terrain.
  2. Placez la sonde du thermocouple près de la zone encombrante de la cuisinière, comme illustré à la figure supplémentaire 5, et installez les points.
  3. Ouvrez l’application Geocene et entrez le nom de la mission, l’intervalle d’échantillonnage, l’identifiant du ménage, les types de poêles, les détails de randomisation, la campagne, les balises et les notes. Appuyez sur Démarrer une nouvelle mission. Enregistrez les détails de l’installation dans CRF-H40.
  4. Toutes les 2 semaines, téléchargez les données à l’aide de l’application et transférez-les via Bluetooth du Dot au serveur cloud. Consignez les informations dans CRF-H40.

5. Surveillance ambiante

REMARQUE: L’instrument ambiant PM 2.5 enregistre en temps réel les PM 2,5 en suspension dans l’air et dispose d’un filtre intégré de 47 mm qui peut collecter les PM2,5 pour l’évaluation gravimétrique19,26,29. La figure supplémentaire 6 donne un aperçu détaillé de l’instrumentation et des étapes de la surveillance ambiante de la collecte de données dans le laboratoire central, le laboratoire de terrain et les activités sur le terrain.

  1. Suivre les directives30 de l’EPA des États-Unis sur l’instrument et l’emplacement de l’entrée : a) à >2 m des murs; b) >10 m des arbres; c) 2-7 m au-dessus du sol; et d) >2 m des chaussées.
  2. Montez l’instrument PM2.5 ambiant sur une plate-forme en béton avec mise à la terre. Assurez-vous qu’il n’y a pas de pollution ambiante de l’air ambiant et entrez les détails de l’échantillonnage dans CRF-H46.
    1. Dans l’option de menu, réglez l’intervalle d’échantillonnage sur 5 min. Notez l’heure de début et effectuez l’étalonnage du flux à l’aide d’un filtre NULL. Collectez des données en temps réel pendant 6 jours.
    2. Le jour de début de l’échantillonnage gravimétrique, téléchargez et enregistrez les données en temps réel.
    3. Retirez le filtre nul précédemment installé et nettoyez le porte-filtre à l’aide de mouchoirs en papier. Placez un filtre prépesé et remplissez CRF-H46.
    4. Après 24 h, arrêtez l’échantillonneur et téléchargez les données en temps réel. Consigner les données d’échantillonnage dans le CRF-H46. Retirez le filtre, enveloppez-le de papier d’aluminium et placez-le dans un sac refermable pendant le transport sous chaîne du froid.

6. Biosurveillance

  1. Collecte, traitement et stockage d’échantillons d’urine
    REMARQUE: Suivez les étapes impliquées dans la collecte d’échantillons d’urine vide du matin au domicile du participant conformément aux directives du CDC américain 19,31,32. Prélever les échantillons d’urine des femmes enceintes (visites BL, P1 et P2) et d’autres femmes adultes (visites BL, P1, P2, B1, B2 et B4); chez les enfants (visites B1, B2 et B4) avec l’administration de CRF-B10 respectif le jour 2. La figure supplémentaire 7 donne un aperçu détaillé des étapes de la biosurveillance dans le laboratoire central, le laboratoire sur le terrain et sur le terrain.
    1. Pour le prélèvement de l’échantillon d’urine, fournir la coupe de prélèvement d’urine (M et OAW) le jour 1. De même, demandez à la mère de prélever l’échantillon d’urine de l’enfant le lendemain matin dans un sac d’urine ou directement dans la tasse et de le conserver dans un sac de vaccin.
    2. Au laboratoire de terrain, conservez les échantillons d’urine prélevés entre 1 et 8 °C. Avant d’aliquoter, décongelez la tasse d’urine.
    3. Pour aliquote, traiter un échantillon d’urine à la fois. Aspirer 2 mL de l’échantillon et ajouter dans deux cryovials de 4 mL, 5 mL dans deux cryovials de 10 mL, 15 mL dans un tube d’archivistique et entreposer à -20 °C.
    4. La même procédure d’aliquote est suivie pour l’échantillon blanc prélevé sur le terrain (eau).
  2. Collecte, séchage et stockage DBS
    REMARQUE : Former les enquêteurs à recueillir les SCP par piqûre au doigt chez les femmes enceintes (visites BL, P1 et P2) et d’autres femmes adultes (visites BL, P1, P2, B1, B2 et B4), et par piqûre au talon ou au doigt chez les enfants (visites B0, B1, B2 et B4), conformément aux recommandations33,34 de l’OMS. Une procédure détaillée de collecte DBS auprès de M et OAW est fournie à l’annexe H du dossier supplémentaire.
    1. Pour l’enfant, prélever les SCP à piqûre au talon conformément aux directives de l’OMS, à l’aide des lancettes appropriées.
    2. Choisissez le talon gauche ou droit et essuyez le site de ponction avec un tampon imbibé d’alcool.
    3. Gardez la lancette en position horizontale à l’endroit de la ponction cutanée et piquez. Après la piqûre, essuyez la première goutte de sang avec une gaze de coton stérile.
    4. Placez le tube capillaire près du site de ponction sur la couche de sang et laissez le sang s’écouler dans le tube par capillarité.
    5. Après avoir rempli suffisamment de volume sanguin dans le tube capillaire, appliquez immédiatement le sang dans le cercle de la carte d’économie de protéines.
    6. Laisser sécher l’échantillon à l’air libre (pendant la nuit) dans une direction horizontale à température ambiante.
    7. Assurez-vous que les taches de sang sont de couleur brunâtre foncé et qu’aucune zone rouge n’est visible.
    8. Après séchage, placer la carte DBS dans un sac d’échantillons biologiques refermable contenant du déshydratant (au moins deux sachets) avec une carte d’indicateur d’humidité et la conserver à -20 °C.

