工程防護粉塵危害的多重路徑

文/陳建武 楊斌

隨著我國經濟的迅速發展，職業危害問題越來越被人們所重視。塵肺病是粉塵對人體危害的主要表現形式，據全國第四次經濟普查數據，采礦業、制造業等粉塵危害嚴重的行業領域涉及525 萬余家用人單位、1.8億從業人員，而根據國家衛生健康部門每年對職業病發病率的統計數據（見圖1），截至2020 年底，我國累計報告塵肺病90.3 萬例，約占報告職業病病例總數的90%，塵肺病儼然成為我國當前最為嚴重的職業病。

為防控粉塵危害、預防塵肺病的發生，國內外科研院所、高校學者對粉塵危害防護技術進行了不斷地研究與探索，逐漸形成了粉塵源頭控制、粉塵傳播控制、個體防護以及粉塵監測預警等若干粉塵危害防護關鍵技術。然而，在粉塵危害工程防護方面，依然存在諸多亟需深入研究解決的重點、難點科學問題。因此，為進一步提高粉塵危害防護技術，加強防塵效果預警評估手段，研制高效防塵技術裝備與材料，實現粉塵危害防護的綜合治理，筆者對我國粉塵職業危害防護工程進行了綜述，分析了現階段我國粉塵職業危害防治及企業治理現狀，對關鍵粉塵危害防治技術的研究方法進行了綜述與展望。

圖1 我國近10年新增職業病及塵肺病情況

我國粉塵職業危害特點及企業治理

粉塵職業危害地域分布點多面廣

根據《中國1997 至2009 年報告塵肺病發病特征和變化趨勢》（作者張敏、王丹、鄭迎東、杜燮祎、陳曙旸）中的數據，華東地區塵肺病發病（29.2%），明顯高于其他地區；其次為中南（19.3%）、華北（15.7%）、東北（15.0%）、西南（11.4%）和西北地區（9.4%）。華東地區自1998年逐年降低，至2003 年為最低點，此后存在逐年明顯上升的趨勢；2003年以前，東北地區塵肺病發病明顯高于其他地區，此后在2005 年明顯降低，同其他地區基本持平；華北地區塵肺病的發病呈持續穩步上升趨勢。

按地區進行統計，1997—2009 年間，湖南省、山東省和四川省累計報告塵肺病新發病例數位居全國前三位，分別為12 995 例（10.6%）、8 952 例（7.3%）、8 417 例（6.9%）；江蘇省、黑龍江省、遼寧省、北京市、福建省和安徽省的累計病例數也分別在5 000 例以上；寧夏回族自治區、青海省的累計病例數不足1 000 例，海南累計病例數只有42 例。目前塵肺病新發病例地區分布趨勢基本沒有變化。

塵肺病發病工齡縮短且速發型病例增加

塵肺病發病率最高的行業依次為：煤炭、有色金屬、鐵道、建材和冶金5 個行業。其中，累計報告的煤工塵肺新發病例絕大多數分布在煤炭行業；累計報告的矽肺新發病例，以煤炭行業居首位，其次為有色金屬、冶金和建材行業；累計報告的石棉肺和水泥塵肺新發病例主要分布在建材行業；累計報告的電焊工塵肺和鑄工塵肺新發病例多分布在機械行業。

速發型塵肺病例在煤礦開采和洗選業較為常見，以矽肺為主，其次為煤工塵肺。隨著各行業轉型升級，新材料、新工藝、新技術廣泛應用，粉塵與噪聲、毒物聯合作用（見圖2），導致勞動者面臨的作業環境職業危害更加多樣、復雜，這也是速發型病例增加的重要原因。

高流動性農民工群體成為潛在塵肺病群體

我國中小型企業數量眾多，其工藝裝備水平低且技術水平較差，職業衛生防護基礎設施投入不足，職業衛生監管工作難度大。而這類企業多為勞動密集型企業，勞動主體為進城務工人員，隨機性和流動性大。調查顯示，到城鎮務工的農村務工者文化程度普遍較低，缺少基本的職業衛生知識，自我保護能力和意識較差，上崗前、在崗期間和離崗時的職業健康檢查率均遠低于固定工人，得不到有效的職業健康監護。

