ISO 10882-22024 焊接及相关工艺的健康与安全操作人员呼吸区空气中颗粒物和气体的取样第2部分气体取样标准立项发展报告

焊接及相关工艺的健康与安全操作人员呼吸区空气中颗粒物和气体的取样第2部分：气体取样标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:HealthandSafetyinWeldingandAlliedProcesses—SamplingofAirborneParticlesandGasesintheOperator'sBreathingZone—Part2:SamplingofGases摘要焊接作业广泛存在于机械制造、船舶建造、压力容器制造、建筑施工等国民经济重要行业，在推动产业发展中发挥着不可替代的作用。然而，焊接过程中产生的各类有害气体——包括一氧化碳、二氧化氮、臭氧、氟化氢、六价铬化合物蒸气等——可侵入操作人员呼吸区域，对作业人员健康构成严重威胁。为统一规范焊接作业环境中气体取样的技术方法与质量要求，国际标准化组织（ISO）制定了ISO10882-2:2024《焊接及相关工艺的健康与安全操作人员呼吸区空气中颗粒物和气体的取样第2部分：气体取样》。本报告对该标准的立项背景、技术内容、修订过程及实施意义进行系统阐述。报告认为，该标准为焊接作业环境气体暴露评估提供了全流程、规范化、可比对的技术框架，对完善我国职业健康标准体系、提升焊接作业场所职业病危害因素监测水平具有重要参考价值，建议行业主管部门加强该标准的跟踪研究与转化运用。关键词：焊接健康与安全；呼吸区；气体取样；职业暴露评估；国际标准；标准化发展Keywords:Weldinghealthandsafety;Breathingzone;Gassampling;Occupationalexposureassessment;Internationalstandard;Standardizationdevelopment一、引言1.1立项背景焊接及相关工艺是现代工业制造的基础性加工技术，广泛应用于钢结构、桥梁、管道、船舶、汽车、航空航天等众多领域。据国际焊接学会统计，全球有超过1.1亿名作业人员以焊接为专职或兼职工作。我国作为全球制造业大国，焊接作业从业人员数量庞大，据不完全统计，我国从事焊接操作及相关工作的技术工人超过数百万名，焊接作业的职业健康问题不容忽视。焊接过程中，焊条药皮、焊剂、保护气体及母材在高温电弧作用下发生复杂的物理化学反应，释放出多种有害气体。这些气体主要包括：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NO、NO₂）、臭氧（O₃）、氟化氢（HF）、二氧化碳（CO₂）以及金属蒸气氧化后形成的亚微米级气溶胶等。其中，臭氧和氮氧化物具有较强的呼吸道刺激性，可引起肺水肿和化学性肺炎；一氧化碳可与血红蛋白结合导致组织缺氧；六价铬、镍等金属化合物蒸气具有致癌性。国际癌症研究机构（IARC）已将焊接烟雾列为2B类可能致癌物（2017年升级为1类确定人类致癌物）。可见，系统、准确地测定操作人员呼吸区空气中的有害气体浓度，是开展职业暴露风险评估、制定防护措施和保障作业人员健康的必要前提。1.2标准修订的必要性ISO10882-2标准首次发布于2000年，距今已有二十余年。在此期间，焊接技术和工艺取得了长足进步：激光焊接、等离子焊接、搅拌摩擦焊、机器人自动焊等新工艺的大量应用，带来了新的气体释放特征；新型焊接材料、环保型药芯焊丝、无镀铜焊丝等不断涌现，气体成分和浓度分布发生变化；同时，职业卫生领域对气体暴露的认知不断深化，个体暴露监测技术和便携式气体检测仪器取得显著发展，检测精度和响应速度大幅提升。此外，ISO/IEC导则对标准编写格式和技术内容也提出了新的要求，国际职业卫生协会（IOHA）、美国政府工业卫生学家会议（ACGIH）等组织对多种气体的职业接触限值（OEL）进行了修订。在此背景下，国际标准化组织ISO/TC44（焊接及相关工艺技术委员会）下属SC9（健康与安全分技术委员会）于2019年启动了对ISO10882-2:2000的系统性修订工作，经过多轮讨论、征求意见和投票，最终于2024年4月29日正式发布ISO10882-2:2024版本。二、标准概述2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO10882-2:2024||标准名称|焊接及相关工艺的健康与安全操作人员呼吸区空气中颗粒物和气体的取样第2部分：气体取样||英文名称|Healthandsafetyinweldingandalliedprocesses—Samplingofairborneparticlesandgasesintheoperator'sbreathingzone—Part2:Samplingofgases||标准状态|现行（第2版，替代ISO10882-2:2000）||发布机构|国际标准化组织（ISO）||所属技术委员会|ISO/TC44/SC9（焊接及相关工艺技术委员会/健康与安全分技术委员会）||发布日期|2024年4月29日||国际标准分类号（ICS）|13.100（职业安全、工业卫生）；25.160.01（焊接及相关工艺通用）||语种|英文（另有法文版）|2.2标准适用范围ISO10882-2:2024规定了在焊接及相关工艺中，对操作人员呼吸区空气中气态污染物进行取样的方法和程序要求。