Sechswertiges Chrom ist ein heißes Thema bei thermischem Spritzen und unter Schweißern geworden. Nützliche Suchbegriffe für sechswertiges Chrom sind "Chromat" und "Chrom sechs". Die neuen OSHA-Vorschriften zwingen jeden dazu, seine Prozesse genau unter die Lupe zu nehmen und sie zu ändern oder technische Kontrollen zu installieren, um die Belastung durch sechswertiges Chrom zu verringern. Dieser Beitrag behandelt einige Fragen zu den neuen Vorschriften, darunter:

• Was ist sechswertiges Chrom?
• Zulässige Expositionsstufen laut OSHA
• Bei welchen industriellen Prozessen entsteht sechswertiges Chrom?
• Wie kann ein Arbeiter gefährdet sein?
• Was macht sechswertiges Chrom mit dem Körper?
• Was müssen Arbeitgeber und Arbeitnehmer tun, wenn sich sechswertiges Chrom in der Anlage befindet?

Was ist sechswertiges Chrom?

Sechswertiges Chrom zeigt sich vorwiegend in drei Formen:

1. Dreiwertiges Chrom, das in der Natur in Form von Chromerz vorkommt und ebenfalls ein wichtiger Nährstoff für einen reibungslosen Stoffwechsel ist;
2. Metallisches oder Elementares Chrom, typischerweise in Legierungen für die Luft- und Raumfahrt zu finden; und
3. Sechswertiges Chrom, typischerweise aus industriellen Prozessen wie Schweißen und thermischem Spritzen.   

Sechswertiges Chrom ist die giftigste Form von Chrom.

Wenn Sie Artikel und Veröffentlichungen lesen, erkennen Sie, dass sechswertiges Chrom auf unterschiedliche Weise bezeichnet wird, unter anderem: Hex Chrome, Chrom (VI), Cr(VI) und Cr 6+.

Zulässige Expositionsstufen laut OSHA

Die Occupational Safety & Health Administration (OSHA) hat zwei Expositionsniveaus für sechswertiges Chrom festgelegt: einen Grenzwert für die zulässige Exposition (PEL) und einen Auslösewert (AL). Der neue zulässige Expositionsgrenzwert (PEL) für sechswertiges Chrom beträgt 5 μg/m3 in einer 8-Stunden-Schicht.  Dieser PEL von 5 µg/m3 wurde von der früheren Norm von 52 µg/m3 herabgesetzt. Ein Faktor von 10!

Die zweite Stufe ist der sogenannte Action Level (AL) und liegt bei 2,5 μg/m3. Dies ist die Konzentration von Cr(VI) in der Luft, die in einer Arbeitsumgebung vorhanden ist und als zeitlich gewichteter 8-Stunden-Mittelwert (TWA) berechnet wird. Auf jeder dieser Ebenen sind die Arbeitgeber verpflichtet, bestimmte Maßnahmen zu ergreifen, und die Unterlassung dieser Maßnahmen kann Sanktionen nach sich ziehen.

Woher kommt sechswertiges Chrom?

Es gibt eine Reihe von industriellen Verfahren, bei denen sechswertiges Chrom entstehen kann. Einige davon sind:

• Beschichtungen (Sprühgrundierungen/-Farben)
  • Chromathaltige Beschichtungen: Farbstoffe, Farben, Tinten und Kunststoffe
  • Verchromung
  • Mischen/Schleifen von chromhaltigen Beschichtungen  
• Schweißen und Schneiden von chromhaltigen Legierungen
  • Edelstahl und Nickellegierung
• Thermisches Spritzen, einschließlich Plasma, Lichtbogen und Abbrand (einschließlich HVOF)
  • Metallisches Chrom im Ausgangsmaterial kann in die sechswertige Form umgewandelt werden.
  • Sechswertiges Chrom kann in einem Ausgangsmaterial vorhanden sein, das irgendeine Form von Chrom enthält.
• Schmelzen von Ferro-Chrom-Erz
• Portlandzement-Verunreinigungen
• Tauchbecken
  • Eloxier- und Galvanisierungsanlagen
• Ledergerbung – Ammoniumdichromat

Wichtige Erläuterungen:  In Ihrer Anlage produzieren Sie möglicherweise Staub, Rauch oder Nebel, der sechswertiges Chrom enthält.  Es ist wichtig zu wissen, dass für sechswertiges Chrom ein eigener Schwellengrenzwert (TLV) existiert, der niedriger sein kann als der Grenzwert für andere Verunreinigungs-Komponenten in der Luft.

