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2020, 37(8):797-803.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2020.19870

常用職業健康風險評估方法在氯乙烯生產企業中的應用


1. 中國疾病預防控制中心職業衛生與中毒控制所職業流行病學與風險評估室, 北京 100050 ;
2. 天津市濱海新區疾病預防控制中心職業衛生與放射衛生科, 天津 300480

收稿日期: 2019-12-16;  錄用日期:2020-06-16;  發布日期: 2020-09-07

基金項目: 職業健康風險評估與國家職業衛生標準制定項目(131031109000150003)

通信作者: 胡偉江, Email: [email protected]  

作者簡介: 董一文(1986—),男,碩士,助理研究員;E-mail:[email protected]

利益沖突??無申報

[背景] 目前,我國氯乙烯生產企業以電石乙炔法應用最為廣泛。因高溫高熱環境所致氯乙烯單體(VCM)的少量逸散,以及巡視、維修、清釜等崗位的防護措施不佳等因素引發的工人急性中毒或慢性損傷,已成為現今VCM職業接觸健康損傷的主要問題。

[目的] 識別VCM生產過程中的重點接觸崗位,結合個體接觸水平將三種風險評估方法應用于實踐并進行比較,了解重點接觸崗位的風險水平。

[方法] 通過現場調查和個體接觸水平檢測了解天津市2家聚氯乙烯(PVC)化工企業(B廠和G廠)中19種VCM相關崗位共35人的接觸情況;繼而采用半定量綜合指數法、半定量接觸比值法和定量致癌風險評估法對接觸工人開展風險評估,并采用Kappa法對三種風險評估法的結果一致性進行檢驗。

[結果] 35名重點接觸崗位工人均為男性,年齡為(40.04±1.03)歲,工齡為6.0(4.0,9.5)年,分別從事VCM合成、聚合外操、分析、清釜、下料、釜維修等VCM生產相關環節。B廠壓縮機外操工、聚合外操工、VCM回收工、糊樹脂外操工的時間加權平均質量濃度(后稱:濃度)(CTWA)較高(60.90~71.30 mg·m-3),達職業接觸限值(COEL=10 mg·m-3)的6~7倍;配制外操工、聚合內操工、合成主控內操工的CTWA為10.50~22.70 mg·m-3,為限值的1~2倍。G廠看釜清釜工在清理反應釜時CTWA達到438.30 mg·m-3,為限值的40余倍,其他崗位的CTWA均低于職業接觸限值。半定量綜合指數法評估結果顯示,各崗位工人處于中等~高風險間;半定量接觸比值法評估結果顯示,各崗位工人處于低~極高風險間;定量致癌風險評估法結果顯示,B廠作業工人處于高~很高風險間,G廠作業工人處于可忽略~很高風險間。一致性檢驗結果顯示,當崗位CTWACOEL時,半定量接觸比值法結果與定量致癌風險評估法一致性好(K=0.632,P=0.002)。

[結論] PVC生產企業中,VCM合成、壓縮、聚合、回收、清釜、糊樹脂、維修等生產過程中涉及的崗位為VCM重點接觸崗位;依據接觸水平和所處環境的差異,崗位風險分別處于中等至極高風險之間;三種風險評估方法各具優勢及局限性,在評估過程中結合應用將更有利于充分發揮其優勢。

