游逸駿 研究員 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所

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游逸駿 研究員 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所 光電產業的環境分析 從製程到排放 游逸駿 研究員 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所

光電產業 optoelectronics 產業技術 產品 光資訊技術 影像掃描機、光碟機、雷射印表機、傳真機 精密光學技術 光學鏡片、光學元件、照像機、液晶投影光學模組 光電元件技術 發光二極體、雷射二極體、光電模組、光纖元件 光通訊技術 光通訊零組件、光纜 光電量測與控制技術 紅外線及影像技術、雷射應用、光電量測 依據國科會之定義係指光電產業是以光學和電子學為基礎,結合機械,材料等科技所發展出來的新興產業,將產業分為包括光電元件、光學元件與器材、光資訊、光通訊及光電應用等五大類

光電產業 optoelectronics 大分類 中分類 項目 光電元件 發光元件 雷射二極體、發光二極體 受光元件  光電元件 發光元件 雷射二極體、發光二極體 受光元件 光二極體與光電晶體、電荷耦合元件、接觸式影像感測器、太陽電池 複合元件 光耦合器、光斷續器   光電顯示器 液晶顯示器(LCD)、發光二極體顯示幕(LED Display)、真空螢光顯示器(VFD)、電漿顯示器(PDP)、有機電激發光顯示器(OELD或OLED)、場發射顯示器(FED) 光輸出入 影像掃描器、條碼掃描器、雷射印表機、傳真機、影印機、數位相機 光儲存 裝置 消費用途、資訊用唯讀型、資訊用可讀寫型 媒體 唯讀型、可寫一次型、可讀寫型 光通訊 光通訊零組件 光纖、光纜、光主動元件、光被動元件 光通訊設備 光纖區域網路設備、電信光傳輸設備、有線電視光傳輸設備、光通訊量測設備 雷射及其他光學應用 雷射本體 工業雷射 醫療雷射 光感測器 依據財團法人光電科技協進會之描述,光電產業係指製造、應用光電技術之元件,以及採用光電元件為關鍵性零組件之設備、器具及系統的所有商業行為。而光電產業的範圍則可劃分為六大類,分別為光電元件、光電顯示器、光輸出入、光儲存、光通訊、雷射及其他光電應用

2003年我國光電產業產值變化分析 單位:新台幣百萬元。資料來源:工研院IEK ITIS計畫(2004/01) 我國光電元件的產業主力在LED產業上,高亮度發光二極體是目前主要的重點產品,尤其是藍光、白光發光二極體是主要的成長動力;由於數位影像的流行,影像感測器對產值有一定的貢獻。2003年光電元件總產值為新台幣358億元,較2002年成長28.4﹪。 2003年國內的平面顯示器(FPD)產業,受惠於資訊用的顯示器及平面電視應用市場需求擴大,帶動我國大型TFT LCD面板出貨量再創新高且平均單價持續揚升。中小尺寸面板受到手持式裝置的流行,使得中小尺寸面板產值持續創新高。有機ELD及PDP面板因應用市場的興起,持續開出產能。使得顯示器2003年整體產值為新台幣3,135億元,比2002年成長23.1﹪。 光儲存產業方面,2003年台灣光儲存產值為新台幣2,807億元。光碟機部分,雖然CD-ROM、DVD-ROM、CD-RW與Combo市場已趨於穩定,但DVD燒錄機大幅量產,並取代傳統錄影機的DVD錄放影機。光碟片部分,CD空白片由於市場需求的持續成長,而DVD空白片,業者競相投入量產,使得產值向上攀升,造就2003年整體產值較2002年成長36.4%。 在光輸出部分,因在噴墨印表機及多功能事務機的代工訂單,持續穩定的成長,使得2003年產值比2002年成長7.7﹪,產值為新台幣256億元;而光輸入部分,2003年產值為新台幣1,127億元,較2002年成長25.1%,這主要是數位相機的貢獻,因數位相機需求旺盛,出貨量持續成長,產值也因而成長,其他如掃描器、PC Camera等產品因價格便宜呈現穩定的現象。 2003年光通訊的產值為新台幣79億元,較2002年衰退3.5%。光通訊產業在產量方面2003年已經有成長的跡象。 單位:新台幣百萬元。資料來源:工研院IEK ITIS計畫(2004/01)

