Контроль состава сварочных аэрозолей (обзор)

Дана характеристика физико-химических свойств твердой составляющей сварочных аэрозолей (ТССА). Рассмотрены особенности отбора проб ТССА. Указаны методы, наиболее часто используемые для анализа ТССА в отечественной и зарубежной аналитической практике. Сопоставлены деструктивные и недеструктивные методы анализа ТССА, отмечены их преимущества и недостатки. На конкретных примерах показано, что из-за сложности фазового и химического состава проб ТССА нередко наблюдаются потери контролируемых элементов при разложении экспонированных фильтров. Для обоих классов методов рассмотрены приемы создания синтетических градуировочных образцов. При использовании рентгенофлуоресцентного метода сложно приготовить градуировочные образцы, адекватные реальным пробам ТССА, собранным на фильтр. В компараторном варианте метода нейтронно-активационного анализа для расчета содержания аналитов применяют синтетические смеси, содержащие один или два компонента. Приведены метрологические характеристики методик анализа ТССА.

solid component of welding aerosols, physicochemical properties of the particles, inorganic components, destructive and nondestructive methods of analysis, sample preparation, calibration samples, validation, твердая составляющая сварочных аэрозолей, физико-химические свойства частиц, неорганические компоненты, деструктивные и недеструктивные методы анализа, подготовка проб, градуировочные образцы, оценка правильности

1. Meo S.A., Al-Khlaiwi T. Health hazards of welding fumes / J. Saudi. Med. 2003. Vol. 24. N 11. P. 1176 - 1182.

2. Center Syed Atif Ahsan, Lackovic M., Katner A., Palermo C. Metal fume fever: A review of the literature and cases reported to the Louisiana poison control / J. La. State. Med. Soc. 2009. Vol. 161. P. 348-351.

3. Ellingsen D.G., Dubeikovskaya L., Dahl K., Chashchin M., Chashchin V., Zibarevb E., Thomassena Y. Air exposure assessment and biological monitoring of manganese and other major welding fume components in welders / J. Environ. Monit. 2006. Vol. 8. P. 1078 - 1086.

4. Palmer K.T., McNeill-Love R., Poole J.R., Coggon D., Frew A.J., Linaker C.H., Shute J.K. Inflammatory responses to the occupational inhalation of metal fume / J. Eur. Respir. 2006. Vol. 27. N 2. P. 366 - 373.

5. МУ 4945-88. Методические указания по определению вредных веществ в сварочном аэрозоле (твердая фаза и газы). - М.: Рарог, 1988. - 232 с.

6. Малышев Б.Д., Алексеев Е.К., Блинов А.Н. Сварка и резка в промышленном строительстве. - М.: Стройиздат, 1989.- 590 с.

7. Войткевич В.Г. Методы исследования сварочных аэрозолей / Автоматическая сварка. 1982. № 3. С. 51 - 54.

8. МУ 1924-78. Гигиеническая оценка сварочных материалов и способов сварки, наплавки и резки металлов: методические указания. - М.: Минздрав СССР, 1980. - 15 с.

9. Kobayashi M., Maki S., Hashimoto Y., Suga T. Some considerations about the formation mechanisms of welding fume / Weld. World. 1978. Vol. 16. N 11 - 12. P. 238 - 245.

10. Gonser M., Hogan T. Arc welding health effects, fume formation mechanisms, and characterization methods / Arc Weld. 2011. N16. P. 299-320.

11. Кузнецов Д.А., Игнатова А.М., Файнбург Г.З., Игнатов М.Н. Исследование формы минеральной локализации элементов твердой составляющей сварочных аэрозолей при ручной дуговой сварке / Технология техносферной безопасности. 2013. Т. 52. № 6. С. 1 - 10.

12. Antonini J.M., Afshari A.A., Stone S., Chen B., Schwegler-Berry D., Fletcher W.G., Goldsmith W.T., Vandestouwe K.H., McKinney W., Astranova V., Frazer D.G. Design, construction, and characterization of a novel robotic welding fume generator and inhalation exposure system for laboratory animals / J. Occup. Environ. Hyg. 2006. Vol. 3. P. 194-203.

