Operator Health and Safety: Laser Cutting Fumes and Dust
المواد الضارة عند معالجة المعادن بالليزر
أثناء المعالجة الحرارية — في حالتنا القطع بالليزر بمساعدة الغاز — يتشبّع الهواء بغازات خطرة وغبار بالغ النعومة من أكاسيد المعدن المقطوع. تترافق عملية القطع مع شرر وتطاير ورذاذ وضوضاء عالية التردد. لنستعرض المواد الضارة.
الغبار الناعم (الجسيمات الدقيقة)
يولّد القطع بالليزر للمعادن كميات كبيرة من الغبار. بعض الجسيمات أكبر من 1 ميكرومتر، لكن صنفًا خاصًا هو الغبار الناعم (جسيمات أصغر من 10 ميكرومتر — PM10). لا يراه الإنسان ولا يشعر به، غير أنه يشكّل الخطر الأكبر لأنه ينفذ بعمق إلى الجهاز التنفسي.
- تترسّب الجسيمات الملوّثة على جدران الأوعية الدموية فتُضيّقها تدريجيًا وتُبطئ تدفق الدم. النتيجة: ارتفاع خطر تكوّن الجلطات.
- كثير من جسيمات الغبار الناعمة مُسرطنة؛ واستنشاقها بانتظام قد يُسبّب سرطان الرئة.
- يُنتج الاستنشاق المستمر أثرًا تراكميًا قد يفضي إلى أمراض خطيرة مثل الربو الشُّعَبي ومرض الرئة الانسدادي المزمن (COPD) وغيرها.
- قد يُسبّب الغبار حساسية. تظهر في النوبات سُعال شديد، عُطاس متكرر، تدميع العينين، تورّم واحمرار العينين.
الغبار يضر ليس بالعامل فحسب بل بالليزر نفسه: فهو يُخمد الشعاع ويُقلّل دقة القطع.
الهباء الجوي (الأبخرة)
الهباء الجوي هو هواء أو غاز يحتوي على جسيمات صلبة أو سائلة معلّقة أصغر من 1 ميكرومتر. ويُقسَم عادةً إلى غبار ودخان وضباب. الغبار والدخان منظومات من هواء أو غاز مع جسيمات صلبة معلّقة؛ والضباب منظومة من هواء أو غاز مع جسيمات سائلة.
في حالتنا، الخطر يأتي من أهباء التكثّف: تتكوّن أثناء قطع المعدن وتسخينه وتبريده. تتولّد جسيمات مجهرية معلّقة في الهواء.
يعتمد حجم المواد المنبعثة على:
- سرعة القطع؛
- ضغط الغاز المساعد؛
- نوع المعدن ودرجته؛
- معايير القطع.
تُصدر الفولاذات الطرية انبعاثات أقل بكثير من المواد المحتوية على CrNi (كروم-نيكل) أو الصفائح المغلفنة. وعند قطع الفولاذات المسبوكة والمعادن غير الحديدية تنطلق في منطقة العمل أهباء تكثّف؛ وأكثرها سُمّيةً هي أهباء أكاسيد المنغنيز والزنك والفاناديوم والنيكل وغيرها من المعادن ومركّباتها.
في القطع بالليزر تتولّد أبخرة وغبار 97 % من جسيماتها قطرها أقل من 5.7 ميكرومتر.
تأثير المواد المنبعثة من القطع الحراري على الجسم
- أكاسيد الكروم. يُسبّب استنشاقها سعالًا وضيقًا في التنفس وقصور النفس وألمًا في الحلق وتنفسًا شُخّيرًا. الاحتكاك بالجلد يُسبّب احمرارًا وحروقًا وألمًا. والعينان: احمرار وألم وفقدان دائم للبصر وحروق عميقة. أما الابتلاع فيُسبّب مغصًا بطنيًا.
- النيكل ومركّباته. بتركيزات مرتفعة تُسبّب الحساسية (التهاب الجلد، التهاب الأنف، إلخ)، وفقر دم، وفرط استثارة الجهاز العصبي المركزي واللاإرادي، واحتمال أورام تصل إلى السرطان. لا يُحدث تهيّجًا جلديًا مباشرًا، لكن سُجّلت لدى عمّال الطلاء بالنيكل حالات "جرب النيكل" (إكزيما النيكل) ووذمات وبثور وغيرها.