Da sechswertiges Chrom in der Regel nur einen bestimmten Prozentsatz des bei einem Prozess entstehenden Staubs und Nebels ausmacht, kann es sich lohnen, den prozentualen Anteil von Cr(VI) in anderen Materialien im Luftstrom zu untersuchen.  Es ist durchaus möglich, dass der Grenzwert für sechswertiges Chrom überschritten und der Grenzwert für andere Dämpfe unterschritten wird.

Typische Partikel, die durch das Material entstehen, in dem sechswertiges Chrom enthalten ist, sind je nach Verfahren und Anwendung unterschiedlich groß.

*80 % des gesamten Rauches liegen in diesem sehr kleinen Größenbereich.

Wie werden Arbeiter einer Exposition ausgesetzt?

Wenn in einem der Prozesse Ihres Unternehmens sechswertiges Chrom entstehen könnte, können die Arbeiter durch viele Quellen einer Exposition ausgesetzt werden.

• Einatmen. Wenn Sie Prozessen ausgesetzt sind, bei denen Chrom VI-haltige Stäube, Dämpfe oder Nebel entstehen, können Sie es durch Nase und Mund einatmen.
• Absorption. Wenn ein Medium, das sechswertiges Chrom enthält, mit der Haut oder den Augen in Berührung kommt, kann es   in den Körper aufgenommen werden.
• Verschlucken. Wenn ein Arbeitnehmer bei der Arbeit mit Cr(VI) keine angemessenen persönlichen Hygienemaßnahmen anwendet, können exponierte Lebensmittel, Tabak und/oder Kosmetika   kontaminiert werden und verschluckt werden.

Wie wirkt sich sechswertiges Chrom auf den Körper aus?

Im Körper greift sechswertiges Chrom typischerweise bestimmte Organe an. Beispiele sind die Atemwege (Schäden an den Schleimhäuten durch Einatmen), Perforation der Nasenscheidewand (Gewebe zwischen den Nasenlöchern der Nase), Lunge, Augen, Haut, Leber und Nieren.

Ein Arbeiter, der sechswertigem Chrom ausgesetzt ist, kann Symptome wie Reizungen der Nebenhöhlen, Nasenbluten, Geschwüre (Magen und Nase), Hautausschlag, Engegefühl in der Brust, Keuchen und Kurzatmigkeit aufweisen.

Anforderungen an Arbeitgeber

Wenn in einem Unternehmen festgestellt wurde, dass potenziell sechswertiges Chrom entstehen kann, muss Folgendes unternommen werden:

• Durchführung von Luftprobennahmen,
• medizinische Überwachung und Mitteilung der Überwachungsergebnisse an die Mitarbeiter,
• Durchführung technischer Kontrollen,
• Einführung eines Atemschutzprogramms,
• Abgrenzung von Arbeitsbereichen, in denen sechswertiges Chrom vorhanden ist,
• Durchführung eines Mitarbeiterschulungsprogramms,
• Bereitstellung von OSHA-Vorschriften und Unternehmensrichtlinien für Mitarbeiter.

Die Häufigkeit der Luftprobenahme in einem Unternehmen hängt davon ab, wie hoch der Anteil an sechswertigem Chrom ist, der in der Anlage entdeckt wurde. Wenn die Testergebnisse in dem Arbeitsbereich über dem PEL von 5,0 μg/m3 liegen, muss die Probennahme alle drei Monate durchgeführt werden. Liegt der Wert in dem Arbeitsbereich über dem Aktionsniveau (AL) von 2,5 μg/m3, aber unter dem PEL, muss ein Unternehmen nur alle sechs Monate Luftproben entnehmen. Wenn der Wert in dem Arbeitsbereich unterhalb des Aktionsniveaus liegt, muss das Unternehmen eine erste Ausgangsbasis festlegen, und es bleibt den Hygienikern der Anlage überlassen, eine Probenahmehäufigkeit festzulegen. Eine typische Strategie in diesem Fall ist eine jährliche Probenahme.

In Einrichtungen, in denen der AL-Wert von 2,5 µg/m3 überschritten wird, ist eine medizinische Überwachung aller Mitarbeiter erforderlich. Die Norm für sechswertiges Chrom schreibt eine medizinische Überwachung vor, überlässt jedoch die Auswahl der spezifischen Tests dem Arzt oder einer anderen zugelassenen medizinischen Fachkraft (PLHCP). Dabei kann es sich um eine Krankenschwester im Unternehmen handeln, oder der Arbeitnehmer muss die Tests bei seinem eigenen Gesundheitsdienstleister durchführen lassen.

Einige der Dinge, die ein Unternehmen tun könnte, sind:

• Überprüfung der Gesundheits- und Arbeitshistorie
• Körperliche Untersuchung
• Bericht über das Ergebnis der Untersuchung

Nach einer Untersuchung sollte dem Arbeitnehmer innerhalb von zwei Wochen eine schriftliche Zusammenfassung vorgelegt und von dem Industriehygieniker im Unternehmen aufbewahrt werden.