關鍵詞: 氯乙烯;  職業健康風險評估;  方法學;  工作場所 

氯乙烯單體(vinyl chloride monomer,VCM)作為重要的化工原料,主要用途為合成聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)。在職業環境中,VCM蒸汽可通過呼吸道進入體內,或以液體形式經皮膚吸收[1]。研究證實,VCM靶器官為肝臟,并可引起如肝炎、肝纖維化、肝細胞癌及肝血管瘤等多種肝臟疾病[2]。早在1987年,國際癌癥研究機構(International Agency for Research on Cancer,IARC)就將VCM確定為I類致癌物(IA級)[3];2002年,我國也將VCM導致的肝血管肉瘤列入職業腫瘤名單[4]。2007年,IARC對VCM的致癌性再次開展評估,提出VCM的職業接觸將導致肝血管瘤和肝細胞癌[5]。國內外大量研究也表明,VCM接觸人群的職業健康狀況已不容樂觀[6]。如1992年,劉曉明[7]發現天津市VCM作業工人全腫瘤死亡率為111.66/10萬,未發現肝血管肉瘤;但VCM作業工人的肝癌死亡率為49.64/10萬,占全部腫瘤的44.44%,居首位。歐洲四國和美國的大型職業流行病學研究發現,VCM累積接觸量與肝血管瘤和肝細胞癌死亡風險間存在劑量-反應關系[8-9]。同時,VCM作為一種多系統、多器官致癌物,還可誘發如淋巴、造血、神經系統腫瘤及惡性黑色素瘤[10]。如今,許多發達國家引入職業健康風險評估(occupational health risk assessment,OHRA)作為一項有效控制職業危害的手段,已被廣泛應用于重點行業風險評估。常用的如美國環保署吸入風險評估法、澳大利亞風險評估法、羅馬尼亞風險評估法及國際采礦與金屬委員會風險評估法等。但以上方法存在諸如風險等級劃分不一致,受主觀判斷影響及缺乏毒性參考值或應用受限等問題,在我國的應用過程中存在局限性[11-12]。而GBZ/T 298—2017《工作場所化學有害因素職業健康風險評估技術導則》[13](后稱“標準”)中介紹的定性、半定量及定量風險評估方法符合并適用于我國企業的現場狀況。因此,為了對PVC生產企業中VCM重點接觸崗位進行識別,對其風險等級進行了解,為后期接觸人群的職業健康監護和風險管理提供基礎。本研究采用標準[13]中推薦的半定量綜合指數法、半定量接觸比值法及定量致癌風險評估法對天津市2家PVC企業中重點接觸崗位開展風險評估。

1   對象與方法

1.1   對象

選取天津市2家PVC生產企業(簡稱B廠和G廠)中19種VCM接觸崗位及其作業工人(共35人)作為研究對象。

1.2   方法

1.2.1   職業衛生現場調查

對2家企業的工藝流程、崗位名稱、防護設施情況、個體防護用品使用情況、應急救援設施及職業衛生管理等信息進行收集。

1.2.2   空氣樣品的采集

依據GBZ 159—2004《工作場所空氣中有害物質監測的采樣規范》[14]對VCM接觸作業工人(35人)開展個體采樣。采樣過程:將裝有100~150 mg·根-1的活性炭管連接采樣泵(美國SKC pocket pump型采樣泵,流量范圍50~500 mL·min-1)佩戴于工人前胸上部,進氣口接近呼吸帶。以流量0.05 L·min-1連續采集兩個白班和一個中班(8 h·班-1),采集樣品共105份(35人,每人3個班次)。

1.2.3   實驗室檢測分析

依據GBZ/T 160.46—2004《工作場所空氣有毒物質測定鹵代不飽和烴類化合物》[15]中的熱解析-氣相色譜法進行VCM檢測;依據GBZ 2.1—2019《工作場所有害因素職業接觸限值第1部分:化學有害因素》[16],VCM的時間加權平均容許濃度(permissible concentration-time weighted average, PC-TWA)(均為質量濃度,簡稱:濃度)為10mg·m-3。

1.2.4   風險評估法

采用半定量綜合指數法、半定量接觸比值法及定量致癌風險評估法對VCM接觸作業工人開展風險評估。根據IARC將VCM確定為I類致癌物(IA級),結合標準[13]中表F.1的化學有害因素毒性危害特性分級確定VCM的危害等級(hazard rank,HR)為5級;半定量綜合指數法的接觸等級(exposure rank,ER)依照標準[13]中表F.5并結合現場調查結果給予相應賦值;半定量接觸比值法的ER則依據標準[13]中表F.3接觸濃度(E)與相應的職業接觸限值(occupational exposure limit,OEL,相當于PC-TWA)進行比較,以CE/COEL最大值為相應的ER等級;以上兩種半定量風險評估法的風險指數(risk,R)均以公式$R = \sqrt {HR \cdot ER}$計算后得出,并參照表F.6中R所對應的風險等級進行結果判定。半定量綜合指數法和半定量接觸比值法均以R取值1~5分別代表可忽略風險、低風險、中等風險、高風險和極高風險5個等級。定量致癌風險評估法中的致癌吸入超額個人風險(inhalation of excess personal risk,IR)通過公式IR=(IUR·d·tE/tL)計算。IUR:致癌吸入單位風險值,單位為(μg·m-3-1;d:個人接觸劑量,μg·m-3;tE:接觸工齡,年;tL:終身期望壽命,年。IR的結果與超額風險可接受水平(1×10-4)比較后得出近似于相對危險度的比值,再依據相對危險度的分級標準進行風險等級判定[17]。定量致癌風險評估法的風險判定見表 1。

