I. Introduction   : Le disulfure de carbone appelé également sulfure de carbone, est un liquide très volatil, incolore et d’odeur faible éthérée quand il est pur ; il appartient à la famille des solvants particuliers (ne formant pas une famille homogène du point de vue physicochimique), a cause des impuretés soufrées qu’il contient, le produit technique possède une couleur jaunâtre et une odeur désagréable (semblable à celle du radis pourri). Le sulfocarbonisme (intoxication chronique par le sulfure de carbone) est classé numéro 22 des maladies professionnelles.

Des intoxications au CS2 ont été rapportés surtout chez les travailleurs de la viscose, Il n’est pratiquement plus utilisé comme solvant mais il garde quelques applications comme insecticide et fongicide, intermédiaire de synthèse.

Synonymes : bisulfure de carbone, sulfure de carbone

Anglais: Carbon bisulphide, carbon bisulfide, Carbon disulphide, Carbon bisulfur, dithiocarbonic anhydride,carbon sulphide,carbon sufide, Sulphocarbonic anhydride; Weeviltox; [ACGIH],alcohol of sulfur .

Numéro  CAS : 75-15-0 (CAS : Chemical Abstracts Service)

Numéro  CE (EINECS) 200-843-6.

Numéro Index: 066-003-00-3.

RTECS FF6650000 (RTECS: Registry of Toxic Effects of Chemical Substance [HSDB, 1993].

II. Historique   : (Davidson et Feinleib, 1972).

Simpson, le célèbre chirurgien écossais qui introduisait de chloroforme dans la chirurgie et l'obstétrique, testa le CS2 comme narcotique en 1848, des années avant qu'il ne soit utilisé à d'autres fins.

C'est dans le cadre de la vulcanisation du caoutchouc que l'Europe a appris de l'intoxication CS2

Le caoutchouc peut être vulcanisé soit par la chaleur et la pression, ce que l'on appelle "traitement à chaud" qui est la méthode utilisée presque partout dans le monde, soit par le procédé Parkes, également connu sous le nom de « traitement à froid ou acide ». La première méthode (à chaud), parfaitement inoffensifs, tandis que la seconde (à froid) utilise le monochlorure de soufre, dont le CS2 est son meilleur véhicule.

Les Européens avait toujours privilégié la technique à chaud pour plusieurs décennies. C'est n’est qu’autour des années 1850 que le commerce de caoutchouc commença à s'épanouir ; et comme les usines n’existaient pas, les artisans et leurs assistants travaillaient dans des ateliers, qui sont souvent une partie de leur habitation.

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Il y avait un certain nombre de scientifiques comme Payen, qui prévoyait le risque d'utilisation de CS2, il éleva la voix d'avertissement en 1851 dans son livre «Précis industrielle de Chimie». Mais, apparemment, ni ceux qui ont manipulé les CS2, ni les professionnels de la santé ne lisaient son livre.

Autour de la fin des années 1850 ; Nombreux médecins à Paris observaient l’apparition croissante des cas de maladie mentale et nerveuse étrange dont l'origine était inconnue. Toutefois, en 1856 il y eut la première étude approfondie de l’intoxication par le CS2 par Auguste Delpech, un médecin de santé publique de l'Hôpital de Bicêtre à Paris. Il rapporta 24 cas et confirma ses études par l'expérimentation animale; en 1863 il étendit ses expériences à 80 plus de patients.

Sa description de ce qu'il appelait «la névrose disulfure de carbone" donne une image d'une grande variété de troubles nerveux et mentaux, avec un stade précoce de l'excitation suivie d'une dépression.

Pendant les vingt prochaines années, les français dominaient encore le monopole des discussions de l'intoxication par le CS2.

De nouveaux cas avaient été ajoutés presque chaque année et le thème de "l'intoxication CS2" est devenu de plus en plus important en tant que problème de recherche pour la santé.

Ce n'est qu’aux années 1880 que toute l’Europe est devenue consciente de la toxicité CS2.

En 1881 Tamassia publia ses expériences dans le «Intoxication suraiguë des chiens, cobayes, et les grenouilles par CS2." Vers la fin du XIXeme siècle et le début du XXeme siècle, les articles allemands ont commencé à apparaître dans la littérature. Leurs écrits ont ajouté beaucoup à la compréhension de ce poison dont les manifestations sont, selon Koester, aussi variés que ceux du plomb. Laudenheimer grâce à ses enquêtes attirait l’attention de l'opinion publique sur les risques de CS2 dans l’industrie du caoutchouc ; depuis ce temps la fabrication de caoutchouc ne devenait plus une industrie de la maison ; elle passait à l’échelle industrielle qui recrutait plusieurs milliers de travailleurs ; entre autre les premiers règlements de prévention commençaient à apparaitre.

Laudenheimer prouvait que les mesures d'hygiène peuvent être appliquées avec succès dans les usines de vulcanisation, sans dommages résultant pour les entreprises.

Les analyses de l'air après améliorations de la ventilation montraient des une diminution de la concentration CS2 de plusieurs centaines à moins de 30 ppm à la fin de poste de 08 heures, par conséquent, au cours de la période de 10

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ans (1888- 1898), une régression de 75 % de la morbidité générale, et 86 % parmi les travailleurs du caoutchouc de Leipzig avait été signalée.

L’expérience des fabricants allemands et les compagnies d'assurance arrivait à l'ordonnance du Chancelier de Mars 1, 1902, qui fixe des lignes directrices sur les heures de travail, les examens cliniques, et les mesures l'hygiène.

Après les Français et les Allemands, les Anglais, avaient pris conscience du danger CS2 en milieu professionnel. En 1884, Bruce a donné la première description en anglais de la maladie en rapportant le cas de 02 patients souffrant d'une "intoxication chronique CS2 typique."

Plus tard, en 1885, Frost rapporté 33 cas, décrivant les symptômes liés à une « névrite chronique et une affection de la vision."

En 1886, Foreman rapporté un une intoxication aiguë mortelle deux heures après ingestion d’un verre de CS2.

Durant ces années, pendant que l’Europe s’était familiarisée avec le risque CS2 dans l’industrie les États-Unis n’avait pas la chance d’en faire. En faite la plupart des articles en caoutchouc avait été importées de l’Europe. Au moment où la production de masse des pneus et chambres à air devint une nécessité pour l'industrie automobile ; la méthode de vulcanisation avait tourné de la méthode «à froid »à la méthode « à chaud ».Les premiers cas d’intoxication par CS2 aux États-Unis ont finalement entre la littérature en 1892.

La première exposition industrielle majeure à CS2 aux États-Unis coïncidait avec l'introduction du processus de rayonne viscose. Entre 1900 et 1935, seuls des cas sporadiques d’intoxication au CS2 ont apparu dans la littérature. En 1938, le " Survey of carbon disulfide and hydrogen sulfide hazards in the viscose rayon industry’ était publié par PDLI (Pennsylvania Department of Labor and Industry).Cette étude de 120 travailleurs dans l’industrie de viscose dans la Pennsylvanie était la première étude complète de la toxicité de CS2 en milieux professionnel, Ce rapport ouvrait la porte à des enquêtes plus approfondie et des études des dangers s de la CS2, dans l'industrie de la rayonne de viscose.

III. Propriétés physico-chimiques :Le sulfure de carbone est un liquide incolore, d’odeur douceâtre.

Il est miscible en toutes proportions avec les hydrocarbures et l’éther di éthylique, éthanol, le méthanol, le benzène, le chloroforme, le tétrachlorure de carbone et les huiles (Marsulex Inc, 2007).

il dissout un grand nombre de composés organiques ainsi que le phosphore et le soufre.

L’anhydride sulfureux et l’anhydride carbonique sont complètement miscibles dans le CS2.

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En raison de sa température d’auto-ignition (100°C), il peut s’enflammer spontanément à l’air au contact d’une paroi chaude.

Le sulfure de carbone est un produit extrêmement inflammable (point éclair = -30° C), il brûle en dégageant du gaz carbonique et du dioxyde de soufre.

CS2 + 3 O2 CO2 + 2 SO2

Il est particulièrement explosible en mélange à l’air, (limite inférieure = 1.25% - limite supérieure = 50%).

Sa décomposition à la chaleur libère du monoxyde et du dioxyde de carbone, le COS et des oxydes de soufre. En phase vapeur et à une température de 150° environ, il peut former en présence de l’eau du sulfure de carbonyle de du sulfure d’hydrogène.

Le sulfure de carbone se dissocie à haute température, en l’absence d’oxygène, suivant la réaction :

CS2 C + 2S

La lumière solaire décompose lentement le sulfure de carbone :

Cs2 S + CS (coloration brune-jaune).

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Masse moléculaire 76.1 Merck Index, 1989

Facteur de conversion 1 ppm = 3,125 mg/m3.

IPCS, 1979

Température de fusion -111.60c Merck Index, 1989

Masse volumique 1.2632 a 200 c Merck Index, 1989

Température d’ébullition

46.5 0c Merck Index, 1989

Solubilité dans l’eau 210mg /100ml d’eau à 200 c

Riddick et al., 1986

Température d’auto ignition

1000 c

Tension de vapeur 48,210 kPa à 25 °C Riddick et al., 1986

Densité de vapeur (air=1)

2,67

Point d’éclair - 30°c IPCS, 1979

Pression de vapeur (28° C)

53.3 kPa (400 mmHg)

IPCS, 1979

Seuil de détection olfactif

Moins de 0,1 ppm.(variable selon les sujets ; accoutumance)

INERS N° 12,2009

limite < :0.01 ppmlimite >: 0.42 ppm

Map-Haz

Tableau 1 : Propriétés physiques et chimiques du disulfure de carbone

Le sulfure de carbone étant un réducteur et un sulfurant, il réagit sur la plupart des composés oxygénés.

