六价铬已成为热喷涂从业人员和焊接工人中的热门话题。六价铬的有用搜索词包括 “铬酸盐” 和 “六价铬”。新的职业安全与健康管理局法规迫使每个人仔细审视自己的流程，对其进行更改或安装工程控制措施，以帮助减少六价铬的暴露。本文将就有关新条例的一些问题进行探讨，其中包括：

  • 什么是六价铬？
  • OSHA 允许的暴露水平
  • 哪些工业工序会产生六价铬？
  • 工人会如何暴露？
  • 六价铬对身体有什么影响？
  • 如果工厂中存在六价铬，雇主和员工需要做些什么？

什么是六价铬？

六价铬主要呈现为三种形态：

  1. 三价铬，以铬矿石的形式天然存在，也是正常新陈代谢的必需营养素；
  2. 金属 或 元素铬，通常存在于航空航天合金中；以及
  3. 六价铬，通常来自焊接和热喷涂等工业过程。   

六价铬是毒性最大的铬。

阅读相关文章或刊物时，您会看到六价铬的不同表达方式，包括：Hex Chrome、Chromium (VI)、Cr (VI) 和 Cr 6+。

OSHA 允许的暴露水平

职业安全与健康管理局（OSHA）定义了六价铬的两个暴露水平：允许暴露限值 (PEL) 和行动级别 (AL)。m3 微克/立方米（每班 8 小时）。 PEL 从 52 微克/立方米降到了 5 µg/ m3 微克/立方米。 这种 5 微克/立方米的 PEL 比之前的 52 微克/立方米标准有所降低。整整 10 倍！

第二个暴露限值称为行动水平（AL），目前为2.5 µg/m3。这是工作环境中存在的空中Cr（VI）的浓度，按8小时时间加权平均值（TWA）计算。在这两个级别上，雇主都必须采取具体行动，不采取这些行动可能会导致处罚。

六价铬从何而来？

有各种各样的工业过程可以生产六价铬。其中一些包括：

  • 涂层（喷涂底漆/涂料）
    • 含铬酸盐涂层：染料、涂料、墨水和塑料
    • 镀铬
    • 含铬的混合/打磨涂层  
  • 焊接含铬合金
    • 不锈钢和镍合金
  • 热喷涂，包括等离子体、电弧和燃烧（包括 HVOF，即超音速火焰喷涂）
    • 原料中的金属铬可以转化为六价形态。
    • 在包含任何形态的铬的原料中，都可能存在六价铬。
  • 铬铁矿石的熔炼
  • 硅酸盐水泥杂质
  • 浸渍处理槽
    • 阳极氧化处理和电镀生产线
  • 皮革鞣制加工 - 重铬酸铵

需要说明的重要事项： 在您的设施中，您可能会产生 含有 六价铬的粉尘、烟雾或雾气。必须认识到六价铬自身的最高容许浓度 (TLV) 可能低于作为气载污染物的其他成分。

要切记六价铬通常只是所产生的粉尘、烟雾和油雾中的一部分，并且其他工序也会产生含有少量六价铬的烟雾。 请注意，完全有可能超过六价铬的TLV，而释放的其他烟雾的TLV保持在TLV以下。

含六价铬材料所产生的典型颗粒粒径因工序和应用而异。

烟雾类型 烟雾颗粒的粒径范围
含铬酸盐的湿涂料 0.7 - 34 micron 微米
镀铬 0.7 - 6.4 micron 微米
焊接 0.05 - 2.0 micron 微米*
热喷涂 0.05 - 2.0 micron 微米*

* 总烟气的80％处于这个非常小的尺寸范围内。

工人是如何暴露于六价铬环境中的？

如果您的公司的某一工序会产生六价铬，则工人可能会因多个来源而暴露。

  • 吸入。当暴露于产生含六价铬的粉尘、烟雾或雾气的过程中，您可以通过鼻子和嘴巴吸入。
  • 吸收。如果含有六价铬的培养基与您的皮肤或眼睛接触，则可以 被人体吸 收。
  • 摄取。 如果工作人员在使用六价铬（VI）时未能使用适当的个人卫生技术，则暴露的食物、烟草和/或 化妆品 可能会 受到污染 并可能被摄入。