分析化學的新思維 健康風險評估與環境分析

美國NIST遠景摘要 VISION 環境的管理責任,加速了運用已知準確性之量測於評估及決策分析 如環境上的量測與標準、 先進材料性質鑑定之方法與標準 運用微機電技術的微量分析 環境的管理責任,加速了運用已知準確性之量測於評估及決策分析 經濟有效且高品質可追溯之量測技術於排放與廢棄物上,並評估污染物對生活品質之衝擊。

檢測方法建立 飲水標準 環境的空氣污染物監測 全球氣候改變評估 大氣粒子鑑定 降雨與土壤之污染 生物樣品污染之分析

USA-EPA Figure1. Overview of the Risk Analysis Approach. Background and Objectives USA-EPA Hazard Identification Figure1. Overview of the Risk Analysis Approach. Exposure assessment Dose-Response Assessment Risk Characterization Risk Management Conclusions on Risk Characterization Conclusions on Analysis of Example Options for §403 Standards

人類暴露評估 2001年世界衛生組織與聯合國環境計畫(UNEP)合作之指引 為將一個暴露因子之空間性與時間因素評估之方法學。 主要目的 運用所有可獲得的方法定性地或定量地來描述、估計、量測人類之暴露,預防因接觸有害之物質所造成健康之影響。

暴露評估 Exposure Assessment 工業衛生上係連接於作業現場有害物暴露實況(Practice)與勞工外在健康病症之流行病學(Epidemiology)上重要之環節 勞工作業暴露有很大的變異性(variability),如勞工間(between worker)或同一勞工(within worker, day by day)不同時間下,有效且實際之暴露濃度量測策略需考慮精確性與準確性、可行性與變異性之模式等關鍵因子

暴露評估 鑑認與評估危害因子發生源之種類、數量與地理位置 決定環境媒介如空氣、水體、食物與土壤中這因因子之濃度 鑑認主要之暴露途徑 決定暴露之強度、時間長短與頻率 決定暴露所造成之體內劑量 估計受到暴露之人數 鑑認高危險群體(高暴露或易受傷者)

理想的暴露評估 環境偵測 生物偵測 其衍生之作業之描述 暴露群組之分類原則 健康風險之機率與不確定性。 一個理想的暴露評估應具有了環境偵測或生物偵測及其衍生之作業之描述、暴露群組之分類原則、健康風險之機率與不確定性等等。

評估風險 量測數據之品質-具有相當之代表性共識 採樣上是否採行有效的方法 採樣數量是否合適 偵測下限是否適當之代表風險 實驗室之分析方法是否有品保文件

評估風險 於暴露族群上, 於暴露資料的表達上 鑑認出高危害群及量測易感群之暴露 須量測群體暴露之變異 相關地理位置性 代表哪些暴露途徑 資料之正確性如季節等。

發光二極體 (Light Emitting Diode:LED) 化合物半導體 Ⅲ族(硼、鋁、鎵、銦) Ⅴ族元素(磷、砷、銻)

各種磊晶方法比較

化學品(例) 1 砷化氫(AsH3) 7784-42-1 0.05 0.16 0.2 - 390mg/m3/10m I 2 磷化氫(PH3) 序號 原 料 CAS No. 勞委會 PEL(OSHA) TLV(ACGIH) LD50/LC50 急性健康危害描述 ppm mg/m3 LD50 (mg/Kg) LC50 途徑 1 砷化氫(AsH3) 7784-42-1 0.05 0.16 0.2 - 390mg/m3/10m I 高濃度的暴露會導致貧血、頭痛、噁心、嘔吐、虛弱等,狀況有腎衰竭的可能,有致死的可能. 2 磷化氫(PH3) 7803-51-2 0.3 0.4 0.42 3 氮氣(N2) 7727-37-9 4 氫氣(H2) 133-74-0 5 氦氣(He) 7440-59-7 6 四氟化碳(CF4) 75-73-0 7 氧氣(O2) 7782-44-7 8 笑氣(N2O) 9 矽甲烷(SiH4) 7803-62-5 6.6 9600ppm/4h