Le CS2 réagit violemment avec les puissants oxydants et les métaux réactifs (Al, K,Zn…), l’éthylènediamine et l’éthylèneimine. Il peut aussi former avec les azotures métallinques des composés explosifs (azo-dithioformates).

La présence d’oxyde de fer (rouille) peut initier l’explosion du mélange air-disulfure de carbone.

Le CS2 n’est pas corrosif pour les métaux usuels mais il peu se colorer au contact du cuivre ou de ses alliages.

Préparation   :

Le disulfure de carbone est préparé à partir de méthane gazeux et de soufre liquide réagissant ensemble suivant la réaction endothermique :

CH4 + 1/2 S8 —> CS2 + 2 H2S , avec H = + 224 kJ/mole CS2

C'est la voie d'accès au disulfure de carbone la plus utilisée aujourd'hui, notamment à cause des coûts de production nettement inférieurs à ceux des procédés plus anciens.

Le mélange réactionnel est porté à une température de 650°C et une pression de 6 bar.

La proportion des réactifs est réglée de façon à avoir un excès de soufre par rapport aux proportions stœchiométriques ce qui permet de minimiser la formation de sous-produits tels que l'hydrogène ou le carbone.

IV. Usage et sources d’exposition   :

1- Usage   :

Fabrication de rayonne viscose (soie artificielle)   : (permet l’obtention d’éponges végétales artificielles, boyaux, soie artificielle et de la cellophane) par le procédé dit ‘viscose’ :

Ce procédé utilise la cellulose de la pulpe de bois qui est tout d’abord traitée par un alcalin puis dissoute dans du CS2. Cette réaction exothermique produit le xanthane de cellulose (liquide épais jaune orangé). L’élévation de température augmente la pression à l’intérieur des cuves, ce qui favorise la libération du CS2 dans l’atmosphère. A la fin de cette opération, on fait circuler de l’air dans cette cuve pour éliminer les vapeurs de CS2.

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Figure 1: Traitement de cellulose par un alcalin (NaOH) et du CS2, (Wikipédia)

Le xanthane est ensuite dissout dans une solution alcaline diluée, ce qui libère encore du CS2.Le produit final est la viscose, fluide sirupeux qui va passer dans un bain contenant entre autres de l’acide sulfurique. Au cours de cette manœuvre, du CS2 et de l’H2S se forment. Les opérations de séchage, lavage, blanchissage sont moins dangereuses en ce qui concerne le risque d’exposition au CS2.

Accélérateurs de vulcanisation à froid du caoutchouc :

- Ce procédé est abandonné, il a été remplacé par des techniques de vulcanisation à chaud et sous pression. Le caoutchouc était immergé dans du CS2 contenant du chlorure de soufre. Le CS2 causait un gonflement du caoutchouc permettant une imprégnation des interstices par le soufre.

Le Cs2 est un intermédiaire de synthèse pour: (Marsulex Inc, 2007)

- Le Tétrachlorure de carbone, certains vernis et colorants.

- Des produits agrochimiques (plusieurs fongicides, fumigants nématicides, insecticides et leurs intermédiaires) et pharmaceutiques (tels que thiocarbanilides et thiocyanates)

-Solvant pour le : caoutchouc, paraffine, corps gras, huile, plastique, sulfure, phosphore, sélénium, brome et iode.

- Il sert aussi de solvant d'extraction (CPG).

- On l’utilise également dans l’industrie électronique lors de la fabrication des tubes sous vide.

2- Sources d’expositions   :

Le CS2 est un polluant naturel ubiquitaire émis à partir nombreuses sources naturelles tel que l’activité volcanique, combustion des substance organique, processus biologiques, et activités industrielles (Brugnone et al., 1992) et autres. Cependant les effets toxiques de CS2 sont presque limités à l’exposition en milieu professionnel (IPCS, 1979).

Professionnelles :

-Industrie de la cellulose : Essentiellement fibres textiles (viscose), films Cellophane (Pour chaque kilogramme de viscose produit environ 20-30 g de CS2 et 4-6 g de H2S sont émis (soit environ 5 fois CS2 que H2S) (IPCS, 1979).

-Industrie du caoutchouc : accélérateur de vulcanisation

-Fabrication de colorants, pesticides, produits pharmaceutiques

-Agents de flottaison.

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-Solvant: graisses, phosphore, sulfure, sélénium, bromure, iodure, ...

-Agriculture : traitement des sols et des cultures.

Extraprofessionnelles :

Le disulfure de carbone est rejeté dans l'environnement à partir d'une grande variété de sources naturelles, ses sources biogènes les plus importantes sont les sols, les marécages et les régions côtières.

Les sols  : l’action métabolique des bactéries du sol et des plantes pendant la saison de croissance constitue une des sources naturelles de cette substance. Les hausses du taux d'humidité, de la température, de la teneur en matières organiques du sol ainsi que de l'intensité lumineuse ont un effet direct sur l'augmentation du taux de production à partir du sol (Staubes et al., 1987).

L’eau  : Caron et Kramer (1994) ont identifié plusieurs espèces d'algues d'eau douce qui produisent des quantités significatives de disulfure de carbone. Même si aucune estimation de l'importance de cette source sur la production naturelle totale n'a été faite, les concentrations médianes calculées pour diverses espèces d'algues variaient entre 93,8 et 268,4 ng de disulfure de carbone par litre de milieu de culture.

Dans les cas où le minerai sulfuré subit une altération abiotique, on a mesuré des concentrations significatives de disulfure de carbone dans l’atmosphère à la surface ou près de la surface du sol. On estime que ce processus pourrait engendrer jusqu’à 2 280 tonnes de disulfure de carbone par année, à l’échelle mondiale (Stedman et al., 1984).

Les feux de forêt et d’herbes et les volcans constituent par ailleurs des sources intermittentes de cette substance.

Autres :

Fumés de cigarette :

Horton et Guerin (1974) ont analysé la fumée principale de sept échantillons de cigarettes commerciales et expérimentales, d’un cigare et d’une cigarette de marijuana. Ils ont indiqué que chacun de ces produits émettait environ 2 μg de disulfure de carbone par cigarette/cigare.

Métabolisme secondaire de certaines substances :

Le métabolisme des dithiocarbamates (pesticides) et certains médicaments (ex. disulfiram : jusqu'à 50% de la dose administrée est éliminée par les poumons sous forme de CS2 [Clarke's; 2005]) produit des faibles quantités de CS2 ce qui constitue une source potentielle d’exposition indirecte au CS2 ; Cependant cette production métabolique de CS2 n’explique pas les neuropathies souvent associées à l’exposition aux dithiocarbamates. (Tonkin et al., 2000; Mulkey, 2001).

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V. Toxicocinétique   :

1/ Absorption:

- L’absorption de disulfure de carbone est rapide peut s’effectuer par toutes les voies (pulmonaire, cutanée, gastro-intestinale) (Gosselin et al., 1984).

Inhalation : Principale voie d’absorption en milieu professionnel.

- L’équilibre entre les quantités inhalées et exhalées est atteint au bout de 1 à 2 heures(Saturation) 40 à 50% des vapeurs inhalées étant alors retenues (Coppock and Buck, 1981), (chez le chien,

30 à 90 minutes d’exposition à des concentrations de 20 à 400 ppm).

La quantité de CS2 absorbée par inhalation dépend de :

La concentration de CS2 dans l’air.

La durée d’exposition.

La ventilation du sujet (fréquence et volume de la respiration).

-Coefficient de solubilité Air : Sang est de 2.61 (Davidson and Feinleib, 1972), 2.8 (Soucek, B, 1960a).

Cutanée : sous forme de liquide ou de vapeur (Coppock and Buck, 1981), traverse la peau intacte et plus importante en cas des lésions cutanées (IPCS, 2002).Le taux d’absorption cutanée est environ 0,23 à 0,79mg/cm2/h (Dutkiewicz et Baranowska 1967).

Gastro-Intestinale : en cas d’ingestion accidentelle ou intentionnelle .Elle est rapide, taux d’absorption est inconnu (Foreman, 1886).

2/ Transport :

Les concentrations sanguines de CS2 sont proportionnelles avec les concentrations inhalées, il est distribué dans l’organisme par le flux sanguin (IPCS, 1979).

Le CS2 se trouve sous 2 formes dans le sang (INRS, 2009): 

Libre, dissout dans les fluides biologiques (1/ 2 vie sanguine 55min).

Liée de façon réversible pour former des dithiocarbamates (acid labile form) (1/2 vie sanguine 43h), trithiocarmabtes et des composés cycliques type thiazolinone.

- Le CS2 est deux fois plus concentré dans les érythrocytes que dans le plasma (Soucek et Pavelkova, 1953).

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- Dans le plasma le CS2 est fixé à 90% aux protéines plasmatiques : albumine, γ globulines, euglobuline.

- Chez le rat, la concentration en dithiocarbamates augmente avec la durée d’exposition après 2h d’exposition, tandis que la concentration de CS2 libre reste à peu prés stable.

