詹姆斯·a·赫斯特,约翰·a·沃尔帕托和格里高利·e·奥唐纳
化学分析分支,TestSafe澳大利亚,WorkCover新南威尔士、5大街先驱,Thornleigh, 2120年新南威尔士,澳大利亚。电子邮件:(电子邮件保护)
介绍
工业环境构成潜在危险的情况下,工人可能暴露于各种机载有毒元素在他们的呼吸区。的一个主要焊接烟雾气溶胶分数感兴趣的。的主要类型的焊接,大约有20个程序使用。两种常见的技术是人工金属电弧焊接和金属极惰性气体保护电弧焊。1有毒烟雾元素出现的通量和核心金属以及焊接表面。职业卫生调查期间,有必要监控等有毒元素和关联水平发现在工作场所接触相关标准,如美国政府工业卫生会议(工作者)阈值限制值(电磁阀)或其他监管机构的价值观。焊烟通常是呼吸道和直径小于1µm,尽管可能发生粒子聚集。在澳大利亚,焊接烟雾抽样是根据澳大利亚标准as3853.1 - 2006。2本标准确定个人暴露给一个总重量测定焊接烟气收集膜过滤器的质量对于一个已知体积的空气采样。必须指出的是,更大的粒子也可能收集因为焊接过程可能涉及磨削等相关操作。
过滤器可以进一步的特点是决定焊接烟元素浓度的收集。这可以通过x射线荧光光谱仪光谱法。很容易执行,同时测量校准和样本收集策略对分析结果有很大影响。当薄层粉尘或熏样品收集在膜过滤器有一个线性加载计数率和元素之间的关系。两个主要因素可能导致这种关系分解。这些是:第一,吸收和增强效果和第二,粒度的影响。吸收效果出现增加样本加载和从线性偏差的主要原因。增强效应可能发生当元素测量荧光从附近的主要元素感到兴奋的矩阵。光元素都影响更明显,因此,限制可用的样本载荷。对于一个典型的测量矩阵的钛铁,这个装载限制是2毫克/ 25毫米过滤器。 Particle size effects are also worse for the lighter elements and occur because dust or fume loadings are not necessarily homogeneous. Hence, individual particles, when significantly large enough, will absorb radiation to a greater or lesser extent, depending on the mass absorption coefficients causing the linear relationship to break down. Fortunately, elements of occupational interest are those with atomic numbers greater than Ti and these effects are not significant, provided the thin layer condition is maintained. For light elements, there are, however, involved procedures for dealing with overloaded filters and particle size effects. Other considerations are the type of collection filter, uniformity of deposition on the collection filter and dust falling off the filter. In addition, spectral interferences such as line overlaps also need to be considered.
最通常使用传统的校准方法如基于MDHS91,3OSHA id - 2044或停止NIOSH 7200。直接过滤媒体分析光谱仪谱与小样品制备其他过滤器的安装。职业卫生感兴趣的元素通常范围从Ti (Z= 22)Pb (Z= 82)。这包括那些特别的兴趣焊接烟如镍、铁、锰和铬。校准的光谱仪可以通过重量分析地使粉尘生成标准,准备使用相同类型的采样头的使用领域,使灰尘沉积模式的标准与样品相匹配。或者,其他的程序包括应用金属溶液或悬浮液滤纸和允许溶剂或液体蒸发,准备金属沉淀使用络合剂包括硫代氨基甲酸或使用离子交换过滤器文件。
分析性程序
PANalytical 2.4 kW Axios波长色散x射线荧光光谱仪与铑管,真空下运行的特点,是用于所有测量。仪器设置包括细准直,25毫米通道面具,闪烁或流量计检测。LiF200分散晶体用于大多数元素除了Sn和Cd LiF220使用。
