铸造作业生产过程中有害因素及其特点分析

1 / 11铸造作业生产过程中有害因素及其特点分析彭丽华(湖北东风汽车公司卫生防病中心十堰市442000)陈卫红(同济医科大学劳动卫生职业病教研室武汉市430030)摘要: 通过定期监测铸造生产环境中的粉尘、毒物浓度及噪声强度, 并进行 17 年动态观察, 总结了综合性治理措施。用电子扫描显微镜能散 X 线分析(SEM - EDS) 方法对铸造粉尘表面成分进行了分析。结果表明, 清理、造型、配砂、制芯、熔化和落砂等工序游离 SiO2 含量均超过 10 % , 分散度小于 5m 的可吸入性粉尘偏高(6915 %78 %) , 空气中矽尘没有 Al 的包裹, 是新鲜的粉尘, 致病性强。采取综合性防治措施后, 粉尘、毒物浓度明显下降, 铸造作业职业危害特点是低浓度粉尘、多种低浓度毒物与高噪声强度共存。关键词: 铸造作业粉尘毒物噪声SEM - EDSAnal ys i s of Oc c up a t i onal Haz a rd i n Foundry2 / 11Zha ng Mi n et al(Center for Diseases Control Dongfeng Motor Co. , Shiyan 442000 China)Abstract : Environment concentration of dust , toxicants and noise has been monitoring for 17 control measures are summarized. The contaminants on particulate surface are analyzed by scanningelectron microscopy2energy dispersive X2ray analysis (SEM - EDS) . The results show that in the processes of shake2out and finishing , molding , sand preparation , pouring , melting and coremaking , all the dusts are silica2containing dust . The respirable dust ( Key words : Foundry Dust Toxicant Noise SEM - EDS本文通过定期监测铸造作业生产环境中的粉尘、毒物浓度和噪声强度, 并进行 17 年动态观察,以阐明铸造作业粉尘、毒物以及噪声在时间、空间的分布及其特点, 确定其产生的主要环节、工序,目的在于进一步制订铸造作业综合性防治措施, 并为后续的流行病学研究提供环境资料, 为健康监护指明方向。1 材料和方法粉尘浓度、分散度、游离 SiO2 含量测定从3 / 111979 年开始每年两次定期定点监测粉尘浓度(滤膜重量法) 、分散度(滤膜溶解法) 和游离 SiO2 含量(焦磷酸法)1 。粉尘表面成分分析用电子扫描显微镜能散 X 线分析( Scanning elect ron microscopy2energydispersive X2ray analysic , SEM - EDS) 方法对铸造粉尘表面成分进行分析, 以评价铸造粉尘的致病性, 即对采集的空气总粉尘样品分别用 20keV 和 5keV 产生的加速电子束扫描, 通过能量折射的大小, 与标准元素谱线比较后, 获得粉尘中主要元素的精确含量, 比较两种电子千伏下矽(Si) 含量与矽含量和铝(Al) 含量之和的比值, 以判定粉尘表面是否有污染(如铝的包裹) 。