7. Chaîne de traçabilité (COC) des filtres échantillonnés

  1. Reportez-vous au fichier supplémentaire pour connaître les étapes détaillées. Les étapes expliquant le conditionnement des filtres sont décrites à l’annexe A, l’échantillonnage microenvironnemental/personnel de l’air des PM2,5 est présent à l’annexe B, les mesures BC sont décrites à l’annexe C, la mesure du CO à l’annexe D, la surveillance du temps et de l’emplacement à l’annexe E, la surveillance de l’utilisation des fourneaux à l’annexe F, la surveillance ambiante à l’annexe G, la biosurveillance à l’annexe H et le transport des échantillons à l’annexe I . La liste des CRF utilisés figure dans le tableau supplémentaire 3.
    REMARQUE : La figure 2A montre l’ECM recueillie après échantillonnage et enveloppée dans du papier d’aluminium. Les filtres emballés ont été emballés dans des sacs d’échantillons biologiques séparés et placés dans des sacs de vaccins contenant un sachet de gel précongelé. Les filtres échantillonnés ont été transportés au laboratoire de terrain (figure 2B). Comme le montre la figure 2C, les filtres transportés à partir du site sur le terrain ont été stockés dans un congélateur (- 20 °C) au laboratoire de terrain et conservés intacts jusqu’à ce qu’ils soient transportés au laboratoire central. Tous les 15 à 30 jours, les échantillons étaient expédiés par route au laboratoire central; Les filtres échantillonnés étaient emballés sur de la glace sèche et des packs de gel contenant du COC. À la réception des échantillons du bureau extérieur, les échantillons ont été recoupés avec le COC et archivés dans un congélateur (-20 °C).

Résultats

Méthodes d’échantillonnage du microenvironnement/de l’air personnel :
La figure 1Ai montre une femme enceinte portant le gilet personnalisé pendant la période d’échantillonnage de 24 heures. Le gilet comprend l’ECM, l’enregistreur de CO et l’enregistreur de temps et de localisation avec la banque d’alimentation. Il a été veillé à ce que les participants portent le gilet tout au long de la période d’échantillonnage, sauf pendant ...

Discussion

Nous avons démontré et représenté visuellement les procédures standard pour collecter des données au niveau de la population sur les expositions personnelles à la pollution de l’air domestique dans l’essai multi-pays HAPIN19,24. Les méthodes d’échantillonnage environnemental et de biomarqueurs sur le terrain décrites ici sont appropriées et réalisables, en particulier dans les populations vulnérables dans les milieux aux ressources limitées o?...

Déclarations de divulgation

*4 Les constatations et conclusions de ce rapport sont celles des auteurs et ne représentent pas nécessairement la position officielle des National Institutes of Health ou du Department of Health and Human Services des États-Unis ou de la Fondation Bill et Melinda Gates. Les organismes de financement n’ont joué aucun rôle dans la collecte et l’analyse des données présentées dans le document.

Remerciements

Les investigateurs tiennent à remercier les membres du comité consultatif - Patrick Brysse, Donna Spiegelman et Joel Kaufman - pour leurs précieux conseils tout au long de la mise en œuvre de l’essai. Nous tenons également à remercier tout le personnel de recherche et les participants à l’étude pour leur dévouement et leur participation à cet important essai.

