有害因素来源和危害

一、有害因素来源和危害

1．弧光辐射

焊接弧光辐射主要包括红外线、可见光线和紫外线，是由物体加热而产生的，属于热线谱。波长短于290nm的紫外线是电弧温度在3000℃时产生的;电弧温度在3200℃时，紫外线波长可短于230nm。氩弧焊、等离子弧焊的温度越高，产生的紫外线波长越短。

焊条弧光辐射的波长范围见表13－2，光辐射作用到人体上，被体内组织吸收，引起组织的热作用、光化学作用或电离作用，致使人体组织发生急性或慢性的损伤。

表13－2　焊接弧光波长范围

①紫外线。适量的紫外线对人体健康是有益的，但焊接电弧产生的强烈紫外线的过度照射，对人体健康有一定的危害。

紫外线可分为长波(400～320nm)、中波(320～275nm)和短波(275～180nm)。波长为180～320nm的紫外线，是具有明显生物学作用的部分。尤其是180～290nm的紫外线，具有强烈的生物学作用。波长在290nm以下，等离子弧焊的紫外线强度最大，其次是氩弧焊，焊条手弧焊最小，CO₂气体保护焊的弧光辐射强度是焊条手弧焊的2～3倍。

紫外线对人体的伤害是由于化学作用，它主要造成皮肤和眼睛的损害。

皮肤受强烈紫外线作用时可引起皮炎、弥漫性红斑，有时出现小水泡、渗出液和浮肿，有烧灼感，发痒。皮肤对紫外线的反应，因其波长不同而异。较长波长的强烈紫外线作用于皮肤时，通常在6～8h的潜伏期后出现红斑，持续24～30h，然后慢慢消失，并形成长期不退的色素沉着。波长较短的，红斑的出现和消失较快，疼痛较重，几乎不遗留色素沉着，作用强烈时伴有头痛、头晕、易疲劳、神经兴奋、发烧、失眠等。全身症状的产生是紫外线作用下细胞崩溃产物的体液性蔓延，以及紫外线对中枢神经系统直接作用的结果。

紫外线过度照射引起眼睛的急性角膜炎称为电光性眼炎。波长较短的紫外线，尤其是320nm以下者，能损害结膜和角膜，有时甚至侵及虹膜和网膜。

发生的原因主要有:工作距离间隔太小，在操作过程中容易受临近弧光的照射;技术不熟练，在点燃电弧前尚未戴好面罩或熄弧前过早揭开面罩;辅助工在辅助焊接时，配合不协调，在点燃电弧时尚未准备保护(如戴护镜、偏头、闭眼等)而受到弧光的照射;防护镜片破损漏光;工作地点照明不足，看不清焊缝，以致先点火后戴面罩以及其他路过人员受突然的强烈照射等。

紫外线照射时，眼睛受伤害的程度与照射时间成正比，与照射源的距离平方成反比，并且与光线的投射角度有关。光线与角膜成直角照射时作用最大，偏斜角度越大，其作用越小。

强烈的紫外线短时间照射，眼睛即可致病。潜伏期一般在0.5～24h，多数在受照射后4～12h发病。首先出现高度羞明、流泪、异物感、刺痛、眼睑红肿痉挛，并常有头痛和视物模糊。一般经过治疗和护理，数日后即可恢复良好，不会造成永久性损伤。

②红外线对人体的危害主要是引起组织的热作用。波长较长的红外线可被皮肤表面吸收，使人产生热的感觉;短波红外线可被人体组织吸收，使血液和深部组织加热，产生灼伤。在焊接过程中，眼部受到强烈的红外线辐射，立即感到强烈的灼伤和灼痛，发生闪光幻觉。长期接触可能造成红外线白内障，视力减退，严重时能导致失明。此外，还会造成视网膜灼伤。

③焊接电弧的可见光线的光度，比肉眼正常承受的光度大约大到10000倍。受到照射时眼睛疼痛，看不清东西，通常叫电焊“晃眼”，在短时间内失去劳动力。

2．金属烟尘

金属烟尘包括烟和粉尘。焊接材料和母材金属熔化时所产生的蒸汽在空中迅速冷凝及氧化形成的烟，其固体微粒直径往往小于0.1μm，直径在0.1～10μm的金属固体微粒称为金属粉尘。漂浮于空气中的粉尘和烟等微粒，统称为气溶胶。

①金属烟尘的来源是焊接过程中金属元素的蒸发。焊接火焰或电弧的温度在3000℃以上(弧柱的温度在6000℃以上)，尽管各种金属的沸点不同，但都低于弧柱的温度，在这样高的温度下，必定有金属元素蒸发。

