金属部材を接合させる手段の一つに溶接がある。溶接は接合させる際に電気を用いて部材間に熱や圧力をかけるため、作業には様々な危険因子が考えられる。中でも、溶接ヒュームの吸入による人体への影響に関する報告は多い。ヒュームとは、溶接の際に生じる金属蒸気が空気中で急速に酸化され、同時に急速に冷却固化することで極めて微細な固体粒子となり、溶接部位からの上昇気流とともに煙状となって上昇したものを指す。固体の大きさはほとんどが粒径10µm以下であり、粒径が0.1µm以下のいわゆるナノ粒子も多く含まれている。これらの粒子は、肺胞領域などの呼吸器のより深部に到達、侵入することが報告されており、毒性学的にも重要な意義をもつ。 ステンレス鋼を被覆アーク溶接する際のヒュームを、元素成分を分析した結果、クロム、マンガンとこれらの酸化物が、総量の10%を占めていた。クロムは三価のものが一般環境では安定であり、対して六価のクロムは酸化能が高く、不安定な物質である。六価クロムは皮膚や粘膜に付着した際に、皮膚炎や腫瘍が引き起こされることが知られており、労働現場においては鼻中隔穿孔を引き起こすことが報告されている。 一方で、溶接の条件（トーチと母材の距離、印加電圧、アルゴンガス雰囲気など）に対して、ヒュームの発生量および、その粒径変化、元素組成などを詳細に調べた報告は少なく、さらにステンレス溶接で懸念される、六価クロムの発生量を定量評価している報告は皆無と言える。ヒュームの粒径によって鉄の酸化数が異なるという報告があることから、クロムも同様に粒径による酸化数の変化が存在している可能性が考えられる。そこで本研究では、溶接法、および溶接中の還元ガスの比率を変化させた溶接を実験室にて再現することで、粒径毎の個数濃度を測定したステンレス溶接ヒュームに含まれるクロムの酸化状態を、X線吸収端近傍構造（XANES）により観察し、クロムの標準物質との比較分析を通して、全クロム中六価クロムの粒径別半定量評価を行うこととした。

カテゴリ: 物理
質問: ステンレス鋼を被覆アーク溶接する際のヒュームから100molを取り出すと、これに含まれるクロム、マンガンとこれらの酸化物は何molありますか。
回答: ヒュームの元素成分分析により、クロム、マンガンとこれらの酸化物が、総量の10%を占めているので、100×10%=10より、ヒュームに含まれるクロム、マンガンとこれらの酸化物は10molあります。