化學品(例) 29 甲醇(CH3OH) 67-56-1 - 200 260 5628 64000ppm/4h O,I 30 64-17-5 1000 1880 1900 7060 20000ppm/10h 31 負光阻去除液 (EKC922) 32 5-52%氫氟酸(HF) 7664-39-3 3 2.6 C3 1310ppm/1h I 33 溴化氫氣體(HBr) 34 醋酸 (CH3COOH) 64-19-7 10 25 3310 O 35 85-87%磷酸(H3PO4) 7664-38-2 1 1530 36 96%硫酸(H2SO4) 7664-93-9 2140 510mg/m3/2h 37 35%鹽酸(HCl) 7647-01-0 5 7.5 C5 7 900 3124ppm/1hr 38 70%硝酸(HNO3) 7697-37-2 2 5.2 2500ppm/1h

光電產業潛在安全衛生問題 清淨製程 影響作業勞工職業健康之重要化學性因子 空氣中製程釋出(process emission)之有害污染物。 以實際進行維修,清洗各種製程設備之工程師或技術員所受暴露可能較為頻繁且嚴重 其次是技術員在某些操作過程中,亦有暴露之可能。

光電產業潛在安全衛生問題 製造過程中之健康危害因子主要可能是光敏感配方之有機溶劑或清洗之特殊酸鹼液體或機上之連續式清洗氣體 改變其電子學特性之少量其他元素之摻雜,如砷、銻、磷或硼等有毒性且(或)易燃性之製程特殊氣體; 蝕刻機台之特殊氟氯烷類氣體 晶圓加熱射頻及游離輻射、人因工程等危害。 如晶片研磨或金屬噴濺等附屬加工程序仍需考量。 一些使用到高能量製程、蝕刻、電漿氣相沈積技術,則可能產生未知反應副產物影響人體健康。

製程化學品特性 多種劇毒性化學物質(如SiH4、PH3、HF、AsH3、Cl2、NH3等) 或某些為世所公認之致癌物 或其污染中間產物。 Arsenic compounds CrO3 Ionizing radiation CCl4 Sulphuric acid mist 或其污染中間產物。

健康outcome- 美國國家毒物檔案 (National Toxicology Programs) 特別對光電產業大量運用之砷化鎵(GaAs,Gallium Arsenide)及磷化銦(InP,Indium Phosphide)或稱III-V族半導體進行其毒理研究,特別是致癌性上。 研究結果發現於致癌性動物試驗中InP對於雄雌及大小白鼠均有明確之證據顯示其致癌性,如肺癌等;而GaAs亦於雌的小白鼠發現明確之致癌性。

健康outcome - 英國職業安全衛生署 (Health and Safety Executive) 對英國國內某半導體公司進行工作相關癌症(work-related cancer)之流行病學之調查 其結果顯示該廠內女性勞工其肺癌之發生率較常人高約3-4倍,推論有可能為與工作相關之職業性癌症,特別是半導體製造廣泛使用已知之致癌物於製造過程中,如砷化物等。 其他女性作業人力之胃癌與乳癌發生率均較常人為高,但無法做其為工作相關之結論,男性腦癌亦同。