13. Berlinger B., Benker N., Weinbruch S., Vov B.L., Ebert M., Koch W., Ellingsen D.G., Thomassen Y. Physicochemical characterisation of different welding aerosols / Anal. Bioanal. Chem. 2011. N 10. P. 1773 - 1780.

14. Левченко О.Г. Процессы образования сварочного аэрозоля / Автоматическая сварка. 1996. № 4. С. 17 - 22.

15. Буки А.А., Фельдман А.М. Прогнозирование состава аэрозолей при сварке в защитных газах / Сварочное производство. 1980. № 2. С. 6 - 8.

16. Лебедев В.П., Бушланова С.И., Турковский И.И. Охрана атмосферного воздуха на предприятии / Экология производства. 2006. № 9. С. 84 - 87.

17. Левченко О.Г. Влияние состава защитного газа и режима сварки на валовые выделения сварочного аэрозоля / Автоматическая сварка. 1986. № 1. С. 73 - 74.

18. Matusiak J., Wycislik J. Assessment of fume and chemical hazard in work environment during welding and braze welding of various construction materials by innovative methods / Biuletyn instytutu spawalnictwa. 2013. N 5. P. 5 - 20.

19. МУК 4.1.1354-03. Методические указания. Измерение массовых концентраций ванадия, висмута, железа, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома, цинка рентгенофлуоресцентным методом в воздухе рабочей зоны. - М.: Минздрав РФ, 2003. - 14 с.

20. Методика выполнения измерений массовой концентрации железа, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома, цинка в вентиляционных выбросах рентгенофлуоресцентным методом (М-049-В/99). - Санкт-Петербург: ООО «НПО «СПЕКТРОН», 1999. - 9 с.

21. Головатюк А.П., Левченко О.Г., Веблая Т.С. Применение физических методов для изучения состава твердой составляющей сварочных аэрозолей / Сварочное производство. 1984. № 3. С. 37-38.

22. Зибарев Е.В. Современные методы гигиенической оценки электросварочного аэрозоля и профилактика его вредного воздействия на организм работников: автореф. дис.. канд. мед. наук. - СПб., 2006. - 17 с.

23. Пушкин С.Г., Михайлов В.А. Компараторный нейтронно-активационный анализ: Изучение атмосферных аэрозолей. - Новосибирск: Наука, 1989. - 125 с.

24. North M.R., Haswell S.J. Elemental analysis of welding fumes by x-ray fluorescence spectrometry / J. Anal. Atom. Spectrom. 1988. Vol. 3. P. 687 - 694.

25. Zimmer A.T., Biswas P. Characterization of aerosols resulting from arc welding processes / J. Aerosol. Sci. 2001. Vol. 32. P. 993 - 1008.

26. Berlinger. B., Naray M., Sajo I., Zaray G. Critical evaluation of sequential leaching procedures for the determination of Ni and Mn species in welding fumes / Ann. Occup. Hyg. 2009. Vol. 53. N 4. P. 333-340.

27. Pourtaghi G., Kakooei H., Salem M., Pourtaghi F., Lahmi M. Pulmonary effects of occupational exposure to welding fumes / Australian J. Bas. Appl. Sci. 2009. Vol. 3. N 4. P. 3291-3296.

28. Chauhan S.K., Gupta P.K., Shukla A., Gangopadhyay S. Recent developments of certified reference materials for road transportation / Environ. Monit Assess. 2009. Vol.Т156. N 1-4. P. 407-418.

29. Hariri A., Yusof M.Z.M., Leman A.M. Comparison of welding fumes exposure during standing and sitting welder’s position / World Acad. Sci., Eng. Technol. 2013. Vol. 82. P. 640 - 643.

30. Hurst J.A., Volpato J.A., O’Donnell G.E. The determination of elements in welding fume by X-ray spectrometry and UniQuant / X-Ray Spectrom. 2011. Vol. 40. N 2. P. 61 - 68.

31. Hajar S., Intasiri A., Winder C., Khalil C. In vitro cytotoxicity of mild steel and stainless steel welding fumes using human-derived cells / J. Environ. Health. 2013. Vol. 4. N 2. P. 20 - 36.