Cette étude a été financée par les National Institutes of Health des États-Unis (accord de coopération 1UM1HL134590) en collaboration avec la Fondation Bill & Melinda Gates (OPP1131279). Un comité multidisciplinaire et indépendant de surveillance des données et de la sécurité (DSMB) nommé par le National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) surveille la qualité des données et protège la sécurité des patients inscrits à l’essai HAPIN. CSSD de l’IBLNH : Nancy R. Cook, Stephen Hecht, Catherine Karr (présidente), Joseph Millum, Nalini Sathiakumar, Paul K. Whelton, Gail Weinmann et Thomas Croxton (secrétaires exécutifs).  Coordination du programme : Gail Rodgers, Fondation Bill & Melinda Gates; Claudia L. Thompson, Institut national des sciences de la santé environnementale; Mark J. Parascandola, Institut national du cancer; Marion Koso-Thomas, Institut national Eunice Kennedy Shriver de la santé infantile et du développement humain; Joshua P. Rosenthal, Centre international Fogarty; Conception R. Nierras, Fonds commun du Bureau de coordination stratégique des NIH; Katherine Kavounis, Dong-Yun Kim, Antonello Punturieri, et Barry S. Schmetter, NHLBI.

Enquêteurs HAPIN : Vanessa Burrowes, Alejandra Bussalleu, Devan Campbell, Eduardo Canuz, Adly Castañaza, Howard Chang, Yunyun Chen, Marilú Chiang, Rachel Craik, Mary Crocker, Victor Davila-Roman, Lisa de las Fuentes, Oscar De León, Ephrem Dusabimana, Lisa Elon, Juan Gabriel Espinoza, Irma Sayury Pineda Fuentes, Dina Goodman, Meghan Hardison, Stella Hartinger, Phabiola M Herrera, Shakir Hossen, Penelope Howards, Lindsay Jaacks, Shirin Jabbarzadeh, Abigail Jones, Katherine Kearns, Jacob Kremer, Margaret A Laws, Pattie Lenzen, Jiawen Liao, Fiona Majorin, McCollum, John McCracken, Julia N McPeek, Rachel Meyers, Erick Mollinedo, Lawrence Moulton, Luke Naeher, Abidan Nambajimana, Florien Ndagijimana, Azhar Nizam, Jean de Dieu Ntivuguruzwa, Aris Papageorghiou, Usha Ramakrishnan, Davis Reardon, Barry Ryan, Sudhakar Saidam, Priya Kumar, Meenakshi Sundaram, Om Prashanth, Jeremy A Sarnat, Suzanne Simkovich, Sheela S Sinharoy, Damien Swearing, Ashley Toenjes, Jean Damascene Uwizeyimana, Viviane Valdes, Kayla Valentine, Amit Verma, Lance Waller, Megan Warnock, Wenlu Ye.

matériels

NameCompanyCatalog NumberComments
BD adult lancetBD Biosciences366594DBS collection from finger
BD Quikheek infant safety lancetBD Biosciences368100 & 368101Heel prick DBS collection
BeaconRoximityO/EMTime and location monitor [TLM] (Personal monitor)
Beacon LoggerBerkley Air Monitoring groupxxxxTime and location logger [TLL] (Indirect measurement)
Crfigure-materials-702do ProMed Pelican BagPeli Biothermal USACooler bag 
Enhanced Children MicroPEM (ECM) RTI International, Durham, NC, USxxxxPersonal monitor of PM2.5
E-samplerMet One Instruments9800Indirect measurement of ambient PM2.5
Geocene Geocene Inc., Vallejo,CAxxxxfor stove use monitoring
Humidity indicating cardDESSICARE, INC.04BV14C10Sample integrity indicator
LascarLascar ElectronicsEL-USB-300 Carbon monoxide (CO) data logger
PTS collect capillary tubes- 40 µLPTS collect2866To collect heel prick DBS from children
SartoriusSartorius Lab Instruments, GmbH & Co, GermanyMSA6-6S-000-DFMicrobalance (Weighing filters)
SootScanTM Magee Scientific Co, Berkeley, USAOT21Black carbon measurement
Vaccine BagApex International, IndiaAIVC-46 Vaccine Bag
Whatman 903 Protein Saver cardGE Healthcare Life Sciences10534612Collection of capillary blood samples (Dried Blood Spot)