对于每一个元素的测量,八个标准准备装载约1000µg每个元素。元素的各自的氧化物主要是使用。准备包括钛元素铅和粉尘收集25毫米保利(氯乙烯)(PVC)薄膜过滤器。其他如聚碳酸酯或醋酸纤维素膜过滤器可以使用,但往往是静态收费问题聚碳酸酯醋酸纤维素过滤器过滤和重量不稳定。一个未使用的PVC过滤器被用作一个空白。标准准备使用一个封闭的灰尘一代装置类似于呼吸道石英标准做准备。5尘一代装置如图1所示。泵开启,通过快速打开河豚管船内,一阵传入的空气的尘埃。使用预先称量好的过滤器在采样头收集灰尘然后post-weighing,元素尘埃加载标准可以做好准备。集合时间不同获得不同的载荷。修改英国原子能管理局(UKAEA)可吸入粉尘采样头(seven-hole)一起使用个人采样泵在L 2±0.2分钟1。准备的标准安装在50 mm铝环使用聚酰亚胺薄膜聚酰亚胺薄膜过滤,然后由光谱仪分析了三明治。总分析时间大约是11分钟。漂移校正应用和线重叠修正。矩阵修正并没有使用和灰尘假设之间的差异和焊接烟雾对粒度不会存在一个问题,因为比Ti测量更重的元素。的平方根加权校正元素进行更多地专注于低浓度标准和由此产生的所有元素的回归数据如表1所示。这个表也给定量的统计检测极限和限制。
聚酰亚胺薄膜之间的过滤器样本安装电影前分析和典型的布置如图2所示。
表1。焊烟校准数据程序。
通道 |
坡 |
y拦截 |
背景 c年代1 |
K µg |
时间 |
r
2
|
LOD |
定量限 |
SnKa |
16 |
2 |
323.9 |
5.8 |
60 |
0.9993 |
0.40 |
2.0 |
CdKa |
2 |
0 |
7.8 |
6.6 |
60 |
0.9993 |
0.44 |
2.2 |
MoKa |
350年 |
-42年 |
611.4 |
4.4 |
8 |
0.9998 |
0.07 |
0.4 |
PbLa |
110年 |
20. |
485.6 |
10.5 |
20. |
0.9994 |
0.13 |
0.6 |
阿斯卡 |
66年 |
3 |
440.7 |
7.8 |
32 |
0.9990 |
0.16 |
0.8 |
时 |
382年 |
-23年 |
408.9 |
7.7 |
16 |
0.9988 |
0.04 |
0.2 |
ZnKa |
405年 |
144年 |
445.5 |
7.3 |
12 |
0.9997 |
0.04 |
0.2 |
WLa |
40 |
3 |
124.7 |
6.2 |
24 |
0.9995 |
0.16 |
0.8 |
CuKa |
163年 |
168年 |
334.3 |
6.3 |
12 |
0.9979 |
0.09 |
0.5 |
NiKa |
196年 |
26 |
174.9 |
2.6 |
12 |
0.9996 |
0.06 |
0.3 |
CoKa |
187年 |
2 |
142.8 |
4.6 |
12 |
0.9985 |
0.05 |
0.3 |
FeKa |
215年 |
135年 |
324.1 |
10.3 |
12 |
0.9972 |
0.07 |
0.3 |
MnKa |
209年 |
17 |
141.0 |
4.7 |
12 |
0.9971 |
0.05 |
0.2 |
CrKa |
201年 |
27 |
123.1 |
10.1 |
12 |
0.9986 |
0.05 |
0.2 |
VKa |
168年 |
6 |
82.0 |
6.1 |
12 |
0.9992 |
0.04 |
0.2 |
TiKa |
146年 |
17 |
71.9 |
9.1 |
12 |
0.9987 |
0.05 |
0.2 |
LOD=检测极限的95%置信区间。
定量限=定量限度背景(10个标准差)。
K=加权均方根偏差校准线。
r2=确定系数。
评价的方法
校准的事实标准,焊接烟雾一般不是商业化,程序使用原子吸收分光光度法(AAS)检查有时使用光谱仪标准和样品。然而,和其他技术,这可能有自己的困难。因此如果样品可以获得良好的实践和分析能力项目评估分析方法的一部分。不幸的是,许多能力计划只使用涨水过滤器,并不是真正的适合方法评估。因此,它是理想的分析真正的焊烟样品。样品从实验室内部能力获得项目的健康与安全实验室(高速逻辑)在英国,称为工作分析计划能力(黄蜂)计划焊接烟雾,满足这一标准和光谱仪进行分析的方法。这些能力计划样本由高速逻辑利用多端口采样器和实际焊接烟生产分析物在一个复杂的焊接烟矩阵。元素决定的是镍、铁、锰和铬。载荷范围从4 - 114µg倪,9 - 527µg铁、6 - 77µg Mn和52 - 229 Crµg。样本4轮的能力计划,包括16个样品,进行分析。平均复苏,标准差(SD)和相对标准偏差(RSD)表2中给出。平均回收率结果黄蜂92 - 103%的样本目标值相对标准偏差值的3 - 7%。 Given that these proficiency program samples are prepared with real welding fumes and not simply spiked filters, the results were found to be satisfactory.