32. Antonini J.M., Stone S., Roberts J.R., Chen B., Schwegler-Berry D., Afshari A.A., Frazer D.G. Effect of short-term stainless steel welding fume inhalation exposure on lung inflammation, injury, and defense responses in rats / Toxicol. Appl. Pharmacol. 2007. Vol. 223. N 3. P. 234 - 245.

33. Hurst J.A., Volpato J.A., O’Donnell G.E. X-ray spectrometry analysis of welding fumes / Spectrosc. Eur. 2011. Vol. 23. N 5. P. 24-27.

34. Laohaudomchok W., Cavallari J.M., Fang S.C., Lin X., Herrick R.F., Christiani D.C., Weisskopf M.G. Assessment of occupational exposure to manganese and other metals in welding fumes by portable X-ray fluorescence spectrometer / J. Occup. Environ. Hyg. 2010. Vol. 7. N 8. P. 456 - 465.

35. Methods for the determination of hazardous substances. Metals and metalloids in workplace air by X-ray fluorescence spectrometry. - Liverpool: Health and Safety Executive, 1998. - 32 p.

36. Sowards J.W., Lippold J.C., Dickinson D.W., Ramirez A.J. Characterization of welding fume from SWAW electrodes / Weld. Res. J. 2008. Vol. 87. P. 106 - 112.

37. Tandon R.K., Ellis J., Crisp P.T., Baker R.S., Electrodes B.E. Chemical investigation of welding fumes from hardfacing and HSLA-Steel / Weld. J. 1986. N 9. P. 231 - 236.

38. Mansouri N., Atbi F., Moharamnezhad N., Rahbaran D.A., Alahiari M. Gravimetric and analytical evaluation of welding fume in an automobile part manufacturing factory / J. Res. Health Sci. 2008. Vol. 8. N 2. P. 1 - 8.

39. Saito H., Ojima J., Takaya M., Iwasaki T., Hisanaga N., Tanaka S., Arito H. Laboratory measurement of hazardous fumes and gases at a point corresponding to breathing zone of welder during a CO2 arc welding / Ind. Health. 2000. N 38. P. 69 - 78.

40. Welding and brazing fume. Manual of analytical methods (NMAM). 4 Ed. - U.S.: National institute for occupational safety and health (NIOSH) [7200], 1993. - 5 p.

41. Jenkins N.T., Pierce Pierce W. M-G., Eagar T.W. Particle size distribution of gas metal and flux cored arc welding fumes / Weld. J. 2005. N 10. P. 156 - 163.

42. Jenkins N.T., Eagar T.W. Chemical analysis of welding fume particles / Weld. J. 2005. N 6. P. 87 - 93.

43. Hinds W.C. Aerosol technology: properties, behavior, and measurement of airborne particles. - New York: Wiley-inter-science, 1999. - 504 p.

44. Коржова Е.H., Кузнецова О.В., Смагунова А.H., Ставицкая М.В. Определение неорганических загрязнителей в аэрозолях воздуха/ Журн. аналит. химии. 2011. Т. 66. № 3. С. 228-246.

45. Походня И.К., Явдощин И.Р., Губеня И.П. Сварочный аэрозоль - факторы влияния, физические свойства, методы анализа / Автоматическая сварка. 2011. № 6. С. 39 - 42.

46. Nastiti A., Oginawati K.A., Santoso M. Manganese exposure on welders in small-scale mild steel manual metal arc welding industry / J. Appl. Sci. Environ. Sanit. 2010. Vol. 5. N 3. P. 227 - 238.

47. Arsenic and compounds (excep. AsH3 and As2O3). Manual of analytical methods (NMAM). 4 Ed. - U.S.: National institute for occupational safety and health (NIOSH) [7900], 1994. - 3 p.

48. Arsenic (As). Manual of analytical methods (NMAM). 4 Ed. - U.S.: National institute for occupational safety and health (NIOSH) [7901], 1994. - 4 p.

49. Cadmium and compounds. Manual of analytical methods (NMAM). 4 Ed. - U.S.: National institute for occupational safety and health (NIOSH) [7048], 1994. - 4 p.