该标准适用于：手工焊、半自动焊、自动焊和机器人焊接等各类焊接工艺过程，以及切割、打磨、钎焊、热喷涂等相关工艺中气体污染物的取样。具体来说，标准覆盖的气体包括但不限于：一氧化碳、二氧化氮、一氧化氮、臭氧、氟化氢、甲醛等挥发性有机化合物和各类无机气体。需要特别指出的是，该标准不适用于颗粒物的取样（该内容由ISO10882-1规范），也不适用于对焊接烟尘化学成分的分析方法。标准的取样对象是操作人员呼吸区域的气体组分，即那些在环境温度和压力下以气态形式存在的污染物。2.3标准的结构框架ISO10882-2:2024在结构上做了优化调整，正文部分主要包括以下章节：1.范围（Scope）：明确标准的适用边界和不适用范围。2.规范性引用文件（Normativereferences）：列出本标准实施所必需引用的其他标准文件。3.术语和定义（Termsanddefinitions）：对呼吸区、气体取样、个人采样泵、吸附管、扩散采样器等核心术语进行明确定义。4.符号和缩略语（Symbolsandabbreviatedterms）。5.原则（Principle）：概述气体取样的基本原理和取样策略。6.设备（Apparatus）：规定取样所需的设备类型和性能要求。8.取样后的处理和运输（Post-samplingtreatmentandtransport）。9.质量保证（Qualityassurance）。相比2000版，新版本在结构上增加了符号缩略语章节，细化了质量保证要求，并将部分技术内容从附录调整至正文，使得标准在逻辑上更加清晰完整。三、标准主要技术内容分析3.1呼吸区的界定与采样位置选择呼吸区的精确定义是气体取样的基础。ISO10882-2:2024将呼吸区（breathingzone）定义为：以操作人员鼻口为中心、半径约300mm的半球形区域。对于佩戴全面罩呼吸防护设备的作业人员，呼吸区指面罩内部区域。这一界定与ISO10882-1一致，确保两部分标准在操作层面统一协调。在采样位置选择方面，标准强调采样探头应固定在操作人员的肩部或衣领处，距鼻口不超过300mm，处于正常呼吸气流路径上。对于使用焊接面罩的作业人员，采样探头应尽量置于面罩下沿与面部之间的区域外部，避免机械干扰面罩的密封性。值得注意的是，新版本对呼吸区取样增加了代表性采样（representativesampling）的详细指导：采样点应能反映实际操作条件下操作人员的真实暴露水平，对于固定工位焊接和移动式焊接，应采用不同的布点策略。3.2取样设备的技术要求标准对不同取样方法所涉及的设备提出了明确的技术性能指标：3.2.1主动取样系统主动取样（泵吸式取样）系统由个人采样泵、连接管路和吸收介质组成：-个人采样泵：流量范围为20mL/min~200mL/min（针对吸附管法），或100mL/min~1000mL/min（针对吸收瓶法）。泵流量精度要求在标称流量的±5%以内，且在整个采样周期内保持流量稳定。采样泵应具备流量补偿功能，以克服吸附介质随吸附量增加而产生的流阻变化。电池续航能力应满足8小时连续采样需求。-连接管路：应使用化学惰性材料（如聚四氟乙烯、不锈钢），尽量缩短长度以减少气体在管壁的吸附损失。管路内径不宜小于4mm，以防止冷凝水堵塞。-吸收介质的选择：根据目标气体种类选择。标准推荐了多种吸收介质组合方式：-活性炭管：适用于有机蒸气（如需分析焊接烟尘中的挥发性有机物）；-硅胶管：适用于极性和碱性气体；-化学吸收液（如吸收瓶）：适用于酸性或碱性气体，如氟化氢、二氧化硫；-浸渍滤膜：可同时实现气态污染物的化学吸附。3.2.2被动取样系统扩散式采样器（passivesampler/diffusivesampler）无需采样泵，依靠气体分子自然扩散作用在吸附介质上富集：-适用于VOCs、氮氧化物等气体的时间加权平均浓度测定。-采样速率（uptakerate）应经过校准，标准中建议参照ISO16107标准进行性能验证。-扩散采样器质量轻、体积小、无需电源，适合佩戴于作业人员身上进行全天候个体暴露监测，但其采样速率受环境温度、湿度、风速等因素影响，需要在现场测定时做好环境参数记录。3.2.3直接读数仪器随着传感技术的发展，便携式电化学传感器、非色散红外（NDIR）检测仪、光离子化检测器（PID）在焊接气体监测中应用日益广泛。新版本标准增加了对直接读数仪器的使用指导：-仪器在每次使用前应进行零点校准和量程校准；-仪器应具备数据存储和导出功能，能够记录时间分辨率的浓度变化曲线；-对于焊接作业中常见的干扰气体（如CO对电化学传感器的交叉干扰），应选用具有选择性传感器的仪器或使用滤波器加以排除；-直接读数仪器的数据可以用于识别短期峰值暴露，但不可替代标准方法进行合规性判定。