关于六价铬： 您需要知道什么

作者：Donaldson Company, Inc.技术服务经理 Jeff Abelson

六价铬已成为热喷涂从业人员和焊接工人中的热门话题。 新 OSHA 条例强制所有相关方深入研究其工序并实施工序整改，或者采用工程控制措施，以帮助降低暴露水平。 本文将就有关新条例的一些问题进行探讨，其中包括：

• 什么是六价铬？
• OSHA 允许的暴露水平
• 哪些工业工序会产生六价铬？
• 工人会如何暴露？
• 六价铬对身体有什么影响？
• 如果工厂中存在六价铬，雇主和员工需要做些什么？

什么是六价铬？

六价铬主要呈现为三种形态： 1) 三价铬，是铬矿石的自然产物，也是正常新陈代谢所必需的营养成分；2) 金属铬或元素铬，通常用于宇航合金；以及 3) 六价铬，通常产生于焊接和热喷涂等工业工序。   

六价铬是毒性最大的铬。

阅读相关文章或刊物时，您会看到六价铬的不同表达方式，包括： Hex Chrome、Chrome VI、CrVI 和 Cr 6+。

OSHA 允许的暴露水平

职业安全与健康管理局 (OSHA) 规定了两个六价铬暴露水平。 六价铬的最新允许暴露水平 (PEL) 是 5 µg/m3 微克/立方米（每班 8 小时）。  PEL 从 52 微克/立方米降到了 5 µg/m3 微克/立方米。 整整 10 倍！

第二个水平称为行动水平 (AL)，是 2.5 µg/m3 微克/立方米。 一旦达到这个值，雇主就必须采取特定措施，若不采取相应措施就可能会遭受处罚。

六价铬从何而来？

一些会产生六价铬的工业工序如下：

• 涂层（喷涂底漆/涂料）
  • 含铬酸盐涂层： 染料、涂料、墨水和塑料
  • 镀铬
  • 混合/打磨含铬涂层  
• 焊接含铬合金
  • 不锈钢和镍合金
• 热喷涂，包括等离子体、电弧和燃烧（包括 HVOF，即超音速火焰喷涂）
  • 原料中的金属铬可以转化为六价形态。
  • 在包含任何形态的铬的原料中，都可能存在六价铬。
• 铬铁矿石的熔炼
• 硅酸盐水泥杂质
• 浸渍处理槽
  • 阳极氧化处理和电镀生产线
• 皮革鞣制加工 - 重铬酸铵

需要说明的重要事项：  在您的设施中，可能会产生含有六价铬的粉尘、烟雾或油雾。 必须认识到六价铬自身的最高容许浓度 (TLV) 可能低于作为气载污染物的其他成分。

要切记六价铬通常只是所产生的粉尘、烟雾和油雾中的一部分，并且其他工序也会产生含有少量六价铬的烟雾。 还需要注意，完全有可能出现虽然某个工序产生的六价铬超过了六价铬 TLV，但却低于所产生其他烟雾的 TLV 的情况。

含六价铬材料所产生的典型颗粒粒径因工序和应用而异。

工人是如何暴露于六价铬环境中的？

如果您的公司的某一工序会产生六价铬，则工人可能会因多个来源而暴露。

• 在产生粉尘、烟雾和油雾的工序中，您可能会通过口鼻吸入六价铬。
• 如果含有六价铬的介质落在您的皮肤上，它会通过皮肤被吸收。
• 摄入（吞咽）。 如果工人不适当注意个人卫生，那么未加遮盖的食品、烟草和/或化妆品都可能会被污染然后被摄入。

六价铬对人体有什么影响？

六价铬进入人体后，通常会以特定器官为目标。 例如，呼吸道（黏膜吸入性损伤）、鼻中隔（两个鼻孔之间的组织）穿孔、肺、眼、皮肤、肝和肾等。

暴露在六价铬环境中的工人可能会出现鼻窦刺激、流鼻血、溃疡（胃部和鼻腔）、皮疹、胸闷、气喘和呼吸短促等症状。

对雇主的要求

如果公司已确认生产工序中有可能产生六价铬，就必须采取以下措施：

• 进行空气采样、
• 提供医疗监护并将监护结果通知员工、
• 实施工程控制、
• 应用呼吸保护计划、
• 划定存在六价铬的工作区域的界限、
• 执行员工培训计划、
• 向员工提供 OSHA 条例和公司政策。

当六价铬浓度高于 PEL 时

如果某个工序所产生六价铬浓度高于 5 µg/m3 微克/立方米的 PEL 值的时候，就必须采取工程控制措施。 在 2010 年 5 月 31 日以前，必须制定并施行工程控制措施。 在此之前，除非已实施工程控制，否则必须强制采取呼吸防护措施。 请注意，OSHA 不允许通过员工岗位调动来达到合规的做法。

焊接和热喷涂会产生大量的六价铬排放物。 烟雾中六价铬的含量可能受以下因素影响：

• 焊接或热喷涂的方式
• 电焊条或电焊枪的类型（仅限焊接）
• 母材材料和成分（仅限焊接）
• 焊粉或焊丝的成分
• 电压（较高电压可提高生产速度，但会增加烟雾量）
• 电流
• 电弧长度（仅限焊接）
• 保护气体（仅限焊接）
• 焊接或热喷涂的速率
• 焊接角度（仅限焊接）

