Questo articolo è uno studio condotto da Neil McManus e parla di senso di Stanchezza dovuto all’esposizione al gas Argon.

Parla di uno studio effettuato in un cantiere navale di scafi di alluminio saldati

Può interessare ogni RSPP o HSE che operi in ambito saldature, cantieri navali, produzione di strutture in alluminio.

L’articolo è molto tecnico ma anche molto interessante, ringrazio Neil McManus per la sua disponibilità e ASSE (American Society of Safety Engieneers) per l’autorizzazione alla traduzione e pubblicazione dei suoi articoli.

Altri articoli su WWW.IN-SAFETY.IT/BLOG

Uno studio all’interno di un cantiere navale di scafi e strutture in alluminio saldato

Di Neil McManus e Assed N. Haddad

Traduzione e note di Emanuele Mazzieri

This article originally appeared in Professional Safety and is reprinted with permission.

Questo articolo in origine è stato pubblicato su Professional Safety ed è ristampato e pubblicato con il permesso.

In Breve

• Questo articolo analizza il ruolo del gas argon nel causare stanchezza insolita tra i lavoratori all’interno di ambiente di lavoro. L’igiene professionale ha a lungo considerato l’argon come un gas fisiologicamente inerte, tuttavia la letteratura subacquea indica che l’argon produce effetti anche se a bassa concentrazione, anche se usato a basse profondità.

• L’esposizione all’argon è stata valutata eseguendo 33600 misurazioni dell’ossigeno, minuto per minuto, durante le operazioni di saldatura di strutture in alluminio (e lavori correlati) in un cantiere navale.

• L’esposizione all’argon era variabile in base alla mansione svolta e in base alla posizione e all’orientamento della saldatura.

Questo studio fornisce un punto di partenza per la discussione sull’impostazione di un limite di esposizione all’argon all’interno di ambienti lavorativi.

La stanchezza

La stanchezza è una condizione non specifica che affligge ciclicamente le persone nel corso della loro vita (CCOHS, 2014; Nordqvist, 2014). Le persone stanche spesso mostrano mancanza di energie, disagio, malessere o sonnolenza, perdita di motivazione, scarsa concentrazione e difficoltà nel prendere le

decisioni o svolgere le normali attività quotidiane.

I sintomi della stanchezza negli individui e in team solleva evidenti preoccupazioni sulla sicurezza sul lavoro (CCOHS, 2014; Hallowell, 2010).

Le cause della stanchezza che si possono citare sono molte, tra cui:

• malattia recente o attuale;
• gravidanza e maternità (o paternità  – n.d.t.);
• consumo eccessivo di prodotti contenenti caffeina;
• stress indotto dal lutto;
• stress da trasloco;
• un divorzio;
• problemi di lavoro;
• disritmia;
• depressione;
• noia;
• mancanza di sonno;
• problemi medici inclusi alcuni tipi di carenza alimentare, vitamine o sali minerali;
• anemia;
• problemi alla tiroide.

A complicare la faccenda c’è inoltre l’interferenza dei farmaci di prescrizione medica.

Le Statine, che abbassano il colesterolo, sono tra i farmaci più comunemente prescritti tra quelli che possono causare stanchezza e diminuzione di energie dopo uno sforzo (Golomb, Evans, Dimsdale, et al., 2012).

L’affaticamento non è normalmente un fattore tenuto in considerazione per l’impostazione delle linee guida sull’esposizione (quello che in Italia si chiamerebbe DVR – N.d.T.) tranne che per il sollevamento e altre implicazioni muscolo-scheletriche (ACGIH, 2001b).

La stanchezza fisica è spesso il risultato di sforzi eccessivi e eccessive ripetizione di compiti per un lungo periodo.

L’affaticamento mentale può derivare dalla ripetizione dell’attività e lunghi periodi di intensa concentrazione (CCOHS, 2014; Hallowell, 2010).

Quindi, la fatica è una delle cause di cui generalmente non si tiene conto se si eseguono indagini su un lavoro che non è considerato faticoso o ripetitivo, o non prevede sollevamenti.

Un caso insolito

Questa indagine è stata avviata quando un gruppo di operai impegnati nella produzione di grandi strutture saldate in alluminio in un cantiere a Vancouver, British Columbia, ha espresso preoccupazione circa la loro sensazione di stanchezza.

Le loro preoccupazioni erano iniziate durante il corso di formazione da saldatore presso il cantiere scuola e sono continuate durante il lavoro in produzione; preoccupazioni simili sono state espresse dagli operai che hanno lavorato in quegli edifici in cui l’attività di saldatura è stata eseguita.

Questi lavoratori hanno lavorato per un turno diurno di 8 ore. Hanno poi riferito livelli insoliti di affaticamento e hanno chiaramente espresso molta preoccupazione a tal riguardo.

Alcuni di loro hanno fatto valere i diritti di anzianità e sono tornati a lavorare su strutture in acciaio. Altri hanno esercitato il diritto di rifiutare ciò che ritenevano essere un lavoro non sicuro e uno di loro è stato giustificato per ragioni mediche.

Comprendere la natura e la causa di queste preoccupazioni è stato fondamentale. La causa non è risultata immediatamente chiara sulla base di una prima analisi di sostanze chimiche, di problemi ergonomici e dell’esposizione ad agenti fisici.

