Вдихання зварювального аерозолю і токсичних газів є причиною розвитку фіброзних змін у легенях, дратівної дії на дихальні шляхи, загальної інтоксикації. Пневмоконіоз електрозварників протікає по типу сидероз у відносно сприятливою формою дифузно склеротичних змін, з можливістю часткового зворотного розвитку.
При проведенні зварювальних робіт в закритих приміщеннях необхідно передбачати (при необхідності) місцеві відсмоктувачі, що забезпечують уловлювання зварювальних аерозолів безпосередньо у місця його утворення. У вентиляційних пристроях приміщень для ЕСУ повинні бути встановлені фільтри, що виключають викид шкідливих речовин в навколишнє середовище.
Хоча корисно описати концентрацію частинок в повітрі під час зварювання, але для визначення впливу зварювального диму на здоров'я корисно визначити реальну дозу, впливає на легені при вдиханні. Цікаво відзначити, що вимірювання показали, що концентрація аерозолю зовні зварювального щитка і під ним (при одночасному вимірі) помітно відрізняється. Alpaugh et al. (1968) прийшов до висновку, що концентрація частинок надмірна, і що шкідливий вплив - нестабільні, а під щитком концентрація нижче і стабільніше. Крім того, концентрація озону і оксидів азоту під маскою змінюється менше, ніж зовні маски. Goller and Paik (1985) показали, що концентрація диму в зоні дихання під зварювальним щитком нижче на 36-71% в порівнянні з концентрацією зовні щитка.
При розтині проводилося дослідження того, яка доза зварювального диму впливала на легені. Але ці дослідження проводилися через роки, і вони не давали ніякої інформації про тих частинках, які були видалені з легких (при самоочищення). Так як в зварювальному димі є багато магнітного металу, то для вимірювання його змісту в легенях можна використовувати не инвазивную магнітометри. З її допомогою Kalliomaki et al. (1983a) вивчав зварників-суднобудівників. Він отримав, що у зварювальників, які працюють повну зміну, "чиста" швидкість осадження частинок в легких становить 70 мг заліза на рік, а за 10 років у зварника накопичується в легенях 1г частинок заліза - це результат одночасного накопичення і виведення (самоочищення). У зварювальників, що йдуть на пенсію, відбувається видалення 10-20% частинок, накопичених за рік.
Вплив зварювального диму унікально. Немає жодного іншого матеріалу, який за структурою і за складом можна було б порівняти зі зварювальним димом. У дослідженні, в якому вивчався шкідливий вплив на металевих і не-металевих шахтах, Tierney (1977) виявив, що зварювання є найбільш небезпечним заняттям. Це відбувається з кількох причин: 1) Є багато факторів, які можуть погіршити здоров'я зварювальника - тепловий вплив, опіки, шум, дим, шкідливі гази і навіть незручна поза, яку доводиться приймати під час роботи; 2) Сильне мінливість хімічного складу зварювального диму, який залежить від місця роботи, використовуваного способу зварювання і умов роботи. 3) Шкідливі речовини можуть потрапляти в тіло різними шляхами (Zakhari and Anderson, 1981). Таблиця 1.
В даному випадку димом називають тверді металеві частинки, що знаходяться в повітрі, які утворюються при конденсації пари металу. При контакті парів металу з повітрям метал окислюється, тому більша частина диму складається з оксидів тих металів, з яких був зроблений витрачено електрод / дріт, і які подаються в місце зварювання. Деякі з цих металів небезпечніше інших, і вони розглянуті нижче.
хром
У зварювальному димі основним джерелом кремнію є покриття електрода. Кремній входить до складу покриття металевих (витрачаються) електродів і в суміші, з якої виготовлений електрод для дугового зварювання порошковим дротом. Покриття містить велику кількість кремнію - в кварці, феросиліцію, каоліні, польовому шпату, слюди, тальку і рідкому склі - від 5 до 30% (Pantucek, 1971). Той кремній, який знаходиться в зварювальному димі, відносно слабко цітотоксіч, так як він знаходиться там в аморфній формі, а не в сильно цитотоксичною кристалічній формі, яка викликає силікоз (Villaume et al. 1979).