表1

定量致癌風險評估法的風險等級判定

Table1.

Risk category of quantitative risk assessment for carcinogens

1.2.5   三種風險評估法比較

因三種風險評估法的風險等級判定不完全一致,因此需引入風險比值這一概念進行比較。參考張美辨等[18]的研究方法以風險比值(risk ratio,RR)將各方法的風險指數R進行標準化,即RR=風險因子的等級/模型風險等級總數。再采用5分級法,將RR值≤ 0.2、~0.4、~0.6、~0.8、~1.0分別記為1級(可忽略風險)、2級(低風險)、3級(中等風險)、4級(高風險)、5級(極高風險);再依據崗位時間加權平均質量濃度(后簡稱:濃度)(time weighted average concentration,CTWA),將重點接觸崗位工人劃分為兩組(< COEL和≥ COEL),并在不同接觸水平范圍內分別對三種風險評估方法的標準化RR等級進行統計分析。

1.3   統計學分析

本研究采用SPSS 20.0正版統計軟件進行分析。以x±s描述呈正態分布的工齡;CTWA及年齡為非正態數據,以中位數、四分位間距描述變量;Kappa檢驗時,以可忽略風險、低風險、中等風險、高風險、極高風險為等級變量,分別統計3種不同方法的一致性,得出K值。K值的參考評價原則:K>0.75表示一致性極好,0.4 < K ≤ 0.75表示一致性好,0 < K≤ 0.4表示一致性差,K ≤ 0表示一致性很差。

2   結果

2.1   現場調查結果

B廠與G廠均以電石法生產VCM。工藝為將水與破碎電石反應生成乙炔,在氯化汞等催化劑作用下,使乙炔與氯化氫反應產生VCM。重點接觸崗位的35名工人均為男性,年齡為(40.04±1.03)歲,工齡為6.0(4.0,9.5)年。各生產車間崗位周工作時間均為48 h。防護措施、應急設施、個體防護用品使用情況詳見表 2。

表2

兩家企業防護措施、應急救援設施和個體防護用品使用情況

Table2.

Protection measures, emergency response facilities, and pesonal protective equipment usage in two factories

2.2   空氣樣品檢測結果

結果顯示,B廠壓縮機外操工、聚合外操工、VCM回收工、糊樹脂外操工的CTWA較高,為職業接觸限值(10 mg·m-3)的6~7倍;配制外操工、聚合內操工、合成主控內操工接觸水平也超過限值,約為限值的1~2倍。G廠崗位總體接觸水平不高,但看釜清釜工在清理反應釜時,CTWA達到438.30 mg·m-3,是限值的40余倍;其他崗位接觸水平均低于職業接觸限值。見表 3。

表3

兩家企業各崗位作業工人接觸水平和接觸時間

Table3.

Individual exposure levels and exposure durations of workers at different positions in two factories

2.3   半定量綜合指數法風險評估結果

2家企業的VCM內操工、中控內操工及監控內操工因主控室自動化、密閉化良好,有職業衛生培訓和應急救援設施(如設應急藥品柜、應急預案)等條件,故ER為2級;而配制、壓縮機外操工及VCM回收工和看釜清釜工等因CE/COEL較高,且個體防護措施或職業衛生防護意識不強,故ER位于3~4級之間。根據公式計算風險指數R,結果顯示,各崗位工人的風險等級處于中等~高風險間。見表 4。

表4

三種職業健康風險評估方法的評估結果匯總

Table4.