在估算某个工序产生的含六价铬的烟雾量时，请记住：

• 熔化速率增加，烟雾产生率会随之增加
• 功率增加，烟雾产生率会随之增加

可以使用以下公式估算烟雾中的六价铬含量：

E = W x PC x EF x CF

• E = 排放的特定金属量 [磅/年]
• W = 使用的电焊条的总重 [磅/年]
• PC = 特定金属成分的百分比 [%]
• EF = 每吨电焊条的排放系数 [磅/吨]
• CF = 换算系数 [1 吨或 2000 磅]

排放系数有多种不同的表达方式：

• 每磅电焊条可产生的颗粒比率 %
• 每磅 (lb) 电焊条产生的颗粒毫克数 (mg)
• 使用的每磅电焊条的污染物磅数

另外，可以通过将烟雾产生率乘以铬含量，再将结果乘以六价铬比率，来估算排放系数：

• FGR x 烟雾成分 x Cr6+ 形态铬的百分比
• （烟雾磅数/电焊条磅数）x（Cr 磅数/烟雾磅数）x（烟雾中的 Cr6+/cr 比率）

请注意： 排放系数 (EF) 没有单位 = [%] x [%] x [%]

OSHA 要求在合理可行的情况下尽可能地降低暴露水平。

对于可能存在六价铬的工作区域和区域边界，公司应至少采取以下措施：

• 对于空气暴露水平高于 PEL 的区域，必须使用适当引导标识树立边界，以限制擅自进入。
• 需用到六价铬的工序周围的区域必须不存在表面污染。 在清除表面污染的 4 种方法（清扫、压缩空气喷吹、湿拖把清理和真空吸尘）中，只有用湿拖把清理和高效过滤真空吸尘这两种方法有效且可以接受。 只有在真空吸尘行不通的极特殊情况下，才可以使用压缩空气喷吹；有关这些特殊情况，请在 OSHA 网站查询。

各公司应向所有员工公示相关规定。  

对员工的要求

员工同样也有责任，那就是保护好自己。 员工必须佩戴适当的个人防护用品，掌握好的内务整理技能、遵守已实施的工程控制措施以及坚持良好的个人卫生习惯。 良好的个人卫生包括上班期间不吸食烟草、不涂抹化妆品、不吃任何东西、不将手指放入口中或鼻孔中，以及在进行上述任何活动之前、休息或结束班次之前洗手/洗脸。

工程控制应包括有效的粉尘和烟雾过滤

设计合理的通风系统，需包括一台正常运行的除尘器，是降低设施中常规六价铬暴露水平的重要因素。

如上文中的表格所示，携带六价铬的烟雾颗粒的粒径从 0.05 microns 微米到 34 microns 微米不等，相差悬殊，且大多数颗粒都在很小的粒径范围内（从亚微米到 2 microns 微米）。 因此，有必要在除尘系统中使用可捕获各种粒径的颗粒（从亚微米级颗粒到大颗粒）的滤材。  推荐使用高效滤芯，如 Donaldson® Torit® 的 Ultra-Web® 纳米纤维滤芯。 每个滤芯应具有至少 1.5 in. 英寸水柱（1 英寸水柱 = 25.4 毫米水柱）的压降，以达到优化性能的目的。

设计合理的通风系统会在不同的集尘罩提供足够的捕获速度，以帮助控制任何包含六价铬的排放物。  ACGIH 工业通风指南中提供了几个示例，包括：

• 有关焊接的 VS-90-01 到 03
• 有关机扑焊接的 VS-90-20
• 有关金属喷涂的 VS-90-30
• 有关气割的 VS-90-10
• 250 英尺/分钟（1 英尺 = 0.3048 米）的分区激光台（未覆盖）

通过将功能强大的唐纳森 Torit Downflo® Oval 除尘器、Easy-Trunk® 或 Porta-Trunk® 烟雾除尘器相结合，设计合理且运行良好的通风系统能够降低在含六价铬的粉尘和烟雾中的暴露水平。

不建议进行环境烟气除尘（有时称为全面通风），因为这种方法通常只能在给定的时间内清洁 70% 的空气。 环境烟气除尘的功能确实不足以清除有可能包含六价铬的烟雾。 捕集罩位置应尽可能靠近产尘源头并通过管道接入设计精良的粉尘/烟雾除尘器，能够确保更有效地捕获烟雾颗粒。

您的唐纳森 Torit 销售代表可以帮助确定哪一款粉尘过滤产品最适合您的通风系统设计和运行。 虽然唐纳森 Torit 工程师并非六价铬方面的专家，但他们了解空气滤芯并且能帮根据您的通风需要选择合适的滤芯。

摘要

总之，六价铬是一种受管制的有毒材料，必须通过实施适当预防措施对其进行处理，其中包括： 

(a) 视需要实施工程控制
(b) 必要时佩戴呼吸防护用品
(c) 良好的内务整理实践
(d) 佩戴适当的个人防护用品
(e) 良好的个人卫生习惯。