- أكسيد الألمنيوم. لا يُلاحظ أثر سلبي عند ملامسة الجلد. التعرّض القصير لتركيزات عالية من غباره يُهيّج العينين والمسالك التنفسية العليا. التعرّض الطويل أو المتكرّر قد يؤثر على الجهاز العصبي المركزي.
- أول أكسيد الكربون. يُسبّب استنشاقه صداعًا ودوارًا، طنينًا في الأذنين، ضيقًا في التنفس، خفقانًا، وميضًا أمام العينين، احمرارًا في الوجه، ضعفًا عامًا، غثيانًا، قيئًا، تشنّجات، فقدان وعي، وغيبوبة.
- أكاسيد النيتروجين. أشد تأثيرًا من أول أكسيد الكربون. تُخلّ بوظيفة الرئتين والشُّعب، والجهاز العصبي، والجهاز الهضمي، وعمل القلب. وتُسبّب سعالًا، صداعًا، حرقة، غثيانًا، نعاسًا، اضطراب الوعي، ازرقاق الجلد، تشنّجات، وفقدان الوعي.
- أكسيد المغنيسيوم. تُسبّب أبخرته احمرارًا وألمًا واضطرابات هضمية وتهيّج الجهاز التنفسي وصداعًا وسعالًا وتعرّقًا وغثيانًا وحمّى (قد لا تظهر أعراض حُمّى أبخرة المعادن إلا بعد 4–12 ساعة من التعرّض).
يُطلق القطع الحراري للمعادن كميات كبيرة من المواد الضارة. بعضها يؤثر سلبًا على الجسم ويُهيّئ — مع التعرّض الطويل — أرضية للإصابة بالسرطان. للوقاية من الأمراض على الكوادر استخدام معدات الحماية الشخصية (PPE)، ويجب أن تكون الورشة مزوّدة بـتهوية عامة وشفط موضعي للأبخرة (LEV).
ولا ننسى أن العامل يتأثر بعوامل مثل درجة حرارة الهواء داخل المكان، وحركة الهواء، والرطوبة النسبية، والانبعاثات الضارة، وغيرها.
الملوّثات الهوائية النموذجية
- غبار الانبعاث؛
- أول أكسيد الكربون؛
- أهباء زيتية (رذاذ زيت)؛
- دخان؛
- نواتج التحلّل الحراري للمواد العضوية؛
- أهباء معدنية؛
- أكاسيد المعادن؛
- مركّبات الفلور؛
- فينولات؛
- أحماض عضوية؛
- مركّبات عضوية كبريتية؛
- روائح نفّاذة، إلخ.
الغازات في قطع الفولاذ المقاوم للصدأ
رغم أن الغازات المستخدمة في القطع بالليزر للفولاذ المقاوم للصدأ غير سامة، فإنها قد تكون خطرة محتملًا. وتشمل المخاطر المرتبطة الدخان والغاز نفسه.
- كانت كمية الدخان المتولّدة عند القطع بالأكسجين أكبر بـ 100 مرة منها عند القطع بالنيتروجين.
- حجم الجسيمات في القطع بالأكسجين أصغر — في الغالب أقل من 6 ميكرومتر، وهو النطاق الأكثر إشكاليةً من منظور الصحة المهنية.
- أظهر التحليل الكيميائي أن نسبة الكروم سداسي التكافؤ — Cr(VI) — وهو مُسرطن معروف — كانت أقل عند القطع بالنيتروجين.
- يكون هناك خطر على الحياة إذا انخفضت نسبة الأكسجين في الهواء المحيط دون 18 %.
- في الأجواء الغنية بالأكسجين تصبح كثير من المواد قابلة للاحتراق.
- تشغيل القطع بالنيتروجين عالي الضغط في حيّز ضيّق يُولّد خطر إزاحة الأكسجين (الاختناق).