3/ Distribution:

- CS2 a une grande affinité pour tous les tissues et les organes, il disparait rapidement de la circulation sanguine, (IPCS, 1979) cette affinité pour les tissus est due à sa grande liposolubilité et à sa capacité de fixation aux acides aminés et aux protéines (affinité pour les groupements Amine NH2, et les atomes d’azote) (Soucek, B. et Brieger, H. 1961).

- Après absorption pulmonaire, le CS2 se distribue dans les muqueuses nasales, les tissus riches en lipides, le sang et les organes fortement irrigués (foie, poumons, cerveau, cœur et reins, peau ; rate pour la forme liée).Le CS2 libre atteint l’état d’équilibre dans les différent tissus après 4 à 5 heures (Bus JS, 1985).

- Il traverse la barrière placentaire et le lait maternel (Cai and Bao, 1981) [environ 2,8 – 18,6µg/100ml de lait].

- Coefficient de partage Sang : Tissus ≈ 5.64 (Davidson and Feinleib, 1972) ,100 (Soucek, B, 1960a).

4/ Métabolisme   :

Le CS2 subit deux types de transformation métabolique (figure)(Bus, 1985 ; INRS, 2009).

A - Liaison spontanée avec les acides aminés ou les protéines 

B -Oxydation par le système des monooxygénases hépatiques.

A - Liaison spontanée avec les acides aminés ou les protéines :

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Figure 02: Schéma métabolique de disulfure de carbone (INRS, 2009).

Le CS2 réagit spontanément avec les fonctions amines ou sulfhydriles des aminoacides et des polypeptides : Les produits de ces réactions sont les dithiocarbamates (avec les amines), et les trithiocarbamates (issus de la réaction avec les groupements sulfhydriles).

Les dithiocarbamates et les trithiocarbamates sont hydrosolubles et sont excrété par les reins (Bus, 1985).

B -Oxydation par le système des monooxygénases hépatiques :

-Le métabolisme microsomial est biphasique : Phase initiale rapide suivie par une période lente.(Chengelis CP, Neal RA ,1987).

-70-95% de la quantité absorbée est métabolisée principalement au niveau hépatique et éliminée par les reins sous forme de sulfate inorganique et d’autres composés soufrés le reste est éliminé sous forme inchangée dans l’air expiré. (Davidson and Feinleib, 1972).

B-1 La réaction du CS2 (après activation par la cyt P450 NADPH-dependante ou par OFM : oxydase à function mixte hépatique) (DHHS/ATSDR; 2006) avec la Cystéine (glutathion) donne naissance au TTCA : l’acide 2-thiothiazolidine-4-carboxylique,de même pour le COS qui donne naissance à l’acide 2-oxythiazolidine-4-carboxylique ;les deux acides seront éliminés dans les urines (DHHS/ATSDR; 2006).

Le taux de TTCA représente 2 à 6% de taux total CS2 absorbé (Campbell et al. 1985).

La détermination de TTCA dans les urines peut servir de test d’exposition.

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Figure 04: Réaction de formation de TTCA.

Figure 03 : Réaction du CS2 avec les fonctions amines des aminoacides.

B-2 : Désulfuration oxydative du CS2 en sulfure de carbonyle (COS) par le système monooxygénasique à cyt P450 au niveau hépatique, suivie par la libération d’une forme réactive de soufre élémentaire qui se fixe aux microsomes .L’oxydation en soufre inorganique est une voie mineure chez l’homme (DHHS/ATSDR; 2006).

Une partie de COS est converti en monothiocarbonate par l’anhydrase carbonique (DHHS/ATSDR; 2006).

COS + H2O <=> H2CO2S

Le monothiocarbonate se dégrade pour donner soit le COS ou le dioxyde de carbone (CO2) et le sulfure d’hydrogène(H2S) toxique (DHHS/ATSDR; 2006). H2CO2S <=> COS + H2O H2CO2S <=> H2S + CO2 Le taux de COS et de CO2 ensembles représente 14 à 43%, avec deux fois le CO2 que du COS (DHHS/ATSDR; 2006).4 à 9% sous forme de CO2 dans l’air expiré après injection parentérale (DHHS/ATSDR; 2006).- Le monoxyde de carbone (CO) est un métabolite de CS2 (Bingham et al., 2001). L’origine du CO résulte de l’action du CS2 sur le cyt P-450 (Landaw et al., 1970 ).

L’exposition simultanée à l’alcool et au CS2 induit l’accumulation de l’acétaldéhyde (CS2 inhibe l’aldéhyde déshydrogénase) ; l’alcool est susceptible de potentialiser l’hépatotoxicité du CS2).

5-Élimination :

-70 à 90 % de CS2 sont d’abord métabolisés, et excrétés par :

Voie pulmonaire : (5 à 30%) (McKee et al, 1943; Teisinger and Soucek, 1949; Davidson and Feinleib, 1972; Baselt, 2000) sous forme :

- Inchangé (13 à 23 % chez le chien et la souris) (INRS, 2009), elle de 3% lors d’une absorption cutanée (Dutkiewicz et Baranowska, 1967).

- Dioxyde de Carbone (5% chez le rat) (INRS, 2009).

Voie urinaire : sous forme :

- Inchangée (mois de 1% (Soucek, 1957) [environ 0.05% (Teisinger and Soucek, 1949), 0.06% (DHHS/ATSDR, 2006)].

- Sulfates inorganiques (30% chez le cobaye) (INRS, 2009).

- Composés soufré organique :

Dérivés Dithiocarbamates.

Thio-urée.

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Dérivés thiazolidine (2-mercapto-2thiazoline- 5-one et acide 2-thiothiazolidine-4-carboxylique : TTCA ; qui sont conjugués avec glycine et cystéine, respectivement (Baselt, 2000).

Certains métabolites dans les urines catalysent la réaction suivante :

2NaN3 +I2 3N2 + 2NaI

Ce catalyseur peut être : thiourée, dithiocarbamate 2 thiazoline -4-thione ou le TTCA

Cette réaction peut être utilisé comme test d’exposition par contre chez un sujet exposé de façon régulière au CS2 on ne retrouve du TTCA qu’au 5 éme jour d’exposition

Faible élimination dans la salive et la sueur et très faible dans les fèces (DHHS/ATSDR, 2006) et par la peau des travailleurs exposés au CS2 (IPCS, 1979).

Demi-vie d’élimination:

L’Elimination de CS2 est caractérisée par deux phases : phase initiale rapide avec une demie de vie de 1.1 minutes, suivie par une phase lente 109.7 minutes (Rosier et al., 1987)( 6 et 85 minutes consécutivement (DHHS/ATSDR, 2006).

Zahradnik et Schmidt (1) décrivaient une élimination “tri phasique” correspondante aux différents processus d’élimination avec différentes vitesses.

VI. Mécanisme d’action   :

La toxicité du sulfure de carbone s’exerce essentiellement via la formation des métabolites réactifs résultant de la liaison du CS2 avec des groupements nucléophiles (dont les plus important sont -OH, -SH, -NH2 (Vasak et Kopecky 1967)) présent dans de nombreux composes biochimiques (acides aminés, amines biogènes, sucre, acides nucléiques, protéines) (DHHS/ATSDR; 2006).

Selon la structure chimique du compose avec lequel le CS2 entre en interaction le produit résultant est soit un acide dithiocarbamique, trithiocarbonique, ou xanthogénique et si le composé  possède deux groupements nucléophiles, il y aura formation d’un composé cyclique type thiazolinone.

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Figure  05: Réactions de CS2 avec les groupements nucléophiles (Vasak et Kopecky 1967).

Figure 06: mécanisme moléculaire des réactions croisées du CS2 avec les neurofilaments.

1-Atteinte du système nerveux :(Klaassen, 2008).

Le mécanisme biochimique de la neuropathie induite par la CS2 n’est pas totalement élucidé : plusieurs modes d’action ont été proposés. 

Le CS2 par sa capacité de réagir avec les acides aminés, il pourrait aussi favoriser la formation des liaisons entre des protéines (cross-links).Si cette liaison survient entre dans les axones (neurofilaments), elle pourrait expliquer la neurotoxicité du CS2 (axonopathie distale : SNC et SNP)

Le CS2 [probablement COS] réagit avec des fonctions amines des protéines pour former des adduits de dithiocarbamate (Lam et Distefano, 1986).

Les adduits dithiocarbamates subissent une décomposition, donnant lieu à des adduits électrophiles d'isothiocyanate [isocyanate pour COS] ces derniers réagissent avec les groupements nucléophiles des protéines pour donner des liaisons croisées covalentes (covalent cross-linking).

La réaction des isothiocyanates avec les groupements sulfhydriles de cystéine est réversible, tandis que la réaction avec les fonctions amines des protéines est irréversible et entraine la formation des ponts thiourée, ses derniers sont prédominants et les plus biologiquement significatives. (Amarnath et al., 1991; Valentine et al., 1992, 1995; Graham et al., 1995).

La réticulation progressive des neurofilaments au cours de leur transport axonale entraine une occlusion du transport axonale au niveau des nœuds de Ranvier entraînant un gonflement et une dégénérescence axonale (destruction progressive des fibres myélinisées dans la substance blanche de la moelle et des nerfs périphériques).

Il convient de noter que plusieurs autres mécanismes de la perturbation du transport axonale des neurofilaments responsables de l’axonopathie de CS2 ont été proposés, y compris la perturbation du métabolisme énergétique, la chélation des ions métalliques (cuivre, zinc) par des dérivés de dithiocarbamate, carence en vitamine A, l’origine vasculaire et la perturbation de l'association des protéines du cytosquelette par une phosphorylation accrue de la neurofilaments (Wilmarth et al., 1993 ;Graham et al., 1995).

