工作場所危害因素監測研究進展

李康祥，余清玥

(1. 江蘇國恒安全評價咨詢服務有限公司，江蘇 南京 210019；2.加拿大滑鐵盧大學，加拿大 滑鐵盧 N2L 3G1)

1 研究背景

目前我國工作場所的危害因素主要分為物理和化學因素，物理因素主要有噪聲、紫外線、高溫、輻射等；化學因素主要包括一些對人體有害的化學物質如苯、一氧化碳和重金屬等。針對不同的工作場所危害因素選取合適的采樣方法和監測方法，以保證監測水平的合理性與科學性，尤其是對化學危害因素的監測，需要由具有相應資質的服務機構和人員現場采集樣品后，按照標準檢測方法進行分析評價。對監測結果進行統計學分析，使得結果更具科學性。國家制訂了相關的政策文件如《工作場所職業衛生管理規定》(國家衛健委令第5號，2021年2月1日實施)、《建設工程項目職業安全衛生監察規定》等，以規范職業病監測的方法和標準，為職業病防治提供基礎。本文對國內外關于工作場所主要危害因素的監測方法、技術裝備、評價手段及效果比對與應用進行了探討。

2 主要危害因素及監測方法

2.1 噪聲

噪聲是在生產型企業中高頻出現的危害因素，長期處于噪聲環境會對勞動者的耳道和聽覺系統造成不可逆的損傷，嚴重者還會影響中樞神經功能。噪聲會對人體造成嚴重的慢性危害，但由于其一般不會導致急性事故的發生，故企業及作業人員往往不夠重視[1]。

為了了解工作場所職業病危害因素的分布情況和危害程度，全國多地，如天津[2]、河南[3]、蘇州[4]、廣州[5]、海南[6]等，均開展了工作場所職業病危害因素監測。數據結果表明：以噪聲為主的物理危害因素普遍合格率較低，是工作場所最主要的危害因素之一。有關研究也表明，天津市2017 年對1000 個重點危害因素監測點、5000 名監測人群的職業病危害因素監測中，噪聲的超標率達31.99%[2]；2013～2017 年對蘇州工業園區進行了工作場所危害因素監測，企業數從160 家上升到293 家，監測點數由 592 個上升到1082 個。結果表明：噪聲在所有危害因素中超標率最高(26.6%～55.2%)[4]。噪聲合格率較低的行業主要為水泥制造業、石材加工行業、石棉礦及其他非金屬礦采等[3]，主要是由于這些行業企業作業環境較差，設備布局密集，生產工藝相對落后，設備老舊，自動化程度較低，職業衛生防護設施配備不全以及不合理延長工人工作時間等[4]。

目前，我國對于噪聲的監測多采用聲級計、個人噪聲劑量計等設備，聲級計用于監測固定的工作崗位；個體噪聲劑量計主要用于流動的工作崗位，流動崗位還可以通過對不同的工作地點使用聲級計分別測量，并計算等效聲級的方法來監測[8]。歐美發達國家的噪聲監測設備也與國內類似，主要以聲級計、個體噪聲劑量計等設備進行檢測，如英國的CaselladBadge防爆個體噪聲劑量計、美國的PTI粒子碰撞噪聲監測儀等。美國職業安全與健康管理局(OSHA)除聲級計和個體噪聲劑量計以外，還使用倍頻帶分析儀來進行噪音分析[7]。由于大多數聲音不是純音調，而是幾種頻率的混合。了解聲音的組成頻率有助于確定最大限度地降低噪音的材料和設計。因此，八度頻帶分析儀可用于幫助確定控制個別噪聲源以達到消減目的的可行性，并評估聽力保護器是否提供足夠的保護。

國內外關于監測抽樣對象的選擇基本相同。國內有關噪聲的監測方法參照GBZ/T189.8—2007《工作場所物理因素測量第8部分：噪聲》[8]規定方法測量，進行數據質量控制和一定比例的現場驗證。在測量時，我國要求傳聲器應放置在勞動者工作時耳部的高度，并將測量儀器固定在三腳架上；若不適于放三腳架，則保持測試者與傳聲器的間距>0.5 m，通過手持聲級計進行測量[8]。OSHA要求將傳聲器放置在頭部周圍2 英尺寬的球體區域內[7]。并指出當工人兩耳的噪音水平不同時，必須取樣較高的水平以確定是否符合要求。同時考慮到噪聲源和傳聲器之間的其他接觸的影響，比如身體和其他設備，OSHA建議可以在適當的地方設置一個風屏，以便進行測量[7]。

由此看出，美國OSHA對噪聲監測的要求更加具體細致，并且與聽力保護計劃同步且互相補充。我國也應通過細化噪聲監測的要求，對可能產生的不確定性給出指導，并進一步加強對聲源的分析，從而為后續的聽力保護計劃和源頭改造提供基礎。

