【はじめに】

【発がん性評価の経緯】

【発がん性分類のルール】

【発がん性分類の実績】

【発がん性分類の活用】

【終わりに】

【はじめに】

【IARCの発がん性分類のルールの変更の背景とポイント】

【メカニズムの証拠】

【産衛の対応】

【はじめに】

【ヒト発がん性】

【動物発がん性】

【発がんメカニズム】

【溶接に伴う紫外放射】

1.はじめに
IARCは、2017年3月に溶接の発がん性を再評価し溶接ヒュームをヒトへの発がん性あり（Group 1）とした。これをうけて厚生労働省は金属アーク溶接ヒュームを特定化学物質（管理第２類物質）とした。この政省令改正の説明を示した厚生労働省資料では、ヒューム中の発がんの原因物質等の知見が明らかになった時点で特別管理物質とするかどうか再度検討することとしている。また、通常の作業環境測定による管理区分設定とは異なり、個人サンプリング方法を用い、ヒューム中のマンガン濃度を測定し、そのマンガン濃度とマンガンの管理濃度から、呼吸保護具の選択など対策を行うこととされている。このように溶接ヒュームの法令上の管理方法は、通常の化学物質の管理とは異なる。それは、溶接ヒュームが通常の化学物質とは異なるものであるからである。溶接ヒュームには「溶接作業に伴い発生する金属蒸気が凝集したもの」という明確な定義が存在する。しかし、その定義は、その物質が溶接ヒュームであるか否かを規定しても、溶接ヒュームがどのような化学物質であるかまでは規定しない。溶接ヒュームは単一の化学物質ではなく、溶接時に発生した様々な化学物質の混合物であるとともに、その組成は、溶接材料、溶接方法、溶接条件により、多岐にわたる。そのため、溶接ヒュームのリスク管理は一筋縄ではいかない。本発表では、溶接ヒュームのリスク管理を行うための一助となるように、溶接ヒュームに含まれている可能性がある金属の種類、その評価方法等を紹介する。
2.溶接方法
溶接とは、「材料に応じて、接合部が連続性を持つように、熱又は圧力もしくはその両者を加え、さらに、必要があれば適当な溶加材を加えて、部材を接合する方法。」の事である。溶接法は、被溶接材料（母材）を加熱し、母材や溶加材を融合させる融接、接合部に機械的圧力を加えて行う圧接に分けられる。さらに広義の溶接には、母材を溶融させずより低い融点の溶加材を溶融させて接合面にゆきわたらせて接合するろう付け（半田付けもこのろう付けの一種）もある。圧接は被溶接材料を電極で挟み込み大電流を流し、融解させて接合する。抵抗溶接はその代表的な溶接法である。融接には熱源として、化学炎(アセチレンバーナ−等)、プラズマアーク、レーザー等を用いる方法があるが、産業でもっとも多く（関係する労働者が多い）のは電気アークを用いた各種のアーク溶接である。溶接する材料の成分（鉄系の材料か、非鉄金属材料か）や溶接する部材の大きさなどによって最適の溶接方法が異なるため、アーク溶接だけでも様々な方法があり、電極自身が溶加材となり電極が溶けてゆく溶極式溶接（被覆アーク溶接、炭酸ガス溶接、MAG (Metal Active Gas)溶接、MIG(Metal Inert Gas)溶接,サブマージ溶接等）と、電極は溶けずに別の溶加材を加えてゆく非溶極式溶接(TIG(Tungsten Inert Gas)溶接等）などに分けられる。融接では、母材が解けている部分（溶接池）が空気中の酸素などと反応して溶接品質を劣化するのを防ぐために、外気から遮断する必要がある。溶接電極の被覆材が融解して溶接部分を覆う被覆アーク溶接や、粒状のフラックスで溶接部分を覆いその中で溶接を行うサブマージアーク溶接、そして各種のガスで覆うガスシールドアーク溶接（図2）などがある。このように多数存在する溶接の方法によって、ヒュームの発生量は大きく異なる。同じガスシールドアーク溶接であっても、一般にTIG溶接は比較的ヒュームの発生量は少ないのに対し、MAGや炭酸ガスアーク溶接のヒューム発生量は多くなる。また、ガスシールドアーク溶接は、ガス流でアークを覆い空気を遮断してい
3.ヒュームに含まれている物質