其理论依据是在 5keV 下扫描粉尘, 由于能量小产生的电子束穿透力弱, 只能显示粉尘浅表面成分含量; 在 20keV 下扫描粉尘, 能量大产生的电子束穿透力足以穿透粉尘颗粒, 可以测定整个粉尘的成分含量, 由此计算两种条件下 Si/ Si + Al 含量比值, 以判断粉尘的致病性, 如果 5keV 条件下 Si/ ( Si + Al) 比值比 20keV 小, 则说明粉尘有铝的包裹 , 若二者相近则说明粉尘没有铝的包裹, 是新鲜的粉尘, 致病性强2 。噪声测量用 ND22 型精密噪声计测定作业环境噪声源噪声强度。毒物测定1986 年开始进行定期定点监测,车间4 / 11空气中苯酚、甲醛和氨浓度均按车间空气监测检验方法进行测定3 。2 结果概述本铸造厂建于 60 年代中期, 1978 年全面建成投产后, 1979 年职业病防治所开始对铸造作业职业有害因素进行调查和监测, 并对工人进行了尘肺普查。结果表明矽尘污染严重, 个别岗位矽尘浓度高达 mg/ m3 , 工人慢支、肺结核等疾病发病率较高。针对此, 于 1986 年, 铸造厂与卫生、安全技术、工程技术和工会等部门联合制订了综合性防治措施, 确定了治理目标, 并于当年相继实施。主要的治理措施简述如下: 明确责任,将通风除尘设施配备率、完好率, 粉尘、毒物达标率以及职业病发病率纳入车间目标责任制、工厂“安全性评价” 、 “创建清洁无害化工厂”以及“初级卫生保健达标”的目标考核中。增加工业卫生治理项目的资金, 有针对性添置通风除尘设备。现有的通风除尘系统包括除尘系统(回转扁袋除尘器、微振扁袋除尘器、泡沫除尘器、方箱除尘器) 、送风系统(双回流冷却送风、高压风机送风、保温送风、高压送风、芯炉送风、大炉送风、制芯送风、火炉空气淋浴送风等) 和排风系统(轴流排风、制芯排风、毒气过滤排风等) 。成立通风除尘大队, 专门负责通风除尘排毒设施的设计、安装、更新、维修、运行和保养。并建立健全通风除尘设施5 / 11管理、维修和保养制度。成立厂粉尘、毒物监测站, 每月监测作业点的粉尘、毒物浓度, 并在全厂进行通报, 使监测工作成为防治工作的“眼睛” 。加强作业管理, 推行文明生产、清洁车间评审工作, 推行无害化生产工艺, 广泛采用自动控制、机械化操作、密闭或远距离操作以及粉尘作业的湿式作业。加强个人防护, 统一制订劳动防护用品标准并归口管理; 根据岗位特点制订劳动保护津贴标准; 编写铸造作业安全操作规程并督促工人遵守。由职业病防治所、地段职工医院和厂卫生所组成的三级劳动卫生预防保健网络做好职业病早期诊断治疗的二级预防工作。加强铸造工人的疗休养,从 1986 年开始对尘毒危害较重的岗位作业工人优先安排疗休养。充分发挥工会在职业卫生管理中的监督作用。铸造粉尘的游离 SiO2 含量、分散度测定结果显示, 游离 SiO2 含量以制芯为最高( %) ,其次是配砂( %) 和造型( %) , 落砂、清理和熔化浇注分别是 % , %和2115 %;分散度小于 5m 的可吸入性粉尘偏高, 占 %78 %。铸造粉尘表面成分测定1996 年对采集的一次落砂工位的空气总粉尘样品在美国国家职业安全卫生研究所用 SEM2EDS 方法进行测定, 共测定了 250 个粉尘颗粒。各个颗粒在 5keV 和 20keV 下分别测定 Si 、Al 和其他成6 / 11分, 然后经计算机处理三维作图(图 1 、图 2) , 并将 250 个颗粒各种成分的平均含量列入表 1 。结果显示, 在 5keV 条件下 Si 的含量较高为 % , 在 20keV 下为 % , Si/ ( Si + Al ) 比值分别是 ( 15 / ( 15 + 5 ) ) , 0 . 7 6(5 / (5 + 1 ) ) , 表示铸造粉尘表面没有 Al 的包裹, 是新鲜的粉尘, 致病性强。 