2.2 粉塵

長期接觸工業性粉塵會導致塵肺病及其他呼吸系統疾病。據2019年《公報》全國職業病報告顯示，職業性塵肺病及其他呼吸系統疾病在各類職業病新病例(共19428 例)中占15947 例[12]。盡管此類疾病近年來均呈下降趨勢(2017 年較 2016 年下降15.7%、2018年較 2017 年下降14.2%，2019 年較2018 年下降18.1%)[12]，粉塵依舊是最主要、最嚴重的職業病危害因素。

在我國近年來開展的工作場所危害因素監測中，石材加工行業、電力、熱力、燃氣及水生產和供應業、有色金屬礦采選業等行業粉塵超標率較高[3]；粉塵超標率較高的崗位主要為粉體生產投料[3]、破碎、包裝、混料[13]、切割打磨等。粉塵危害因素主要是矽塵超標[4]，木粉塵和大理石塵也是超標率較高的因素[4,13]。以賀州碳酸鈣行業為例，2019 年粉塵監測結果表明，賀州碳酸鈣加工企業超標達47.9%，崗位超標達26.7%[13]。

生產設備老舊，工藝落后，自動化程度低，未設置防護措施或防護措施不完善等是粉塵超標的主要原因[3]。同時，粉塵濃度較高往往是塵粒質量較輕，飛揚至空氣中并長時間懸浮導致的[13]。此外，作業空間狹小、通風條件或除塵設施達不到規范要求[1]也是粉塵容易超標的原因。

空氣收集器和空氣采樣器是工作場所主要用于采集空氣中氣態、蒸氣態和氣溶膠態有害物質的儀器[14]，我國市面上主要采用LD系列、防爆粉塵儀系列、國產防爆粉塵儀、激光粉塵儀來進行監測，并依據 GBZ159-2004《工作場所空氣中有害物質監測的采樣規范》[14]進行采樣。我國主要采用定點采樣，較少采用個體采樣，以長時間(1 h以上)采樣與短時間(15 min以下)采樣相結合的方式進行現場采樣。采用個體采樣，要求采樣對象必須包括接觸有害物質濃度最高和接觸時間最長的勞動者，其余的采樣對象則隨機選擇。

發達國家如美國，一般采用個體采樣的方法[15]，使用Casella CEL-712、Microdust Pro等實時粉塵監測儀儀器，來進行粉塵的檢測。美國較少采用定點采，采樣對象的選擇方式與我國基本相同。美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將粉塵采樣方式分為4種，并建議按照以下采樣方法的優先順序進行樣品采集：①全工作日連續采樣：檢測多個樣品，總采樣時間為 8 h；②全工作日單樣品采樣：檢測單個樣品，總采樣時間為 8 h；③部分工作日連續樣品采樣：檢測1個或者多個樣品，總采樣時間為 4～8 h；④短時間采樣：總采樣時間為十幾分鐘或者幾分鐘。我國的采樣方式分類除部分工作日連續樣品采樣以外，與美國NIOSH大體相同。但美國對每種方式的采樣時間進行了具體的限定，如將全工作日采樣時間規定為8 h。我國對于長時間采樣方式的規定不夠明確，如采樣儀器滿足8 h連續采樣，則采用全工作日連續采樣；或者需在全工作日內進行2 次或2 次以上的采樣[14]。此外，美國NIOSH對選擇采樣方式的優先級給出了建議，我國并沒有規定在何種情況下優先使用何種采樣方式。

我國將采樣結果按照《工作場所空氣中粉塵測定第1部分：總粉塵濃度》(GBZ/T 192.1-2007)[16]和《工作場所空氣中粉塵測定第2 部分：呼吸性粉塵濃度》(GBZ/T 192.2-2007)[17]要求進行檢測分析。通常情況下，采用將檢測結果的最大值與接觸限值標準進行對比的方式。 NIOSH采用 95%置信區間，引入了采樣和分析的偏差系數，并基于不同的采樣方式計算得到置信上限和下限。這樣就考慮了使用不同采樣方式、不同行業、不同崗位進行監測造成的誤差。

在監測頻次方面，我國只做了原則性規定，要求每年至少進行一次職業病危害因素監測，然而并未考慮到實際暴露情況。美國則是依據職業暴露的評級情況，來確定檢測的頻次[15]。

2.3 化學有害因素

在生產型企業和項目現場，化學有害因素出現的頻率極高，苯、甲苯等有機化學物質；銅、汞、鎳等重金屬都會對勞動者的生命健康產生極大的危害，因此對于該危害因素的監測十分重要。