50. Chromium and compounds. Manual of analytical methods (NMAM). 4 Ed. - U.S.: National institute for occupational safety and health (NIOSH) [7024], 1994. - 4 p.

51. Lead by flame AAS. Manual of analytical methods (NMAM). 4 Ed. - U.S.: National institute for occupational safety and health (NIOSH) [7082], 1994. - 7 p.

52. Lead by GFAAS. Manual of analytical methods (NMAM). 4 Ed. - U.S.: National institute for occupational safety and health (NIOSH) [7105], 1994. - 4 p.

53. Determination of total chromium and hexavalent chromium emissions from stationary sources (method 425). - California: California environmental protection agency, 1997. - 35 p.

54. Determination of inorganic lead emissions from stationary sources adopted (method 12). - California: California Air Resources Board, 1999. - 11 p.

55. Butler O., Rimmer D., Davies P. Reference material HSL MSWF-1. Elements in mild steel welding fume. - United Kingdom: Health and Safety laboratory, 2013. - 44 p.

56. Hariri A., Yusof M. Z. M., Leman A.M. Sampling method for welding fumes and toxic gases in malaysian small and medium enterprises (SMEs) / Ener. Environ. Res. 2012. Vol. 2. N 2. P. 13-20.

57. Berlinger B. Comparison and evaluation of sampling and analytical methods in the determination of toxic metals in workplace welding fumes: abstr. thesis. M. Chem. Sc. - Budapest, 2009. - 9 p.

58. Botta C., Iarmarcovai G., Chaspoul F., Sari-Minodier I., Pompili J., Orsiére T., Berge-Lefranc J.-L., Botta A., Gal-lice P., Meo M. D. Assessment of occupational exposure to welding fumes by inductively coupled plasma-mass spectroscopy and by the alkaline comet assay / Environ. Molec. Mutagen. 2006. N47. P. 284-295.

59. Derg T., Royset O., Steinnes E. Blank values of elements in aerosol filters determined by ICP-MS / Atmos. Environ. Part A. General Topics. 1993. Vol. 27. N 15. P. 2435 - 2439.

60. Ascenco C. G., Gomes J. F. P., Cosme N. M., Miranda R. M. Analysis of welding fumes: A short note on the comparison between two sampling techniques / Toxicol. Environ. Chem. 2005. Vol. 87. N3. P. 345-349.

61. Elements (ICP). Manual of analytical methods (NMAM), 4 Ed. - U.S.: National institute for occupational safety and health (NIOSH) [7300], 2003. - 8 p.

62. Chang D. P. Y., Krone R. B., Heung W., Yun M., Green P. G. Improving welding toxic metal emission estimates in California. - California: California Air Resources Board, 2004. - 33 p.

63. Chromium, hexavalent. Manual of analytical methods (NMAM). 4 Ed. - U.S.: National institute for occupational safety and health (NIOSH) [7600], 1994. - 4 p.

64. Эннан А.А., Дзержко E. К., Сахно С. П. Определение соединений фтора в воздухе рабочей зоны сварочных производств / Заводская лаборатория. 1997. Т. 63. № 10. С. 13 - 16.

65. Дягилева E. В., Отмахова 3. И., Кулешов В.И. Применение атомно-эмиссионного метода анализа для контроля чистоты воздуха / Журн. аналит. химии. 1990. Т. 45. № 1. С. 154- 159.

66. Бок Р. Методы разложения в аналитической химии. - М.: Химия, 1984. - 432 с.

67. Metal and metalloid particulates in workplace atmospheres (ICP analysis). Method NID-125G. - Salt Lake City, Utah: Occupational Safety and Health Administration (OSHA), 2002. - 43 p.

68. Кундиев Ю. И., Мазур А.А., Горбань Л. Н. Гигиенические и экономические аспекты проблемы борьбы со сварочными аэрозолями / Сварочное производство. 1987. № 3. С. 1 -3.

69. Дорошенко Н. В. Особенности проведения анализа проб пыли, выделяющейся при газовой резке металлолома / Заводская лаборатория. 1998. Т. 64. № 3. С. 13 - 15.