Il lavoro è stato eseguito all’interno di un edificio a clima parzialmente  controllato. Il controllo dell’umidità e la pulizia sono fattori importanti nell’ambito delle costruzioni navali in alluminio, quindi l’aria è pulita rispetto a quella, ad esempio, di un cantiere di navi in acciaio dove il fumo di saldatura (particelle di fumi create durante la saldatura) è facilmente visibile. Anche i lavori su strutture in acciaio avvengono normalmente in condizioni meno ospitali

Le attività di saldatura seguivano i processi e le pratiche standard del settore. Quindi, gli investigatori hanno iniziato con la premessa che ogni agente presente, noto per influenzare i lavoratori, era una potenziale causa dei sintomi.

Al momento di questa indagine, la letteratura tecnica scientifica non conteneva alcun riferimento all’esposizione all’argon durante la saldatura. L’argon e gli altri gas inerti sono infatti tra i pochi contaminanti consentiti nell’atmosfera che abbassano il livello dell’ossigeno fino ai limiti consentiti dalle linee guida e al limite normativo (ACGIH, 2001b, OSHA, 1993, 1994).

L’identificazione di un effetto non documentato di argon potrebbe forzare la riconsiderazione del pensiero corrente sulle linee guida e sui limiti normativi per l’esposizione. La quantificazione dell’esposizione era l’unico modo per determinare il verificarsi di un possibile effetto precedentemente non documentato.

Di conseguenza, questa ricerca mirava a determinare l’esposizione della zona respiratoria all’argon da parte dei lavoratori impegnati nella produzione di grandi strutture navali in alluminio saldato.

Un articolo di accompagnamento (McManus & Haddad, 2015) esamina i risultati del monitoraggio dei livelli di ossigeno durante l’attaccatura (appuntatura), e durante la saldatura a TIG. La stima dell’esposizione all’argon è un sottoprodotto della misurazione dell’ossigeno.

Per comprendere la natura del problema a livello personale, i ricercatori hanno registrato di propria iniziativa, informazioni aneddotiche riservate riguardanti i sintomi e l’uso del respiratore.

Nessun dato è stato registrato per consentire l’identificazione dei partecipanti. I partecipanti hanno descritto la condizione di stanchezza come forte sonnolenza e hanno detto che si è verificata dopo il lavoro, sia durante il viaggio di ritorno dal lavoro sia più tardi a casa.

La condizione di affaticamento ha colpito le persone indipendentemente dall’età, dal sesso e dall’uso di maschere di protezione per le vie respiratorie o dispositivi di purificazione dell’aria.

Le testimonianze dei partecipanti hanno anche indicato che la condizione di affaticamento era associata al lavoro. Cioè, i sintomi scomparivano dopo un periodo prolungato lontano dal lavoro e ritornavano dopo il rientro al lavoro.

Informazioni aneddotiche sulla saldatura su altri metalli (acciai inossidabili e al carbonio) e alluminio in altri ambienti indicavano che la fatica era un problema in tutti i luoghi di lavoro in cui l’argon, o miscele di argon, venivano utilizzate come gas di protezione.

Una revisione del processo di saldatura

I processi di saldatura, usati durante questo studio, comprendevano la saldatura ad arco con metallo sotto protezione di gas [GMAW, nota anche come saldatura con protezione a gas inerte (MIG)] per l’incollaggio, il montaggio e la saldatura di produzione; oltre a questo, anche la saldatura ad arco con protezione a gas di tungsteno (GTAW) noto anche come saldatura a gas inerte al tungsteno (TIG), per lavori di ritocco.

Entrambi i tipi di saldatura utilizzano argon o miscele di argon per la protezione del metallo (Althouse, Turnquist, Bowditch, et al., 1988).

Durante questo studio, le saldature hanno consumato notevoli quantità di argon o di miscela contenente il 25% di elio e il  75% di argon (He/Ar).

L’emissione di argon nello atmosfera dell’edificio a temperatura ambiente è dovuta:

• alle perdite negli accoppiamenti;
• alle perdite dalle valvole;
• alle perdite durante lo spurgo dei tubi;
• in fase di alimentazione del filo nella pistola di saldatura
• durante l’iniezione di pre-arco sulla superficie metallica.

La protezione gassosa passa attraverso la pistola ogni volta che viene attivato il grilletto, indipendentemente dal fatto che si stia realmente saldando o meno.

Il gas è a 22 L/min (circa 1,5 m/s attraverso l’ugello). Questa è la portata necessaria per stabilizzare e mantenere lo strato di gas a protezione sopra il metallo, prima e durante la saldatura.

Il gas di protezione, sia a temperatura ambiente che a livello del pennacchio di fumo caldo durante la saldatura, può accumularsi negli ambienti di lavoro formati da strutture metalliche con una certa configurazione geometrica.

Argon o He/Ar non hanno caratteristiche percepibili dai normali sensi: né colore né odore, tantomeno gusto o senso di irritazione.

L’addestramento dei saldatori avveniva in una struttura realizzata in cantiere, con cabine partizionate in cui ogni tirocinante poteva fare pratica con le tecniche imparate, per migliorare le sue capacità.

Ogni cabina conteneva un banco da lavoro e una cappa di aspirazione regolabile in altezza per raccogliere ed estrarre il fumo di saldatura dalla cabina. I ricercatori non hanno studiato l’efficacia nell’uso di questo sistema.