2- Action sur le métabolisme cellulaire   :

Effet chélateur des métabolites du sulfure de carbone sur certains métaux   :

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Figure  05: Réactions de CS2 avec les groupements nucléophiles (Vasak et Kopecky 1967).

Les métabolite du CS2 (essentiellement les dithiocarbamates et la 2-thiazolinone4-thione ) sont des chélateurs, notamment du cuivre et du zinc et peuvent donc inhiber les enzymes pour lesquelles le cuivre et le zinc constituent les cofacteurs tel que : tyrosinase, cytochrome oxydase, dopamine β hydroxylase (DHHS/ATSDR; 2006) ,SOD;PAL, anhydrase carbonique, glutamate déshydrogénase, alcool déshydrogénase, MAO [le CS2 entraine aussi un déficit en pyrodoxylphosphate (une forme de Vit B6) une coenzyme de la MAO (Gosselin et al., 1984)]. Perturbant ainsi lé métabolisme énergétique des cellules et épargnant l’emploi des acides aminés ce qui entraine une oxydation des graisses et des lésions et mort cellulaire).

L’inhibition provoque ainsi :

- Perturbation de la glycolyse.

- Perturbation du métabolisme des acides aminés

- Perturbation de la respiration et de la phosphorylation oxydative des cellules cérébrales (par inhibition des cytochromes oxydases et donc inhibition de la consommation d’oxygène (De Meio et Brieger, 1949).

Métabolisme des lipides :

Le CS2 altère le métabolisme des lipides. On peut observer une augmentation du taux de β lipoprotéines, des AG, des TG et du cholestérol sanguin. Cette augmentation n’est pas constante.

L’exposition au CS2 dimunie l’activité de l’enzyme lipoprotéine lipase et l’activité lipolytique des parois artérielles et stimule la synthèse hépatique de cholestérol (INRS, 2009).

Ces altérations du métabolisme des graisses expliqueraient le pouvoir athérogéne du CS2 (INRS, 2009).

Le CS2 induit des modifications de l’équilibre lipidique dans les membranes microsomiales, ce qui affecterait le transport ionique et provoquerait une rupture de la chaîne oxydative.

Métabolisme des Catécholamines :

Une interférence du CS2 avec le métabolisme des catécholamines est aussi probable avec notamment une accumulation de sérotonine dans le système nerveux central.

Une diminution du taux d’adrénaline et noradrénaline.

Une augmentation des taux de dopamine par inhibition de la dopamine β hydroxylase responsable de la conversion de la dopamine en noradrénaline.

Diminution de l’excrétion des métabolites des catécholamines (acide homovanillique et vanillylmandélique).

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Figure 07: Réaction du CS2 avec le vit B6 (IPCS, 1979).

Métabolisme des vitamines   :

Perturbation du métabolisme de la vitamine B6 et de l’acide nicotinique (vitB3) entraînant des inhibitions des enzymes pour lesquelles ces substances jouent le rôle de coenzyme (INRS, 2009).

Vitamine B6 :

Le CS2 réagit avec la pyridoxamine Vitamine B6 : (vitamine hydrosoluble dérivée de la pyridine, existant sous 2 formes : aminée ‘pyridoxamine’ et aldéhydique ‘pyridoxal’ ou alcoolique ‘pyridoxol’ ; les trois formes sont en équilibre dans l’organisme (IPCS, 1979)) pour former l’acide pyridoxamine dithiocarbamique (Gosselin et al., 1984), et par la suite le disulfure de thiurame provoquant ainsi une déplétion du cofacteur pyridoxal.

Parmi des conséquences biochimiques :

-Inhibition des transaminases et des aminooxydases qui utilisent la forme pyridoxamine phosphate de la vitamine B6 comme un cofacteur (Davidson and Feinleib, 1972).

-Une altération du métabolisme de tryptophane (dont les transaminases sont nécessaires) est aussi observée (Davidson and Feinleib, 1972).

3-Action sur le foie   : (INRS, 2009).

Le soufre réactif libéré au cours de la désulfuration oxydative pourrait se lier d’une manière covalente aux composants cellulaires du foie et induire des modifications toxiques dans le foie. Ceci pourrait expliquer la dégénérescence centrolobulaire et la carence en cytochrome P450 (destruction de cyt P450) induisant une inhibition du système mono-oxygénasique microsomique et ainsi la perturbation du métabolisme d’autres composés endogènes ou exogènes.

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Figure 08: Formes actives de pyridoxine dans l’organisme (IPCS, 1979).

4-Hypofonctionnement thyroïdien :

-Due à l’action de thiocarbamate (thiourée) une substance à action antithyroïdiennes potentielle (Lewis et al., 1999). Ce hypofonctionnement thyroïdien pourrait également résulter d’une perturbation du métabolisme des catécholamines (DHHS/ATSDR; 2006) ou une atteinte hypothalamo-hypophysaire.

-Il y a une corrélation entre la réduction du taux de thyroxine (T4) et la durée d’exposition au CS2.

5-Autres :

Diminution de l’activité de plasmine et plasminogène.

Inhibition du glutamate décarboxylase : Le taux de l’acide gamma aminobutyrique diminue (Tarkowski, 1974).

-Le CS2 entraine une augmentation du stress oxydatif au niveau du plasma avec une augmentation des taux de malonyldialdéhyde et une diminution de la concentration et/ou l’activité d’antioxydants comme l’alpha-tocophérol, la glutathion peroxydase et la catalase (Robert R. Lauwerys, 2007).

Interaction   :

1-Ethanol :

L’exposition simultanée à l’alcool et au CS2 augmente les risques d’intoxication :

- Augmentation des taux d’acétaldéhyde sanguin, résultant de l’inhibition de l’ALDH ;

- Potentialisation de l’hépatotoxicité du CS2 : aggravation des lésions microsomiales ;

- Potentialisation des lésions cardiovasculaires de l’éthanol ;

- Potentialisation de l’atteinte neurologique centrale et périphérique.

2- Les métaux :

Le CS2 entraîne une ↓ de l’excrétion urinaire du plomb, mercure et cadmium ainsi qu’une modification de leurs distributions tissulaires.

3- Médicaments :

Le CS2 inhibe partiellement le métabolisme des médicaments tels que l’amidopyrine.

Il prolonge et augmente les effets de l’amphétamine sur le comportement.

VII. Toxicologie clinique :

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1- Toxicité aigue   :

-La DL50 par voie orale chez le rat, la souris, le lapin ou le cobaye est comprise entre 2100 et 3200 mg/kg (INRS, 2009).

-La CL50 par inhalation est de 8000 ppm chez le rat et de 3200 ppm chez la souris, pour une exposition de 2 heures (INRS, 2009).

→L’inhalation de fortes concentrations provoque en premier lieu une atteinte du système nerveux central associant céphalées, tremblements, vertiges, irritabilité , euphorie ,hallucinations, délires ,troubles comportementaux, mouvements désordonnés et troubles de la démarche il s’y associe fréquemment des troubles digestifs (nausées, vomissements).

Comme toute intoxication par gaz, la gravité est fonction de :

La concentration de CS2 dans l’air.

La durée d’exposition.

La ventilation du sujet (fréquence et volume de la respiration).

La sensibilité du sujet.

En cas d’intoxication grave, par inhalation (exposition de courte duré à des concentrations de l’ordre de 10 000 mg/m3 (IPCS, 1979)) ou par ingestion survient une narcose, un coma souvent convulsif ; pouvant évoluer vers une défaillance respiratoire par paralysie des muscles respiratoires voir le décès.

Chez les survivants existe de façon assez habituelle des séquelles neurologiques et une intolérance temporaire à l’alcool (syndrome antabuse).

→Ingestion :

• Troubles digestifs : nausées, vomissements.

• Symptômes neurologiques ; cyanose ; affaissement des vaisseaux sanguins périphériques ; hypothermie, suivis du décès causé par la dépression du système nerveux central et par la paralysie respiratoire, au bout de quelques heures.

→ Projection cutanée : de tous les solvants organiques, le CS2 est l’un des irritants les plus puissants pour la peau. Il entraîne des brûlures pouvant aller de l’érythème au 1er degré si le contact est bref, ou au 2ème ou3ème degrés.

→ Projection oculaire peut provoquer des lésions sévères.

2-Toxicité chronique :

Manifestations neuro-psychiques :

- Insomnies, céphalées, vertiges, nausées, état ébrieux, perte de l’appétit, syndrome pyramidal et extrapyramidal.

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- Troubles psychiques : troubles de mémoire, irritabilité excessive, mélancolie, perte de l’esprit d’initiative, anxiété, dépression, hallucinations, démence.

- Polynévrite sensitivomotrice symétrique principalement aux membres inférieurs (diminution de la vitesse de conduction des fibres motrices), caractérisée par une paresthésie, dysesthésie, fatigabilité, douleur diffuse, Parfois avec hyperesthésie ou une hypersensibilité des muscles.

Atteintes cardiovasculaires :

- L’exposition provoque des anomalies tensionnelles qui pourraient être dues à une dérégulation du système nerveux végétatif.

- Le CS2 possède une action athérogène entrainant :

Encéphalopathie vasculaire.

Sclérose des coronaires.

Néphrosclérose.

Infarctus du myocarde

-Plusieurs études ont démontré que la mortalité par maladie cardiovasculaire était augmentée chez les travailleurs exposés au CS2.