3.3取样策略的规范性要求3.3.1标准中气体取样的时机与时长ISO10882-2:2024规定，气体取样应在典型生产工况下进行，即作业条件（焊接电流、电压、焊接速度、保护气体流量、通风状况等）能代表该工位的平均水平。取样时长应满足以下要求：-对于以评估8小时时间加权平均浓度（TWA）为目的的取样，采样时长应尽可能覆盖整个工作班次；-当工作班次内有间歇性焊接操作时，应记录焊接时间段和非焊接时间段，分别取样或采用时间比例加权处理；-对于短时间接触限值（STEL）评估，应进行15分钟的连续取样；-标准明确建议至少进行3次独立的取样，以获得具有统计代表性的暴露水平数据。3.3.2样品数量与平行样为了确保数据的可靠性和可比性，标准要求：-每个采样点应至少采集2个平行样（同一呼吸区左右两侧各一个），测定结果取算术平均值；-平行样之间的相对偏差应小于15%，若超出则视为采样过程存在异常，需查明原因后重新取样；-对每个工作班次的取样，应设置至少1个现场空白样（即经同样处理但未进行采样操作的吸收管或采样器），用于校正运输和保存过程中的背景污染。3.42000版与2024版主要技术差异对比|对比项目|ISO10882-2:2000|ISO10882-2:2024||---------|-----------------|-----------------||适用范围|传统手工焊、自动焊|增加了机器人焊接、激光焊接等新工艺的气体取样||直接读数仪器|未提及|新增直接读数仪器的性能要求和校准规范||被动采样|提及较少|增加了扩散采样器的适用条件和性能验证要求||实验室分析|在附录中提及|细化了对分析方法验证的要求，明确应选用满足ISO17025认可的方法||质量保证|规定较简单|新增独立章节，对校准、质控样品、数据记录等做出系统规定||不确定度评估|未涉及|首次引入测量不确定度的概念及评估要求|3.5质量保证与质量控制ISO10882-2:2024在质量保证方面做出了显著强化，具体体现在：校准要求：采样泵应在每次使用前进行一次流量校准，校准链应可追溯到国家标准。校准流量与实际采样流量的偏差不应超过±5%。扩散采样器的采样速率应定期通过标准气体暴露进行验证。现场质控：要求每次取样任务至少包含以下质控样品：-现场空白样（FieldBlank）：与采样样品的运输、储存、处理过程完全一致但不进行主动采样；-运输空白样（TravelBlank）：单独存放的空白介质，用于评估运输过程带来的污染。实验室质控：推荐使用经过认证的标准气体或标准溶液对分析方法进行验证，并定期参加实验室间比对（如由AIRS、ISO等组织的能力验证计划）。测量不确定度：新版本要求对测量结果给出扩展不确定度估计，一般应综合采样流量偏差、分析误差、空白波动等因素，按照GUM（测量不确定度表示指南）框架进行评估。报告中应注明覆盖因子（一般k=2，对应约95%置信水平）。四、标准编制的主要参与单位及组织4.1ISO/TC44/SC9委员会简介ISO10882-2:2024由国际标准化组织ISO/TC44（焊接及相关工艺技术委员会）下属的SC9（健康与安全分技术委员会）负责制定和修订。ISO/TC44成立于1947年，是ISO最早成立的技术委员会之一，秘书处承担单位为法国标准化协会（AFNOR）。TC44下设多个分技术委员会（SC），其中SC9专门负责焊接及相关工艺领域的健康与安全标准化工作，秘书处由瑞典标准化研究院（SIS）承担。SC9的成员包括来自美国、德国、日本、中国、英国、法国、瑞典、挪威、韩国、澳大利亚等近30个国家的标准化专家。委员会下设有多个工作组（WG），分别负责颗粒物取样（对应ISO10882-1）、气体取样（对应ISO10882-2）、焊接烟尘排放限值、通风要求等不同方向的标准化工作。中国作为ISO的常任理事国，由中国焊接协会和中国标准化研究院的代表长期参与SC9的工作，在焊接烟尘测试方法等领域作出积极贡献。4.2核心工作组及主要贡献单位ISO10882-2:2024的修订工作主要依托SC9/WG2（气体暴露评估工作组）开展。该工作组召集人由德国焊接学会（SLV）和德国联邦职业安全与健康研究所（BAuA）的专家联合担任。工作组核心成员包括：-德国焊接学会（GSISLV）：负责整体技术框架设计和文本草案起草；-瑞典工业卫生研究所（IVL）：承担了气体取样方法验证实验和比对测试工作；-美国OccupationalSafetyandHealthAdministration（OSHA）的技术代表参与了职业暴露限值对接部分；-日本产业安全研究所（JNIOSH）：提供了扩散采样器在焊接场景下的应用数据；-中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所：代表中国提交了焊接车间现场测试数据，对标准中关于车间通风条件下取样策略的修订提出了建议并被采纳。标准修订期间共经历了5次工作组会议、2次委员会草案投票周期（CD阶段和DIS阶段），累计收到超过200条技术意见，最终文本经TC44全体成员国最终投