фториди
Алюміній широко використовується як добавка в багатьох сплавах, що використовуються в зварювальних електродах. Також алюміній міститься у фарбі і в покриттях, наносяться на зварюються матеріали електрично (electro-plated), або розпиленням, або методом гарячого покриття (hot dip coatings) (Howden et al. 1988). Зазвичай при дугового зварювання в захисному газі алюмінієвих сплавів використовують алюмінієво-магниевую дріт, що дає порівняно багато диму, так як магній легко випаровується. Крім того, зварювання алюмінію призводить до утворення великої кількості "пневмотоксічного" газу - озону.
Іноді при виготовленні флюсу у електродів для дугового зварювання порошковим дротом туди додають кадмій. Повідомляли, що присутність кадмію в зварювальному димі викликає гостре хімічне інгаляційне захворювання легень (Anthony et al. 1978). Основними клінічними проявами двостороннього легеневого проникнення є запалення, кровотеча та / або набряк, і обмежені зміни. Гостре стан може пройти повністю, а може і зберегтися, погіршуючи роботу легенів (Townsend, 1968). Цікаво, що дим кадмію - одне з небагатьох впливів, що виникають при зварюванні, для якого описаний смертельний випадок (Patwardhan and Finch, 1976). Присутність в зварювальному димі кадмію також сприяє появі ливарної лихоманки (Ohshiro et al. 1988).
При звичайній дугового зварювання утворюється кілька шкідливих газів - озон, оксиди азоту, монооксид вуглецю і вуглекислий газ. Для очищення металу перед зварюванням часто використовують знежирюючі хімікати, наприклад - хлористі вуглеводні (Howden et al. 1988). Часто використовують трихлоретилен, і у нього великий тиск парів.
Поруч зі зварювальної дугою пари окислюються, і цей процес посилюється за рахунок УФ-випромінювання. В результаті утворюється фосген - газ, дратівливий легкі. У газів, що утворюються при зварюванні - в залежності від виду зварювання - є кілька джерел: 1) Захисні гази, 2) Продукти розкладання покриття електрода і самої дроту електрода, 3) Продукти реакції складових атмосферного повітря в зварювальної дузі, 4) Продукти реакції складових атмосферного повітря при впливі УФ-випромінювання, 5) Продукти розкладання знежирювачів і органічних компонент покриття зварюється (Villaume et al. 1979).
озон
Озон О3 - аллотропная форма кисню. Він утворюється з атмосферного кисню під час зварювання в процесі фотохімічної реакції через УФ-випромінювання зварювальної дуги. Реакція відбувається в два етапи при впливі випромінювання з довжиною хвилі <210 нм (Edwards, 1975):
Швидкість утворення озону залежить від інтенсивності випромінювання і від довжини хвилі випромінювання, що створюється дугою. У свою чергу це залежить від зварюваного матеріалу, використовуваного електрода, захисного газу, виду зварювання і її параметрів - напруги, струму, довжини дуги (Pattee et al. 1973). Озон надає сильний подразнюючу дію на органи дихання - вдихання озону при концентрації> 0.3 ppm (частин на мільйон за обсягом) протягом декількох годин може викликати сильний дискомфорт, а при вдиханні озону при концентрації до 10 ppm протягом декількох годин може виникнути набряк легенів ( Palmer, 1989). В повітрі озон не стабільний, і його розкладання прискорюється димом оксидів металів. Тому при ручного дугового зварювання та дугового зварювання порошковим дротом - коли утворюється багато диму - зазвичай не очікується присутність великої кількості озону (Maizlish et al. 1988). Але Steel (1968) вимірював концентрацію озону від 0.1 до 0.6 ppm на 40 суднобудівних, які використовували три види зварювання. У нинішньому стандарті OSHA (Управління з охорони праці в Мінпраці США) (допускається) концентрація озону до 0.1 ppm. В інших дослідженнях Nemacova (1984, 1985) виявила, що концентрація озону при різанні і зварюванні різними способами помітно нижче ГДК (TLV) в США.