六价铬对人体有什么影响？

六价铬进入人体后，通常会以特定器官为目标。例如，呼吸道（黏膜吸入性损伤）、鼻中隔（两个鼻孔之间的组织） 穿孔、肺、眼、皮肤、肝和肾等。

暴露在六价铬环境中的工人可能会出现鼻窦刺激、流鼻血、溃疡（胃部和鼻腔）、皮疹、胸闷、气喘和呼吸短促等症状。

对雇主的要求

如果公司已确认生产工序中有可能产生六价铬，就必须采取以下措施：

  • 进行空气采样、
  • 提供医疗监护并将监护结果通知员工、
  • 实施工程控制、
  • 应用呼吸保护计划、
  • 划定存在六价铬的工作区域的界限、
  • 执行员工培训计划、
  • 向员工提供 OSHA 条例和公司政策。

公司必须对空气采样的频率取决于在其设施中检测到的六价铬浓度水平。如果某区域测得的六价铬浓度高于 5.0 ug/m3 的 PEL 值，则必须每三个月进行一次检测。如果某区域测得的六价铬浓度高于 2.5 µg/m3 微克/立方米的行动水平 (AL) 但低于 PEL，那么公司只需每六个月进行一次空气采样。如果某区域测得的六价铬浓度低于行动水平，则公司必须取得初始基线，然后由设施卫生人员决定采样频率。在这种情况下，常规策略是每年进行一次空气采样。

在测试浓度高于 2.5 µg/m3 的设施中，所有员工都必须进行医疗监测。六价铬标准要求进行医学监测，但将具体测试的选择留给医生或其他持牌医疗保健专业人员（PLHCP。）这可能是公司现场护士，或者员工可能需要去自己的医疗保健提供者那里进行检查。

公司可做的一些事情包括：

  • 查看员工的健康史和工作经历
  • 体检
  • 报告体检结果

体检结束后，应该在两周内向员工提供书面结果，并由行业卫生人师将体检在公司存档备案。

当六价铬浓度高于 PEL 时

如果某个工序所产生六价铬浓度高于 5 µg/m3 微克/立方米的 PEL 值的时候，就必须采取工程控制措施。在 2010 年 5 月 31 日以前，必须制定并施行工程控制措施。 在此之前，除非已实施工程控制，否则必须强制采取呼吸防护措施。请注意，职业安全与健康管理局 不 允许员工 轮换到不同的工作以实现合规性。

焊接和热喷涂会产生大量的六价铬排放物。烟雾中六价铬的含量可能受以下因素影响：

  • 焊接或热喷涂的方式
  • 电焊条或电焊枪的类型（仅限焊接）
  • 母材材料和成分（仅限焊接）
  • 焊粉或焊丝的成分
  • 电压（较高电压可提高生产速度，但会增加烟雾量）
  • 电流
  • 电弧长度（仅限焊接）
  • 保护气体（仅限焊接）
  • 焊接或热喷涂的速率
  • 焊接角度（仅限焊接）

在估算某个工序产生的含六价铬的烟雾量时，请记住：

  • 熔化速率增加，烟雾产生率会随之增加
  • 功率增加，烟雾产生率会随之增加

可以使用以下公式估算烟雾中的六价铬含量：

E = W x PC x EF x CF

  • E = 排放的特定金属量 [磅/年]
  • W = 使用的电焊条的总重 [磅/年]
  • PC = 特定金属成分的百分比 [%]
  • EF = 每吨电焊条的排放系数 [磅/吨]
  • CF = 换算系数 [1 吨或 2000 磅]

排放系数有多种不同的表达方式：

  • 每磅电焊条可产生的颗粒比率 %
  • 每磅 (lb) 电焊条产生的颗粒毫克数 (mg)
  • 使用的每磅电焊条的污染物磅数

您可以通过多个来源*查找排放系数，其中包括：

*请注意，网站经常更新，链接也会被修改，因此，如果这些链接中断，请从主页开始搜索关键字 “六价铬”。

另外，可以通过将烟雾产生率乘以铬含量，再将结果乘以六价铬比率，来估算排放系数：

  • FGR x 烟雾成分 x Cr6+ 形态铬的百分比
  • （烟雾磅数/电焊条磅数）x（Cr 磅数/烟雾磅数）x（烟雾中的 Cr6+/cr 比率）

请注意：排放系数 (EF) 没有单位 = [%] x [%] x [%]