L’edificio di produzione aveva un sistema di aspirazione ad alta velocità e basso volume con molte prese per collegare i tubi con i bocchettoni del collettore.

Quest’ultimo sistema era quasi impossibile da utilizzare per diversi motivi tra cui l’incapacità del saldatore di vedere la direzione del pennacchio del fumo di saldatura per poter posizionare correttamente il bocchettone del collettore: questo a causa della tonalità scura della lente utilizzata per la protezione della vista dall’arco.

Anche il posizionamento del bocchettone del collettore di aspirazione, su superfici esistenti o su un dispositivo di sostegno, era problematico perché la natura non ferrosa dell’alluminio precludeva il fissaggio magnetico e anche perché la notevole varietà di configurazioni geometriche avrebbe richiesto molte configurazioni di bloccaggio.

In entrambe le situazioni, per catturare e rimuovere efficacemente il pennacchio di fumo caldo, il saldatore doveva posizionare il bocchettone del collettore sopra e sul lato o davanti, lontano dalla faccia. Il pennacchio di fumo caldo contiene i gas di protezione così come i gas atmosferici raccolti durante l’uso.

Mantenere l’integrità della protezione gassosa attorno all’arco è essenziale per la creazione di saldature che soddisfino i requisiti di qualità richiesti. La raccolta eccessivamente aggressiva del pennacchio di fumo distrugge la protezione gassosa da cui dipende la qualità della saldatura.

Posizionare il bocchettone del collettore di aspirazione in una posizione che non distrugga la protezione gassosa attraverso il movimento turbolento indotto, è un’abilità acquisita che richiede intuizione e attenzione ai dettagli.

Durante la saldatura, il viso del lavoratore è vicino al gas di protezione. Questo è vero sia se il processo di saldatura è manuale sia se è automatizzato utilizzando una saldatrice automatica.

In questo caso, la saldatrice automatica era semovente e veniva utilizzata in un locale locale per saldare grandi lastre di alluminio. In entrambi i casi, il saldatore posiziona la sua faccia vicino all’arco per osservare il progresso e la qualità della saldatura e per guidare la macchina lungo la giunzione da unire.

Questa stretta vicinanza all’arco sottopone il saldatore all’esposizione del gas di protezione.

La saldatura avviene verso il basso su superfici orizzontali inferiori; verso l’alto, verso il basso e da lato a lato su superfici verticali; verso l’alto sulle superfici orizzontali superiori.

Durante la saldatura verso il basso su superfici orizzontali inferiori, in assenza di un’efficace ventilazione di scarico locale, il pennacchio di fumo passa nella parte superiore del torace, attorno al collo e sulla parte posteriore della testa o rimane davanti al saldatore.

Durante la saldatura su superfici verticali, il pennacchio si muove sulla superficie verticale di fronte al saldatore.

Durante la saldatura in alto, il pennacchio di fumo si muove lungo la superficie del metallo e può rimanere intrappolato nelle sporgenze verticali che pendono verso il basso.

L’intrappolamento può far sì che il saldatore abbia il volto immerso nell’esalazione del pennacchio di fumo.

L’Argon nella Saldatura

Una nuvola di puro argon a temperatura ambiente è circa 1,4 volte più densa di una nuvola d’aria alla stessa temperatura (Haynes, 2001). Di conseguenza, una nuvola di puro argon tende a depositarsi sul livello più basso di una struttura o rimane in quella posizione quando viene generata lì.

Alle temperature elevate del pennacchio di saldatura, l’argon raggiunge lo strato più alto nel volume di spazio della struttura/edificio livellandosi in orizzontale. Quest’ultima condizione è facile da comprendere.

L’accumulo di argon nell’atmosfera dell’area di lavoro si verifica facilmente in caso di assenza o di uso inefficiente di sistemi di aspirazione e/o di ventilazione.

Pubblicazioni e letteratura

L’argon è chimicamente inerte ed è considerato fisicamente inerte nella letteratura di igiene industriale. L’unica preoccupazione degna di nota per l’argon è la carenza di ossigeno causata dallo spostamento o dalla diluizione dell’atmosfera.

Per questo motivo, l’argon e altri gas che si comportano in modo simile sono noti come semplici asfissianti. Al momento non esistono linee guida (n.d.a.) per l’esposizione ai gas e all’argon chimicamente inerti, in particolare in base agli effetti tossicologici.

L’esposizione all’argon è indicata esclusivamente in relazione alla diluizione dell’ossigeno (ACGIH, 2014 – Association Advancing Occupational and Environmental Health – N.d.T.).

Tuttavia, nella letteratura sulla subacquea che riguarda i gas pressurizzati, l’argon viene citato come narcotico e anestetico (Bennett, 2003). I gas da immersione comprendono miscele sintetiche di gas formulate per minimizzare il rischio per i subacquei di sviluppo di narcosi (lucidità severamente compromessa).

Nelle immersioni profonde, prevenire la narcosi è di vitale importanza. La narcosi da argon è circa 2,3 volte più grave della narcosi da azoto. La narcosi da elio è solo circa 0,25 volte più grave della narcosi da azoto. Questo è il motivo principale per cui l’elio viene utilizzato e l’argon è escluso dalle miscele di gas usate nelle immersioni (Brunton, Chabner e Knollmann, 2010).