非致癌風險 意外暴露案例收集 許多甚而某些物理化學毒理危害未經廣泛研究者 正型光組顯影劑四甲基銨(tetramethyl ammonium hydroxide,TMAH)水溶液,其具有強鹼性,但其皮膚腐蝕之毒性並未有文獻可稽,發生高濃度溶液噴濺於短時間內導致昏迷而死亡。 另外有一些如過量金屬暴露所造成金屬熱 或是於環境測定或是生物偵測資料中顯示勞工有過量之砷暴露甚而有砷中毒之個案傳出 許多甚而某些物理化學毒理危害未經廣泛研究者 NF3、ClF3、TMAH

其他產業 CDR製造業仍有使用特殊之溶劑,如三乙胺、acetonitrile、pyridine與苯胺、硫酸二甲酯之化學物質; OLED製程中可能因特殊之塗佈需求,使用部分有機金屬之材料溶於二氯甲烷或聯胺之中,均有重要之毒理特徵或是致癌性。 早期半導體業黃光區使用之以二醇醚類於光電產業也可能仍有使用,而造成育齡婦女自發性流產風險增高。 而於金屬接點製程中亦大多使用鈹合金,而鈹致特定肺癌也於美國造成特殊之問題。 但仍有50%以上使用之化學物質對環境或是人體之健康危害不明,更遑論製程廢棄物之排放。

LED 製程危害狀況 原物料 製程 機台 危害狀況 環保問題 作業內容 使用器材/藥劑 可能危害說明 TMGa、TMIn、TMAl、CP2Mg、DMZn、H2、AsH3、PH3、DETe、Si2H6/H2、N2 磊晶 磊晶機台 1.管件拆卸 2.管件清洗 3.Local scrubber維護 4.氣體鋼瓶更換 1.IPA、擦拭紙 2.王水、氫氟酸、氨水、雙氧水 3.溴酸、磷酸、漂白水 4.管件中的殘氣 1.拆卸PT時,可能有未反應之毒氣、副產物,及磷的燃燒等問題 2.吸入或接觸化學品 3.溴酸具強腐蝕性,吸入會危害呼吸系統 4.殘留之毒氣 1.毒性氣體 2.廢水中含濃度很高的砷 3.擦拭紙 4.廢棄晶片 TMGa、TMIn、TMAl、CP2Mg、DMZn、H2、NH3、HCl、SiH4/H2、N2 1.毒性氣體 2.廢水 3.擦拭紙 4.廢棄晶片 HCl、Hg、乙二胺、EDTA 量測 量測儀器 進行磊晶片量測 量測機 1.利用量測機量測磊晶片的載子濃度時,可能因量測機內的汞沾在晶片上而掉在環境中 1.汞之廢棄問題

LED 製程危害狀況 BCl3、Cl2、CH4、Ar、O2、N2 蒸鍍區 RIE 1.生產操作 2.機台保養 2.IPA、擦拭紙 1.開champer時可能有未反應之毒氣、副產物 2.開champer時可能有未反應之毒氣、副產物 1.毒性氣體 2.擦拭紙 SiH4、NH3、N2O、CF4、O2、N2 PECVD Ti、Pt、Au、GeAu、Ni、Al、ZnAu、TiO2、SiO2、Al2O3 蒸鍍機 1.廢氣、廢液、副產物 2.廢氣、廢液、副產物 1.廢氣 2.擦拭紙 光阻劑(Az-1518、Az-1529、IC-43T、ACE、L300、PW1000) 黃光區 上光阻機 1.廢氣 2.廢液 3.擦拭紙 ACE、IPA、顯影劑(Xylene、NBA、Az-developer、DPD200) 有機水槽

LED 製程危害狀況 ACE、IPA、去光阻劑(micropure、PRS3000、EKC922) 化學區 有機水槽 1.生產操作 2.機台保養 2.IPA、擦拭紙 1.廢氣、廢液、副產物 2.廢氣、廢液、副產物 1.廢氣 2.廢液 3.擦拭紙 NH4F、CH3COOH、HCl、I2、H2SO4、KI、檸檬酸、HNO3、HF、H2O2、H3PO4、NH4OH 化學水槽 研磨粉(Al2O3)、防鏽油 研磨區 研磨機 研磨粉(Al2O3)、防鏽油、漂白水 拋光機 3.IPA、擦拭紙 ACE、IPA、Xylene、去蠟液 去蠟水槽 HF、H2O2、NH4F、CH3COOH、HCl、CH3OH、H3PO4 切割區