70. Olah L., Pivoluska J. Determination of chromium (VI) in welding fumes by radionuclide X-ray fluorescent analysis / J. Radioanal. Nucl. Chem. 1985. Vol. 96. N 6. P. 575 - 584.

71. Marcy D., Drake P. L. Development of a field method for measuring manganese in welding fume / J. Environ. Monit. 2007. Vol. 9. N11. P. 1194- 1204.

72. ГОСТ 12.1.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - М.: Стандартинформ, 2006. - 50 с.

73. Harper M., Pacolay B., Hintz P., Bartley D. L., Slaven J. E., Andrew M. E. Portable XRF analysis of occupational air filter samples from different workplaces using different samplers: final results, summary and conclusions / J. Environ. Monitor. 2007. Vol. 9. N11. P. 1263- 1270.

74. Дробышев А.H., Емелина О. Н. Атомно-эмиссионный спектральный анализ воздушных аэрозолей с электрораз-рядным отбором проб / Журн. аналит. химии. 2001. Т. 56. № 6. С. 647 - 650.

75. Isaxon C., Pagels J., Gudmundsson A., Asbach C., John A. C., Kuhlbusch T. A.J., Karlsson J. E., Kammer R., Tinnerberg H., Nielsen J., Bohgard M. Characteristics of welding fume aerosol investigated in three Swedish workshops / J. Phys. Conf. 2009. Vol. 151. N 1. P. 1 - 5.

76. Lead by field portable XRF. Manual of analytical methods (NMAM). 4 Ed. U.S.: National institute for occupational safety and health (NIOSH) [7702], 1998. - 4 p.

77. Swamy K., Kaliaperumal R., Swaminathan G. S. Wavelength-dispersive X-ray fluorescence spectrometric technique for determining elements in weld fumes / X-Ray Spectrom. 1994. Vol. 23. P. 71-74.

78. Войткевич В.Г. Рентгенофлуоресцентный анализ твердой составляющей сварочных аэрозолей / Методы рентгеноспектрального анализа. - Новосибирск: Наука, 1985. С. 82-85.

79. Morley J.C., Clark C. S., Deddens J.A., Ashley K., Roda S. Evaluation of a portable X-ray fluorescence instrument for the determination of lead in workplace air samples / Appl. Occup. Environ. Hyg. 1999. N 14. P. 306 - 316.

80. Nastiti A., Pramudyastuti D. Y., Oginawati K., Santoso M. Determination of informal sector as urban pollution source: fume characterization of small-scale manual metal arc welding using factor analysis in bandung city / Atom. Indonesia. 2012. Vol. 38. N1. P. 35 -42.

81. Золотов Ю.А. Очерки аналитической химии. - М.: Химия, 1977. - 239 с.

82. Колотов В.П. Теоретические и экспериментальные подходы к решению задач активационного анализа, гамма-спектрометрии и создания малоактивируемых материалов: автореф. дис.. докт. хим. наук. - М., 2007. - 49 с.

83. Elements in mild steel welding fume. Certificate of analysis HSL MSWF-1. - Buxton: Health and safety laboratory, 2013. -2 p.

84. Карманов В.И., Сидлин 3. А. Контроль состава сварочных аэрозолей при сварке покрытыми электродами специального назначения / Сварочное производство. 2001. № 10. С. 35 - 37.

85. Wäjen V. Heavy metals in genuine air particulate matter on filter: certification of a novel reference material / Abstr. 9th Int. Symp. Biolog. Environ «BERM 9». Berlin, 2003. P. 7 - 15.

86. Anglov J. T. B., Holst E., Dyg S., Christensen M. Iron, manganese, copper and titanium in welding fume dust on filters for internal and external quality assurance / Fresenins J. Anal. Chem. 1993. Vol. 345. N 2 - 4. P. 335 - 339.

87. Sreekanthan P. Study of chromium welding fume: PhD thesis. - Cambridge, MA: Massachusetts Institute of Technology, 1997.

88. Шестаков В.А., Архипов Н.А., Макаров Д. Ф. Смагу-нова А.Н. Приготовление эталонов-реперов для рентгеноспектрального анализа порошковых материалов / Заводская лаборатория. 1975. Т. 41. № 8. С. 948 - 950.