On appelle « matières particulaires » les solides ou les liquides en suspension dans un gaz. La plupart du temps, dans les lieux de travail, cette expression désigne les particles, la poussière, le brouillard ou les émanations en suspension dans l'air ambiant. Les dangers des matières particulaires aériennes sont dus à la possibilité d'inhaler une substance chimique qui peut avoir des effets néfastes sur la santé de la personne exposée.

Le diagramme ci-dessous présente les parties de l'appareil respiratoire. On peut diviser cet appareil en deux parties : les voies aériennes supérieures et voies aériennes inférieures. Les voies aériennes supérieures sont notamment le nez, les voies nasales, la bouche et le pharynx, jusqu'aux cordes vocales dans le larynx (la « pomme d'Adam »). Les voies aériennes inférieures commencent aux cordes vocales et suivent la trachée-artère jusqu'aux petits sacs d'air (les alvéoles) à l'extrémité de chacune des ramifications de l'arbre bronchique. Ce dernier comprend notamment la trachée-artère, les bronches (ramifications de la trachée s'étendant à chacun des lobes des poumons) et les bronchioles (ramifications des bronches).

L'inhalation est la voie d'exposition la plus importante dans les lieux de travail. S'il y a des particules en suspension dans l'air, vous avez de bonnes chances d'en inhaler. La profondeur de la pénétration des particules dans les voies aériennes de l'appareil respiratoire et leurs effets lorsqu'elles s'y sont déposées dépendent de la taille, de la forme et de la masse volumique de ces matières, ainsi que de leurs propriétés chimiques et de leur toxicité.

Les particules se déposent dans les poumons de l'une des quatre façons suivantes : interception, impaction, sédimentation et diffusion.

Interception : Une particule est interceptée ou se dépose quand elle se déplace si près de la surface des voies aériennes qu'une de ses extrémités y touche. Ce mode de dépôt est plus important pour des fibres comme l'amiante. La longueur de la fibre détermine le lieu de son interception; par exemple, les fibres d'un micromètre (µm) de diamètre et de 200 µm de long se déposeront probablement dans l'arbre bronchique.

Impaction : Les particules en suspension dans l'air ont tendance à suivre leur trajectoire initiale. Toutefois, lorsqu'elles atteignent une courbe dans les voies aériennes, de nombreuses particules, plutôt que de suivre l'écoulement d'air, continuent tout droit et frappent la surface placée dans leur trajectoire, parfois en y adhérant. La probabilité d'impaction dépend de la vitesse de l'air et de la masse de la particule.

Sédimentation : Au cours du déplacement des particules dans l'air, l'attraction gravitationnelle et la résistance de l'air finissent par annuler leur flottabilité (leur tendance à demeurer dans l'air), ce qui entraîne leur dépôt à la surface des poumons. Ce type de dépôt est très commun dans les bronches et les bronchioles. La sédimentation n'est pas un facteur important pour les particules dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 0,5 µm (le diamètre aérodynamique d'une particule est celui d'une particule sphérique ayant la même vitesse de dépôt, quelles que soient sa forme, sa taille ou sa masse volumique). En utilisant divers diamètres aérodynamiques, les spécialistes de la santé en milieu de travail peuvent comparer le comportement de particules de diverses tailles, formes et masses volumiques pour ce qui est de leurs caractéristiques de dépôt à partir de l'écoulement d'air.

Diffusion : Le mouvement aléatoire des particules (aussi appelé « mouvement brownien ») est semblable à celui des molécules de gaz dans l'air dans le cas des particules de moins de 0,5 µm. Plus la particule est petite, plus cette agitation est énergique. Lorsque des particules sont agitées par un mouvement aléatoire, leur dépôt sur les parois des poumons se fait surtout au hasard. La diffusion est le mécanisme de dépôt le plus important dans les voies aériennes fines et dans les alvéoles.

Facteurs qui influent sur les endroits où se déposent les matières particulaires
Taille des particules	Endroit de l'appareil respiratoire où le dépôt est le plus probable	Mode de dépôt	Changement de direction de l'écoulement de l'air	Vitesse de l'air
5 - 30 µm	Zone rhinopharingienne (passages des voies aériennes supérieures - nez et gorge)	impaction	très abrupt	++++
1 - 5 µm	Zone de la trachée, des bronches et des bronchioles (voies aériennes et grandes ramifications des poumons)	sédimentation	moins abrupt	de +++ à ++
1 µm ou moins	Zone des alvéoles (petites ramifications pulmonaires et zone d'échange d'air)	diffusion	léger	de + à 0

Adapté de Klassen et al., 1986. Casarett and Doull's Toxicology : The Basic Science of Poisons, 3^e édition, p. 343.

En général, les particules dont le diamètre aérodynamique est compris entre 5 et 30 µm se déposent surtout par impaction dans la zone rhinopharyngienne (voies aériennes supérieures - nez, cavité nasale et gorge). Ce mécanisme prend le pas sur les autres à cause de la grande vitesse de l'air et du grand nombre de virages dans les voies aériennes rhinopharyngiennes. À cause des nombreux changements de direction de l'écoulement d'air, de nombreuses particules touchent les parois du passage d'air et s'y déposent.

Les petites particules d'un diamètre aérodynamique d'environ 1 à 5 µm se déposent dans la zone trachéobronchique [trachée-artère et tubes bronchiques supérieurs (partie supérieure des poumons)]. La sédimentation est le mode de dépôt le plus commun parce qu'à ce point, la vitesse de l'air a diminué suffisamment pour que les particules puissent se déposer.

Lorsque l'air atteint la zone alvéolaire (partie inférieure des poumons), sa vitesse est encore plus faible et, à toutes fins utiles, il est stagnant. Habituellement, seules les matières particulaires de 1 µm ou moins peuvent atteindre cette zone terminale des poumons. La plupart d'entre elles pénètrent dans les poumons en se posant au hasard sur la membrane ou dans d'autres parties des poumons.

Parce que les particules de différentes tailles se déposent à divers endroits des poumons, du nez ou de la gorge, l'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) recommande l'incorporation de la notion de « limites sélectives tenant compte de la granulométrie des particules » dans ses limites d'exposition en milieu travail (les TLV ou Threshold Limit Values). Pour les matières particulaires dont l'inhalation est dangereuse, l'ACGIH a défini des TLV basées sur les masses de particules inhalables, thoraciques et respirables.

On utilise les TLV - masse des particules inhalables pour les matières dont le dépôt dans toute partie des voies respiratoires est dangereux; les TLV - masse des particules thoraciques pour les matières dont le dépôt est dangereux dans toute partie des voies aériennes ou de la zone d'échange de gaz (passages des voies aériennes inférieures), et les TLV - masse des particules respirables pour les matières particulaires suffisamment petites pour atteindre la zone d'échange de gaz et qui ne sont dangereuses que si elles s'y déposent.