現況檢討 暴露之描述將不易與現況相符 瞬間高濃度無法確切掌握 傳統的採樣分析方法來評估,可能造成誤導暴露危害的程度。 因製程之高密閉性、及設計時所有化學品皆多以管路輸送或機台為密閉之小環境(minienvironment)。 瞬間高濃度無法確切掌握 目前在正常作業工人暴露濃度絕大多數低於容許濃度標準,只有在異常狀況或須定期進行維修預防保養 (Preventive Maintenance),才可能使暴露濃度超過容許濃度 傳統的採樣分析方法來評估,可能造成誤導暴露危害的程度。

勞工作業環境測定實施辦法 作業環境測定 第九條規定雇主應「訂定含採樣策略之作業環境測定計畫」 為掌握勞工作業環境實態及評估勞工暴露狀況所實施之規劃、採樣、分析或儀器測量 第九條規定雇主應「訂定含採樣策略之作業環境測定計畫」 瞭解雇主預先規劃之作業環境測定採樣策略,其採樣方式,是否可評估確實掌握環境的實態與勞工暴露狀況

勞工安全衛生法 第七條第一項 第三十四條第一項 雇主對於經中央主管機關指定之作業場所應依規定實施作業環境測定 處新台幣三萬元以上六萬元以下罰鍰 違反第七條第一項經通知限期改善而不如期改善

職業災害勞工保護法 第七條 勞工因職業災害所致之損失,雇主應負賠償責任但雇主能證明無過失者,不在此限。

化學性因子作業環境測定計畫指引 From:IOSH87-A313

AIHA-Exposure Assessment Program 1.Goals 2.Roles & Responsibilities 3.Basic Characterization 4.Similar Exposure Group Development 5.Exposure Profile - Judgement 6.Further Information Gathering 7.Prioritization of Controls 8.Documents & Communications

化學性因子作業環境測定計畫指引 90年更新版-AIHA

英國安全衛生管理法規 1992年「工作場所安全衛生管理規則」(The Management of Health and Safety at Work Regulations) 第3 條 風險評估: (1) 雇主應就下列事項做適當且足夠的評估,辨識其應採取之措施以符合法規: (a) 勞工作業時所暴露的安全衛生風險 (b) 由其本身或其公司所引起對人員(非其勞工)的安全衛生風險

英國安全衛生管理法規 1999年「危害健康物質控制規則」(The Control of Substances Hazardous to Health Regulations) 6. Assessment of health risks created by work involving substances hazardous to health 10. Monitoring exposure at the workplace (1) the employer ensure that exposure of employees is monitored in accordance with a suitable procedure

半導體業之產業內部規範 光電產業分歧 不易達成共識 製程逸散控制計畫列為安全衛生上之重要工作 International Technology Roadmap of Semiconductor ITRS 製程逸散控制計畫列為安全衛生上之重要工作 製程排放、資源保育、緩和氣候變遷與新化學品資訊、機台設備之危害與全面性暴露評估列為未來工作重點。 2004年完成50%化學品對環境或健康影響之特性 或是減少全氟化合物之排放; 或是長期收集全面性暴露評估之資料。 光電產業分歧 不易達成共識

SEMI S2-0200 23 Chemicals 23.2 Hazard analysis一個決定化學品風險與驗證此風險已有適當之控制之危害分析 23.2.1Hazard analysis, at a minimum, should address the following condition potential mixing of incompatible chemicals; potential chemical emissions during routine operation; potential chemical emissions during maintenance activities; potential key failure points and trouble spots 23.2.2 All routes of exposure (e.g. respiratory, dermal) should be considered in exposure assessment