前項で述べたように、溶接ヒュームの組成はまちまちであるが、IARCが発がん性ありとしたのは「溶接ヒューム」であり、ヒューム中のどの物質が発がん性の原因かということは不明である。従って、どのような溶接ヒュームであっても、ばく露防止対策を行う必要性がある。一方で、その対策をどの程度まで行えば良いのかは悩ましい問題である。安衛法令上はヒューム中のマンガンに着目し、マンガンの濃度を測定し、マンガンの管理濃度に応じて対策を行う事が求められている。その他に、溶接対象物質によっては、既にハザードが判明している物質を含む場合がある、例えば、ベリリウム、ニッケルやコバルト等を含む材料の溶接ヒュームでは、それらの金属元素がヒュームに含まれている。そのような場合はそれらの物質のハザードをもとにリスク管理を行う事も有用であり、例えば日本溶接協会が発行している日本溶接規格（WES）のWES9009（溶接の安全衛生に関わる指針を示した規格）のWES9009–2などを参考にしてリスク管理を行うのも一案だと思われる。溶接ヒュームに含まれている物質は母材あるいは、溶加材、フラックスといった溶接材料由来のものである。当然鉄系の溶接ヒュームと、アルミニウムやマグネシウムといった軽合金の溶接ヒュームとでは成分構成が大きく異なる。ヒュームの成分は溶接材料に大きく依存するが、溶接材料とヒュームの成分組成は一致しない。なぜならヒュームは蒸発、再凝縮というプロセスを経て生成するため、母材や溶加材に含まれる成分とは成分が異なる。最も典型的な例はマンガンである。マンガンは沸点が低い(Mn: 2061℃, Fe : 2862°C, Ni : 2730°C)そのため溶接ヒュームではマンガンの含有量が母材より大きくなる傾向がある。逆に沸点の高いニッケルは含有率が低くなる傾向がある。金属蒸気が凝縮する過程で空気中の酸素と反応すれば酸化物となる。溶接条件によっては、アルカリ金属を含むフラックスを使用する場合があり金属蒸気からヒュームが生成する「場」がアルカリ性の状態になる場合がある。そのような場合に金属類がより酸化数の高い状態にまで酸化され得る。一般に酸化数の高い金属化合物は典型的な例としては、ステンレス鋼の溶接時に発生するクロムのヒュームのうち一定の割合が六価クロム(Cr (VI) ）となる。
4.ヒュームのサンプリング
ヒュームのサンプリングの方法については、日本産業規格　JIS  Z3950:2021やその基となった  ISO10882-1 : 201が参考となる。JISZ3950:2021は、ISO10882-1 : 2011の完全な翻訳JISではなく、日本の実情を踏まえた追加事項なども含んでる。ヒュームは、定点でのサンプリングも可能ではあるが、ヒュームは溶接作業者の手元で高濃度に生成するものであるから、個人サンプリング法や個人ばく露測定を行った方がよい。その際、サンプラーの取り付け位置には注意が必要である。溶接作業時は、強い紫外線や高温のスパッターから眼や顔を守るために保護面を使用するが、その保護面の内外でヒューム濃度が大きく異なるため、サンプラーの捕集口が保護面の外側にならないようにする。ヒュームのハザードは様々なものがあるが、発がん性に着目した場合は、IARCは肺がんについて発がん性ありとしているため、肺胞にまで到達する吸入性粉じんを捕集するための分粒装置を使用することになる。吸入性粉じんを捕集するための分粒装置は、通常のじん肺対策のための粉じん測定に使用するものと同じものであり、インパクター型やサイクロン型のものがある。ヒュームそのものの一次粒子は数〜数十nmの粒径を持つ微小粒子だが、凝集が進み、吸入性（50%カットオフ径4 μ m）よりも大きな粒径を持つ粒子となっている可能性がある。肺以外の臓器への健康影響を考える場合にはソラシック(咽頭透過性、50%カットオフ径　４μ m）やインハラブルのサンプラーを使用する必要性がある。サンプリングを行う際に使用するフィルターについて、ヒューム全体の質量濃度も知りたい場合は、粉じんの質量濃度測定に適したテフロンバインダー付きガラス繊維フィルターを用いる場合が多い。ただし、テフロンバインダー付きガラス繊維フィルターのガラス部分には亜鉛やバリウムなどの金属類を含むものがあり、測定の対象元素によっては使用を避ける必要がある。金属類の分析だけのことを考えるなら混合セルロースエステル(MCE)フィルターが最適である。Cr (VI)の分析については、捕集中にCr (VI)がフィルターと反応を起こさないように塩化ビニールあるいはテフロンメンブランフィルターを使用する必要がある。
5.ヒュームの金属類の測定