La preoccupazione per la narcosi da argo si verifica tipicamente a profondità superiori a 30 m (Unsworth, 1966). Tuttavia, i riferimenti storici citati da Unsworth (1966) indicano preoccupazione da parte degli esperti a profondità considerevolmente inferiori a 30 m.

Più di recente, Petrie (2003) riferisce di aver eseguito dei test su 15 subacquei maschi esperti, in una camera iperbarica a 1 bar (pressione atmosferica normale) e a 2, 3 e 4 bar in 5 giorni consecutivi, utilizzando una serie di test psicologici generati al computer.

Sono stati registrati i ​​tempi totali di risoluzione dei test, il tempo minimo di risoluzione di un singolo test, il tempo totale di “assestamento” e il numero totale degli errori. Petrie (2003) osserva che le profondità tra i 10 ai 30 m, di solito, non sono considerate narcotiche nelle immersioni in apnea.

Inoltre, l’evidenza nella letteratura dei disturbi psicomotori attribuibili alla narcosi da azoto a queste profondità è debole e contraddittoria. Malgrado ciò, gli effetti riguardanti la narcosi da azoto sono evidenti a tutte le pressioni iperbariche insieme a marcate differenze nelle prestazioni tra i soggetti.

Questi risultati suggeriscono che la narcosi da azoto nelle immersioni in acque poco profonde (da 10 a 30 m) potrebbe essere un problema nelle operazioni subacquee che richiedono accuratezza, velocità, tempi di esecuzione limitati e un complesso di operazioni psicomotorie.

Gli effetti narcotici e anestetici coinvolgono il cervello e il sistema nervoso (Andrews & Snyder, 1991). Tali effetti sono maggiormente evidenti con l’inalazione di quasi tutti i solventi, indipendentemente dalla composizione.

Si ritiene che ciò si verifichi perché queste molecole possono migrare dal sangue al tessuto grasso. Molte molecole trovate in solventi organici sono apolari. Ciò significa che non vi è alcuna carica elettrica netta in alcun punto sulla superficie della molecola.

I gas inerti sono presenti come atomi non legati, non come molecole, e allo stesso modo sono apolari. Sembra ragionevole aspettarsi che gli atomi di gas inerti si comportino in modo simile alle molecole apolari delle stesse dimensioni e peso (Drummond, 1993).

Il sistema nervoso contiene un’alta percentuale di materiale grasso che è un componente importante dell’isolamento che circonda le cellule nervose e la loro superficie

Questo isolamento consente ai segnali elettrici di passare lungo la superficie della cellula nervosa. Si ritiene che le molecole organiche presenti nei solventi abbiano effetti su queste strutture (Andrews & Snyder, 1991).

I processi di saldatura impiegati durante la costruzione di navi in ​​alluminio sono fonti di esposizione a contaminanti gassosi e particolati (NIOSH, 1988 – National Institute for Occupational Safety and Health – N.d.T).

Tra i principali rischi gassosi figurano l’Ozono (O3), l’Ossido di Azoto (NO), il Biossido di Azoto (NO2), l’Ossido e anche il Biossido di Carbonio (CO2), quest’ultimo molto presente nella miscela di gas di protezione. Nessuno di questi contaminanti è descritto in letteratura come causa della fatica (ACGIH, 2001b, NIOSH, 1988).

In questo tipo di lavorazioni si prevedono anche molature e levigazioni dell’alluminio. La molatura o la levigazione è fonte di micro particelle di alluminio metallico aerodisperso.

Particelle particolarmente sottili di alluminio metallico sono potenzialmente “chimicamente reattive”. La fresatura invece produce trucioli di metallo troppo grandi per rimanere in sospensione nell’aria.

L’argon viene utilizzato in varie applicazioni industriali (Royal Society of Chemistry, 2015). Queste includono la costituzione di un’atmosfera inerte nei processi di produzione di titanio e di altri elementi reattivi, di inerti per  lampade a incandescenza e lampade fluorescenti, di schermatura per escludere l’ossigeno durante la saldatura.

Usi più particolari prevedono il riempimento delle camere tra le lastre di vetro in finestre a doppia e tripla camera oppure il gonfiaggio di pneumatici di auto di lusso per proteggere la gomma dall’ossidazione e ridurre il rumore sulla strada.

Tali applicazioni indicano che il potenziale di esposizione all’argon a livelli superiori a quelli presenti nell’atmosfera è possibile e che i sintomi di affaticamento riportati in questo cantiere studio possono essere presenti in altre situazioni lavorative.

La saldatura è un sistema aperto che implica il rilascio deliberato semicontrollato di argon nell’ambiente. Altre applicazioni coinvolgono sistemi chiusi.

Materiali e metodi di studio

L’argon nell’atmosfera è difficile da misurare con precisione, soprattutto in un ambiente di lavoro attivo. In effetti, non esiste un metodo standard per misurare l’argon nell’atmosfera sul posto di lavoro. Ad esempio, ACGIH (2001 a) non elenca alcuna apparecchiatura per misurare l’argon o i gas inerti.

Allo stesso modo, il manuale dei metodi analitici (2003) di NIOSH non elenca alcun metodo correlato alla misurazione dell’argon o dei gas inerti.

Misurare l’argon nell’atmosfera richiederebbe la raccolta di un campione d’aria in un contenitore adatto seguito da un’analisi di laboratorio. Questo approccio non è pratico per valutare le condizioni nel normale contesto di lavoro e, in particolare, dell’ambiente di saldatura.