Wenn sechswertiges Chrom über PEL liegt

Bei Verfahren, bei denen sechswertiges Chrom oberhalb der PEL von 5 μg/m3 entsteht, müssen technische Überwachungsmaßnahmen durchgeführt werden. Solange keine technischen Kontrollen durchgeführt werden, ist die Verwendung von Atemschutz vorgeschrieben. Bitte beachten Sie, dass die Rotation von Mitarbeitern auf verschiedene Arbeitsplätze, um die Einhaltung der Vorschriften zu erreichen, nicht von der OSHA erlaubt ist.

Schweißen und thermisches Spritzen können erhebliche Emissionen an sechswertigem Chrom erzeugen. Die Menge an sechswertigem Chrom im Rauch kann beeinflusst werden durch:

• Schweißverfahren oder thermisches Spritzen
• Elektrodenart oder Pistole (nur Schweißen)
• Material und Zusammensetzung des Basismetalls (nur Schweißen)
• Pulver- oder Drahtzusammensetzung
• Elektrische Spannung (höhere Spannungen beschleunigen die Produktion, erhöhen jedoch die Rauchrate)
• Elektrischer Strom
• Lichtbogenlänge (nur Schweißen)
• Schutzgas (nur Schweißen)
• Schweißrate oder thermisches Spritzen
• Schweißwinkel (nur Schweißen)

Wenn Sie abschätzen, wie viel sechswertiger Chromrauch in einem Prozess entsteht, denken Sie daran:

• Wenn die Schmelzrate ansteigt, erhöht sich die Raucherzeugungsrate
• Wenn die Leistung steigt, erhöht sich die Raucherzeugungsrate

Die Menge an sechswertigem Chrom im Rauch kann anhand der folgenden Formel abgeschätzt werden:

E = W x PC x EF x CF

• E = Spezifisches emittiertes Metall [lb/Jahr]
• W = Gesamtgewicht der verwendeten Elektrode [lb/Jahr]
• PC = Prozentuale Zusammensetzung des spezifischen Metalls [%]
• EF = Emissionsfaktor pro Tonne Elektroden [lbs/Tonne]
• CF = Umrechnungsfaktor [1 Tonne oder 2000 Pfund]

Emissionsfaktoren werden auf verschiedene Weise ausgedrückt:

• % Partikel pro Pfund Elektroden
• mg Partikel pro Pfund (lb) Elektroden
• Pfund Schadstoff pro Pfund verbrauchter Elektroden

Informationen über Emissionsfaktoren werden in vielen Quellen angeboten*, das sind unter anderem:

• EPA-Website
  
  •  Zusammenstellung der Emissionsfaktoren für Luftschadstoffe AP-42
  • Zum Lichtbogenschweißen Abschnitt 12.19
• California Air Resources Board http://www.arb.ca.gov/toxics/welding/welding.htm

*Bitte beachten Sie, dass Websites häufig aktualisiert und Links geändert werden. Wenn diese Links nicht funktionieren, beginnen Sie auf der Homepage und suchen Sie nach den Stichwörtern "hexavalent chromium".

Sie können Emissionsfaktoren auch schätzen, indem Sie die Raucherzeugungsrate mit dem Chromgehalt multiplizieren, und dann das Ergebnis mit dem sechswertigen Chromverhältnis multiplizieren:

• FGR x Rauchzusammensetzung x % Chrom als Cr6 +
• (lb Rauch/lb-Elektrode) x (lb Cr/lb Rauch) x (Cr6 +/cr im Rauch)

Achtung: EF hat keine Einheiten = [%] x [%] x [%]

Die OSHA erwartet, dass die Exposition so weit wie vernünftigerweise möglich reduziert wird.

Für die Abgrenzung von Arbeitsbereichen und   von Bereichen, die sechswertiges Chrom enthalten können, wird von den Unternehmen erwartet, dass sie zumindest Folgendes tun:

• Bereiche mit luftgetragener Exposition über dem PEL müssen mit einer entsprechenden Beschilderung abgegrenzt werden, um unbefugten Zugang zu verhindern.
• Bei Prozessen, in denen sechswertiges Chrom verwendet wird, müssen die umliegenden Bereiche frei von Oberflächenverunreinigungen sein. Von den vier Möglichkeiten zur Beseitigung von Oberflächenverunreinigungen (Fegen, Abblasen mit Druckluft, Nasswischen und Absaugen) sind Nasswischen und HEPA-Absaugen die einzigen Möglichkeiten, die wirksam und akzeptabel sind. Druckluft kann nur unter ganz bestimmten Bedingungen verwendet werden, wenn Staubsaugen nicht möglich ist; diese Bedingungen finden Sie auf der OSHA-Website   .