ヒュームの各成分(金属元素およびの分析は、日本産業規格JIS Z3920:2011 )によるか、あるいは労働環境中の粒子状金属元素の分析法としてICP-AESを使用するISO15202-1-3やICP-MSを使用するISO30011による。ヒュームの分析には、金属類の分析方法として代表的な機器分析法である原子吸光、 ICP-AES, ICP-MSの何れでも分析可能であるが、それぞれの方法は一長一短がある。ヒュームが含む多種類の金属元素についての情報を全て把握するには、多元素同時分析が可能なICP-AESやICP-MSの方が原子吸光より優れている。その際にICP-AESは多くの元素を含んでいることによる分光干渉について注意を払う必要がある。またICP-MSについては、特に鉄系の材料の溶接ヒュームによく含まれる鉄、マンガン、ニッケル、クロムなどが、アルゴン由来の分子イオン干渉を受けやすい（例えば56FeはtoAr 160の分子イオンと同じm/zをもつ）ので注意が必要となる。分析法が求められる感度は、個別の金属元素の許容濃度から判断することになる。ヒュームの組成などにより前処理方法や干渉が異なるので、一概には言えないが、許容濃度がもっとも低いベリリウムを除きICP-AESで対応が可能であると考えられる。
6.     Cr (VI)分析
ステンレス鋼等、クロムを含む材料を溶接した場合、ヒューム中にクロムが含まれ、溶接条件によっては一部のクロムがCr (VI)となる。筆者らが以前実施した実験では、炭酸ガスアーク溶接ではワイヤーのフラックスの有無で異なるが、ヒューム中の0. 2-0. 5%程度、アルカリ分の多い被覆溶接棒では4%程度のCr (VI)が検出された。労働環境も含めCr (VI)分析法としてはジフェニルカルバジド（DPC）を検出試薬として吸光光度法が広く用いられている。この方法は、非常に鋭敏な方法であり、妨害元素の影響も少ない分析方法として知られている。しかし溶接ヒュームでは、他に多くの金属類が妨害物質として存在していることと、六価クロムが非常に低い(ACGIHは2018にCr (VI)のTLV (8h TWA)を0.0002mg/m3に改訂）濃度まで管理する必要があるため、他の方法が必要となっている。NIOSHではイオンクロマトグラフを用いてニクロム酸イオンを他の物質と分離した後に、DPC溶液とpH調整の硫酸を加えるポストカラム発色方法を用いた分析方法をNIOHマニュアルで公開しており、ISO規格にもなっている（ISO16740）。ポストカラム発色システムそのものは、水道法におけるハロゲンの分析方法等に採用されているため、市販の装置が入手可能である。ただし、ヒューム中のCr (IV)の溶解にはアルカリが必要となるため、イオンクロマトグラフのカラムのpH使用限度、分離の確認が必要である。 DPCを用いる方法の他に、炭酸アルカリを利用したアルカリ抽出方法がある。アルカリ性溶液に対して３価のCr (III)は水酸化物を作り不溶になるのに対し、Cr (VI)はクロム酸となる。クロム酸は多くの金属と不溶性の塩を作るが、高濃度の炭酸ナトリウムを加えることにより金属類は炭酸塩として沈殿し、Cr (VI)は水溶性のクロム酸ナトリウムとなる。この溶液を原子吸光などで測定する方法である。作業環境ガイドブックにおけるクロム酸およびその塩の分析方法にも採用されている。Thomsenらは抽出液として7%の炭酸ナトリウム溶液を使用しておりガイドブック法'もそれに従っているが、ヒュームなど鉄を多く含む試料については2%水酸化ナトリウムー3%ナトリウムの方がより抽出効率が良いとされている。開発された当時は主にフレーム原子吸光分析を行っていたが、現在は、低濃度まで分析する必要があるのでプラズマが消灯しない程度に希釈をした上でICP-AESやICP-MSで分析することとなる。実際の分離効率であるが、かつて筆者が追試を行ったところ、Cr (III)溶液を加えてもCr (VI)の測定結果に影響はなかった。だだし、現在ではCr (VI)をより低濃度まで管理する必要があり、現在のTLVの濃度レベルについてこの方法が有用かどうかについては再度検証が必要である。
7.おわりに
溶接ヒュームのリスクアセスメントは、基本的には、気中の有害金属類の評価方法と同様であるが、一部、溶接ヒューム固有の注意点がある。ヒュームの組成、性質の多様性は非常に大きいので、それぞれ対象となる現場でどのような溶接がなされ、どのようにヒュームが発生している事をまず知ることが重要である。それを踏まえて、どのようにばく露評価を進めるのかについて、本稿で紹介した内容が役に立てれば幸甚である。