Références

  1. Odo, D. B., Yang, I. A., Knibbs, L. D. A systematic review and appraisal of epidemiological studies on household fuel use and its health effects using demographic and health surveys. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (4), 1411 (2021).
  2. Pope, D., et al. Are cleaner cooking solutions clean enough? A systematic review and meta-analysis of particulate and carbon monoxide concentrations and exposures. Environmental Research Letters. 16 (8), 083002 (2021).
  3. Smith, K. R., Pillarisetti, A. Household air pollution from solid cookfuels and its effects on health. Injury Prevention and Environmental Health. , (2017).
  4. Balakrishnan, K., et al. Air pollution from household solid fuel combustion in India: an overview of exposure and health related information to inform health research priorities. Global Health Action. 4 (1), 5638 (2011).
  5. Balakrishnan, K., et al. State and national household concentrations of PM2.5 from solid cookfuel use: Results from measurements and modeling in India for estimation of the global burden of disease. Environmental Health. 12 (1), 77 (2013).
  6. Corsi, D. J., et al. Prospective Urban Rural Epidemiology (PURE) study: Baseline characteristics of the household sample and comparative analyses with national data in 17 countries. American Heart Journal. 166 (4), 636-646 (2013).
  7. Keller, J. P., et al. A hierarchical model for estimating the exposure-response curve by combining multiple studies of acute lower respiratory infections in children and household fine particulate matter air pollution. Environmental Epidemiology. 4 (6), 119 (2020).
  8. Arku, R. E., et al. Characterizing exposure to household air pollution within the Prospective Urban Rural Epidemiology (PURE) Study. Environment international. 114, 307-317 (2018).
  9. Jack, D. W., et al. Ghana randomized air pollution and health study (GRAPHS): study protocol for a randomized controlled trial. Trials. 16 (1), 420 (2015).
  10. Liang, L., et al. Assessment of personal exposure to particulate air pollution: The first result of City Health Outlook (CHO) project. BMC Public Health. 19 (1), 711 (2019).
  11. Chowdhury, S., et al. Indian annual ambient air quality standard is achievable by completely mitigating emissions from household sources. Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (22), 10711-10716 (2019).
  12. Checkley, W., et al. Effects of a household air pollution intervention with liquefied petroleum gas on cardiopulmonary outcomes in Peru. A randomized controlled trial. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 203 (11), 1386-1397 (2021).
  13. Ranzani, O. T., et al. Association between ambient and household air pollution with carotid intima-media thickness in peri-urban South India: CHAI-Project. International Journal of Epidemiology. 49 (1), 69-79 (2020).
  14. Ranzani, O. T., et al. Personal exposure to particulate air pollution and vascular damage in peri-urban South India. Environment International. 139, 105734 (2020).
  15. Balakrishnan, K., et al. Establishing integrated rural-urban cohorts to assess air pollution-related health effects in pregnant women, children and adults in Southern India: an overview of objectives, design and methods in the Tamil Nadu Air Pollution and Health Effects (TAPHE) study. BMJ Open. 5 (6), 008090 (2015).
  16. Shupler, M., et al. Multinational prediction of household and personal exposure to fine particulate matter (PM2.5) in the PURE cohort study. Environment International. 159, 107021 (2022).
  17. Smith, K. R. Effect of reduction in household air pollution on childhood pneumonia in Guatemala (RESPIRE): A randomised controlled trial. The Lancet. 378 (9804), 1717-1726 (2011).
  18. Pillarisetti, A., et al. Patterns of stove usage after introduction of an advanced cookstove: The long-term application of household sensors. Environmental Science and Technology. 48 (24), 14525-14533 (2014).
  19. Johnson, M. A., et al. Air pollutant exposure and stove use assessment methods for the household air pollution intervention network (HAPIN) trial. Environmental Health Perspectives. 128 (4), 047009 (2020).
  20. Barr, D. B., Wang, R. Y., Needham, L. L. Biologic monitoring of exposure to environmental chemicals throughout the life stages: requirements and issues for consideration for the National Children's Study. Environmental Health Perspectives. 113 (8), 1083-1091 (2005).
  21. Puttaswamy, N., et al. Cross-validation of biomonitoring methods for polycyclic aromatic hydrocarbon metabolites in human urine: Results from the formative phase of the household air pollution intervention network (HAPIN) trial in India. Journal of Chromatography B. 1154, 122284 (2020).
  22. Barr, D. B., et al. Urinary creatinine concentrations in the U.S. population: implications for urinary biologic monitoring measurements. Environmental Health Perspectives. 113 (2), 192-200 (2005).