據《中國塵肺病農民工生存狀況調查報告（2018）》統計，調查樣本長期在高粉塵企業、行業工作，平均觸塵時間為14.36 年，以民營小企業及小作坊居多，企業、行業的勞動防護意識和能力較差，這部分塵肺病往往是家庭式、村莊式、區域式群體爆發，很多病例未能有效納入國家衛生健康委的統計數據。因此，此類數量龐大的高流動性、潛在塵肺病群體，或將成為新的社會隱患，不容忽視。

圖2 鉛鋅冶煉作業場所粉塵濃度嚴重超標

社會發展對企業粉塵治理提出迫切需求

隨著我國工業化、城市化和產業轉型升級，新材料、新工藝、新技術廣泛應用，勞動者接觸的作業環境職業危害更加多樣、復雜，暴露人群日益擴大。塵肺病具有遲發性、隱匿性等特點（10 ～30 年潛伏期），可以預見未來相當一段時期，塵肺發病形勢將持續嚴峻。這對我國粉塵防治工作提出了嚴峻的挑戰，依靠科技進步，創造安全健康的作業環境，是當前職業衛生發展適應社會發展要求的必然選擇。

了解粉塵危害防護技術

圖3 粉塵危害防護技術及應用體系

針對我國幾十年來積累的豐富的粉塵危害防護經驗，如圖3 所示，大體可將粉塵危害防護技術措施分為粉塵源頭控制技術、粉塵傳播控制技術、個體防護技術以及粉塵監測預警技術。

粉塵源頭控制技術

粉塵源頭控制技術的研究多集中在金屬與非金屬礦山領域，典型的粉塵源頭控制技術主要有以下4 種。

一是煤層預先注水防塵技術。該方式降塵率一般為60%～90%。20 世紀50 年代為世界各國煤礦推廣應用。目前，國內已研究出厚煤層動壓注水、深孔煤層動壓注水、堅硬煤層動壓脈沖注水和煤層靜壓注水等煤層注水成套技術。

二是水封爆破減塵技術。利用水部分代替炮泥，爆炸后形成霧滴起到減塵作用。我國研制的凝膠水炮泥取得了良好的降塵、降煙效果，現場降塵對比試驗表明呼吸性粉塵降塵率平均提高了22.2%～73.0%，全塵降塵率提高了65.1%～97.5%。

三是密閉式抽塵技術。該技術主要針對產塵量較大的廠礦，采用密閉罩封閉塵源，降塵率高達95%，但存在安裝時間長、占地面積大、檢修不方便、機器散熱性不好、機器磨損高等缺點。

四是采煤工藝優化技術。采煤機采煤時，消除煤的再次破碎是降低綜采工作面含塵量的有效方法。美國、澳大利亞、加拿大等國家均把改進采煤機結構或優化截割工藝作為一項重要的防塵措施，并研發了相應裝備。

粉塵傳播控制技術

粉塵傳播控制技術利用吸附、壓制、隔離、收集等各種物理或化學手段去除空氣中已經產生的粉塵，國內目前主流的粉塵處理方式主要包括以下6 種。

一是通風除塵技術。地面工作場所常用的通風除塵系統大致分為：風機與除塵器聯用的混合式通風系統、循環風的混合式通風系統、應用射流附壁效應的通風系統等。

二是噴霧降塵技術。噴霧降塵具有系統簡單、布置靈活、使用方便、成本低等優點，針對呼吸性粉塵先后采用空氣霧化噴嘴、超聲波空氣霧化噴嘴進行噴霧降塵，不僅能夠潤濕作業場所的粉塵，而且能夠有效阻隔粉塵向人行道逸散。

三是除塵器除塵技術。除塵器除塵技術是將氣流或空氣中含有的固體粒子分離并捕捉起來的裝置，目前國內已研發出多種成熟的除塵器類型：重力式、旋風分離式、袋式、濕式，以及電除塵器等。

四是化學劑降抑塵技術。化學降塵劑主要是通過降低水的表面張力提高水霧滴捕捉粉塵的能力，具有高分子、多組分、多功能、高性價比與環境友好的特點，化學抑塵劑可分為粉塵黏結劑、凝聚劑和濕潤劑3 類，可用于煤層注水預潤濕、各種細顆粒物的預濕潤、礦物和廢物料堆的潤濕、道路揚塵控制等方面。