Organes des sens   : (INRS, 2009).

Œil :

L’exposition prolongée provoque une rétinopathie bilatérale (rétrobulbaire avec rétrécissement progressif du champ visuel) ayant une grande similitude avec les lésions de la rétinopathie diabétique (micro anévrisme, augmentation de pression intraoculaire, petites hémorragies arrondies et exsudats).

Des études épidémiologiques ont retrouvé des perturbations de la vision des couleurs, des phénomènes dégénératifs au niveau rétinien, d’origine vasculaire ou inflammatoire, des troubles de l’accommodation, des anomalies de la motricité oculaire et une atrophie du nerf optique (la cécité étant rare). On a également observé des anomalies de l’épithélium pigmentaire et des altérations de l’électro-oculogramme.

Oreille : certains sujets se sont plaints d’hypoacousie.

Désordres endocriniens :

- Réduction de l’activité des glandes surrénales due à une moindre sécrétion de corticotrophine.

- Diminution de la spermatogénèse.

- Irrégularités du cycle menstruel chez la femme (progesterone, estriol), fausses couches et accouchements prématurés.

- La fonction thyroïdienne peut aussi être perturbée.

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Troubles digestifs :

Perte de l’appétit, nausées, vomissements, anorexie, gastralgies et troubles dyspeptiques.

Autres   :

- Atteinte pancréatique

- Maladies respiratoires aigues.

- Parodontopathies, détérioration de la muqueuse buccale.

Effets cancérogènes   , mutagènes  :

Classification Mutagène UE : non classé.

Classification Cancérogène UE : non classé.

CIRC : Groupe 3 (incertaine).

Classification Reproduction UE : cat. 3 : substances préoccupantes pour la fertilité dans l’espèce humaine et substances préoccupantes pour l’homme en raison d’effets toxiques possibles sur le développement.

VIII. Traitement   :

1/ Traitement évacuateur :

- Soustraire l’intoxiqué du cadre de l’exposition.

- Assurer la respiration.

- Lavage gastrique en cas d’ingestion.

- Rincer immédiatement et abondamment a l’eau savonneuse en cas de projection cutanée.

2/ Traitement symptomatique :

- Traitement de l’œdème pulmonaire, corticothérapie, antibiothérapie.

- Prescrire les vit B6 et B1.

- Tranquillisants pour l’agitation psychomotrice.

3/ Traitement antidotal :

- Le nitrite d’amyle ou de sodium sont utilisés pour extraire les sulfures des tissus et ceci par formation de sulfhémoglobine.

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- La pyridoxine (25mg/kg IV) ou l’urée à 10% (1mg/kg IV) ont été utilisés comme chélateurs des sulfures.

IX. Prévention   : (Robert R. Lauwerys, 2007).

Mesures techniques   :

Elles visent à contrôler le risque d’incendie et d’explosion, ainsi que le risque toxique :

- Travail en vase clos.

- Ventilation générale et locale.

- Protection personnelle : port de respirateur.

- Analyse de l’air au niveau du poste de travail.

Mesures médicales:

Examen de pré-emploi   :

Il faut écarter les sujets présentant des troubles nerveux (alcooliques, névrotiques) et vasculaires. Les sujets ayant une histoire familiale d’hypertension, d’athérosclérose, de diabète et d’obésité.

Les femmes enceintes doivent également être écartées.

Examens périodiques   : doivent avoir lieu 1 ou 2 fois par an.

1- Examen clinique   :

Il faut rechercher les premiers symptômes d’intoxication (céphalées, vertiges, troubles du caractère, insomnie, examen de la rétine).

En cas de soupçon d’intoxication il peut être utile de pratiquer une électromyographie, une mesure de la vitesse de conduction nerveuse,une rétinoscopie, un ECG et un EEG.

2- Examen Biologique  

3- Evaluation de l’exposition

X. Détection et Dosage   :

A.Milieux Biologiques   :

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1. Sang   : Détermination du disulfure de carbone lui-même (libre et lié) (Robert R. Lauwerys, 2007).

a-Dosage colorimétrique   :

Principe : après entrainement à l’air chaud (80°c) du sang (environ 10 ml), le CS2 est fixé par une solution éthanolique de diéthylamine et d’acétate de cuivre pour former un diéthylthiosulfocarbamate de cuivre jaune (brunâtre) se prêtant à un dosage photométrique à 435nm (les sels de cobalt donnent une coloration verte-olive)(Travaux pratiques de toxicologie, 1992).

NB : Cette méthode permet de doser le CS2 totale.

Réaction avec les amines aliphatiques secondaires et les ions des métaux de transition   :

Principe: Le CS2 réagit avec les amines aliphatiques secondaires pour former un dithiocarbamate, ce dernier forme un complexe avec les ions des métaux de transition(EAC).

Les méthodes basées sur la formation d’un diéthylthiosulfocarbamate de cuivre coloré sont largement utilisées (Veksler KV et al. 2003) la réaction est la suivante :

2 CS2 +2 NHR2 + (CH3COO)2 Cu [R2NC(S)S]2Cu + 2 CH3COOH.

(Réaction de FABRE et VAQUIER).

Inconvénients : non recommandé étant donné son manque de spécificité (H2S) et de sensibilité (peu coûteux).

NB : Le complexe de bis-dithiocarbamate de cuivre peut être extrait par un solvant organique approprié tel que le Chloroforme (N.A. ZAKHARI et al. 1991) et la concentration de la CS2 est déterminée indirectement en dosant le Cuivre dans la phase aqueuse.

Réaction par la Chloramine T   :

Le disulfure de carbone, traité avec la potasse alcoolique, peut être facilement oxydé de manière quantitative par la chloramine T, tout le soufre étant transformé en acide sulfurique. Quatorze équivalents de l'oxydant sont consommés par chaque mole de disulfure de carbone. Comme l'excès de chloramine T peut être déterminé par iodométrie, cette réaction peut être utilisée pour le dosage du disulfure de carbone. Elle peut aussi être appliquée au dosage des xanthates. (V. R. Satyanarayana Rao, A. R. Vasudeva Murthy, 1960).

b-Chromatographie en phase gazeuse   : [CPG- espace de tête (Head Space) statique (Direct Injection) ou dynamique (Purge-and-Trap), SPME].

NB : Cette méthode permet de doser aussi bien le CS2 libre ou totale après libération du CS2 lié (aux acides aminés et aux macromolécules) par action des acides ou de la chaleur (Brugnone et al., 1992).

SPME (Solid Phase Micro Extraction):

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-Fibres: Poly-dimethylsiloxane (PDMS), Polyacrylate (PA), Carboxen–polydimethylsiloxane (CAR–PDMS) (M. Mestres et al. 1999) Carbowax /DVB ((EAC)…

-Désorption :

-Thermique : 200°c (C. Grote et J. Pawliszyn, 1997) 300 °c (M. Mestres et al. 1999).

-Par un solvant ou un mélange de solvants : Exemples

Toluène (INRS, 2009).

Toluène : éthanol (4:1) (Ghittori et al., 1998).

Toluène (5% méthanol) (Cox et al., 1998).

- Détecteur :

- Photométrie de flamme (FPD), FPSD (flame photometric sulfur detector), PID (photo ionization Detection), PID–ECD(electron capture detection), SM (m/z 76), AED (atomic emission detection).

- Pratiquement indétectable par FID [flame ionization detection] (EAC).

c-Interprétation   :

-La concentration de la forme libre est en corrélation avec l’intensité de l’exposition (Lam et Di Stefano, 1983).

-Le dosage sanguin de CS2 est moins satisfaisant que le dosage du TTCA urinaire (il y a pas une bonne corrélation entre les concentrations du CS2 dans le sang et l’air (IPCS, 1979).

2. Urines   :

a-Dosage du CS2 urinaire   : mêmes méthodes que dans le sang.

Prélèvement réalisé immédiatement en fin de poste de travail, est sensible et spécifique.

Limite: pas de grande valeur car seulement environ 0,05% de CS2 absorbé est éliminé dans les urines .Ghittori et al.(1998) ont démontré que la concentration urinaire de CS2 peut être utilisée pour le monitoring d’exposition professionnelle au CS2.

b-Test à l’azoture de sodium   : (Vasak, 1963 ; Piotrowski, 1977).

Principe : basé sur le fait que les métabolites urinaires (thiourée, dithiocarbamate, 2-thiazolinone-4-thione ou l’acide thiothiazolidine-4-carboxylique) catalysent la réaction suivante (Yoshida, 1955):

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2 NaN3 + I2 2NaI + 3N2

Prélèvement :

Un échantillon d’urine doit être recueilli en fin de poste, un autre avant le poste du lendemain.

Interprétation :

On détermine le coefficient d’exposition en notant le temps nécessaire pour la disparition de la couleur de l’iode (indice de VASAK, inversement proportionnel au temps de disparation de la coloration) (Vasak, 1963; Vasak et al., 1963). Un coefficient > 6.5, permet de détecter des expositions qui dépassent 50mg/m3 de CS2 dans l’air (NIOSH, 1977; WHO, 1981).

NB : Pour des urines non diluées ; Si on n’obtient pas une décoloration pendant les 3 premières heures on considère que l’exposition au CS2 est négligeable.

Les travailleurs qui présentent des valeurs normales avant et après une journée de travail n’ont pas été exposés à une concentration dépassant 50 mg/m3 (≈ 16 ppm) contrairement à ceux qui ont des valeurs normales au début et des valeurs anormales à la fin d’une journée de travail.

