Thesis (M.S.)--University of Missouri-Columbia, 2007. / The entire dissertation/thesis text is included in the research.pdf file; the official abstract appears in the short.pdf file (which also appears in the research.pdf); a non-technical general description, or public abstract, appears in the public.pdf file. Title from title screen of research.pdf file (viewed on October 25, 2007) Vita. Includes bibliographical references.

L'exploitation artisanale de l'or peut libérer des éléments métalliques dans l'environnement, ce qui peut entraîner des expositions professionnelles et environnementales. Cette étude pilote visait à évaluer l'exposition aux métaux et métalloïdes chez les travailleurs d'une mine d'or artisanale, les habitants d'un village minier et les habitants d'un village non minier au Mali par une biosurveillance multiéléments. Un échantillonnage par convenance de 315 personnes a été réalisé, réparti de manière égale dans chaque localité (105 par site) et stratifié par groupe populationnel (hommes adultes, femmes adultes et personnes âgées de moins de 18 ans). Des échantillons d'ongles d'orteils et d'ongles de doigts ont été prélevés sur chaque participant de ces différents groupes et 21 éléments (argent, aluminium, arsenic, baryum, béryllium, cadmium, cobalt, chrome, cuivre, fer, gallium, lithium, manganèse, nickel, plomb, sélénium, strontium, thallium, uranium, vanadium et zinc) ont été quantifiés dans ces matrices par spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS). Les résultats ont montré que les concentrations de 12 éléments dans les ongles des doigts ou des orteils (en particulier l’arsenic, le cobalt et le cuivre à la fois dans les ongles des doigts et des orteils) étaient plus élevées dans le groupe des travailleurs de la mine par rapport aux groupes des villages miniers et non miniers. Dans le groupe des travailleurs de la mine en particulier, les concentrations d’arsenic dans les ongles des mains et des pieds étaient significativement plus élevées chez les hommes. Les concentrations d’arsenic dans les deux matrices étaient également significativement plus élevées chez les fumeurs par rapport aux non-fumeurs. Les concentrations de nickel, strontium et zinc dans les ongles des doigts et des orteils étaient statistiquement plus élevés chez les femmes que chez les hommes. La plupart des métaux présentaient également une forte corrélation positive dans l’ensemble. Au vu des résultats, il serait pertinent d'étendre cette étude en incluant une évaluation de l'exposition par biosurveillance humaine avec d'autres matrices biologiques telles que le sang et l'urine, couplée à des évaluations environnementales pour mieux identifier d'autres sources potentielles d'exposition tout en tenant compte des facteurs de confusion potentiels et pour comparer les résultats obtenus aux normes internationales. Mots-clés : Exploitation minière artisanale et à petite échelle de l'or, biosurveillance humaine, ongles des orteils, ongles des doigts. / Artisanal gold mining can release metallic elements in the environment that can result in occupational and environmental exposures. This pilot study aimed to assess exposure to metals and metalloids in artisanal gold mine workers, inhabitants of a mining village and inhabitants of a non-mining village in Mali by multi-element biomonitoring. A convenience sampling of 315 individuals was performed equally distributed in each location group (105 per location) and stratified by populational group (adult males, adult females, and people <18 years). Toenail and fingernail samples were collected from each participant of these different groups and twenty-one elements (silver, aluminum, arsenic, barium, beryllium, cadmium, cobalt, chromium, copper, iron, gallium, lithium, manganese, nickel, lead, selenium, strontium, thallium, uranium, vanadium, and zinc) were quantified in those matrices by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The results showed that concentrations of 12 elements in fingernails and/or toenails (in particular arsenic, cobalt, and copper both in toenails and fingernails) were higher in the mine worker group compared to the mining