Results of three occupational health risk assessment methods

2.4   半定量接觸比值法風險評估結果

結果顯示,對于周工作時間(tH)超40 h的崗位,其接觸比應為CE/(COEL·f[13] f為降低因子,f=40/ tH(· 168-tH)/128]的換算值,當崗位tH為48 h時,f為0.78。經比值比計算后,合成外操、監控內操、采樣分析、加料配制等崗位ER處于1~2級;VCM內操、反應釜外操、壓縮機外操、聚合外操等崗位ER處于3~5級,各崗位工人的風險結果處于低~極高風險間。見表 4。

2.5   定量致癌風險評估結果

依據標準[13]附錄I中VCM吸入途徑的IUR為4.4×10-6(μg·m3-1;同時根據《天津市居民健康狀況報告(2018年度)》[19]中提及2018年天津市居民的終身期望壽命為81.7年,通過公式計算結果顯示,B廠各崗位作業工人處于高~很高風險之間,G廠各崗位作業工人處于可忽略~很高風險間。見表 4。

2.6   三種風險評估法結果比較

表 5顯示三種職業健康風險評估方法的評估結果。一致性檢驗結果顯示,當崗位接觸水平為 < OEL時,半定量接觸比值法結果與半定量綜合指數法結果一致性差(K=0.158,P=0.004),與定量致癌風險評估法結果也表現為一致性差(K=0.161,P=0.165);半定量綜合指數法結果與定量致癌風險評估法結果一致性很差(K=-0.310,P=0.001);當崗位接觸水平為≥ COEL時,半定量綜合指數法結果與半定量接觸比值法結果、定量致癌風險評估法結果一致性均很差(K=0.000、-0.121,P < 0.01),而半定量接觸比值法結果與定量致癌風險評估法的一致性好(K=0.632,P=0.002)。

表5

三種職業健康風險評估方法評估結果比較

Table5.

Results of comparison of three occupational health risk assessment methods

3   討論

自2002年之后,我國VCM職業接觸限值由最高容許接觸濃度的30 mg·m-3調整為PC-TWA的10 mg·m-3,表明隨著電石法工藝中自動化密閉生產系統的廣泛應用及工人保護意識的提升,工作場所中高濃度VCM泄漏或大規模逸散事故的發生已大幅減少。本研究顯示,VCM合成(聚合)外操、內操、分析、清釜、下料、釜維修等為生產過程中重點接觸崗位。主要原因是在催化、合成、轉化、干燥、回收、清釜等工藝中因高溫、高濕作業環境使得VCM易揮發逸散,并造成工作地點VCM濃度超標,同時超標原因還與場所通風效果不佳或排風量不達標,聚合釜殘留揮發等有關。

國外最新研究表明,長期職業接觸VCM,在高接觸水平下如>13.95 mg·m-3(5 ppm)可誘發脂肪變性、炎癥(脂肪性肝炎)、肝纖維化、肝壞死及肝細胞癌[20];Hsu等[21]關于VCM致小鼠腎臟損傷的研究顯示,VCM接觸可導致小鼠血中尿素氮和肌酸酐的水平增加,并誘發小鼠腎小球硬化癥及腎的管狀纖維化損傷及腎組織的纖維化及細胞自噬。Anders等[22]的研究表明,VCM代謝物氯乙醇將導致體內碳水化合物調節異常及脂肪代謝發生紊亂,最終導致糖原耗盡從而肝臟脂肪發生變性。這可能與氯乙醇啟動炎癥應答進而增加肝細胞的敏感性,并誘發線粒體損傷有關。Mundt等[23]于1973—2013年間對35家北美企業9 951名工齡>1年的接觸人群開展隊列研究。發現接觸人群中共發生63例肝血管瘤及36例肝細胞癌,且肝癌、肝外膽道癌明顯高于其他器官類癌癥(標化死亡比為2.87,95% CI:2.40~3.40);2010年,我國臺灣地區對347名VCM接觸男工開展的研究發現,接觸高濃度VCM與肝硬化和肝纖維化間存在明顯劑量-反應關系[24]。

