Токсикологическая оценка металлов, входящих в состав припоев и покрытий для бессвинцовой пайки — КиберПедия 

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...

Токсикологическая оценка металлов, входящих в состав припоев и покрытий для бессвинцовой пайки

2021-03-18 137
Токсикологическая оценка металлов, входящих в состав припоев и покрытий для бессвинцовой пайки 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

К наиболее токсичным металлам относятся ртуть, кадмий, свинец, мышьяк. Они не являются ни жизненно необходимыми, ни благотворными, но даже в малых дозах приводят к нарушению нормальных метаболических* функций организма. Объединенная комиссия ВОЗ по пищевому кодексу (Codex Alimentarius) включила ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, стронций, цинк и железо в число компонентов, содержание которых контролируется при международной торговле продуктами питания. Медико-биологическими требованиями СанПиН 2.3.2.560-96 определены критерии «опасности» следующих металлов: свинец, кадмий, ртуть, медь, цинк, олово, железо.

Анализ припоев и паяемых покрытий в производстве изделий радиоэлектроники показал, что в их состав входят в основном следующие металлы: Bi, Jn, Cd, Co, Cu, Ni, Sn, Ag, Sb, Р, Zn. Свойства данных металлов с точки зрения безопасности жизнедеятельности приведены в табл. 5.2.

 