Un’alternativa alla misurazione diretta dell’argon consiste nel misurare il livello di ossigeno, quindi calcolare la differenza rispetto al normale livello di ossigeno.

Il livello normale di ossigeno nell’atmosfera è del 20,9%. In assenza di spostamento o di diluizione causata dalla presenza di un’altra sostanza rilevabile, la causa più ovvia di diminuzione del livello di ossigeno è quindi dovuta unicamente all’argon a livelli oltre la naturale concentrazione atmosferica.

L’equazione qui sotto (equazione 1) fornisce la relazione quantitativa tra la concentrazione di ossigeno misurata dallo strumento e la concentrazione di argon che ha abbassato la misura rispetto il livello di riferimento.

Il “livello di ossigeno di riferimento” è la concentrazione di ossigeno riportata dallo strumento nell’aria incontaminata dall’argon. L’“ossigeno misurato” è la lettura in atmosfera contenente la contaminazione da argon.

La frazione (100 / 20.9) corregge il fatto che il sensore dell’ossigeno misura una molecola su 5 dell’atmosfera che penetra nel sensore per diffusione. Questa equazione serve a stimare la concentrazione di argon nell’aria.

Per misurare i livelli di ossigeno sono stati utilizzati due strumenti portatili standard contenenti un sensore di ossigeno e un datalogger (MicroMax, Lumidor Safety Products, Miramar, FL).

Questo tipo di strumento viene utilizzato normalmente per valutare la situazione all’interno degli ambienti confinati. Gli strumenti sono stati fissati nella tasca superiore del jacket dell’operatore (il saldatore N.d.T.) e la sonda di campionamento sulla parte superiore della spalla.

Gli strumenti contengono una pompa integrata e una sonda per il campionamento da remoto. Il produttore ha una precisione di ripetibilità di ± 2% per i sensori e una precisione dello 0,5% in volume per il sensore di ossigeno; ± 10% in lettura per gli altri sensori. Gli strumenti sono stati calibrati secondo le istruzioni del produttore.

Gli strumenti sono stati avviati da remoto all’interno di un centro di controllo sito all’interno dell’edificio di produzione all’inizio del turno (intorno alle 7:00 del mattino) per stabilire la concentrazione di riferimento per l’ossigeno (20,9%) e il punto zero per gli altri sensori in un’atmosfera nota non contenente argon oltre il livello naturale dell’atmosfera o alcuna altra contaminazione.

Tra i due tipi di sensori di ossigeno possibili, gli strumenti contenevano sensori a pressione parziale. I sensori di ossigeno a pressione parziale hanno un’apertura relativamente ampia all’interno, coperta da una membrana di diffusione (City Technology, 2014).

Questa apertura consente la penetrazione di gas direttamente dall’atmosfera. Il sensore è sensibile alle variazioni di pressione barometrica e all’altitudine.

La pressione parziale del vapore acqueo è di circa 10 Torr (1 Torr = 1 mmHg) alle temperature normalmente rilevate. Ciò comporta anche di tenere conto del grado di umidità dell’aria, specialmente durante i giorni di pioggia e successivamente quando l’atmosfera è secca.

Un normale sistema ad alta pressione aggiunge circa 28 Torr mentre un tipico sistema a bassa pressione rimuove circa 32 Torr dalla pressione atmosferica totale.

La normale pressione atmosferica sul livello del mare (come la posizione del cantiere navale) è di circa 760 Torr (Moran e Morgan, 1989). Pertanto, l’avviamento dell’apparecchiatura è avvenuto in un ambiente che conteneva un livello di ossigeno soggetto a lievi variazioni della pressione parziale ma contenuto all’interno delle tolleranze previste dall’algoritmo del software dello strumento (pari al 20,9%).

Tutte le letture ottenute durante il giorno sono state soggette a variazioni relative alle variazioni della pressione barometrica in confronto alla condizione al momento dell’avvio.

Il datalogger negli strumenti campiona i segnali in arrivo dal sensore di ossigeno ogni 3 secondi e memorizza temporaneamente il valore massimo o minimo rispetto al 20,9%. Alla fine di ogni intervallo di 1 minuto, il chip trasferisce questo valore per la memorizzazione nel datalogger.

Un minuto è il valore più piccolo dell’intervallo di campionamento; 5 minuti è il valore più lungo. Un allarme acustico suona quando il livello di ossigeno scende al 19,5% o meno.

WorkSafeBC, l’organo di controllo della British Columbia, Canada, dove si trova il cantiere navale, richiede ai datori di lavoro di valutare le condizioni di lavoro.

Questa valutazione richiede la cooperazione e la partecipazione attiva dei saldatori e degli altri lavoratori. Ognuno di coloro che ha partecipato lo ha fatto volontariamente e ha firmato il consenso informato.

Prima di iniziare, ogni partecipante ha ricevuto una breve spiegazione su cosa fa lo strumento e le informazioni che registra.

Qualcuno, non a suo agio con la partecipazione all’indagine, è stato esonerato, senza fare domande e senza ripercussioni. Nessun nome di alcun partecipante è stato registrato per garantire l’anonimato.

