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煤礦生產性粉塵的特性及衛生學意義
來源:四川職業健康網整理 作者:編輯部 日期:2019-10-29 頁面功能【字體:放大 縮小】【打印】【投稿】【評論

  (一)粉塵的一般概念

  粉塵是指能較長時間懸浮在空氣中的固體微粒。在生產過程中形成的粉塵稱為生產性粉塵。懸浮粉塵是一種氣溶膠(塵、煙和霧統稱氣溶膠),其分散介質是空氣,分散相為固體粒子,固體粒子與空氣共同組成一個分散體系。煤礦作業場所空氣中懸浮的粉塵,由于重力作用,逐漸向下沉降,沉積在工作面的底板、巷道壁、機電設備的表面。由于生產中機械運轉、局部通風、工人走動、放炮等原因,會使已沉降的粉塵再次飛揚,形成二次揚塵,增加作業場所空氣中的粉塵濃度,加重粉塵對人體的危害性。如果遇到瓦斯或煤塵爆炸,爆炸產生的沖擊波會使積塵揚起,揚起的煤塵參與爆炸,使瓦斯或煤塵爆炸產生更嚴重的后果。

  (二)生產性粉塵的分類

  生產性粉塵一般按粉塵的化學性質、顆粒大小、粉塵沉積呼吸系統部位及粉塵的生物學作用等進行分類。

  1.按粉塵的化學性質分類;

  (1)無機粉塵:無機粉塵主要是礦物性粉塵,其次為金屬性粉塵,以及人工無機粉塵。

  常見的無機粉塵有以下幾種:

  游離二氧化硅粉塵:一般是指含有10%以上的游離二氧化硅粉塵,又稱矽塵。如金屬礦山的開采,隧道開鑿,煤礦巖石

  掘進等產生的粉塵。矽塵是生產性粉塵中分布最廣、生物學活性最強、對人體健康危害最大的粉塵。

  硅酸鹽塵:主要包括石棉、滑石、云母、高嶺土等粉塵。其中以石棉塵對人體健康的危害最嚴重。

  含碳粉塵:有煤塵、炭黑、活性炭等粉塵,其中以煤塵接塵人數最多。

  金屬粉塵:金屬礦山的開采、冶煉,電焊時產生的煙霧和粉塵,如鐵、錫、鋁、鉛、錳、鋅、銅等金屬及其氧化物。

  人工無機粉塵:如水泥、金剛砂、玻璃纖維等。

  (2)有機粉塵:

  a植物性粉塵:包括棉、麻、谷物、甘蔗、煙草、茶、木材等加工時產生的粉塵。

  b動物性粉塵:主要有皮毛的加工利用,動物飼養等產生的粉塵。

  c人工有機粉塵:包括有機染料、農藥、合成樹脂、人造纖維等。

  (3)混合性粉塵:是指在作業場所中,同時存在無機和有機兩種類型的粉塵,是人們在生產環境中最常見的粉塵存在形式。如煤礦工人在采煤時,既接觸煤塵,也接觸頂、底板的矽塵。許多有機粉塵中都伴有無機粉塵的存在。

  2.按粉塵顆粒大小分:

  (1)可見粉塵:即肉眼可以看到的粉塵,一般粉塵粒徑大于10μm。

  (2)顯微粉塵:即用光學顯微鏡可以看見的粉塵,粉塵粒徑在0.25-10μm之間。

  (3)超顯微粉塵:即用電子顯微鏡可以看到的粉塵,其粉塵粒徑小于0.25μm。

  3.按粉塵進入呼吸道的部位分:

  1.非吸入性粉塵:一般不能進入呼吸道,其粒徑大小于15μm。

  2.呼吸性粉塵:指粒徑小于10μm,可以到達肺泡的粉塵。

  (四)按粉塵的生物學作用分:

  1.致肺纖維化粉塵:硅塵、石棉塵及其它硅酸鹽粉塵等。可引起塵肺病。

  2.非致肺纖維化粉塵:如鐵、錫;棉塵及蘑菇菌絲等粉塵。雖不致塵肺病,但可引起金屬煙霧熱或過敏癥等。

  (三)粉塵的理化特性及衛生學意義

  1.粉塵的化學成份

  粉塵的化學成份決定了粉塵對人體危害的性質。不同的粉塵生物學作用不同,所致疾病也不同。

  (1)游離二氧化硅

  粉塵中的SiO2有結合SiO2和游離SiO2兩種存在狀態,含結合SiO2的粉塵,除石棉等少數外,對肺組織沒有明顯的致纖維化作用;但游離SiO2對肺組織有很強的致纖維化作用,是導致塵肺病最主要的病因。因此,國內、外都是按照粉塵中游離SiO2含量的多少來制定粉塵的衛生標準。不同巖石中游離SiO2含量不同,所產生的粉塵中游離SiO2的含量自然也不一樣。據測定,生產性粉塵中的游離SiO2含量基本上與產生這種粉塵的巖石相同或略低。

  (2)煤中的微量元素

  煤中含有小于1%的元素稱微量元素,已為不少學者所關注。煤中所含的一些微量元素,它對塵肺以及肺癌的發生發展有不同程度的影響。因此對煤中微量元素的研究具有一定意義。

  2.粉塵濃度

  粉塵濃度是指單位體積空氣中所含粉塵的質量或顆粒數,其表示的方法有兩種:質量法和數量法。粉塵的質量濃度單位為mg/m3,粉塵的數量濃度單位為粒/cm3。目前絕大多數國家粉塵濃度采用質量濃度表示,只有纖維性粉塵如石棉塵用數量濃度表示。粉塵濃度按粉塵粒度的大小,進入人體呼吸系統部位不同,又分為總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度。工作場所空氣中粉塵濃度越高,工人吸入粉塵的量就越多,沉積在肺內粉塵的可能性就越大,越容易發生塵肺病。在生產過程中產生的粉塵,如果粉塵的化學性質和分散度相同,其粉塵的危害性大小主要取決于粉塵濃度的高底。由于造成塵肺的原因主要是進入肺泡的呼吸性粉塵,因此,在工作場所中,呼吸性粉塵濃度的衛生學意義更大。

  3、粉塵的分散度

  粉塵的分散度是指固體物質被粉碎的程度,用粉塵顆粒大小組成的百分比來表示。粉塵粒徑越小,構成的百分比越大,其分散度就越高;反之,則分散度低。在粉塵作業場所,分散度高的粉塵,由于細小顆粒的粉塵占的比例大,在空氣中懸浮的時間就長,因此,被人體吸入的機會就大。據實驗,粒徑5µm的粉塵,從人的呼吸帶高度降到地面約需3h;粒徑1µm的粉塵則需10h左右。另外,粉塵的分散度大小還直接影響粉塵在人體呼吸道沉著的部位和致病作用,粉塵粒徑越小的粉塵一般越容易達到呼吸道的深部,而只有能夠進入人體肺泡并沉積下來的粉塵才能引起塵肺病。

  4、粉塵的溶解度

  粉塵的溶解度大小與其對人體危害程度的關系,因粉塵的性質不同而異。對于有毒粉塵,其危害隨著溶解度的增強而增強。如鉛、砷、錳、鎘等的粉塵,因其溶解度較高,吸入后可經肺吸收進入血循環,引起中毒效應。有些金屬及其化合物的粉塵、煙霧,由于溶解度低或不溶,吸入后可長期沉積于肺內,其中有些能引起肺膠原纖維增生,如鋁塵肺、電焊工塵肺等;有些僅在肺組織中呈現異物反應,如鐵未沉著癥等。而無毒粉塵則隨著溶解度的增強,在進入呼吸道后被溶解而易于排出體外,使其危害降低。但對于某些粉塵,如石英、石棉等,雖然在體內的溶解度小,但對人體危害卻較嚴重。

