鉴于焊接烟尘对从业人员的物理及化学危害，为了更好地保障从业人员的身体健康，维护焊接作业环境的空气质量，有必要从焊接烟尘的产生机理及影响因素入手，通过对焊接烟尘发生、生成、长大及聚合过程的探索，从源头对烟尘进行治理及防护。同时也为工业上焊接烟尘准入标准奠定理论基础。

1.1 形成机理

较早的研究认为焊接烟尘的产生机理是过热—蒸发—氧化—冷凝的过程。在焊接过程中，电弧中心温度较高，液态金属与非金属物质蒸发产生高温蒸汽，并保持一定的粒子浓度，当高温蒸汽位于电弧边缘的低温区时，被迅速氧化和冷凝生成“一次粒子”，一次粒子基本形态呈球状，直径在0.01~0.4 μm范围内，以0.1 μm为主。在一次粒子自身静电和磁性的作用下，随着温度的降低，一次粒子经聚合作用形成“二次粒子”，并通过一定的方式进行扩散。

采用直接采样电镜观测法及DMPS法对一次粒子的谱分布、形貌、成分及结构特征进行了较系统的实验及理论探讨，证明Fe3O4晶体主要由焊接气溶胶0.01 μm尺度的粒子组成，0.1 μm尺度的烟尘粒子具有尖晶石型和氟化物型两类晶体结构，均以蒸汽→粒子转变的异质凝结机制形成，1 μm尺度以上的烟尘颗粒主要以气泡→粒子转变机制形成。同时提出焊接电弧粒子形核区模型，对分析焊接气溶胶粒子的形成过程有重要意义。焊后烟尘粒子在扩散过程中通过聚集与熔合的方式长大，熔合过程是由几个原生粒子熔合成单个大粒子的过程，其特征是熔合后的单个大粒子的总表面积小于一次粒子的表面积之和，且粒子之间无边界；相比于熔合过程，聚集过程是由几十甚至上百个一次粒子聚集在一起，这些粒子靠表面进行粘连，粒子之间有明显的边界。无论是粒子聚集或熔合，均会导致焊接烟尘中粒子大小、形状及数量浓度的变化。

1.2 焊接烟尘的危害

焊接过程会产生大量对人体有害的烟尘及有毒气体，其中较大一部分焊接烟尘以颗粒的形式悬浮在空中，在空气中扩散。另一部分以有毒气体的形式散布在空气中。焊接过程中产生的烟尘颗粒主要是以金属氧化物的形式存在，具有成分复杂、黏性大、温度高、粒径不统一的特点。

在一般的焊接生产场合，焊工的呼吸量约为20 L/min，则工作一年的呼吸量为2 300 m3；而在较差的焊接生产环境下，一天将吸入100 g微粒，如工作25年则会吸入2.5 kg的有害物质。焊接烟尘根据粒径大小不同，对人体产生的危害也不相同。天津大学杨立军团队对熔化极气体保护焊烟尘的粒度分布规律进行统计，分析了焊接参数与熔滴过渡形式对烟尘粒度的影响，研究结果表明：烟尘颗粒呈准量子化分布特征，颗粒粒径大部分在0.1~1 μm范围内，约占85%以上，粒径小于0.1 μm的约占10%。同时，焊接工艺、熔滴过渡形式和焊接参数都对烟尘粒度有一定影响。随着焊接电压的减小，烟尘粒径有减小趋势。Gomes J F等人对焊接过程中产生的焊接烟尘粒径尺寸进行统计，发现其尺寸基本都在0.5 μm左右。相关研究表明，在空气中直径10 μm以上的烟尘颗粒大部分沉积在鼻咽部，直径小于10 μm的烟尘颗粒会被人体吸入，2~10 μm的烟尘颗粒可以通过人体自行排出，但小于0.5 μm的烟尘颗粒会沉积在肺中，较难被排出。

为不同粒径TiO2在鼠肺组织中若干天的残余量（单位：μg），尺寸越细小的烟尘颗粒的穿透性越强，越难以被排出体外，同时烟尘团聚体在人肺泡内会分散形成更细小的初级颗粒，加剧对人体的伤害。不同尺寸TiO2在鼠肺组织中的含量（μg）Lauryn M F等人研究发现，Fe2O3是唯一一种促进肺肿瘤的金属氧化物，引起肺部炎症的金属氧化物的趋势为Fe2O3>Cr2O3+CaCrO4>NiO。其中，Fe2O3对肺的毒性效应是持续的，Cr2O3+CaCrO4对肺的毒性效应是急性的。Roth J A等人研究发现长期暴露在焊接烟尘中，吸入过量的锰，会对人体健康造成不良影响，包括对肺、肝、肾、中枢神经系统的损害，而且男性工人不育的风险更高。长期暴露在锰浓度超过1 mg/m3的环境中，会导致与帕金森疾病相似的锰中毒风险增加。焊接过程中除了会产生许多有害的烟尘颗粒之外，还会产生许多有害气体，这些气体中含有一氧化碳、氮氧化物、臭氧、光气、氟化氢等有害成分。部分焊接烟尘中有害气体对人体的危害。

我们这些年有一个比较严重的倾向就是脱实向虚，过度强调虚拟经济，而忽略了实体经济，十九大讲现代产业体系，包括四块：实体经济，高新技术，现代金融，人力资源，十九大报告出现了实体经济这个词，实体经济相对应的一个概念叫虚拟经济，什么是虚拟经济，基于使用价值而延申的经济体，我们这些年重视了金融，重视了互联网等等这些都包括一定的虚拟经济的成分，而对于制造业为主的工业为主的这个实体经济，重视不够，前些年制造业的比重逐年下降呈现一个趋势，所以，十四五提出要保持制造业比重基本稳定，巩固壮大实体经济根基，实现产业链的高级化，产业基础现代化。过去这些年，出现的脱实向虚，就是认识出现偏差，怎么看待信息化和工业化，过度强调服务业，服务业与制造业，工业化与信息化这个关系怎么处理好，工业化与信息化是相互结合的，尤其是信息化的基础任然是工业化，信息化很重要的基础就是芯片，芯片属于制造业，信息化的基础它仍然是工业化，信息化离不开芯片，离不开传感器，而芯片与传感器都是制造业，都是工业，一个国家的工业化水平也决定了信息化的水平，工业化是一个动态的过程，英国经历一次工业革命，二次工业革命，现在又提出再工业化，中国要在2035年完成工业化，工业化也是新型工业化，需要我们去做，需要我们去完成。烟尘治理也需寻求一个突破口，用技术做支撑,为焊接产业发展助力。