Risultati dello studio

La lettura del datalogger fornisce il livello minimo di ossigeno, minuto per minuto, sotto al 20,9% e il valore massimo al di sopra del 20,9% (livello di riferimento dello strumento).

Nella maggior parte dei giorni, la linea di lettura è rimasta al 20,9% per tutto il giorno (Figura 1).

Figura 1 – Variazione dei livelli di ossigeno sul breve, medio e lungo periodo

In alcuni giorni, la linea di lettura diminuiva durante il giorno e tornava al livello iniziale del 20,9% alla fine della giornata, quando esposto ad atmosfera nota per non contenere argon oltre il livello ambientale.

La diminuzione del livello di ossigeno in queste occasioni è stata interpretata come dovuta all’argon in quanto il livello è tornato al 20,9% una volta esposto ad atmosfera nota per non contenere argon al di fuori del livello di normale.

In alcuni giorni, la linea di lettura è diminuita o aumentata gradualmente ed è rimasta al livello nuovo per tutto il giorno, anche durante l’esposizione all’atmosfera nota per non contenere argon oltre il livello ambientale.

La base di riferimento è scesa fino al 20,6% e aumentata fino al 21,5%. La causa dello spostamento nella linea di base è stata attribuita a un agente diverso dall’argon.

Il cambiamento sembrava riguardare il cambiamento delle condizioni meteo, cioè la pioggia al mattino e il sole nel pomeriggio e viceversa.

La presenza di argon nell’atmosfera durante la saldatura ha anche causato letture caratterizzate da un’improvvisa diminuzione del livello di ossigeno seguito da un altrettanto rapido recupero fino al livello di base.

Generalmente questi cambiamenti erano piccoli e il livello base tornava rapidamente (McManus & Haddad, 2015).

La durata totale massima dello spostamento era di due intervalli di misurazione o di 2 minuti.

Data la frequenza con cui registra il datalogger, la durata effettiva della depressione e il recupero del livello di ossigeno avrebbero potuto essere anche di un intervallo di tempo inferiore.

L’esposizione all’argon è stata stimata aggiungendo la depressione dal 20,9%, dove è noto essere dovuta all’argon, alla nuova linea di base e agli spostamenti dalla linea di base e dividendo per la durata totale del campione (equazione 2).

equazione 2

La sommatoria dei livelli ridotti di ossigeno più bassi misurati nelle variazioni fornisce in modo efficace un’esposizione integrata misurata in % x minuto. Questo calcolo rivela un’esposizione costante a quel livello per un minuto.

Questo è ragionevolmente vero per l’abbassamento della linea di lettura dal 20,9% per un lungo periodo, abbassamento attribuibile all’argon.

Non è strettamente dipendente dall’argon nel caso di letture oscillanti durante le quali avvengono rapidi cambiamenti.

Questo è il caso in quest’ultima situazione perché lo strumento salva solo il valore più basso durante l’intervallo di campionamento. Questa situazione introduce una probabile fonte di errore di sovrastima per i transienti.

L’aggiunta dell’escursione e dei prodotti transienti e la divisione per il numero totale di minuti durante i quali il dispositivo ha funzionato (% x min.) / (min.) fornisce la concentrazione media di argon, in percentuale. La frazione (100 / 20.9) corregge il fatto che il sensore di ossigeno misura una molecola su 5 dell’atmosfera che si diffonde nel sensore.

Le tabelle 1, 2 e 3 riassumono i risultati del campionamento per l’argon. Questi campioni comprendono un totale di 33.600 misurazioni di ossigeno, minuto per minuto, durante la saldatura e i lavori correlati in diverse configurazioni geometriche per un periodo prolungato. La saldatura che si è eseguita durante questo ciclo è stata la saldatura GMAW (o MIG) protettiva con intaglio (Althouse, et al., 1988).

Tabella 1 – Esposizione all’argon durante il lavoro di supporto, montaggio e rifinitura

Le attività elencate nelle tabelle 1, 2 e 3 si basano sulla classificazione del lavoro, sul tipo di lavoro e sulla capacità di contenimento atmosferico per tipo di struttura. Ciò fornisce una base per stimare le esposizioni attraverso la varietà delle strutture.

Mentre le strutture hanno forme diverse, le configurazioni geometriche fondamentali in cui si svolge il lavoro rimangono le stesse.

In questo cantiere, le esposizioni più pronunciate all’argon si sono verificate durante la saldatura verso l’alto del vano motore, dove la superficie superiore ha intrappolato il pennacchio di fumo.

Episodi di minore entità si sono verificati durante il lavoro verso il basso su superfici orizzontali nella parte inferiore dei telai e nei compartimenti altamente ristretti nel modulo centrale.

Tabella 2 – Esposizione all’argon durante la saldatura di produzione automatizzata e manuale, pennacchio non confinato

Alcuni indizi indicano che queste escursioni riflettono stili di lavoro individuali. Diverse persone che svolgono lo stesso compito nello stesso luogo e nello stesso tempo hanno sperimentato condizioni molto diverse. Molte variazioni contenevano solo uno o due valori al di sotto della linea di base, il che significa che questi episodi duravano al massimo 2 minuti.

La Tabella 4 fornisce statistiche riassuntive che comprendono la media geometrica e la deviazione standard geometrica. La media geometrica fornisce una base per confrontare diversi tipi di situazioni e modalità di monitoraggio.