SEMI Risk Assessment Severity Grouping

SEMI Risk Assessment Likelihood Grouping

SEMI Risk Assessment Risk Matrix

SEMI Risk Assessment Expanded Hazard Severity Table

SEMI Risk Assessment Expanded Hazard Severity Table

作業環境測定計畫工作要項 (一)作業型態之建立 (二)設備與作業危害之即時紀錄與背景資料建立 (三)作業暴露矩陣模式之暴露評估模式建立 (四)暴露型態風險之定性決定 (五)暴露管理軟體之建立 (六)建立符合法令意旨之含有採樣策略之作業環境測定計畫 (七)依據推訂之作業環境測定計畫實施作業環境測定,並回饋作環測計劃之持續改善:

建立符合法令意旨之含有採樣策略之作業環境測定計畫 政策與組織係基於風險管理 作業型態之建立 設備與作業危害之即時紀錄與背景資料建立 依據推訂之作業環境測定計畫實施作業環境測定,並回饋作環測計劃之持續改善 作業暴露矩陣評估模式建立 暴露型態風險之定性決定 建立符合法令意旨之含有採樣策略之作業環境測定計畫 暴露管理軟體之建立

風險管理 於進行初步危害分析(相似暴露群組建立之風險因子排序)之前,仍應將暴露進行較完全之定義。 執行作業環境測定計畫將累積大量的量測資料,針對污染物種執行定性定量分析。 依據風險排序之順序與暴露評估之技術可行性 研判有害物出現的主要原因, 分析機台所散逸有害物濃度變化趨勢及各種量測結果, 並了解廠內整體製程和勞工操作情形。 並依書面暴露評估規劃盡可能實施, 並採取將結果回饋管理機制。

未來趨勢 廢棄物環境友善 化學品管理體系之健康危害評估與暴露可能說明 環境分析與職場分析之國家資料 歐體 Rohs restrition of hazardous substance in electronics equipment Pb, Cd, Hg,溴化物等 化學品管理體系之健康危害評估與暴露可能說明 歐體REACH 環境分析與職場分析之國家資料

Exposure Assessment 重複二日採樣之分析結果近似,推測正常作業下每班次暴露情形變異不大。 發現於蒸餾過濾器之操作區有相當之暴露,其濃度大約在0.23至0.41 mg/m3之間 較美國OSHA-PEL-TWA(0.22 mg/m3)為高; 二樓水洗作業區之濃度約為0.03至0.08 mg/m3,可能亦有相當之暴露;其次為中和槽之卸料作業區空氣中MOCA濃度約為<0.05至0.06 mg/m3。 雖未達美國OSHA-PEL-TWA,仍高於ACGIH TLV(0.11 mg/m3)之二分之一以上,且遠高於NIOSH之REL(0.003 mg/m3)。

Job Exposure Assessment 若以勞工甲(水洗蒸餾)於2樓水洗槽上方作業時間30分鐘、中間走道作業30分鐘、中和槽下方1小時、水洗槽下方2小時、蒸餾槽作業1小時、其他3小時之作業時間,估算勞工八小時時量平均濃度值約在0.04-0.08 mg/m3; 雖未達美國OSHA-PEL-TWA,仍高於ACGIH TLV(0.11 mg/m3)之二分之一以上,且遠高於NIOSH之REL(0.003 mg/m3)。 勞工乙(包裝)以包裝作業4小時、反應器入料作業1小時、其他3小時之作業型態,估算勞工八小時時量平均濃度值似小於0.025 mg/m3。 可能高於NIOSH之REL(0.003 mg/m3)。

Risk- Linear model MOCA Occupational Bladder Cancer

結語 因為風險評估法案之要求,一個易於運用之暴露評估方法學之發展相形更為重要。 特定行業暴露評估之指針製作,一方面可確保作業環境測定之正確性, 亦可為勞工暴露史或作業危害作精準描述,而且雇主更可將有限之作業環境測定資源用於勞工作業環境作有效之運用與管理。