治理前后粉尘浓度变化特点可以分三个时间段分析, 即 19791986 年综合治理前, 19871989 年治理计划实施完成阶段, 19901996 年巩固阶段, 从表 2 明显看出, 1986 年以前粉尘浓度超标严重, 1987 1989 年粉尘浓度明显下降,1990 年之后保持在较低水平, 各工序的粉尘浓度以配砂最高, 其次是清理(风铲清理、喷丸清理) 、落砂、造型、熔化, 再次是制芯、壳芯和射芯, 不同车间的同种工序浓度差异不大, 如造型工艺在 19871989 年期间, 一、四、六车间浓度分别是 , , mg/ m3 , 因此在对人群分析时可以忽略不同车间, 新建的厂房和工位随主体工程考虑相应防护, 如八车间。铸造车间毒物变化特点树脂砂是 80 年代初期引入的, 浓度变化在时间点上也可与粉尘一样分成三个时间节点, 甲醛是 1986 年开始监测, 浓度范围为 mg/ m3 , 19871989 年下降为 mg/ m3 , 1990 年后进一步下降为 mg/ m3 , 见表 3 ; 苯酚是 1989 年开始监测的, 浓度为 mg/ m3 , 1990 年后下降为 mg/ m3 ; 氨的浓度为 7 / 11mg/ m3 。表 2 铸造一厂 19791996 年监测粉尘结果追踪观察(mg/ m3) 铸造车间噪声污染特点对铸造厂噪声污染源的测定结果表明, 铸造厂的噪声污染较为广泛,部分污染源为脉冲噪声(如射芯机) , 其中以射芯机、振动机、滚筒和风铲清理为明显, 噪声声级分别为 111 , 104 , 97 和97 dB (A) , 缸体磨床、锻压机和悬链的噪声声级均超过95 dB (A) , 抛丸机为 9415 dB (A) , 浇注平台和落砂机均超过 90 dB (A) , 热气流烘砂为 89 dB (A) 。3 讨论从治理前后粉尘、毒物浓度的明显降低可见铸造厂综合治理措施已见成效, 本文所总结的综合性治理措施实质也是我国总结出的“防尘八字方针”的运用。但尘毒治理仅仅依赖卫生部门的努力是不够的, 必须依赖工厂这一主体发挥主观能动性, 提高决策者的职业卫生意识, 加强管理, 主动投入, 发挥工程技术人员的积极性, 对职业人群加强职业卫生教育, 并且发挥工会的监督作用, 群策群力, 才能取得成效。对铸造厂职业有害因素分析显示, 粉尘、毒物浓度以 1986 年以前为高, 各工序的粉尘浓度以配砂最高, 其次是清理(风铲清理、喷丸清理) 、落砂、造型、熔化, 再次是制芯、壳芯和射芯。治理后浓度都有明显下降, 但仍8 / 11以配砂、清理、熔化为高; 毒物 1990 年后均以低浓度存在; 噪声污染较为广泛, 以射芯、清理(滚筒、风铲和抛丸清理) 、落砂和浇注为明显。本研究显示铸造作业的职业有害因素的特点是多种职业有害因素共存, 表现为低粉尘浓度、低毒物浓度和高噪声强度共存。80 年代初, 由于国内对树脂砂的广泛引进,许多学者对树脂砂作粘接剂可能带来的职业危害进行了研究, 有学者认为铸造作业由于树脂的原因其职业危害从单一的粉尘危害变为以毒物为主45,这一论断有待商榷, 因为铸造作业从来就不是单纯的粉尘危害, 国外许多研究报道了铸造作业的多环芳烃、CO、金属烟雾、微量的铅和镍以及放射性物质等多种职业有害因素的暴露616, 树脂砂的引入增加了铸造作业某些毒物的暴露, 如酚、甲醛、氨以及 CO17 。本研究也显示铸造作业的职业危害是多种的, 除粉尘、毒物之外, 还要重点考虑噪声的危害问题, 尤其是考虑高强度噪声和低浓度粉尘、多种低浓度毒物之间是否具有协同作用。用 SEM2EDS 检测粉尘表面成分可以精确衡量粉尘毒作用, 是近几年国际上受到关注的一种最新方法3, 目前国内尚无报道, 本次的检测做了一次有益的尝试, 结果提示铸造粉尘不具 Al 包裹,是新鲜的粉尘, 其致病性强, 而且用本方法测得的游离 SiO2 含量比用焦磷酸法要低9 / 11(1014427 % 参考文献1 王笔移 兰, 主编. 劳动卫生学. 第三版. 北京: 人民卫生出版社, 1992 , 273.2 Wallace W E , Keane M J . 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