La media geometrica è l’antilogaritmo della media aritmetica dei logaritmi naturali dei singoli valori. I dati sull’igiene industriale seguono la distribuzione statistica lognormale (Leidel, Busch e Lynch, 1977).

Tabella 3 – Esposizione all’argon durante la saldatura manuale di produzione, pennacchio confinato

Cioè, quando tracciata, la curva formata dalla probabilità di verifica dei valori misurati viene spostata a destra (alte concentrazioni) con una lunga coda.

Si ritiene che questo modello fornisca la migliore stima della tendenza centrale delle singole misurazioni raccolte durante il campionamento dell’igiene industriale.

In effetti, questo era il caso di questa situazione, come riportato dalla Industrial Hygiene Data Analyst, Lite Edition, ad eccezione dei campioni ottenuti durante il lavoro nel vano motore in condizioni controllate.

L’esposizione media geometrica dell’argon varia in base al tipo di lavoro. L’esposizione è generalmente maggiore con l’aumentare della vicinanza all’arco di saldatura.

Cioè, le esposizioni sono aumentate nel seguente modo: lavoratori e fornitori di ventilazione < montatori < saldatori di produzione. Questo aspetto è coerente con l’ipotesi che l’esposizione dipenda dalla prossimità alla fonte.

Tuttavia, non fornisce la base per stabilire una relazione dose/risposta (una relazione standard in tossicologia) basata sulla classificazione lavorativa, sull’orientamento della saldatura e sull’estensione del confinamento geometrico.

Le esposizioni medie geometriche del lavoratore addetto alle pulizie e del fornitore di ventilazione variano dallo 0,043% allo 0,045%. Ciò suggerisce che un consistente livello di fondo di argon è misurabile nell’edificio alla normale altezza di lavoro.

Le esposizioni medie geometriche dei manutentori variano dallo 0,11% allo 0,30% e degli assemblatori, dallo 0,12% allo 0,15%. I manutentori e gli assemblatori di solito lavorano insieme; quindi, un’esposizione simile è prevista in queste occupazioni. Le esposizioni medie geometriche dei saldatori di produzione variano dallo 0,45% allo 0,87%.

All’interno del gruppo di saldatori di produzione, l’esposizione geometrica media durante il lavoro con saldatrici automatizzate è stata dello 0,43%.

Durante il lavoro con pennacchi non confinati da strutture andavano dallo 0,44% allo 0,81%; e durante il lavoro con i pennacchi confinati da strutture, dallo 0,51% allo 0,87%.

Il confinamento del pennacchio nelle strutture ha aumentato leggermente le esposizioni medie geometriche. All’interno di ciascun gruppo, la configurazione geometrica in cui si svolge il lavoro può produrre differenze di esposizione.

Per esempio, l’esposizione dei manutentori ha superato quella degli assemblatori durante il lavoro nel vano del motore, mentre l’esposizione durante l’assemblaggio era costante indipendentemente dalla configurazione geometrica.

La deviazione standard geometrica (GSD) è una misura della variabilità delle letture in un gruppo (Leidel, e altri, 1977). Valori più piccoli indicano t più stretta rispetto alla distribuzione normale.

I valori di GSD variano da 1,32 a 8,67. I valori più bassi implicano che le esposizioni più consistenti si sono verificate durante la saldatura di produzione.

Pulizia, erogazione di ventilazione , assemblaggio e manutenzione hanno avuto GSD considerevolmente più alti. L’aumento della GSD durante queste attività è spiegabile dalla considerevolmente maggiore variabilità in questi compiti.

Il lavoro ha coinvolto circa 20 saldatori di produzione, 5 assemblatori e 5 manutentori, 1 manovale (che ha gestito le apparecchiature di ventilazione portatile) e 2 supervisori.

La partecipazione allo studio è variata considerevolmente da una sessione a più sessioni, a seconda del comfort nell’indossare l’attrezzatura di campionamento, l’interesse per il progetto e il tipo di lavoro che si stava verificando.

Il monitoraggio ha cercato di ottenere campioni da tutti i tipi di attività pertinenti. Il campionamento è stato suddiviso all’interno del gruppo di lavoratori per un periodo di campionamento di quasi 2 mesi.

Il campionamento è stato condizionato in parte dalla necessità di lavoro in strutture specifiche e diverse configurazioni geometriche come indicato nelle tabelle dei risultati.

Nel caso della saldatura automatica con le macchine A2 e Bug, l’operatore indossa il dispositivo di campionamento.

Le realtà intrinseche a questa situazione hanno introdotto una considerevole casualità nel campionamento perché il programma di lavoro non era noto prima di cercare volontari per una giornata particolare.

Un altro fattore è stata la necessità di ottenere il maggior numero di campioni possibile entro il tempo limitato disponibile con solo due strumenti e un programma dinamico.

Per quanto possibile, i ricercatori hanno cercato di massimizzare la casualità e minimizzare la distorsione.

Discussione

In assenza di un limite di esposizione regolamentato per l’argon, non è possibile mettere in evidenza direttamente i risultati qui presentati.

Il loro valore sta nel determinare le esposizioni durante questo studio e nel creare un corpus di conoscenze sul ruolo potenziale dell’argon nell’insolita e travolgente stanchezza vissuta dai lavoratori impegnati in questo progetto e, possibilmente, in altri lavori che comportano la saldatura a protezione.