在电弧高温作用下分解的氧，能对弧区内的液体金属和焊接材料熔化时蒸发的金属粉尘起氧化作用，生成氧化铁、氧化钙、二氧化硅等。液体金属的氧化物除了可能给焊缝造成夹渣等缺陷外，还会向操作现场蒸发和扩散。

焊条药皮是由一定数量及不同用途的矿石、铁合金、化工原料(有时还有有机物)混合组成的。不管是酸性焊条还是碱性焊条，构成药皮的矿产化工原料和金属元素有大理石(CaCO₃)、石英(SiO₂)、钛白粉(TiO₂)、锰铁、硅铁、纯碱(Na₂CO₃)、萤石(CaF₂)以及水玻璃等。焊接时，金属元素蒸发氧化，变成各种有毒物质，形成气溶胶状态溢出，如三氧化二铁、氧化锰、二氧化硅、硅酸盐、氟化钠、氟化钙、氧化铬和氧化镍等。

金属烟尘的成分及浓度主要取决于焊接工艺、焊材以及焊接规范。如焊铝时可产生铝粉尘，焊铜时可产生铜和氧化锌粉尘。焊接电流强度越大，粉尘浓度越高。

②金属烟尘的危害。金属烟尘的成分复杂，不同焊接工艺的烟尘成分及其主要危害也有所不同。粉尘中的主要成分是铁、硅、锰，主要毒物是锰、铁、硅的毒性虽然不大，但其尘粒极细(5μm以下)，在空气中停留的时间较长，容易吸入肺内。在焊接烟尘浓度较大的情况下，又没有相应的排尘措施，长期接触能引起焊工尘肺、锰中毒和焊工“金属热”等职业性危害。

金属烟尘中的氧化铁、氧化锰微粒和氟化物等物质，均可引起焊工“金属热”反应。其典型症状为工作后寒战，继之发烧、倦怠、口内金属味、喉痒、呼吸困难、胸痛、食欲不振、恶心，翌晨发汗后症状减轻，但仍觉疲乏无力。

3．有毒气体

在焊接电弧高温和强烈紫外线的作用下，弧区周围形成多种有害气体，主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳和氟化氢。

①臭氧。空气中的氧在短波紫外线作用下，大量地被破坏，生成臭氧(O₃)。臭氧是一种淡蓝色的气体，具有刺激性气味。浓度较高时，一般成腥臭味;高浓度时，成腥臭味并略带酸味。臭氧属于具有刺激性的有毒气体。臭氧对人体的危害主要是对呼吸道及肺有强烈刺激作用。臭氧浓度超过一定限度时，往往引起咳嗽、胸闷、食欲不振、疲劳无力、头晕、全身疼痛等。严重时，特别是在密闭容器内焊接而又通风不良时，可引起支气管炎。

②氮氧化物。焊接操作中的氮氧化物是由于电弧高温的作用，引起空气中氮、氧分子分解，重新结合而形成的。氮氧化物的种类很多，主要有氧化亚氮(N₂O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、三氧化二氮(N₂O₃)、四氧化二氮(N₂O₄)及五氧化二氮(N₂O₅)等。这些气体因其氧化程度不同，具有不同的颜色(由黄白色到深棕色)，毒性差异也较大。氮氧化物也属于具有刺激性的有毒气体，其毒性比臭氧小，慢性中毒时的主要表现为神经衰弱症候群，如头痛、头晕、食欲不振、倦怠无力、体重下降等。此后尚能引起上呼吸道黏膜的发炎、慢性支气管炎，同时可造成皮肤刺激及牙齿酸蚀症。急性中毒时，由于氮氧化物主要作用于呼吸道深部，所以，中毒初期仅有轻微的咽和喉的刺激症状，往往不被注意，经过4～6h的潜伏期，甚至12～24h后，急性中毒的症状逐渐出现，此时也可能突然发生。中毒较轻者，肺部仅发生支气管炎。重度中毒时，咳嗽加剧，可发生肺气肿，呼吸困难、虚脱、全身软弱无力等。

影响产生氮氧化物浓度的因素类同臭氧。在焊接实际操作中，氮氧化物单一存在的可能性很小，一般都是臭氧和氮氧化物同时存在，因此，它们的毒性发生倍增，一般情况下，两种有毒气体同时存在比单一有毒气体存在时，对人体的危害作用提高15～20倍。

③一氧化碳。是由于二氧化碳气体在电弧高温作用下发生分解，形成CO、O₂和O，其分解速度随弧温的增高而加大。CO为无色、无臭、无味、无刺激性的气体，相对密度为0.967，几乎不溶于水，与空气混合达12.5%时有爆炸性。