Табл. 5.2. Токсикологические свойства металлов

Висмут Предельно-допустимая концентрация в рабочей зоне (ПДКр.з.) для Вi и его неорганических соединений – 0,5 мг/м3. Его органические производные действуют на почки и в меньшей степени на печень. Так как висмут и его соединения не вызывают отравлений при работе с ними, его рассматривают как наименее токсичный тяжелый металл, используемый в промышленности в настоящее время.
Индий и его соединения Растворимые соединения индия влияют на центральную нервную систему (ЦНС), белковый обмен. Хронические отравления: боли в суставах и костях, разрушение зубов, нервные и желудочно-кишечные расстройства, сердечные боли, общая слабость. ПДКр.з. для индия оксида – 4 мг/м3. Защита: респираторы от пыли.
Кадмий По своим химическим и физическим свойствам кадмий имеет большое сходство с цинком и вместе с ним встречается в природе. Вдыхание соединений кадмия при концентрации его в воздухе выше 1 мг/м3 в течение 8 ч (а при более высоких концентраций и в течение более короткого промежутка времени), может привести к химической пневмонии, а в тяжелых случаях вызывает отек легких. Потребление напитков, содержащих примесь кадмия в концентрациях превышающих 15 мг/л, ведет к появлению симптомов пищевого отравления. Источником загрязнения пищи могут быть посуда с глазурью, содержащей кадмий, а также кадмиевые припои. Полагают, что возможным следствием длительного воздействия кадмия при концентрациях в воздухе, превосходящих 0,1 мг/м3, является эмфизема легких. Вызванная кадмиевая эмфизема легких может снижать трудоспособность, быть причиной инвалидности и сокращать продолжительность жизни. При длительном воздействии низких концентраций в первую очередь поражаются почки. Следует подчеркнуть, что поражение почек, вызванное кадмием, носит необратимый характер и состояние может ухудшаться, даже если воздействие кадмия прекращается. Важнейшие источники отравления кадмием – питание и курение. ПДКр.з. для кадмия и его неорганических соединений: 0,05 мг/м3 – максимальная разовая, 0,01 мг/м3 – среднесменная.
Кобальт и его соединения Влияют на сердечно – сосудистую систему, расширяют сосуды, избирательно поражают сердечную мышцу, активизируют ряд ферментов, регулируют тканевое дыхание. ПДКр.з. для кобальта и его неорганических соединений: 0,05 мг/м3 – максимально разовая, 0,01 мг/м3 – среднесменная. Необходима защита органов дыхания от аэрозолей, спецодежда, защищающая от пыли.
Медь Чистая медь безопасна при попадании в желудок. Она жизненно необходима, с пищей человек ежедневно получает до 5 мг меди в виде ее соединений, из которых усваивается около 5 %. Для водорослей, грибков, бактерий медь является сильным ядом, так как она в кислой среде образует следовые количества ионов меди. ПДКр.з. – 1 мг/м3 максимально разовая.
Никель и его соединения Тетракарбонил никеля выделяется при курении сигарет (2,9 мг на сигарету), раздражает глубокие дыхательные пути (ПДКр.з. – 0,0005 мг/м3). Соединения никеля могут вызывать аллергию (например, сплавы никеля в ювелирных украшениях). ПДКр.з. (в пересчете на никель) для оксидов и сульфидов – 0,5 мг/м3; солей в виде гидроаэрозоля – 0,005 мг/м3.
Олово и его соединения Металлическое олово практически нетоксично. Токсичны неорганические соединения (ПДК – 2 мг/м3) и очень ядовиты большинство органических соединений (ПДК – около 0,1 мг/м3 в перерасчете на олово) и SnH4 (судорожный яд). В относительно больших количествах неорганических соединений олово содержится в консервированных продуктах (ПДК для продуктов питания – 250 мг/кг); в сельскохозяйственных продуктах от 0,05 до 2 мг/кг.
Серебро и его соединения Серебро (металл) нетоксично, однако при многолетней работе с серебром и его солями серебро отлагается в соединительной ткани и, накопляясь, придает им своеобразную серо – зеленую окраску (аргирия). У работающих с пылью AgBr и Ag2S – жалобы на кашель, першение в горле. ПДКр.з.: для серебра – 1 мг/м3, для неорганических соединений серебра – 0,5 мг/м3. Зашита: респираторы, спецодежда из бумажной ткани. Пожарная опасность: сереброорганические соединения при комнатной температуре взрываются. Серебро не горит.
Сурьма При действии паров SbCl2 раздражение слизистых глаз, помутнение роговицы; попадание сурьмы в желудок вызывает металлический вкус во рту, слезотечение, рвоту, боли в животе; сурьмяная пыль при длительном вдыхании может вызывать заболевание легких; при плавке сурьмы ее пыль вызывает раздражение кожи, покраснение и появление гнойников. ПДК для пыли сурьмы металлической: 0,5 мг/м3 – максимальная разовая и 0,2 мг/м3 – среднесменная. Защита: респираторы, очки, спецодежда из плотной ткани.
Фосфор Существует в трех аллотропических модификациях: белый (или желтый), красный и черный. Острая интоксикация белым фосфором является очень тяжелым заболеванием, которое может возникнуть при попадании этого вещества внутрь. Фосфор самопроизвольно загорается на воздухе, что приводит к пожарам и взрывам. Кусочки белого фосфора вызывают тяжелые ожоги при попадании на кожу. В связи с опасностью самовозгорания белого фосфора на воздухе его необходимо постоянно хранить под водой. Нужно обеспечить соответствующую местную и общую вентиляцию на рабочих местах, где имеются даже небольшие количества фосфора. Предотвращение системной интоксикации (и повреждение костей) у людей, имеющих дело с белым фосфором при его производстве или использовании, осуществляют предотвращением или снижением уровня воздействия паров, которые выделяют белый фосфор. ПДКр.з. – 0,03 мг/м3. Защита: противогаз. Тсамовоспл. 44 °С. Склонен к тепловому самовозгоранию. Средства тушения: вода, пена, порошок ПФ. Красный фосфор вызывает тяжелые заболевания кожи. Тсамовоспл. 305 °С; предел воспламенения (ПВ) – 14 г/м3. Примесь 5 % (масс.) желтого фосфора повышает Тсамовоспл. красного фосфора до 360 °С; красный фосфор, содержащий 5 % желтого фосфора, самовоспламеняется на воздухе. Средства тушения: вода со смачивателями, пена, порошок ПВ.
Цинк Жизненно необходимый элемент для людей, животных и растений. Дневная норма поступления в организм 10-15 мг. Цинк нетоксичен. Вредности связаны с вдыханием соединений цинка. Так, оксид цинка вызывает повышение температуры, боли в суставах и мышцах, озноб, кашель. Хромат цинка – канцероген. ПДКр.з. для цинка, (мг/л): 0,1 (Япония); 5 (Россия) и 2 (ФРГ). ПДКр.з. для оксида цинка – 0,5 мг/м3. Тсамовоспл.: аэрогеля 310 °С, аэровзвеси 600 °С. Склонен к химическому самовозгоранию в мелкораздробленном и влажном состоянии. Средства тушения: порошок ПГС-М, объемное тушение.

 

 

5.2.3. Экологическая оценка припоев ПОС40 (40Sn/60Pb) и бессвинцового 95,5Sn/4Ag/0,5Cu

Свинец представляет собой яд, накапливающийся на протяжении многих лет в тканях организма. Согласно данным австралийских служб по охране здоровья рабочих, 30 % попадающего на человека свинца адсорбируется кожными покровами, а 70 % оседает в легких. Внешними симптомами отравления являются головные боли и боли в суставах, однако оно вызывает и скрытые, более серьезные последствия в виде поражений почек и нервной системы, бесплодия и врожденных пороков.

ПДК для свинца и его неорганических соединений приняты: для атмосферного воздуха (ПДКа.в.) – 0,003 мг/м3, для рабочей зоны (ПДКр.з) – 0,01 мг/м3, для питьевой воды (ПДКп.в.) – 0,03 мг/л.

Допустимые максимально разовые концентрации загрязняющих веществ (ЗВ): для оксида олова (в пересчете на олово) ПДКр.з. – 2 мг/м3, ПДКа.в. – 0,02 мг/м3; для меди ПДКр.з. – 1 мг/м3, ПДКа.в. – 0,002 мг/м3; для серебра ПДКр.з. – 1 г/м3, ПДКа.в. – не регламентируется.