Jakubowski (1968, 1971) a apporté une modification de la méthode chronométrique de Vasak, basée sur la mesure de la quantité d’iode nécessaire pour la titration de la réaction des métabolites du CS2 avec l’azoture de sodium pour 1ml d’urine et une créatinine de 1.5 mg/kg.

Avec cette méthode on peut détecter une exposition de 10 mg/ m3 (≈ 3,2 ppm) du CS2 dans l’air avec une précision de ±20%.

Limites de teste : Ce test n’est pas suffisamment sensible et n’est pas spécifique au CS2. Il n’est pas donc plus utilisé en routine de surveillance biologique d’autres substances entraînant une excrétion accrue de soufre bivalent (fongicide dithiocarbamate, disulfirame, thiourée, mercaptobenzimidazole) influencent cette réaction (Robert R. Lauwerys, 2007).

c-Dosage du TTCA   :

Plusieurs études ont démontré qu’il existe une bonne corrélation entre la valeur de TWA du 8 heures d’exposition au CS2 et les concentrations urinaires en TTCA (IPCS, 2002), malgré que mois de 6% de CS2 est métabolisé en TTCA.

Prélèvement   :

Comme la demi-vie biologique de ce métabolite est courte, l’urine doit de préférence être recueillie en fin de période de travail (Ghittori et al., 1998).

-Tube de Polycarbonate, Polyéthylène…

Extraction: Milieu acide, solvant organique : éther, chloroforme…

Dosage: HPLC ou CPG.

Interprétation   :

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L’index biologique d’exposition [Biological Exposure Index (BEI)] au CS2 est de 5mg de TTCA /g de créatinine en fin de poste (ACGIH, 2005) [Pour une VME de 10ppm de CS2]et de 4mg/g de créatinine par la Deutsch Forschungsgemeinschaft.

L’ACGIH propose d’abaisser le BEI à 0,5 mg/g de créatinine (proposition 2008) (INRS, 2009).

Limites:

1-Les indices biologiques d’exposition n’ont pas été établis pour le sang ou l’air expiré.

2-Il faut cependant noter que le TTCA est aussi un métabolite d’autres substances notamment le pesticide captan les fongicides dithiocarbamates (Brugnone et al., 1992)et le disulfirame (Antabuse) .Cependant la concentration urinaire de TTCA pour des substances précitées est habituellement nettement inférieure à 1 mg/g créatinine(concentration moyenne 0,1 mg/g créatinine); les valeurs les plus élevées étant observées chez des sujets consommant des choux frais (P. Simon et al., 1994).

Les liaisons croisées covalentes des spectrines érythrocytaires et de l’hémoglobine (Covalently cross-linked erythrocyte spectrin and hemoglobin) ont été proposés comme un alternative potentiel (Valentine et al., 1993, 1998).

d-Détermination de la concentration des sulfates organiques   : (Robert R. Lauwerys).

La concentration urinaire des sulfates organiques augmente en cas d’intoxication par CS2, mais la sensibilité de ce test est insuffisante.

Détermination de la thiourée   : (Pergal et al., 1977).

La thiourée forme en milieu acide un complexe coloré avec le ferrocyanure de potassium (K4FeCN6) .

Performance: 0.001 -0.1 mg/ml de thiourée dans les urines.

Les concentrations urinaires de thiourée ne sont pas fortement corrélées avec les résultats du test d’azoture de sodium.

3. Air expiré   :

le dosage du CS2 dans l’air expire ne reflètent

qu’l’exposition dans la période juste avant l’analyse (Ghittori et al., 1998).

25Figure 09 : Analyse de l’air expiré par(SMPE) CPG-SM après une consommation d’alcool. Fibre 65 μm Carbowax /DVB.Pics :1-Air, 2-acétaldéhyde, 3-ethanol, 4-acetone, 5-isoprene, 6-CS2.Temps d’extraction 30s; Temps de désorption, 15s; Température de désorption, 200 °C. (C. Grote et J. Pawliszyn, 1997)

Milieux Paramètre Méthode Limite de détection

Référence

Air expiré

CS2 SM (Quadrupôle) 5 µg/ m3 (DHHS/ATSDR;1996)

CPG /FID. ------

CPG/SM. 76 ng/ m3

Sang CS2 Spectrophotomètre ordre de ppm (DHHS/ATSDR;1996)

CPG/FID. 15 µg/L

CPG/SM ordre de ng/L

Urine Métabolites Test à l’azoture de sodium 16 ppm (DHHS/ATSDR;1996)

TTCA HPLC 100 ng /Ml

30 ng/mL (Cox et al., 1998)

2-mercapto-2-thiazolinone-5. Thiocarbamide.

CPG/SM -----

Lait CS2 High-resolution CG/

SM( electron impact)Non reportée

(DHHS/ATSDR;1996)

Spectrophotométrie ordre de µg

Tableau 02: Méthodes analytiques pour la détermination de CS2 dans divers milieux biologiques. (DHHS/ATSDR ,1996).

B.Air   : Les méthodes suivantes sont recommandées pour la détermination des concentrations du CS2 dans l’air (IPCS, 1979).

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a-Détermination directe par les Appareils à réponse instantanée.

- Tubes indicateurs.

- Analyse en continue par les analyseurs des gaz.

b- Méthodes colorimétrique après absorption de CS2 par un liquide.

c- Chromatographie en phase gazeuse après prélèvement par charbon actif.

L’échantillonnage doit se faire à des sites fixes pour des raisons techniques, et aux zones de respiration des ouvriers pour l’évaluation d’exposition individuelle (IPCS, 1979).

1. Prélèvement : Absorption par un liquide (solution fixatrice) ou adsorption sur charbon actif (on peut l’associer à un tube desséchant rempli de Sulfate de sodium pour le dosage par CPG) (INRS, 2009).

a-Absorption par un liquide (prélèvement et dosage) :

Cette méthode peut être seulement utilisée pour la détermination du CS2 à des sites fixes, le principe consiste en l’aspiration de l’air à travers deux barboteurs frittés en série ; le CS2 dans l’air réagit avec le liquide qui est une solution éthanolique des sels de cuivre et de diéthylamine.

Il y aura formation de diéthylthiosulfocarbamate de cuivre jaune (brunâtre) se prêtant à un dosage photométrique à 435nm (cf. Sang).

NB : le sulfure d’hydrogène (H2S) présent dans l’air doit être fixé avant l’entré du barboteurs par un cotton imbibé d’acétate de plomb (Bagon et al., 1973).

b-Adsorption sur charbon actif :

C’est la méthode préférable car l’échantillonnage s’effectué dans la zone de respiration de l’ouvrier (Truhaut et al., 1972) surtout si elle est combinée avec dosage des métabolites urinaires de CS2.

L’appareil d’échantillonnage consiste en un tube en charbon actif attaché à l’épaule de l’ouvrier avec une pompe autour de la ceinture.

Contrairement à la méthode par absorption, le H2S n’altère pas la qualité de prélèvement (McCammon et al., 1975).

Le Volume d’air doit être suffisamment important pour pouvoir déterminer des concentrations aussi faibles.

Echantillonnage par une pompe sur les 08 heures de poste, Conservé à – 4°C (B.L. Lee et al. 1995) pour la détermination de VME, 15 minutes pour la VLE.

NIOSH : Méthode 1600 : adsorbant solide (charbon de noix de coco, 100 mg/50 mg) plus un tube desséchant (sulfate de sodium, 270 mg). Débit : 0.01 à 0.2 l/min. Volume: 5 litres. Stabilité: 1 semaine à 25°c C; 6 semaine s à 0°c (NIOSH ,1984).

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2. Détermination directe par les appareils à réponse instantanée :

a-Tubes indicateurs: Utiles pour un dépistage rapide.

Principe   :

Tubes en verre, scellés à leurs deux extrémités ; ils contiennent un matériau inerte de résistance croissante à la diffusion (gel de silice le plus souvent), à la surface duquel a été adsorbé un réactif spécifique. L’air (ou gaz ou vapeur) à analyser est aspiré par une pompe à un débit bien précis à travers le tube.

La présence de la substance recherchée se traduit par une coloration suite à une interaction avec le réactif pré adsorbé et l’intensité de cette dernière est fonction de teneur en gaz de l’atmosphère et du volume essayé.

Les tubes sont pré-gradués en ppm ou en mg/m3 ; il ne reste qu'à lire la graduation atteinte par la coloration.

b-Appareil à lecture directe :

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Figure 10 : badges pour dépistage passive des gaz dans l’air (Chrom Air®) (EAC).

Figure 11: Tube Dräger connecté à la pompe.

Test Type Domaine de mesure (ppm)

Réactions

Draeger 3/a 3 - 95 2 CS2 +2 NHR2 + (CH3COO)2 Cu [R2NC(S)S]2Cu + 2 CH3COOH.

Virage du : bleu claire Jaune- brune.

CS2 + I2O5 I2 +

Virage du : blanc brun vert.

30/a 32 - 3,200

MSA QL qualitative

CS2-2 2 -300

Gastec 13 0.63 - 100

13M 20 - 4,000

ChromAir

(badge)

Sensibilité : 1ppm (EAC)

Tableau 03 : exemples de tubes réactifs colorimétriques pour détermination des concentrations atmosphériques de CS2

Basés sur l’électrochimie, la conductivité électrique, la spectrométrie infrarouge (IPCS, 1979) ou utilisant la chromatographie en phase gazeuse ou (INRS, 2009).