L’esclusione di altri agenti in seguito allo studio della casistica e a un esteso campionamento personale, come evidente, starebbe a dimostrare che l’argon deve ricevere un’attenta considerazione come causa.

Parte dello studio si è verificata in spazi di lavoro che soddisfano i criteri generalmente accettati per la classificazione come ambienti confinati nella Columbia Britannica e in altre giurisdizioni (OSHA, 1993, 1994; WorkSafeBC, 2014).

La ricerca storica stabilisce il ruolo della carenza di ossigeno come agente causale negli incidenti mortali che si verificano in questi spazi di lavoro (NIOSH, 1979, 1994; OSHA, 1985).

Un’ampia e attenta rilettura su incidenti, tratte da numerose fonti, fornisce informazioni sul verificarsi di tale rischio atmosferico, vale a dire il distinguere l’esistenza di tale rischio prima dell’inizio dell’attività in confronto con lo sviluppo di tale atmosfera durante l’attività lavorativa (McManus, 1999; McManus & Haddad, 2014).

L’uso di argon e altri gas di protezione nei processi di saldatura è un’attività lavorativa che comporta il rischio di sviluppo di condizioni di asfissia da carenza di ossigeno.

Cioè, le atmosfere che si arricchiscono di argo diventano carenti di ossigeno. Questa preoccupazione offre un parallelo con il verificarsi dell’affaticamento riportato da questi lavoratori.

I risultati dello studio mostrano che le concentrazioni medie di argon misurate in questa indagine, associate all’affaticamento dei lavoratori, erano considerevolmente inferiori a quelle necessarie per giudicare la concentrazione di ossigeno al di sotto del limite regolamentato pari al 19,5% (Bollinger, 2005; OSHA, 1993, 1994 ; WorkSafeBC, 2014).

Le circostanze che hanno portato a questo studio sono state inusuali e inaspettate, basate sulla saggezza e il buon senso. Questo studio è stato eseguito in risposta alle preoccupazioni dei lavoratori riguardo all’estrema fatica sperimentata alla fine della giornata lavorativa o, in prima serata, in relazione all’esposizione sul posto di lavoro all’argon durante la saldatura a protezione di gas sull’alluminio.

Dato l’uso di argon in altre applicazioni industriali, l’insorgenza di sintomi di fatica, specialmente in altri sistemi di esposizione aperti, dovrebbe richiedere un’indagine per determinare la reale portata di questo problema.

Conclusioni

Questo studio dimostra che l’argon è misurabile nel volume d’aria degli edifici in cui vengono costruite strutture in alluminio di grandi dimensioni mediante saldatura ad arco con schermatura di gas.

Tabella 4 – Statistiche riassuntive per l’esposizione all’argon

Un diverso grado di esposizione dei lavoratori all’argon dipende dal tipo di occupazione (lavoratori e fornitori di ventilazione <assemblatori e manutentori < saldatori di produzione) e in base alle attività.

La massima esposizione si è verificata durante la saldatura di strutture aeree dove le superfici orizzontali superiori hanno intrappolato il pennacchio di fumo. Sembra anche che lo stile di lavoro individuale influenzi l’esposizione.

La variazione nell’esposizione per occupazione e attività, costituisce una base potenziale per stabilire una dose/risposta per l’affaticamento prodotto dall’esposizione all’argon in contesti lavorativi.

Questo studio serve a ricordare ai professionisti della SSL, ai medici del lavoro e agli igienisti industriali (RSPP/HSE  – N.d.T.) la necessità di rispondere quando le persone esprimono preoccupazione per le condizioni di lavoro nonostante l’apparente familiarità dell’ambiente.

Questo studio mostra coerenza con gli effetti neurologici rilevati e riportati nella letteratura subacquea durante immersioni poco profonde, utilizzando miscele contenenti azoto, un agente narcotico e anestetico più potente dell’argon.

La presenza di effetti narcotici e anestetici nei lavoratori esposti all’argon durante la saldatura ad arco a schermatura di gas è plausibile.

SE HAI TROVATO QUESTO ARTICOLO INTERESSANTE, ISCRIVITI ALLE NEWSLETTER E NE RICEVERAI ALTRI DIRETTAMENTE AL TUO INDIRIZZO E-MAIL

ISCRIVITI QUI! E RICEVI UN EXTRA BONUS: LA GUIDA ALLA SCELTA DEL GIUSTO DISPOSITIVI DI ESTRAZIONE DAGLI AMBIENTI CONFINATI

Gli autori

Neil McManus, CSP, CIH, ROH, è un igienista industriale praticante con più di 30 anni di esperienza. È presidente di ANSI Z9.9 e membro di ANSI Z9 e ANSI / ASSE Z117.1. McManus è un AIHA Fellow e membro internazionale di ASSE. Ha conseguito un M.Sc. in Radiation Biology e un M.Eng. in Ingegneria della salute e della sicurezza sul lavoro presso l’Università di Toronto.

Assed N. Haddad, Ph.D., è professore associato presso la Polytechnik dell’Università Federale di Rio de Janeiro (Escola Politécnica da UFRJ). È anche un ingegnere civile, di sicurezza, di qualità e affidabilità. Haddad ha conseguito un dottorato di ricerca in ingegneria della produzione da UFRJ e un M.Sc. in ingegneria civile da Universidade Federal Fluminense.

Traduzione: Emanuele Mazzieri