金属切削液油雾油烟的危害

金属切削液油雾油烟的危害 大 中 小 日期: 2010-01-20 来源: 中国刀具商务网 金属加工润滑剂在工作过程中会产生油雾,其中?5um的液滴颗粒会对人体造成危害,导致一些职业疾病,国外对油雾的研究和控制较早关注,进行过调查并出台相关法规,提出油雾控制强制。2003年5,8月,上海石油商品应用研究所对江苏、浙江、上海3个地区的43个金属加工车间进行油雾浓度抽样调查,结果为油雾浓度低于0.5 mg/rn3的占39.5,,低于5 mg/m3的占86,,高于5 mg/m3的占14,降低金属加工车间油雾的有效途径包括机械降雾、使用低油雾金属加工润滑剂、尽量使用深度精制的基础油等,建议尽快制订中国的相关法规,发展新型金属加工润滑剂。 烃类的油雾能够造成大气污染的事实已得到人类的充分重视。金属加工润滑剂是一种非常复杂的混合物,它除了含有烃类组成外,通常还可能含有磺 酸盐、脂肪胺、硝酸盐、染色剂、杀菌剂等各种化学物质。如果是已经投入使用的润滑剂,由于烃类的氧化、微生物的繁殖或外界杂质的污染,金属加工润滑剂中就有可能含有更多对人体和生态环境有害的化学物质。因此，控制金属加工车间的油雾浓度,是值得工厂管理者、职业安全与健康管理机构和润滑剂制造商共同关注的课。 1金属加工润滑剂油雾的产生与危害。 1.1油雾的产生及存在形式。 金属加工润滑剂的工作过程决定了其油雾产生形式包含了机械、物理和物理一化学方式同时存在。为了有效地润滑、冷却和清洗,金属加工润滑剂在使用中要经历泵循环、喷雾、射流与高速旋转的刀具激烈撞击和高温蒸发等过程。油雾产生的方式不同,其颗粒直径范围也有较大区别。一般情况下,机械雾化过程产生的油雾主要以液滴形态存在,液滴直径范围较宽,通常为2~10 um。蒸发产生的油蒸汽在冷凝过程中也会形成直径非常细小的冷凝悬浮体,粒径通常为2 um以下。研究明,车间里大气中油雾粒径的最大分布区为1 um,对磨床周围油雾粒径的测试结果表明95,的液滴直径小于3um。润滑剂的大量蒸发使加工车间空气中的总烃含量比油雾测试值大得多,但是医学研究证明,油蒸汽和大颗粒液滴对人体肺部的危害相对较小。以油蒸汽形态存在的油雾被吸入肺部又被呼出,它们并不会被肺泡捕获,而大颗粒 的油滴无法通过鼻子和支气管进入肺部。只有以液滴形式存在,且直径小于5 um的油雾颗粒才能顺利到达肺泡，并在肺部沉淀,从而造成对人体的危害。 1.2金属加工润滑剂油雾对劳动者健康的危害。 金属加工润滑剂与多种职业病有关。已知的可导致发病率明显增高的职业病包括良性的呼吸系统疾病(包括哮喘、肺炎等)、过敏性皮肤病和恶性肿瘤。以动物为试验对象的研究结果表明,狗接触5 ~100 mg/m3油雾12个月以上,会出现含脂肪的肺泡和巨噬细胞脂肪性肉芽肿,并且呼吸组织出现形态改变的特征。1996年有人对美国一家使用乳化液的滚珠轴承制造厂的166名工人进行了哮喘病调查,结果表明当车间中的油雾浓度为0.65 rng/m3 时，经常接触金属加工液油雾的工人中有4,患上了哮喘;而同一家工厂中没有接触加工液油雾的工人中,患哮喘病人数为零。美国劳动部统计局发布的职业皮肤病调查报告也表明,1991年全日制工人皮肤病的平均发病率是0.77?;而同年装配螺钉和普通机械加工行业的发病率分别为3.33?和2.22 ?,这两个行业也是工作环境中油雾浓度最高的行业。 金属加工润滑剂油雾的致癌性是人们最关心、 也是争论最多的问题。许多流行病学的研究都曾在2001年，美国政府工业卫生学家协会提出了将车间油雾控制指标改为0.2 rng/m3的建议修订值。并于2002年10月组织了“矿物油雾和金属加工液对健康影响的专题报告会”。会上交流了矿物油雾与人体健康相关研究的最新成果。