Infrarouge: basée sur l’absorption  du CS2 dans l’infrarouge dans l’intervalle 11.5–12.3 mm (EAC).

NB : Les vapeurs d’eau interfèrent pour des faibles concentrations de CS2, on peut procéder à l’oxydation de CS2 en SO2dans un four de combustion puis on mesure la concentration du SO2.

Conductivité électrique :

Aspiration du gaz à travers une solution, la réaction du gaz avec la solution entraine un changement de la conductivité électrique proportionnel avec la concentration du gaz.

Dans le cas de CS2, le gaz est oxydé dans un four de combustion est la mesure dépend de la réaction du CO2 ou SO2 résultants avec la solution.

Cataluminescence : (Yuelan et al., 2009)

Principe : le passage de CS2 à travers la surface d’un matériau solide catalytisur (nanosized-CeO2) entraine une forte émission chemiluminescente.

Linéarité : 0.9-12.6 µg /mL.

Limite de détection : 3.7 ng/mL.

3. Méthodes Colorimétriques : (Cf. Sang).4. Chromatographie en phase gazeuse : (Cf. Sang) Le prélèvement sur charbon actif et

l’analyse par CPG est la méthode la plus utilisé pour l’évaluation de l’exposition atmosphérique au CS2.

C-Autres   : eaux, aliments,sol… par CPG (Cf. Sang) .

XI. Réglementation   :

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Figure 12: Schéma du senseur de CS2 (Yuelan et al., 2009)

Des valeurs limites d’exposition professionnelle (VLEP) indicatives dans l’air des locaux de travail ont été établies pour le disulfure de carbone.

-

Tableau 04 : Limites d’exposition professionnelle au CS2 dans l’air dans l’air des locaux de travail.

Traitement des eaux   :

Les processus actuellement disponibles sont basés sur l'adsorption, l'absorption et l'oxydation

thermique ou catalytique (Gupta R et Tulis D, 1992).

Adsorption:

Le Charbon actif en grains (CAG) est généralement utilisé pour le contrôle des émissions, outre GAC, il ya un certain nombre d'adsorbants disponibles sur le marché, y compris l'alumine, de gel de silice, zéolithes, et les fibres de carbone activé (Ji Yang et al., 2006).

Pour l’adsorption de CS2 par des matériaux carbonées, les interactions importantes entre CS2 et ACF GAC se font par liaisons hydrophobes (Fan HL et al., 1999 ) entre CS2 et le carbone (Guo B et al., 2004).

Les méthodes traditionnelles d’élimination de CS2 sont l’hydro- conversion ou la conversion hydrolytique du CS2 suivie de l’élimination de H2S. Ces méthodes nécessitent des températures supérieures à 523 K sont nécessaires. (Guo B et al., 2006).

30

Figure 13 : Adsorption de CS2 par des matériaux carbonés.

VLEPPAYS (ppm)

Moyenne pondéréesur 8 h

Court terme

France (2009) 10 (VME) 25 (VLE)

États-Unis ACGIH 2006 1 (TLV-TWA) NE (STEL) 1999

OSHA 1999 20 (PEL-TWA) 30 (STEL)

NIOSH 1977 1 (TLV-TWA) 10 (STEL)

URSS 1976 1 mg/m3 (MAC) ---

Allemagne (Valeurs MAK)(2009)

5 ---

ACGIH: American Conference of Governmental Industrial Hygienists.OSHA: Occupational Safety and Health AdministrationNIOSH:National Institute of Occupational Safety and Healt.NE: Non établie.TLV-TWA: threshold limit value—time-weighted average.PEL-TWA: permissible exposure limit–time-weighted average.STEL: short-term exposure limit.

Elimination biologique :

La bactérie de Thiobacilii consortia est capable d’utiliser le CS2 comme source d’energie,selon les reactions suivante (Smith and Kelly, 1988):

CS2 + H2O COS + H2S; COS + H2O CO2 + H2S; H2S + ½O2 S° + H2OS° + H2O + 3/2 O2 H2SO4

Valeurs limites d’exposition dans les eaux de consommation : USSR 1.0 mg /litre (avant traitement) Vinogradov, 1966

XII. Conclusion   : • Le sulfocarbonisme est classé numéro 22 des maladies professionnelles

• Le sulfure de carbone ou disulfure de carbone est un solvant très inflammable et toxique. Il n'est pratiquement plus utilisé. L’exposition humaine est surtout professionnelle par inhalation.

• L’intoxication se manifeste par un syndrome neuro-digestif et des effets psychomoteurs très graves.

• Les mesures de prévention collectives et individuelles en milieu professionnel permettent de diminuer le risque d’intoxication au bisulfure de carbone.

XIII. Bibliographie   :

31

Amarnath V, Anthony DC,Valentine WM, et al.: The molecular mechanism of the carbon disulfide mediated crosslinking of proteins. Chem Res Toxicol 4:148–150, 1991.

B.L. Lee, X.F. Yang, A.L. New, C.N. Ong Liquid chromatographic determination of urinary 2-thiothiazolidine-4-carboxylic acid, a biomarker of carbon disulphide exposure, Journal of Chromatography B, 668 (1995) 265-272. 

Baselt RC. 2000 Disposition of Toxic Drugs and Chemicals in Man, fifth edition. Chemical Toxicology Institute, Foster City, California.

Bingham, E.; Cohrssen, B.; Powell, C.H.; Patty's Toxicology Volumes 1-9, 5th ed. John Wiley

& Sons. New York, N.Y. (2001)., p. 3:503.

Brieger, H.: Chronic carbon disulfide poisoning, J. Occup. Med. 3:302, 1961.Brugnone F, Maranelli G, Zotti S, Zanella I, De Paris P, Caroldi P, Betta A (1992): Blood

concentration of carbon disulfide in ‘‘normal’’ subjects and in alcoholic subjects treated with disulfiram. Br J Ind Med 49:658–663.

Bus JS. 1985 The relationship of carbon disulphide metabolism to development of toxicity. Neurotoxicology 6 (4):73-80.

C. Grote and J. Pawliszyn, Anal. Chem., 69 (1997) 587.Cai SX, Bao YS. 1981 Placental transfer, secretion into mother milk of carbon disulphide and

the effects on maternal function of female viscose rayon workers. Ind Health 19 (1):15-29.

Campbell L, Jones AH, Wilson HK. 1985 Evaluation of occupational exposure to carbon disulphide by blood, exhaled air, and urine analysis. Am J Ind Med 8:143-153.

Chengelis CP, Neal RA; Biochemical Pharmacology 36 (3): 363-8 (1987).Clarke's Analysis of Drugs and Poisons; 2005.

Cohen, A., Scheel, L., Kopp, J., Stockwell, F.,Keenan, R., Mountain, J., and Paulus, J.:Biochemical mechanisms in chronic carbon disulfide poisoning, Amer. Industr. Hyg. Ass. J. 20:303. 1959.

Coppock RW, Buck WB. 1981 Toxicology of carbon disulfide: A review. Vet Hum Toxicol 23 (5):331-336.

Cox C, Shane S. Que Hee, and William P. Tolos: Biological Monitoring of Workers Exposed to Carbon Disulfide. AMERICAN JOURNAL OF INDUSTRIAL MEDICINE 33:48–54 (1998).

Davidson M, Feinleib M. 1972 Carbon disulfide poisoning: a review. Am Heart J 83:100-114.De Meio, R., and Brieger, H.: Effects of CSs on tissue respiration and glycolysis, J. Industr.

Hyg. 31:93, 1949.DEPARTMENT OF EMPLOYMENT AND PRODUCTIVITY (1968) Methods for

determination of toxic substances in air: Carbon disulfide vapour. London, HMSO, 10 pp. (DEP Booklet No. 6).

DHHS/ATSDR; Toxicological Profile for Carbon Disulfide (CAS# 75-15-0) p87 (1996). Available from, as of September 20, 2006: http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp82.pdf

DUTKIEWICZ, T. & BARANOWSKA, B. (1967) The significance of carbon disulphide skin resorption in the evaluation of exposure. In: Brieger, H. & Teisinger, J., ed. Toxicology of Carbon Disulphide, Amsterdam, Excerpta Medica Foundation, pp. 50-51.

32

EAC: Encyclopedia of Analytical Chemistry, Applications, Theory and instrumentation. R.A. Meyers.

Foreman W. 1886 Notes of a fatal case of poisoning by bisulphide of carbon. Lancet 2:118-122.

Ghittori .S, L. Maestri, I. Contardi, P. Zadra, P. Marraccini, and M. Imbriani: Biological Monitoring of Workers Exposed to Carbon Disulfide (CS2) in a Viscose Rayon Fibers Factory. AMERICAN JOURNAL OF INDUSTRIAL MEDICINE 33:478–484 (1998).

Gosselin, R.E., R.P. Smith, H.C. Hodge. Clinical Toxicology of Commercial Products. 5th ed. Baltimore: Williams and Wilkins, 1984., p. III-90,91

Graham DG, AmarnathV,ValentineWM,et al.: Pathogenetic studies of hexane and carbon disulfide neurotoxicity. CRC Crit Rev Toxicol 25:91– 112, 1995.

Guo B, Li CH, Xie KC. FTIR study on behavior of adsorbing. CS2 by activated carbon. Coal Convers 2004;27(1):54–7.

Guo B, Liping Chang , Kechang Xie; Study of the behavior of adsorbing CS2 by activated carbon, Fuel Processing Technology 87 (2006) 873–881.