五是泡沫除塵技術。泡沫除塵技術通過無空隙的泡沫體潤濕和抑制粉塵。泡沫除塵可應用于礦井掘進機、采煤機工作時除塵，輸送機轉載點、礦車翻罐籠及原煤溜槽等處除塵。

六是空氣幕隔塵技術。空氣幕隔塵技術是利用在條形風口中吹出條縫形空氣射流，隔離污染源散發出來的污染物，保證工作區的衛生條件。空氣幕通常安裝在采煤機機身上，噴射的空氣流就可以阻隔工作面的粉塵向采煤機司機擴散。

個體防護技術

個體防護是減少吸入粉塵的最后一道屏障。目前，我國的個體防塵用具主要包括：防塵口罩、防塵面罩、防塵帽、防塵呼吸器等。目前，國內市場上個體防護裝備質量良莠不齊，用于高濃度粉塵作業場所的專業防顆粒物呼吸器雖然過濾效率很高，但呼吸阻力較高，佩戴舒適性不好，售價也較高。

粉塵監測預警技術

英國、美國、德國、日本等國很早就開始了粉塵危害和檢測技術的研究，并先后建立了粉塵衛生標準。目前，國外較為先進的粉塵監測儀器主要有光散射監測儀器、β 衰減監測儀器、錐形元件微量振蕩天平、顆粒物質量分析儀、Dekati 質量監測儀等。

我國粉塵濃度監測技術發展比較晚，起步于20 世紀80 年代，直到90年代初，才取得了飛躍式發展，并研制出了大量檢測粉塵濃度的儀器。我國在粉塵濃度檢測技術方面與發達國家存在多方面的差距。另外，法規標準相對落后、作業場所的復雜性、工作人員操作水平參差不齊等多種因素也導致研制的裝備沒有推廣應用。

我國粉塵危害防護治理技術展望

深入研究粉塵危害工程防護基礎理論

目前，國內對各類生產性粉塵產生機理、運移規律的基礎研究仍存在不足，復雜特殊環境中的粉塵產運特征尚未準確掌握，對工程防護技術及裝備研發的理論和技術支撐作用尚未完全發揮。對新型粉塵危害理化特性、健康有害性、作業風險及其影響因素的研究還不充分，制約著粉塵工程防護相關法規、標準、技術的出臺和創新，需繼續探索相關生產性粉塵理化特性的表征、粉塵運移規律以及粉塵健康危害特性與致病機制。

研制智能通風排塵技術與裝備

目前，我國對新興監測技術、傳感技術、智能技術及聯合作業條件的節能技術等的研究應用還比較少，對于特殊工作場所、特殊產塵作業的綜合通風設計的研究也較少。因此，開展大型工業通風全尺寸模型除塵模擬實驗研究，探索混合式通風協同作用機理，研發新型多元混合式通風技術，研發高效、高精度、高可靠性的通風系統監測技術與設備，開發通風系統遠程監測和智能控制技術與裝備，是通風除塵技術新型的發展方向。

研發個體防護技術與裝備

個體防護用品被視為可移動、便攜式的工程控制措施，是傳統工程防護措施的重要補充。隨著新技術、新工藝、新材料的不斷出現，粉塵防護用品技術與裝備研發面臨若干問題，亟需研究建立個體防塵用品檢測和實用性能評價技術標準體系；針對新型粉塵危害，研發新型技術產品，并研究改進粉塵危害個體防護用品的舒適度、適合性水平和防護性能。對于復雜或特殊作業場所，則亟需開展高效低阻、大容塵量的個體防塵技術裝備的研發，以滿足勞動者職業活動防塵的個體防護需求。

搭建粉塵危害綜合監測與預警平臺

目前，我國粉塵危害防控存在監測數據采集不全面、信息的深度挖掘不夠的局限性，支撐針對性政策制定、監管實施等方面亦存在明顯的信息化短板。研究粉塵健康風險綜合評價指標、構建相關模型、確立相關分級分類標準，并開發集信息監測、多源數據共享交互、決策支持等功能一體的信息系統，實現粉塵危害防控信息的監測與風險的預測預警，對于提升粉塵危害的防控效能具有重要意義。