因此,識別PVC生產企業中的重點接觸崗位并開展風險評估意義重大。本研究中以標準[13]中推薦的三種風險評估法應用于19種VCM接觸崗位開展風險評估。結果顯示,如監控內操工、采樣分析工、加料配制工等CTWA < 1/2 COEL的崗位,其半定量接觸比值法風險等級要等于或低于半定量綜合指數法評估結果;如VCM內操工、反應釜外操工及離心機下料工這種CTWA處于(0.5~1)COEL間的崗位,其接觸水平已超過工作場所設置有毒氣體檢測報警儀的警報值(警報值為2 mg·m-3),半定量接觸比值法風險等級要比半定量綜合指數法評估結果高一個等級。這表明濃度雖符合限值要求,但依然存在職業健康損害風險,同時兩種評估方法的Kappa檢驗結果也表現為一致性差;在崗位CTWA較高的情況下,如聚合外操工、壓縮機外操工、VCM回收工、糊樹脂外操工等,其半定量接觸比值法的風險結果明顯高于半定量綜合指數法結果一個等級,兩種評估方法的Kappa檢驗結果也表現為一致性極差。究其原因有以下幾點:(1)半定量接觸比值法的ER分級主要依賴CE/(COEL·f),當CTWA較低時結果就呈現偏低的態勢,而當CTWA過高時(如>COEL),則呈現出半定量接觸比值法評估結果高于半定量綜合指數法結果的壓倒性態勢;(2)現場調查發現,低CTWA崗位多集中在自動化、密閉化、職業防護措施完善或室外露天操作為主工作條件下的內操工和配制、采樣、維修、包裝等崗位,這就使得半定量綜合指數評估法的ER評估更基于現場調查與檢測的結果,在綜合賦值的基礎上更貼切地反映出崗位的真實接觸等級;(3)企業現場調查結果顯示,崗位工人均規范化佩戴防毒口罩、防毒面具等防護用品,因此即使在外暴露較高的情況下,通過佩戴防護用品也可大大降低進入人體內的化學物質量,這也是當CTWA >COEL時,半定量綜合指數評估法通過賦值后的ER計算得出的風險等級略低于半定量接觸比值法結果的一個主要原因。

定量致癌風險評估法的IR由IUR、接觸水平(d)、工齡(tE)和該地區的終身期望壽命共同決定。從表 4結果可見,崗位中接觸水平高、工齡長的個體其風險等級較高。這說明,該方法適用于化學致癌物針對工齡集中的接觸人群開展集中健康評估和健康監護。繼而經Kappa檢驗后發現,當CTWA < COEL時,定量致癌風險評估結果與半定量綜合指數法、半定量接觸比值法結果一致性差;而當CTWACOEL時,定量致癌風險評估結果與半定量接觸比值法結果一致性好(K=0.632,P=0.002)。這可能與35名研究對象的年齡相對集中,且半定量接觸比值法與定量致癌風險評估法在以接觸劑量或比值比等定量因素決定最終結果的屬性上相符合有關。

綜上所述,三種風險評估方法各具優勢與局限性。半定量接觸比值法簡單方便,但易受CE/COEL影響而導致結果偏高或偏低,較適合對高水平接觸崗位進行識別和初篩;定量致癌風險評估法適用于致癌物對重點接觸崗位個體實施風險評估和風險管理或對工齡集中接觸人群開展集中的健康評估和健康監護;半定量綜合指數法結果因充分考慮防護措施、職業衛生管理情況、個體防護用品使用情況及應急救援設施等,其賦值與現場調查情況較為貼近。因此,在開展現場調查的基礎上應首先考慮半定量綜合指數法。

表1

定量致癌風險評估法的風險等級判定

Table 1

Risk category of quantitative risk assessment for carcinogens

表2

兩家企業防護措施、應急救援設施和個體防護用品使用情況

Table 2

Protection measures, emergency response facilities, and pesonal protective equipment usage in two factories

表3

兩家企業各崗位作業工人接觸水平和接觸時間

Table 3

Individual exposure levels and exposure durations of workers at different positions in two factories

表4

三種職業健康風險評估方法的評估結果匯總

Table 4

Results of three occupational health risk assessment methods

表5

三種職業健康風險評估方法評估結果比較

Table 5

Results of comparison of three occupational health risk assessment methods

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[基金項目] 職業健康風險評估與國家職業衛生標準制定項目(131031109000150003)

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[收稿日期] 2019-12-16

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常用職業健康風險評估方法在氯乙烯生產企業中的應用

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