Gupta R, Tulis D. Carbon disulfide emission control options. EPA Report 92-115.04, 1992.

HSDB (Hazardous Substances Data Bank). 1993. National Institutes of Health, National Library of Medicine, Bethesda (Md.).

INRS ; Fiche toxicologique n°12. N. Bonnard, T. Clavel, M. Falcy, A. Hesbert, D. Jargot, O. Schneider) .Disulfure de Carbone-édition 2009.

INTERNATIONAL PROGRAMME ON CHEMICAL SAFETY, Environ Health Criteria: Carbon Disulfide (1979).

IPCS: International Programme on Chemical Safety; Concise International Chemical Assessment Document Number 46: Carbon disulfide (2002). Available from, as of September 14, 2006: http://www.inchem.org/pages/cicads.html.

JAKUBOWSKI, M. ( 1971) [Studies on the carbon disulfide metabolism of compounds catalyzing the iodine azide reaction.] Med. Pr. 22:195-206 (in Polish).

JAKUBOWSKI, M. (1968) [Studies of the conversion of carbon disulphide to compounds catalysing the iodine-azide reaction. I.Chromatographic studies.] Med. Pr. 19: 244-251 (in Polish).

Ji Yang , Peng Juan, Zhemin Shen, Rui Guo, Jinping Jia , Haijun Fang, Yalin Wang; Removal of carbon disulfide (CS2) from water via adsorptionon active carbon fiber (ACF). Carbon 44 (2006) 1367–1375

Jin GJ, Ju SG, Guo HX, Li YG. Adsorption kinetics of CS2 from damp gas on activated carbon in a fixed bed. Chin J Environ Sci 1999;19(5):489–93.

Klaassen, C.D. (ed). Casarett and Doull's Toxicology. The Basic Science of Poisons. 7th ed. New York, NY: McGraw-Hill, 2008.

Lam C.H.,Di Stefano V.-Blood bound carbon disulfide : an indicator of carbon disulfide

exposure and accumulation in repeatedly exposed rats.Appl. Pharmacol., 70, 402,

1983.

Lam G-W, DiStefano V: Characterization of carbon disulfide binding in blood and to other biological substances. Toxicol Appl Pharmacol 86:235–242, 1986.

33

Landaw, S.A., Callahan, E.W.J., and Schmid, R., Catabolism of heme in vivo: comparison of the simultaneous production of bilirubin and carbon monoxide, J. Clin. Investig., 49, 914–925, 1970.

M. Mestres, C. Sala, M.P. Mart´ı, O. Busto, J. Guasch, Headspace solid-phase microextraction of sulphides and disulphides using Carboxen–polydimethylsiloxane fibers in the analysis of wine aroma, Journal of Chromatography A, 835 (1999) 137–144

Marsulex Inc, Fiche Signalétique : Disulfure de Carbone ,2007 (www.marsulex.com).McKee R, Kiper C, Fountain J, Riskin AM, Drinker P. 1943 A solvent vapor: carbon disulfide –

absorption, elimination, metabolism, and mode of action. J Am Med Assoc 122 (4):217-222.

Mulkey ME: The determination of whether dithiocarbamate pesticides share a common mechanism of toxicity. Internal memorandum, U.S. EPA Office of Pesticide Programs, December 19, 2001, pp. 1–38. http//www.epa.gov/oppsrrdl/cummulative/dithiocarb.pdf

N.A. ZAKHARI, S.M. HASSAN and Y. EL-SHABRAWY, Calorimetric determination of beta-adrenergic blocking drugs with carbon disulphide and copper (I) ions, Journal of Pharmaceutical & Biomedicrrl Andysis Vol. 9, No. 5, pp. 421-426, I991

NIOSH (1984): ‘‘NIOSH Manual of Analytical Methods.’’DHHS (NIOSH) Pub No 84–100. Cincinnati, OH: DHHS, PHS, CDC, NIOSH, DPSE.

P. Simon, T. Nicot, M. Dieudonne, ‘Dietary Habits, a Non-negligibleSourceof2-Thiothiazolidine-4-carboxylic Acid and Possible Overestimation of Carbon Disulfide Exposure’, Int. Arch. Occup. Environ. Health, 66, 85–90 (1994).

PERGAL, M. N., KOBILAROV, J., RALETIC, A., POSTICS-GRUJIN, A.,DJURIC, D. (1977) Determination of small quantities of thiocarbamate in urine. Egypt. J. Decup. Med., 5: 251-257.

PiowtrowSKi, J. (1977). Exposure Tests for Organic Compounds in Industrial Toxicology. NIOSH publication No. 77-144. National Institute for Occupational Safety and Health, Cincinnati, Ohio.

Robert R. Lauwerys : Toxicologie industrielle et intoxications professionnellesRosier J, Veulemans R, Masschelein R, Vanhoorne M, Van Peteghem C. 1987 Experimental

human exposure to carbon disulphide. I. Respiratory uptake and elimination of carbon disulphide under rest and physical exercise. Int Arch Occup Environ Health 59:233-242.

Smith NA, Kelly DP. 1988. Oxidation of carbon disulfide as the sole source of energy for the autotrophic growth of Thiobacillus thioparus strain TK-m. J Gen Microbiol 134:3041–3048.

Soucek, B. & Pavelkova, E. (1953) [Absorption, metabolism, and effects of carbon disulfide in the organism. IV. Long-term experiments.] Prac. Lek., 5: 189 (in Czech).

Soucek, B. (1957) [Transformation of carbon disulfide in the organism.] J. Hyg. Epidemiol. (Praha), 1: 10-22 (in German).

Soucek, B. (1960a) Pulmonary elimination of carbon disulfide after intraperitoneal administration.] Farmakol. Toksikol., 23:(1): 74-84 (in Russian).

Soucek, B.: Summary of an article translated from German, J. Hyg. l:lO, 10.57.Tarkowski, S. (1974) Activity of glutamate decarboxylase in the brain of rats exposed to

carbon disulfide. Int. Arch. Arbeitsmed., 33: 79-82.Teisinger K, Soucek B. 1949 Absorption and elimination of carbon disulphide in man. J Ind

Hyg 31:67.

34

Tonkin EG, Erve JC, Valentine WM: Disulfiram produces a non-carbon disulfide-dependent schwannopathy in the rat. J Neuropathol Exp Neurol 59:786–797, 2000.

Toxicologie industrielle et intoxications professionnelles (Robert R.Lauwerys).Travaux pratiques de toxicologie, OPU 1992.TRUHAUT, R. R., BOUDENE, C., PHU-LICH, N., & BAQUET, A. (1972) Memoires

nouvelles recherches sur la mesure en continu de l'exposition individuelle au sulfure de carbone dans l'industrie a l'aide d'un appareil portatif. Arch. Mal. prof., 33: 341-346.

U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service. Centers for Disease Control, National Institute for Occupational Safety and Health. NIOSH Manual of Analytical Methods, 3rd ed. Volumes 1 and 2 with 1985 supplement, and revisions. Washington, DC: U.S. Government Printing Office, February 1984., p. 1600-1.

V. R. Satyanarayana Rao, A. R. Vasudeva Murthy Determination of carbon disulphide by chloramine-T,Talanta, Volume 4, Issue 3, May 1960, Pages 206-209

Valentine WM, Amarnath V, Amarnath K, et al.: Carbon disulfide-mediated protein cross-linking by N,N-diethyldithiocarbamate. Chem Res Toxicol 8:96–102, 1995.

Valentine WM, Amarnath V, Graham DG, et al.: Covalent cross-linking of proteins by carbon disulfide. Chem Res Toxicol 5:254–262, 1992.

Vasak, V. & Kopecky, J. (1967) On the role of pyridoxamine in the mechanism of the toxic action of carbon disulfide. In: Brieger,. & Teisinger, J., ed. Toxicology of carbon disulphide, Amsterdam, Excerpta Medica Foundation, pp. 35-41.

VASAK, V. (1963) [Assessment of exposure of workers to carbon disulphide vapours.] Prac. Lek., 15: 143-145 (in Czech).

VASAK, V. (1963). Assessment of exposure of workers to carbon disulphide vapours. I. Preliminary Report. Prac. Lek. 15, 143-144.

VASAK, V., VANECEK, M., & KIMMELOVA, B. (1963) Assessment of exposure of workers to carbon disulphide vapours. II. Application of the iodine-azide reaction for the detection and estimation of carbon disulphide metabolites in urine. Prac. Lék., 15: 145-149 (in Czech).

Veksler KV, Volkova EN, Vol’berg NS. Spectrophotometric determination of carbon disulfide using bis(4-(4’-nitrophenyl)azo-2-nitrophenyl) disulfide. J Anal Chem 2003;58(12):1108–13.

Vinogradov, P. B. (1966) [New experimental findings for substantiating maximum permissible concentrations of carbon disulfide in reservoir water.] Gig. i Sanit., 31: 13-17 (in Russian).

Wilmarth KR, Viana ME, Abou-Donia MB: Carbon disulfide inhalation increases Ca2+/calmodulin-dependent kinase phosphorylation of cytoskeletal proteins in the rat central nervous system. Brain Res 628:293–300, 1993.

Yuelan Xuan, Jing Hu, Kailai Xu, Xiandeng Hou, Yi Lv -Development of sensitive carbon disulfide sensor by using its cataluminescence on nanosized-CeO2. Sensors and Actuators B 136 (2009) 218–223.

35