目前，國內外有關工作場所空氣中化學有害因素的采樣及測定方法類似。采樣方式均是通過容器捕集法、固體吸附劑采樣法,揮發性有機物的檢測采用氣相色譜-質譜法進行，目前國際標準化組織ISO已制定了關于空氣中揮發性有機物分析有ISO16017溶吸附管/熱解吸/氣相色譜儀法、ISO16200-2001溶劑解吸/毛細管氣相色譜儀法等標準方法，國內也出臺了《工作場所有害因素職業接觸限值第1部分：化學有害因素》(GBZ 2.1-2019)[18]等操作規范。工作場所空氣中重金屬是通過原子吸收、石墨爐等方法進行檢測。現階段，市場上便攜式氣質聯用儀器GC-MS的推廣和應用，可以快速地測定工作場所中苯系物等52 種揮發性有機污染物[19]。

在我國近年來開展的工作場所危害因素監測中，化學因素檢測合格率普遍較高，其原因主要是企業和勞動者對其認識度比較高；但化學有害因素依舊是職業病危害因素之一，長期暴露在化學毒物超標的環境下容易導致各種慢性職業病發生[20]。因此，對化學有害因素的防治仍不能放松，尤其是在小微企業，要加強防護用品的配備和有關職業危害因素的宣傳教育。

2.4 其他物理危害因素

2.4.1 高溫

高溫廣泛遍布于工業生產的行業，尤其是在冶金行業中。若高溫超過限度，則會引起生理上的不良反應，甚至引起病變。《高溫作業分級》(GB/T 4200-2008)[21]規定了高溫作業環境熱強度大小的分級以及高溫作業人員允許持續接觸熱時間與休息時間限值。

溫度測定一般采用WBGT指數測定儀直接測量，或采用干球溫度計、自然濕球溫度計、黑球溫度計，在同一地點分別測量計算[21]。按照WBGT指數和接觸高溫作業的時間將高溫作業進行分級，級別越高表示熱強度越大；已經確定為高溫作業的工作地點，采用工作地點溫度對于高溫作業允許持續接觸熱時間限值，以便于用人單位管理和實際操作。此方法已被美國等發達國家用于評價高溫車間熱環境多年，ISO國際標準化組織也采用此法作為對熱強度的檢測標準(ISO7243)。

2.4.2 輻射

《電磁輻射防護規定》(GB/T8702-1998)，職業照射在每天8 h工作期間內，任意連續6 min按全身平均的比吸收率應小于0.1 W/kg，公眾照射在24 h內，任意連續6 min按全身的比吸收率應小于0.02 W/kg。國內外的電磁輻射分析儀種類較多，美國的HOLADAY HI200 電磁輻射分析儀HI-2200可作為手持式電磁測量系統用來檢測。我國的OS-4P選頻式電磁輻射監測儀、Smarts Ⅱ系列電磁輻射區域監測儀等同時也具有小巧輕便和高靈敏度的特點，并具有接入輻射環境監測管理平臺，支持監測數據頻譜圖及報告無線上傳輻射環境監測管理平臺的功能。

3 危害因素監測技術研究

隨著我國職業病監測市場需求逐漸擴大，監測技術不斷提高，傳統的固定實驗室已不能滿足各類現場監測的需求，這一增長的需求促進了我國移動實驗室產業的發展[22]。工作場所危害因素監測技術一般分為三類：一類是以傳統的實驗室監測儀器和方法為基礎[22]，對現場采集來的樣品進行分析檢測，這種檢測方法比較精確但缺點是效率低下，不能及時反應危害因素的檢測水平；另一類是以現場快速監測儀器和方法為基礎，儀器多為便攜式或移動式，可以滿足在現場進行快速監測活動[22]；還有一類為前兩種的結合，采用現場-實驗室聯合方式來進行監測。

我國工業化的不斷發展對工作場所危害因素的監測水平提出了更高的要求，因此監測儀器的發展趨勢開始走向便攜化、小型化和智能化[22]。例如，以往典型的噪聲劑量計包括一個小的可定位麥克風，通過細電纜連接到劑量計。然而，微型電子和無線技術的進步允許制造商在更廣泛的物理形式中提供類似的功能(例如，夾在工人肩膀上并將信息傳回基站的無線麥克風，測量工人耳朵中的聲音等級的微型麥克風)[7]。英國的CaselladBadge2防爆個體噪聲劑量計就可以使用藍牙連接，并遠程控制(用于移動設備的Airwave App程序)。波蘭的Svantek104A個體噪聲劑量計同樣也支持藍牙通信；并且可以從鍵盤中選擇根據ISO 9612以及OSHA、聯邦礦業安全與健康監察局(MSHA)和美國政府工業衛生師協會(ACGIH)標準進行噪聲測量，所有設置都可以在PC中進行配置并儲存。英國casella CEL-712 Microdust Pro實時粉塵監測儀是一款手提式數據記錄儀，同時也具備遠程操控功能，機身集成了MiniUSB通訊接口，可以方便地連接Microdust Pro到電腦，配合專業的‘WinDust Pro’軟件，操作者可以快速地將機身數據下載至電腦進行分析。此外，這款監測儀可以操作13 h，滿足全工作日連續監測8 h的要求，如果在我國推廣，則可以避免全工作日多次采樣帶來的誤差。相關研究成果表明，移動實驗室的主要測試手段將通過快速監測儀器和方法實現，鑒于此種趨勢，一些國家頒布了部分便攜式檢測技術的方法標準，規范了移動監測基礎的使用[22]。