CO是一种窒息气体，它对人体的毒性作用是使氧在体内的运输或组织利用氧的功能发生障碍，造成组织缺氧，表现出缺氧的一系列症状和体征。CO对人体的慢性影响是长期吸入低浓度CO，可出现头疼、头晕、面色苍白、四肢无力、体重下降、全身不适等神经衰弱症候群。CO急性中毒的表现为:轻度中毒时头疼、眩晕、恶心、呕吐、全身无力、两腿发软，以至昏厥。此时立即离开现场，吸入新鲜空气，症状即可迅速消失;中度中毒时，除上述症状加重外，脉搏增快、不能行动、容易进入昏迷状态;严重中毒，常因短时间内吸入高浓度的CO所致，可发生突然昏倒，迅速进入昏迷状态。并可能发生脑水肿、肺水肿、心肌损害、心律紊乱等症状。

④氟化氢。主要发生在焊条手弧焊，在低氢型焊条焊接中，涂料中的萤石CaF₂和石英SiO₂，在电弧高温作用下形成氟化氢气体。

氟及其化合物均具有刺激作用，其中以氟化氢作用更为明显。氟化氢为无色气体，相对密度0.7，可形成氢氟酸，二者的腐蚀性均强，毒性剧烈。氟化氢能迅速由呼吸道黏膜吸收，亦可经皮肤吸收而对全身产生毒性作用。吸入较高浓度的氟及氟化物气体或蒸汽，可立即产生咽、鼻和呼吸道黏膜的刺激症状，引起鼻腔和黏膜充血、干燥、鼻腔溃疡等。严重时可发生支气管炎、肺炎。长期接触氟化氢(5～7年以上)可发生骨质病变，大多数表现为骨质增厚(即骨质硬化)，以脊柱、骨盆等躯干为显著，亦可向四肢长骨发展。

我国卫生标注规定，氟化氢气体的最高允许浓度为1mg/m³。

4．高频电磁场

在进行非熔化极氩弧焊和等离子弧焊时，为了迅速引燃电弧，需由高频振荡器来激发引弧，所以，在引弧的瞬间(2～3s)有高频电磁振荡存在。国内有些工厂自己安装的焊机，其高频振荡器有时是连续工作的，结果在操作期间始终有高频电磁场存在。

人体在高频电磁场作用下，能吸收一定的辐射能量，产生生物效应，主要是热作用。长期接触较大的高频电磁场，能引起自主神经功能紊乱和神经衰弱。表现为头昏、头痛、乏力、记忆力减退、食欲不振、失眠、多梦、嗜睡、心悸、胸闷、消瘦和脱发等。症状进一步发展，可出现手足多汗、手指轻微震颤、心动过速或心动徐缓、窦性心律不齐等。血压在早期可有波动，严重者血压下降或上升(以血压偏低为多见)。

高频电磁强度受许多因素影响。辐射源的功率越大，场强越高，反之则越低;距离辐射源(如高频振荡器、振荡回路)越近，场强越高，反之则越低。一般来说，高频电磁场的生物活性随波长减小(或频率增加)而递增，即微波＞超短波＞短波＞中长波。辐射强度一般随着与辐射源距离的加大而迅速递减，因而对肌体的影响也迅速减弱。

5．放射性物质

氩弧焊和等离子弧焊使用的钍钨极含有1%～2.5%的钍。钍及其衰变物为天然放射性物质，其中α射线占90%，β射线占9%，γ射线占1%。应用钍钨棒施焊时，存在放射性气溶胶，并扩散到操作现场的空气中。通常以测量现场空气中的α射线气溶胶浓度和各种物质表面α射线玷污情况，来评价放射性物质对操作人员的危害程度。

接触放射性物质，如果防护不当，肌体长期受到超容许剂量的外照射，或者放射性物质经常少量进入并积蓄在体内，可引起慢性放射性病。主要表现在一般机能状态方面，可以看到明显的衰弱无力，对传染病的抵抗力显著下降，体重减轻等。

6．噪声

等离子弧焊接和切割工艺过程中，由于工作气体和保护气体以一定的流速流动，经压缩的等粒子焰流从喷枪口高速(10000m/min)喷射出来，工作气体与保护气体不同流速的流层之间;气流与静止的固体介质质面之间;气流与空气之间等都在相互作用。这种作用可以产生周期性的压力起伏和振动及摩擦，产生了噪声。

噪声对人体的影响是多方面的，首先是听觉器官。强烈噪声和长时期暴露在一定强度噪声环境中，可以引起听觉障碍、噪声性外伤、噪声性耳聋等症状。此外，噪声对中枢神经系统和血管系统也有不良作用，引起血压升高、心跳过速等症状，还会使人感到厌倦、烦躁等。