  23. McDade, T. W., Williams, S., Snodgrass, J. J. What a drop can do: dried blood spots as a minimally invasive method for integrating biomarkers into population-based research. Demography. 44 (4), 899-925 (2007).
  24. Sambandam, S., et al. Exposure contrasts associated with a liquefied petroleum gas (LPG) intervention at potential field sites for the multi-country household air pollution intervention network (HAPIN) trial in India: Results from pilot phase activities in rural Tamil Nadu. BMC Public Health. 20 (1), 1799 (2020).
  25. Clark, S. N., et al. High-resolution spatiotemporal measurement of air and environmental noise pollution in Sub-Saharan African cities: Pathways to equitable health cities study protocol for Accra, Ghana. BMJ Open. 10 (8), 035798 (2020).
  26. Clasen, T., et al. Design and rationale of the HAPIN study: A multicountry randomized controlled trial to assess the effect of liquefied petroleum gas stove and continuous fuel distribution. Environmental Health Perspectives. 128 (4), 47008 (2020).
  27. Liao, J., et al. LPG stove and fuel intervention among pregnant women reduce fine particle air pollution exposures in three countries: Pilot results from the HAPIN trial. Environmental Pollution (Barking). 291, 118198 (2021).
  28. Wilson, D. L., Williams, K. N., Pillarisetti, A. An integrated sensor data logging, survey, and analytics platform for field research and its application in HAPIN, a multi-center household energy intervention trial. Sustainability. 12 (5), 1805 (2020).
  29. Rooney, B., et al. Impacts of household sources on air pollution at village and regional scales in India. Atmospheric Chemistry and Physics. 19 (11), 7719-7742 (2019).
  30. Review of the National Ambient Air Quality Standards for Particulate Matter. Environmental Protection Agency Available from: https://www.epa.gov (2020)
  31. Barr, D. B., et al. Design and rationale of the biomarker center of the household air pollution intervention network (HAPIN) trial. Environmental Health Perspectives. 128 (4), 47010 (2020).
  32. Cross Sectional Assessment Study Appendix D, biologic sample collection and analysis plans. CDC/NCEH Available from: https://www.cdc.gov/inceh/clusters/fallon/6_ApdxD_Biomethods.pdf (2022)
  33. Practical guidance on capillary sampling (finger and heel-prick). World Health Organization Available from: https://cdn.who.int/media/docs/default-source/integrated-health-sevices-(his) (2010)
  34. WHO guidelines on drawing blood: best practices in phlebotomy. World Health Organization Available from: https://apps.who.int/iris/handle/10665/44294 (2010)
  35. Johnson, M., et al. Exposure contrasts of pregnant women during the household air pollution intervention network randomized controlled trial. Environmental Health Perspectives. 130 (9), 097005 (2022).
  36. Piedrahita, R., et al. Exposures to carbon monoxide in a cookstove intervention in northern Ghana. Atmosphere. 10 (7), 402 (2019).
  37. Balakrishnan, K., Cohen, A., Smith, K. R. Addressing the burden of disease attributable to air pollution in india: the need to integrate across household and ambient air pollution exposures. Environmental Health Perspectives. 122 (1), 6-7 (2014).
  38. Air quality monitoring, emission inventory and source apportionment study for Indian cities. Central Pollution Control Board Available from: https://www.epa.gov (2011)
  39. Stove, C. P., Ingels, A. -. S. M. E., De Kesel, P. M. M., Lambert, W. E. Dried blood spots in toxicology: from the cradle to the grave. Critical Reviews in Toxicology. 42 (3), 230-243 (2012).
  40. Grüner, N., Stambouli, O., Ross, R. S. Dried blood spots - preparing and processing for use in immunoassays and in molecular techniques. Journal of Visualized Experiments. (97), e52619 (2015).
  41. Ostler, M. W., Porter, J. H., Buxton, O. M. Dried blood spot collection of health biomarkers to maximize participation in population studies. Journal of Visualized Experiments. (83), e50973 (2014).
  42. Shan, M., et al. A feasibility study of the association of exposure to biomass smoke with vascular function, inflammation, and cellular aging. Environmental Research. 135, 165-172 (2014).

Réimpressions et Autorisations

Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE

Demande d’autorisation

Explorer plus d’articles

R tractionnum ro 190essai contr l randomispollution de l air domestiquePM25COutilisation du po lechantillon biologiqueexposition personnelleprotocoles visuels

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Confidentialité

Conditions d'utilisation

Politiques

Contactez-nous

RECOMMANDER À LA BIBLIOTHÈQUE

NEWSLETTERS JoVE

Recherche

Enseignement

Auteurs

Bibliothécaires

À PROPOS DE JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Tous droits réservés.