Сварочный аэрозоль как источник опасных для здоровья техногенных нано- и микрочастиц: электронно-микроскопический анализ
Автор: Кириченко Константин Юрьевич, Дрозд Владимир Александрович, Чайка Владимир Викторович, Гридасов Александр Валентинович, Карабцов Александр Александрович, Голохваст Кирилл Сергеевич
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Промышленная экология
Статья в выпуске: 5-2 т.17, 2015 года.
Бесплатный доступ
В работе приводятся первые результаты исследования морфологического и вещественного состава частиц сварного аэрозоля. Показано, что морфологически частицы представляют собой полые и цельные шары, иногда покрытые легко скалывающейся оболочкой. Встречаются и объекты иной формы - овалы, многоугольники, иглы. Обломки оболочки полых шаров имеют размер до 10 мкм (PM10) и неровные края, что делает их и наноразмерные частицы наиболее потенциально опасными для здоровья человека компонентами сварного аэрозоля. Установлено, что частицы аэрозоля в основном состоят из Fe>Mn>Zn>Ti, но встречаются и минорные компоненты Si, Cl, Zr, Co, Cr, Br, Al, Ca, Mg, K, C, S.
Сварка, наночастица, металл
Короткий адрес: https://sciup.org/148204119
IDR: 148204119 | УДК: 535.4
Welding aerosol as the source of dangerous for health technogenic nano- and microparticles: electronic and microscopic analysis
The first results of research the morphological and material structure of welded aerosol particles are given in work. It is shown that morphologically particles represent the hollow and integral spheres, sometimes covered with easily chopping off cover. Also objects of other form - ovals, polygons, needles meet. Fragments of cover of hollow spheres have the size to 10 microns (PM10) and uneven edges that does them and nanodimensional particles by components of welded aerosol most potentially hazardous to the person’s health. It is established that aerosol particles generally consist of Fe> Mn> Zn> Ti, but also the minor components Si, Cl, Zr, Co, Cr, Br, Al, Ca, Mg, K, C, S was meet.
Текст научной статьи Сварочный аэрозоль как источник опасных для здоровья техногенных нано- и микрочастиц: электронно-микроскопический анализ
Материалы и методы. Пробы отбирались следующим образом: во время процесса под место сварки подставлялся стерильный пластиковый контейнер объемом 3 л с дистиллированной водой. Затем пробы транспортировались в лабораторию и высушивались. Анализ образцов проводили на сканирующем микроскопе JEOL JXA 8100 (Япония). Образцы не напылялись. Во время экспериментов на протяжении нескольких дней использовались разные типы электродов и различная сила тока для сварки (табл. 1). Исследования проводились с использованием оборудования ЦКП «Межведомственный центр аналитического контроля состояния окружающей среды» ДВФУ.
Результаты. Как было показано [Кириченко и др., 2015], в сварочном аэрозоле преобладают нано- и микроразмерные частицы. Их изучение с помощью микроскопии затрудненно из-за крайне малых размеров и, возникающих от этого, методических трудностей. С помощью сканирующего электронного микроскопа мы изучили морфологию наиболее крупных микрочастиц сварочного аэрозоля (рис. 1-9).
Обсуждение. На рис. 1-8 можно видеть большое количество шаровидных металлических образований из сварочного аэрозоля. Поверхность этих сварочных микрочастиц разнообразна и зависит от материала электрода и силы тока. Средний размер частиц составляет от нанодиапазона (рис. 7в и 8в) до почти миллиметровых агрегатов (рис. 2г и 3г).На электронных фотографиях видно, что аэрозоль состоит из достаточно
Таблица 1. Основные и сварочные материалы, использованные в эксперименте
Основные элементы в составе микрочастиц достаточно стабильны – Fe>Mn>Zn>Ti, но встречаются и минорные компоненты Co, Cr, Br, Al, Ca, Mg, K, C, S, Si, Cl, Zr.
в
г
Рис. 1. Образец 3. УОНИ 13-55 Ø3мм, труба Ø630х12мм, С245, 90А
в
г
Рис. 2. Образец 5. JHJ422 Ø3 мм, арматура АIII Ø12 мм, 90А
в
г
Рис. 3. Образец 6. УОНИ 13/55 стальная труба Ø108 мм, толщина 5 мм, марка стали С245, 80А
а б
в г
Рис. 4. Образец 7. Lincoln Omnia 46 Ø 3,2 мм, арматура АIII, Ø 12 мм, 90А
б
а
в
г
Рис. 5. Образец 8. Huyndai S6013 Ø3,2, арматура АIII, Ø 12 мм, 90А
б
а
в
г
Рис. 6. Образец 11. AWS E6013 Ø 3,2 мм, труба С245, Ø 25х4, 100А
б
а
в
Рис. 7. Образец 18. УОНИ 13-55 Ø 3,2 мм, уголок 50х5 мм, 80А
б
а
в
г
Рис. 8. Образец 20. S-309L.16 Ø 3,2 мм, труба 08Х18Н12Т Ø 89х5 мм, 60А
а
б
I.........I.........I.........I.........I.........I.........I......."I.........I.........I.........I.........I.........I'"......I.........I.........I.........I.........I.........I.........I.........I" 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Full Scale 2414 cts Cursor: 5.574 keV (38 cts) keV
в
Рис. 9 а-в. Спектры некоторых частиц сварного аэрозоля
Работа выполнена при поддержке Научного Фонда ДВФУ (№13-06-0318-м_а) и Министерства образования и науки Российской Федерации (уникальный идентификатор работ RFMEFI59414X0006).
Список литературы Сварочный аэрозоль как источник опасных для здоровья техногенных нано- и микрочастиц: электронно-микроскопический анализ
- Кириченко, К.Ю. Сварочный аэрозоль как источник опасных для здоровья техногенных наночастиц: гранулометрический анализ/К.Ю. Кириченко, В.А. Дрозд, В.В. Чайка и др.//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. Том 17, №5(2). (в печати)