Сравним параметры выделений и выбросов на рабочем месте на участке пайки ППИ электропаяльником с применением припоев ПОС40 (олово 40 %, остальное – свинец) и припоя 95,5Sn/4Ag/0,5Cu.

При пайке электропаяльником мощностью 20-60 Вт припоем ПОС40 выделяются: свинец и его соединения 0,005 мг/с; оксид олова 0,0033 мг/с.

При пайке в тех же условиях припоем 95,5Sn/4Ag/0,5Cu выделяется оксид олова 0,012 мг/с. Выделениями ЗВ – серебра и меди – пренебрегаем в виду их малости.

Предположим, что процесс пайки осуществляется в помещении объемом 10 м3 на одно рабочее место под местной вытяжкой с параметрами источника загрязнения атмосферы (ИЗА) и общеобменной вентиляции: диаметр трубы – 0,4 м; линейная скорость потока воздуха в трубе – 3 м/с; объемная скорость потока воздуха в трубе – 0,38 м3/с; эффективность местного отсоса – 0,9; эффективность общеобменной вентиляции – 0,5.

Санитарно-гигиеническая оценка использования припоев ПОС40 и 95,5Sn/4Ag/0,5Cu проведена для рабочей зоны (РЗ), где остаются 10 % ЗВ, которые могут накапливаться в помещении в течение смены.

Концентрация ЗВ в рабочей зоне (Qр.з.) определяется как произведение максимально-разовых выделений ЗВ (q), коэффициента «чистого» времени работы паяльником (0,5), доли ЗВ, выделяемой в помещение (0,1), эффективности общеобменной вентиляции (0,5), времени выделений (1 смена, 8 часов, 28 800 с), отнесенное к объему помещения (10 м3):

Qр.з. = q · 0,5 · 0,1 · 0,5 · 28 800 / 10, мг/м3.

Экологическая оценка применения тех же припоев проведена на ИЗА (Qа.в.), на котором выбрасывается 90 % ЗВ и определяется как произведение максимально-разовых выделений ЗВ (q), коэффициента «чистого» времени работы паяльником (0,5), доли ЗВ, выбрасываемых в атмосферный воздух (0,9), отнесенное к объемной скорости потока воздуха в трубе (0,38 м3/с):

Qа.в. = q · 0,5 · 0,9 / 0,38, мг/м3.

Результаты расчета приведены в табл. 5.3.

 

Табл. 5.3. Концентрации ЗВ и ИЗА при пайке различными припоями

Припой

Загрязняющие

вещества

Рабочая зона

Источники

загрязнения атмосферы

мг/м3 доля ПДК мг/м3 доля ПДК

ПОС40

Свинец и его соединения 0,36 36 0,0059 5,90
Олова оксид 0,24 0,12 0,0039 0,20
95,5Sn/4Ag/0,5Cu Олова оксид 0,86 0,43 0,0143 0,71

 

Сравнительный анализ применения припоев ПОС40 и 95,5Sn/4Ag/0,5Cu показал экологическую безопасность использования в производстве бессвинцовых припоев. Применение припоя, содержащего свинец, при тех же условиях организации рабочего места на участке пайки не удается достичь допустимых уровней ПДК ЗВ как в рабочей зоне, так и на выбросе ИЗА.

Таким образом, утилизация узлов радиоэлектронной аппаратуры должна производиться на специализированных предприятиях. Поэтому вопросы попадания в почву и подземные воды свинца из аппаратуры, содержащей данный металл, являются дискуссионными и требуют дополнительных всесторонних исследований специалистов различного профиля совместно с экологами.

Результаты анализа концентрации загрязняющих веществ в почве в районе полигона ТБО и в населенном пункте (на расстоянии 1,5 км от полигона) показывают, что содержание тяжелых металлов и микроэлементов не превышает нормы ПДК (по данным исследований сотрудников ЗАО НПФ «Овен»). В тоже время следует отметить повышенную концентрацию цинка, кадмия, железа (общ.), свинца и хрома в самом населенном пункте по сравнению с полигоном ТБО.

Превышение ПДК свинца в окружающей среде связано, в первую очередь, с выбросом предприятий, выплавляющих свинец и производящих свинцовые припои, а также с выхлопными газами бензиновых автомобилей.

Отравление растений тяжелыми металлами происходит за счет выпадения токсичных металлов из атмосферы на поверхность листьев. По этому признаку лидирующее положение занимают кадмий и свинец.

При использовании свинцовых припоев источником загрязнения атмосферы свинцом является операция пайки в производстве изделий микроэлектроники (дискретные ППИ, печатные платы и т. д.). Уменьшить концентрацию свинца в рабочей зоне и выбросы в атмосферу при пайке свинцовыми припоями возможно за счет установления специальных фильтров очистки.

 

 


Поделиться с друзьями:

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.029 с.