OSHA 要求在合理可行的情况下尽可能地降低暴露水平。

对于工作区域和可能含有六价铬的区域的 划分，公司应至少采取以下措施：

  • 对于空气暴露水平高于 PEL 的区域，必须使用适当引导标识树立边界，以限制擅自进入。
  • 需用到六价铬的工序周围的区域必须不存在表面污染。在清除表面污染的 4 种方法（清扫、压缩空气喷吹、湿拖把清理和真空吸尘）中，只有用湿拖把清理和高效过滤真空吸尘这两种方法有效且可以接受。如果吸尘不可行，压缩空气只能在非常特殊的条件下使用；有关这些条件，请访问 职业安全与健康管理局网站。

各公司应向所有员工公示相关规定。

对员工的要求

员工同样也有责任，那就是保护好自己。员工必须佩戴适当的个人防护用品，掌握好的内务整理技能、遵守已实施的工程控制措施以及坚持良好的个人卫生习惯。良好的个人卫生包括上班期间不吸食烟草、不涂抹化妆品、不吃任何东西、不将手指放入口中或鼻孔中，以及在进行上述任何活动之前、休息或结束班次之前洗手/洗脸。

工程控制应包括有效的粉尘和烟雾过滤

设计合理的通风系统，需包括一台正常运行的除尘器，是降低设施中常规六价铬暴露水平的重要因素。

如上文中的表格所示，携带六价铬的烟雾颗粒的粒径从 0.05 microns 微米到 34 microns 微米不等，相差悬殊，且大多数颗粒都在很小的粒径范围内（从亚微米到 2 microns 微米）。因此，有必要在除尘系统中使用可捕获各种粒径的颗粒（从亚微米级颗粒到大颗粒）的滤材。 推荐使用高效过滤器，例如唐纳森® Torit® 的 Ultra-Web® 细纤维过滤器。每个滤芯应具有至少 1.5 in. 英寸水柱（1 英寸水柱 = 25. 4 毫米水柱）的压降，以达到优化性能的目的。

设计合理的通风系统会在不同的集尘罩提供足够的捕获速度，以帮助控制任何包含六价铬的排放物。 ACGIH 工业通风指南提供了几个示例，包括：

  • 有关焊接的 VS-90-01 到 03
  • 有关气割的 VS-90-10
  • 有关机扑焊接的 VS-90-20
  • 有关金属喷涂的 VS-90-30
  • 250 英尺/分钟（1 英尺 = 0.3048 米）的分区激光台（未覆盖）

结合强大的唐纳森 Torit D  ownflo® Evolution  除尘器、  Easy-Trunk® 或  Porta-Trunk® 烟雾除尘器，精心设计和运行的通风系统可以减少员工接触含六价铬的粉尘和烟雾的暴露。

 不建议收集环境烟雾（有时称为一般通风或环境通风），因为它通常在任何给定时间只能清洁 70% 的空气。环境回收的强度根本不足以处理员工呼吸区中可能含有六价铬的烟雾。捕集罩位置应尽可能靠近产尘源头并通过管道接入设计精良的粉尘/烟雾除尘器，能够确保更有效地捕获烟雾颗粒。

您的唐纳森 Torit 销售代表可以帮助确定哪一款粉尘过滤产品最适合您的通风系统设计和运行。虽然唐纳森 Torit 工程师并非六价铬方面的专家，但他们了解空气滤芯并且能帮根据您的通风需要选择合适的滤芯。

摘要

总而言之，六价铬是一种受管制的有毒物质，必须采取适当的预防措施来处理，包括： 

(a) 必要的工程控制
(b) 必要时的呼吸保护
(c) 良好的家政管理规范
(d) 适当的个人防护设备
(e) 良好的个人卫生习惯。

参考资料

* 美国政府工业卫生专家协会 (ACGIH)。工业通风： 设计推荐实践手册，俄亥俄州辛辛那提：肯珀·伍兹中心，2019 年第 30 版