4 前景與展望

為提高工作場所危害因素的監測效果，有效遏制職業病危害加劇，加強衛生監督監測技術手段，從監測技術方法和便捷型設備上尋求突破，建立危害因素監測方法體系包括監測、評價和后續保護措施，使科學、便捷的監測方法和完善的監測體系為工作場所危害因素監測提供快速有效的設備勢在必行。

工作場所危害因素的治理應從源頭入手，改善生產工藝流程，引進更自動化、先進的設備，進行合理布局，以機器化、自動化代替人工作業[5]。對于噪聲超標的行業應采取隔音和消音措施對噪聲進行控制；粉塵超標的行業應當配備完善的職業病防護設施對粉塵危害進行控制，配備抽風除塵設施等，定期對地面進行清掃，防止二次揚塵；對于高毒作業崗位，應定期保養已設置的排風扇、水輪機等，確保其正常使用，并采取最先進的技術措施及個人防護，如采取有效密閉措施、通風排毒措施及佩戴個體防護用品等方式[20]來減少接觸機會，盡可能地保持最低的接觸水平。

關于監測技術方法，首先，可以從檢測的采樣方式上明確采樣方式的優先順序，對每一種采樣方式的時長進行具體的規定；此外，完善數據的統計處理方式，運用基于不確定度的處理方法[21]。

在職業衛生領域，除了現有的工作場所危害因素監管相關文件，檢測技術的發展與迭代也應受到重視，在一些發達國家已經出臺重金屬測定的相關技術標準。美國環境保護署EPA出臺《環境顆粒物中的金屬元素X射線熒光測量方法》來規范便攜式X射線熒光(XRF)的使用。美國NIOSH頒布的《現場便攜式XRF測定鉛及其化合物》標準方法，以監測工作場所空氣中鉛及其化合物。歐盟頒發的《關于電子電氣設備中限制使用某些有害物質的指令》中也規定了以XRF測定重金屬元素(鉛、鎘、鉻、汞)的方法。我國近年來陸續制定了關于《環境空氣 揮發性有機物的測定便攜式傅里葉紅外儀法》(HJ 919-2017)、《固定污染源廢氣 氮氧化物的測定 便攜式紫外吸收法》(HJ 1132-2020)、《固定污染源廢氣 揮發性有機物的測定 便攜式氣相色譜-質譜法》、《固定污染源廢氣 氣態污染物(SO2、NO、NO2、CO、CO2)的測定便攜式傅里葉變換紅外光譜法》等國家環境保護標準。

制定國家標準有助于進一步規范符合規定的各類工作場所危害因素檢測技術的性能特點和技術要求，更加標準、規范的指導性文件，是保證管理科學化、規范化的基礎，對勞動者生命健康安全和職業病危害水平等問題評估具有重大意義。

在危害因素方面，建議對標準限值的要求進行功效學考量，除保證勞動者的生理健康以外，還應從心理健康的角度設定限制，以保證其工作效率。并且，由于不同作業類型的危害因素強度要求不同，建議對工作場所的噪聲進行功效學分區。在工業噪聲標準制定上，對多種聲級水平噪聲的評估方法可以借鑒美國OSHA的標準進行簡化[23]。

在管理措施方面，美國的職業衛生監管經驗可作為參考，在制定標準的同時進行風險分級，并依照職業暴露監測的結果來構建風險分級與評價體系[24]，進行差異化管理，對不同等級的危害因素制定相應的保護相關條例。如，對于噪聲超標的工種，應制定聽力損失預防計劃[11]，包括暴露評估、聽力評估、提供有關職業病防護的崗前培訓等[11]；根據粉塵職業暴露水平制定定期檢測周期與頻次、職業健康監護和個體防護用品配備等,避免造成人員和資源的浪費。

綜上所述，建議采用便捷型的監測設備和科學全面的監測技術，完善危害因素監測方法體系，從源頭上減少危害因素的影響，保障工作場所人員的身心安全。