该方法也为重复性和评估发现小于1%相对标准偏差测量的基础上监控样品。
表2。恢复数据为黄蜂熟练样本。
倪 |
菲 |
锰 |
Cr |
|
% (n) |
92.8 |
94.7 |
100.0 |
102.8 |
SD% (n) |
5.9 |
3.5 |
3.0 |
7.3 |
标准偏差(%) |
6.3 |
3.7 |
3.0 |
7.1 |
SD=标准差
标准偏差相对标准偏差(%)=
n= 16。
Standardless分析
现代x射线光谱仪是稳定的,以最小的漂移,没有发生重大变化,如提供新管流量计窗口,破坏监测标本等。因此,分析方法校准只需要执行一次,剩下校准有效的几个月,如果不是几年一些元素,提供监控执行漂移修正运行并检查样品。然而,准备合适的校准标准仍然存在的问题,对焊接烟气分析。这是因为,对于一些化学物质,它可能很难做出合适的校准标准或标准的化学物质并不可用。商业基本参数或standardless软件包可能提供解决这个问题的一种手段。最初,这些类型的项目被视为半定量但现在可以考虑量化对于某些应用程序。他们可以校准稳定厚强度校准器标本,如金属和压粉,然而产生量化的结果令人满意的质量当焊接烟样品进行了分析。6如果没有可用的标准,他们也可以生成校准常数通过插值强度的情节。这有可能消除单调的灰尘或沉淀标准做准备。可能存在的问题和基本参数的方法,然而,在假设可能需要对试样的氧化态分析,是否正常化的结果和假设对所有元素时矩阵的性质不能确定。然而,这些类型的项目工作,多年来,制造商提供的新产品和改进产品。
结论
光谱仪谱提供了一个方便、准确和可再生的方法分析元素的焊烟从呼吸区收集工人职业性暴露的风险。
引用
- 国家职业健康安全委员会(NOHSC),焊接烟雾和气体。澳大利亚政府发布服务,堪培拉,澳大利亚(1990)。
- 澳大利亚标准,健康和安全在焊接和盟军Processes-Sampling运营商呼吸的空气颗粒物和气体区为3853.1 -2006年第1部分:空气粒子的抽样。标准的澳大利亚,澳大利亚悉尼(2006)。
- 健康和安全执行(HSE),有害物质的测定方法:mdh 91:金属和非金属由x射线荧光光谱法工作场所空气中。HSE书籍,萨德伯里,英国(1998)。
- 职业安全与健康管理局(OSHA),采样和分析方法:id - 204:定量x射线荧光分析的工作物质。美国盐湖城OSHA技术中心(2002)。
- 国家卫生和医学研究委员会(NH&MRC),方法测量可呼吸的空气粉尘的石英的红外光谱和x射线衍射测量。半岛综合体育官方APP下载德甲澳大利亚政府发布服务,堪培拉,澳大利亚(1986)。
- J.A.赫斯特,J.A.沃尔帕托和ge O ' donnell”元素的测定焊接烟x射线光谱法和UniQuant”,x射线范围。61 (2011)。doi:10.1002 / xrs.1295