Von den Unternehmen wird erwartet, dass sie die Vorschriften für jeden Mitarbeiter zugänglich machen.

Anforderungen an die Mitarbeiter

Mitarbeiter tragen auch Verantwortung – nämlich, sich zu schützen. Sie sind verpflichtet, angemessene persönliche Schutzausrüstung zu verwenden, gute Reinigungskenntnisse zu besitzen, bereits eingeführte technische Überwachungsmaßnahmen und gute persönliche Hygienetechniken anzuwenden. Gute persönliche Hygiene bedeutet, keinen Tabak zu konsumieren, keine Kosmetika aufzutragen, nichts zu essen, die Finger nicht in Mund oder Nase zu stecken, und Hände/Gesicht vor einer der oben genannten Aktivitäten, vor einer Arbeitspause oder am Schichtende zu waschen.

Technische Überwachungsmaßnahmen sollten gute Staub- und Rauchabscheidung beinhalten

Ein gut konzipiertes Ventilationssystem, einschließlich einer ordnungsgemäß betriebenen Entstaubungsanlage, kann bei der Reduzierung der allgemeinen Belastung mit sechswertigem Chrom in einem Unternehmen eine große Rolle spielen.

Wie in der obigen Tabelle gezeigt, variieren die Größen der Rauchpartikel, die sechswertiges Chrom enthalten, von 5/100 Mikrometer bis 34 Mikrometer, und die meisten dieser Partikel liegen im sehr kleinen Bereich (unter einem Mikrometer bis 2 Mikrometer). Es ist daher notwendig, Filtermedien in dem Entstaubungssystem zu verwenden, die ein umfassendes Größenspektrum auffangen können, von unter einem Mikrometer bis zu großen Partikeln.  Es werden hocheffiziente Filter empfohlen, wie z. B. die Ultra-Web®-Feinfaserfilter von Donaldson® Torit®. Jeder Filter sollte einen Druckverlust von mindestens 1,5-Zoll-Wassersäule in den Filtern haben, um die Leistung zu optimieren.

Ein gut konstruiertes Ventilationssystem besitzt ausreichende Auffanggeschwindigkeiten an den verschiedenen Hauben, um jegliche Emissionen von sechswertigem Chrom zu kontrollieren.  Der ACGIH-Leitfaden für industrielle Belüftung enthält mehrere Beispiele, darunter:

• VS-90-01 bis 03 für das Schweißen
• VS-90-10 zum Brennschneiden
• VS-90-20 für Roboterschweißen
• VS-90-30 für Metallspritzen
• Laser-Tische 250 fpm für Zone (nicht abgedeckt)

In Kombination mit leistungsstarken Donaldson Torit Downflo® Oval-Entstaubungsanlagen, Easy-Trunk®- oder Porta-Trunk®-Rauchabscheidern kann ein gut konzipiertes und betriebenes Ventilationssystem die Exposition gegenüber Stäuben und Dämpfen mit sechswertigem Chrom reduzieren.

Die Rauchabsaugung (manchmal auch als allgemeine oder Umgebungslüftung bezeichnet) wird nicht empfohlen, da sie in der Regel nur 70 % der Luft zu einem bestimmten Zeitpunkt reinigt. Die Raum-Rauchabscheidung ist einfach nicht leistungsfähig genug für Dämpfe, die möglicherweise sechswertiges Chrom enthalten. Erfassungshauben, die möglichst nahe an der Entstehungsquelle liegen und mit einem solide gebauten Staub-/Rauchabzugskanal verbunden sind, können die Rauchpartikel besser auffangen.

Ihr Donaldson Torit-Vertriebsmitarbeiter kann Ihnen helfen, die Staubfiltrationsprodukte zu ermitteln, die sich am besten für die Auslegung und den Betrieb Ihres Ventilationssystems eignen. Die Ingenieure von Donaldson Torit sind KEINE Experten für sechswertiges Chrom, aber sie sind Experten für Luftfilter und können Ihnen bei der Auswahl des für Ihre Ventilationsbedürfnisse geeigneten Filters behilflich sein.

Übersicht

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sechswertiges Chrom ein reguliertes, giftiges Material ist, das durch geeignete Vorsichtsmaßnahmen gehandhabt werden muss, unter anderem: 

(a) Technische Kontrollen, falls erforderlich
(b) Atemschutz, falls erforderlich
(c) Gute Haushaltsführung
(d) Geeignete persönliche Schutzausrüstung
(e) Gute persönliche Hygiene.

Referenz:

*Amerikanische Konferenz der Industriehygieniker (ACGIH).Industrielle Ventilation: Ein Handbuch mit Empfehlungen für die Gestaltung, Cincinnati, Ohio: Kemper Woods Center, 2019 30. Auflage