可是将油雾限制标准修订为0(2 mg/m3的受到美国独立润滑剂制造商协会的强烈反对,该协会认为用对金属加工液的研究结果去影响矿物油雾标准的制订是不合适的,建议将矿物油与金属加工液分开考虑 6。事实上，英国国家标准EH40/2002[7] 中已不再将金属加工液的油雾极限列入其中,而是分别控制各类有毒物质的浓度。 2(2国外金属加工车间油雾控制现状。 美国大型工厂通常都配有施工健康及安全专员,并且设有健康与安全管理程序。为了考察这些大型工厂内车间油雾的水平，研究人员在1994,1997年对美国中西部地区的大型汽车制造厂生产车间金属加工液油雾情况进行了测试,结果见表1。 表1 美国大型汽车制造厂生产车间油雾浓度测试结果。 表1测试结果表明,在6~9年以前,美国大型汽车制造厂金属加工液油雾浓度大部分控制在0.5mg/m3以下。小型工厂除了厂房面积、工人和机器规模都较小外,通常对健康与安全的关注也与大型工厂有一定区别。1997年1月,1998年1月,研究人员专门对全美32个不同工业部门的79个小型工厂空气中的加工液油雾进行了采集和评价.测试结果表明,79个工厂中98,的油雾浓度小于5 mg/m3,62,的油雾浓度小于0.5 mg/m3,不同类型加工液的统计结果见表2。 表2美国79家小型工厂生产车间油雾浓度测试结果。 由表2可见,美国小型工厂中约有50,使用油基类润滑剂的工厂油雾浓度超过0.5 rng/m3的限值 3。中国部分地区金属加工车间油雾浓度抽样调查。 2003年5,8月，上海石油商品应用研究所对江苏、浙江、上海3个地区的26家金属加工企业的43个车间进行了油雾浓度抽样调查，结果见表3。 表3 国内43个金属加工车间油雾浓度测试结果。 由表3调查结果可知，在被调查的43个车间 中，油雾浓度小于0.5 mg,m3的车间有17个，占调查总数的39.5,。油雾浓度小于5 mg,m3的车间 有37个，占调查总数的86,。令人担忧的是有6个车间油雾浓度大于5 mg,m3，占调查总数的 14,，其中车间油雾最高值为26(25 mg,m3。如果 这些车间使用的润滑剂基础油为普通精制矿油，将对操作工人的健康造成很大的危害。 值得指出的是本次抽样调查是在南方地区的夏季进行的，工厂车间的门窗基本采取全开式，因此，本次调研结果恐怕不适合用于推断我国北方地区冬季车间门窗全部关闭时的情况 在车、铣、钻、磨等金属加工过程 中，由于金属切削液的使用，会在空气中形成大量的油雾颗粒。这种现象使得工人呼吸区域中的空气质量 问题受到广泛关注。因为长期暴露在这种油雾中对工人健康十分不利，而据美国职业安全与健康国立研究所 (NIOSH)统计，每年暴露在金属切削液 油雾 中的工人多达 120万„。因此，对 金属切削液油雾的研究是一项意义重大的课题。 削液油雾的形成 1 金属切 1(1 油雾的产生机理为了有效地润滑、冷却和清洗，金 属切削液在使用过程中要经历泵循环、喷射与高速旋 转的刀具或工件激烈撞击和高温蒸发等过程，这就决定了其油雾产生的原 因 非 常 复 杂，机械、物理和化学的因素互相交织，共同作用。但是，并非所有因素都对油雾的产生具有决定性影响， 加工过程中金属切削液油雾的形成主要可以归因于两种机理，雾化和蒸发:雾化是机械能转化为液滴表面能的过程，主要是由于液体对机床系统内的固定及旋转单元 的激烈冲击 ，被其打碎 ，形成细小液滴漂浮在工作环境中;蒸发的发生是由 于切削区产生大量的热，这些热量传人切削液使它的温度明显高于饱和温度，在固 一液接触面上就发生沸腾并产生蒸汽。这些蒸汽随后以周围空气中的小液滴或其它粒子为核心凝结 ，形成油雾 。图 1为加工过程中油雾生成机理的示意图。 