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
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)