  5、粉塵的荷電性

  粉塵的荷電性主要是由于機械磨擦生產的,如在礦山開拓掘進時,高速旋轉的鉆頭與巖石的磨擦,使產生的粉塵表面帶有荷電,粉塵懸浮在空氣中,亦可直接吸附空氣中的電離子而荷電。粉塵的荷電性強弱與粉塵產生的時間、工作場所的溫度和濕度及粉塵顆粒大小等有關。分散度高、新產生的粉塵荷電性強;溫度升高時荷電增強;濕度增加時荷電減少;干燥的環境可使粉塵的荷電性增強;巖石的硬度增加時,鑿巖中產生的荷電粉塵亦隨之增加。另外,荷電性與粉塵本身的化學性質也有關系,非金屬粉塵及酸性氧化物粉塵,如二氧化硅等粉塵帶正電荷;金屬粉塵及堿性氧化物粉塵,如石灰粉塵等帶負電荷。粉塵的荷電性可影響粉塵的聚集,從而影響粉塵在空氣中懸浮的時間,盡而影響其被吸入的可能性。帶相同電荷的粉塵,可相互排斥不易沉降;帶異性電荷的粉塵互相吸引而凝集,加速沉降過程。研究還認為荷電性強的粉塵進入呼吸道后容易阻留在體內,并易于被吞噬。因此,粉塵的荷電性不僅與粉塵的危害性有一定的關系,而且在開展防塵工作時,可考慮粉塵的這一特性采取相應的措施。

  6、粉塵的形狀、硬度和密度

  石棉塵的幾何形狀及大小,在其致癌過程中起著非常重要的作用。早在1981年,Stanton等人即報道,細長石棉纖維(長度>8μm,直徑<0.25µm)所致間皮瘤率比短纖維高,因此認為石棉的致癌性與其纖維長度有關。Davi等在吸入研究中,給予大鼠長或短(<5µm)溫石棉和鐵石棉后,長的溫石棉和鐵石棉纖維均引起肺腫瘤,短的鐵石棉未引起肺腫瘤。這可能與粗短石棉纖維易被清除,細長石棉纖維易被滯留肺內有關。對于一般的粉塵而言,粉塵的形狀在某種程度上能影響粉塵在空氣中飄浮的時間。質量相同的粉塵,其形狀越接近球形,降落時的阻力越小,沉降速度也越快。

  由于吸入肺泡的粉塵多為呼吸性粉塵,粉塵的形狀和硬度對塵肺發生的作用目前認為并不明顯,但若被阻留在上呼吸道,對于銳利和堅硬塵粒,則可能引起局部的機械性損傷或慢性炎癥。粉塵密度的大小與粉塵沉降速度有關,當粉塵的粒徑大小相同,密度大者沉降速度大,在空氣中飄浮時間短。反之,則飄浮時間長,對人的危害就大。

  7、粉塵的表面活性

  粉塵表面的生物學活性影響其致肺纖維化作用,新產生的粉塵顆粒表面有較多的氧化硅(sio)和硅(si)自由基,可與二氧化碳、氧氣和水反應產生H2O2和羥基(-OH)自由基等,因而具有更強的細胞毒作用。

  8. 粉塵的爆炸性

  煤塵、植物纖維塵、鎂粉、鋁粉以及面粉等具有爆炸性。我國多數煤礦所產生的煤塵具有爆炸性,煤塵爆炸的破壞性很大,往往造成井巷、生產設備的損壞及人員傷亡。自煤炭開采進入規模化生產時代以來,隨著礦井開采強度的加大,煤塵爆炸威脅逐漸呈現出來,煤塵爆炸已經成為煤炭生產中一個嚴重的事故隱患。有史記載的最早的一起煤塵爆炸事故是1803年發生在英國的沃爾德遜煤礦,當時有不少人對這起煤塵爆炸事故持懷疑態度,直至以后多起煤塵爆炸事故的發生才引起人們對煤塵爆炸的重視。

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