and non-mining village groups. In the mine worker group specifically, arsenic concentrations in both fingernails and toenails were significantly higher in males. Arsenic concentrations in both matrices were also significantly higher in smokers compared to non-smokers. Nickel, strontium and zinc concentrations in both fingernails and toenails were statistically higher in females than in males. Most metals also had a strong positive correlation overall. In view of the results, it would be relevant to extend this study by including a human biomonitoring exposure assessment with other biological matrices, such as blood and urine, coupled with environmental assessments to better identify other potential sources of exposure while accounting for potential confounders and to compare the results obtained to international standards. Keywords: Artisanal and small-scale gold mining, human biomonitoring, toenails, fingernails

Dans le contexte libanais, les infrastructures de traitement et d’approvisionnement en eau potable ne sont pas optimales et il existe un manque de connaissances sur l’association entre la consommation d’eau et les niveaux d’exposition aux métaux et éléments traces. La présente étude est une première tentative faisant état de l'exposition aux métaux et aux éléments traces dans des sous-groupes de la population libanaise en utilisant une approche de biosurveillance multi-matrices. Les concentrations en 11 métaux et éléments traces (aluminium (Al), arsenic (As), cadmium (Cd), chrome (Cr), cuivre (Cu), fer (Fe), plomb (Pb), manganèse (Mn), sélénium (Se), uranium (U), zinc (Zn)) ont été mesurées dans des échantillons d'urine, de cheveux et d'ongles d’orteils d'un groupe de la population et les niveaux ont été comparés en fonction de l'âge, du sexe, du tabagisme, du statut économique, de la zone géographique et de la source d'eau potable. Alors que la plupart des concentrations urinaires et d'ongles n'étaient pas statistiquement différentes entre les hommes et les femmes, les concentrations mesurées d'éléments dans les cheveux étaient statistiquement plus élevées chez les femmes que chez les hommes. Les concentrations urinaires d'Al, Cu, Se et Zn étaient statistiquement plus élevées chez les enfants comparativement aux adolescents et aux adultes. Les concentrations de plusieurs éléments dans les cheveux et les ongles (As, Cd, Pb, Mn, Se dans les cheveux et les ongles plus Al, Fe dans les ongles d’orteils) étaient significativement plus élevées chez les enfants que chez les adolescents et/ou adultes (MG chez les enfants vs. les adolescents vs. les adultes dans les cheveux: 0,009 vs 0,009 vs. 0.005 µg As/g (p<0,01); 0,046 vs. 0,016 vs. 0,022 µg Cd/ g (p<0,05); 1,16 vs. 0,580 vs. 0,627 µg Pb/g (p<0,1); 0,305 vs. 0,168 vs. 0,275 µg Mn/g (p<0,1); 0,365 vs. 0,370 vs. 0,217 µg Se/g (p<0,05) et dans les ongles d’orteils : 17,0 vs. 14,3 vs. 7,31 µg Al/g et 56,9 vs. 46,0 vs. 23,8 µg Fe/g (p<0,05). Le statut tabagique n’a aucune influence sur les concentrations de As, cd et Pb. Les niveaux de Cd, Pb et Mn étaient également statistiquement plus élevés dans les échantillons des sous-groupes ayant un statut économique inférieur (Cd et Pb dans les 3 matrices urines, cheveux et ongles d’orteils respectivement de 0,223 µg Cd/L(p<0,1); 0,062 µg Cd/ g (p<0,05) et 0,038 µg Cd/ g (p<0,01); 1,16 µg Pb/L(p<0,05); 1,84 µg Pb/ g (p<0,01) et 0,840 µg Pb/ g (p<0,01) et Mn dans les cheveux et ongles d’orteils respectivement de 0,434 µg Mn/ g (p<0,05); 0,689 µg Mn/g (p<0,05). Les mêmes tendances ont été observées pour la stratification en fonction de la zone géographique, mais la différence n'était pas statistiquement significative, sauf pour le Pb dans l'urine où les participants de Beyrouth centre avaient des niveaux urinaires significativement moins élevés que les autres zones (0,560 µg Pb/L(p<0,01). Très peu de corrélations ont été identifiées entre les sources d’eau potable et les concentrations des métaux et éléments traces dans les urines, cheveux et ongles d’orteils. Cependant, une corrélation a été trouvée entre les niveaux d’As, Cd et Pb dans les cheveux et les ongles d’orteils respectivement (r = 0,4, p<0,05); (r = 0,310, p<0,05) et (r = 0.,270, p<0,1). Dans l’ensemble, les résultats ont montré que la population était exposée à des concentrations plus élevées de certains métaux que les autres populations, une attention particulière doit être accordée à l'exposition aux As, Cd et Pb, Mn et Se. Bien que la source d'eau n'ait pas contribué à la différence dans les niveaux d'exposition, les niveaux de certains métaux et éléments traces différaient selon l'âge, le sexe, les zones géographiques de résidence et le statut économique. Il pourrait être pertinent d'étendre ce type d'enquête à une initiative de biosurveillance humaine à grande échelle dans la population libanaise afin de valider et de généraliser les résultats et d'observer les tendances temporelles dans le temps. / In the Lebanese context, drinking water treatment and supply infrastructures are not optimal and it exists a lack of knowledge on the association between water consumption and levels of exposure to metals and trace elements. The present study is a first attempt reporting exposure to metals and trace elements in subgroups of the Lebanese population using a multi-matrix biomonitoring approach. Concentrations of 11 metals and trace elements (aluminum (Al), arsenic (As), cadmium (Cd), chromium (Cr), copper (Cu), iron (Fe), lead (Pb), manganese (Mn), selenium (Se), uranium (U), zinc (Zn)) were measured in urine, hair and toenail samples from a population group and the levels were compared according to the age, gender, smoking status, economic status, geographic area, and source of drinking water. While most urinary and nail concentrations were not statistically different between men and women, measured element concentrations in hair were statistically higher in women than in men. Urinary concentrations of Al, Cu, Se and Zn were statistically higher in children compared to adolescents and adults. Concentrations of several elements in hair and nails (As, Cd, Pb, Mn, Se in hair and toenails plus Al, Fe in toenails) were significantly higher in children than in adolescents and/or adults (MG in children vs. adolescents vs. adults in hair: 0.009 vs. 0.009 vs. 0.005 µg As/g (p<0.01); 0.046 vs. 0.016 vs. 0.022 µg Cd/g (p< 0.05), 1.16 vs. 0.580 vs. 0.627 µg Pb/g (p<0.1), 0.305 vs. 0.168 vs. 0.275 µg Mn/g (p<0.1), 0.365 vs. 0.370 vs. 0.217 µg Se/g (p<0.05) and in the nails: 17.0 vs. 14.3 vs. 7.31 µg Al/g and 56.9 vs. 46.0 vs. 23.8 µg Fe/g. Smoking status has no influence on the concentrations of metals and trace elements. The levels of Cd, Pb and Mn were also statistically higher in the samples of the subgroups with a lower economic status (Cd and Pb in the 3 matrices urine, hair and toenails respectively of 0.223 µg Cd/L (p<0, 1);0.062 µg Cd/g (p<0.05) and 0.038 µg Cd/g (p<0.01);1.16 µg Pb/L(p<0.05);1.84 µg Pb/ g (p<0.01) and 0.840 µg Pb/g (p<0.01) and Mn in hair and toenails respectively 0.434 µg Mn/g (p<0.05), 0.689 µg Mn/g (p <0.05). The same trends were observed for stratification according to geographical area, but the difference was not statistically significant, except for Pb in urine where participants from central Beirut had significantly lower urinary levels than the others zones (0.560 µg Pb/L (p<0.01). Very few correlations have been identified between the sources of drinking water and the concentrations of metals and trace elements in urine, hair and toenails. However, a correlation was found between As, Cd and Pb levels in hair and toenails respectively r = 0.4, p<0.05), r = 0.310, p<0.05) and r = 0.270, p<0.1). Overall, the results showed that the population was exposed to higher concentrations of some metals than other populations, particular attention should be paid to exposure to As, Cd and Pb, Mn and Se. Although water source did not contribute to the difference in exposure levels, levels of some metals and trace elements differed by age, sex, smoking status, geographic areas of residence, and economic status. It might be relevant to extend this type of investigation to a large-scale human biomonitoring initiative in the Lebanese population in order to validate and generalize the results and to observe temporal trends over time.