1(2 油雾的存在形式 金属切削过程可以产生以下三类油雾: (1)由喷射 冲击产生 的干净油雾 ，不含固体粉尘 ; (2)因加热或高速切削的高温导致蒸发或灼烧而产生的烟雾; (3)磨削时金属切削液喷射产生 的含磨削粉尘的油雾。油雾产生的方式不同，其颗粒直径范围也有较大区别。一般情况下，机械雾化过程 产生的油雾主要以液滴形态存在，液滴直径范围较宽，通常为 2,10um。蒸发产生的油蒸汽在冷凝过程 中也会形成直径非常细小的冷凝悬 浮体，粒径通常为 2um以下。医学研究证明，油蒸汽和大颗粒液滴对人体肺部的危害相对较 小。以油蒸汽形态存在的油雾被吸入肺部又被呼出，它们并不会被肺泡捕获，而大颗粒的油滴无法通过鼻子和支气管进入肺部。只有以液滴形式存在，且直径小于5um的油雾颗粒才能顺 利到达肺泡，并在肺部沉淀，从而对人体造成较大的危害 2 金属切削液油雾的危害性 金属切削液油雾的存在使得火灾隐患在有油雾的地板上滑倒的可能性增加，如雾的空气排出车间，还会对环 境造成污染属切削液油雾最大的危害还在于它对接触响。工人长期暴露在金属切削液油雾中会统疾病 、过敏性皮肤病和恶性肿瘤等疾病显增高 ，并且可能造成遗传性影响。金属切削液成分复杂，其中的添加剂和污染物都可能作为刺激因素诱发突发 性哮喘，恶化原有哮喘的病情 ，或引起无哮喘病人的气道不适。在四类金属切削液中，可溶性油和纯油与哮喘相关。纯油、可溶性油和合成油这三类 已被确认由于吸人过程会引起工人的气道功能 (41,0(55mg,m ，工人长期接触紊乱和呼 吸道疾病。即使油雾浓度仅为0 这种油雾仍会导致慢性支气管炎、胸部不适和气道刺激等。早期并没有对暴露在金属切削 液油雾中的工人进行过敏性肺炎方面的研究 ，然而，由于近年患过敏性肺炎的工人数量的激增，长期接触油雾会导致肺炎这一事实得到了研究和证实 。关于金属切削液油雾对工人肺功能的影响方面的研究资料还比较匮乏。其原因之一是能够被观察到的肺功 能下降大多都是不可恢复的，此外还由于肺功能下降与所接触的油雾的量有关，是一个长期积累的结果。但是以动物为试验对象的研究结果表明，狗接触 5,100mg,m 油雾 12个月以上 ，会 出现含脂肪的肺泡和巨噬细胞脂肪性肉芽肿，并且呼吸组织出现形态改变的 特征。 金属切削液油雾的另一大危害是其致癌性，金属切削液的致癌性主要取决于其添加剂的浓度 、受污染情况和使用条件。目前还没有针对人类进行 的金属切削液致癌性方面的研究，而以动物为研究对象的试验研究则发现 ，切削液的油雾能够导致皮肤瘤,皮肤癌刺瘤、肺癌和胰腺癌。对于切削液油雾的致癌性 ，目前还存在着许多争论:虽然许多流行病学的研究 都曾经报道了金属切削液及其油雾的致癌倾向，可是由于癌症的潜伏期特别长，流行病学的研究往往只能评价20,30年前某物质导致的危 害。为此有研究者指出几十年前的金属切削液的组成完全不能代表今天的切削液的情况。特别是炼油发生了巨大的变化，更大限度地去除了多环芳烃和其它不理 想组分，因此把原来证明的致癌倾 向推广到目前的切削液是不合适的。但是由于金属切削液组成的复杂性，要简单地证明其不具致癌性也是十分困难的 。与对其它方面健康危害的研究相比，关于切削液油雾 对遗传学影 响的研究是最 少的。根据 1995年Fuchs J等人的研究结果，IARC(联合国国际癌病研究专署)将 N一亚硝基二乙醇胺 (NDELA)定性为2B致癌物 (对人类可能致癌)。NDELA强烈影响到单 核血细胞 DNA链的断裂。暴露在 NDELA浓度大于500mg,m 的 空 气 中 的 工 人 比 暴 露 在 浓 度 低 于50mg,m 的 DNA链 断裂数 目明显增 多。虽然 EPA(美国环境保护署)已经禁止将 NDELA作为金属切削液的添加剂 ，但是在亚硝基化剂的作用下 ，三乙醇胺 (TEA)和二乙醇胺 (DEA)仍然能够发生反应，在金属切削液中生成。