中国公共卫生  2016, Vol. 32 Issue (6): 769-773   PDF    
引用本文
董一文, 边洪英, 张思雨, 胡伟江. 煤焦油沥青行业职业健康风险评估[J]. 中国公共卫生, 2016, 32(6): 769-773.
DONG Yi-wen, BIAN Hong-ying, ZHANG Si-yu, et al . Assessment on health risk of coal tar pitch in workers in carbon and coal tar process industries[J]. Chinese Journal of Public Health, 2016, 32(6): 769-773.
煤焦油沥青行业职业健康风险评估
董一文, 边洪英, 张思雨, 胡伟江     
中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所职业流行病学与风险评估室, 北京 100050
收稿日期: 2016-03-23; 数字出版日期: 2016-05-17 14:23.
作者简介: 董一文(1986-),男,北京人,实习研究员,硕士,研究方向:职业健康风险评估。。
通讯作者: 胡伟江,E-mial:hwj0107@sina.com
摘要: 目的 评估煤焦油沥青(CTP)生产、加工行业内CTP主要暴露工种的职业健康风险水平,为职业健康风险管理提供依据。 方法 于2015年7月选取2家炭素厂、1家煤焦油生产厂为研究对象,对主要暴露岗位的空气样本采集并检测,每天采集8 h,连续采集3 d;收集CTP的毒理学、流行病学等文献资料,采用新加坡化学物半定量风险评估法、职业危害风险指数评估法及相对危险度(RR)、标化率比率(SRR)等指数对CTP的职业健康风险进行评估。 结果 炭素厂成型及焙烧车间设备的自动化、密闭化程度较低,CTP烟逸散较为严重,11个岗位的CTP时间加权平均浓度均远超过中国标准限值0.2 mg/m3;煤焦油加工厂装置为露天布置,出料位及皮带运输机旁设有喷淋装置,2个岗位的CTP暴露水平(CTWA)为26.3 和7.4 mg/m3,分别超过限值130倍和37倍;采用上述2种风险评估法对13个岗位进行评估,结果显示,主要暴露工种的职业健康风险等级均为很高风险;以RR和SRR指数进行风险评估的结果显示,炭素厂和油毡厂作业人员的致肺癌风险等级为中等至很高风险等级。 结论 炭素生产企业、煤焦油加工厂及油毡厂生产厂CTP主要暴露岗位的职业健康风险等级已处于中等以上风险,建议采取相应的预防措施。
关键词： 煤焦油沥青(CTP)     化学物半定量风险评估法     职业危害风险指数评估法     很高风险水平    
Assessment on health risk of coal tar pitch in workers in carbon and coal tar process industries
DONG Yi-wen, BIAN Hong-ying, ZHANG Si-yu, et al     
Department of Epidemiology and Risk Assessment, Institute of Occupational Health and Poison Control, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100050, China
Abstract: Objective To evaluate the health risk of coal tar pitch (CTP) in workers engaged in CTP production and process and to provide evidences for occupational health risk management. Methods Two carbon plants and one coal tar processing factory were selected and air samples were collected at main working positions with CTP exposure 8 hours a day continuously for 3 days for the detection of CTP in July 2015.Literature research on CTP-related toxicology and epidemiology was conducted.Semi-quantitative risk assessment for chemical and occupational hazard risk index assessment were adopted in the assessment;relative risk (RR) and standardized rate ratio (SRR) were used to evaluate CTP-related occupational health risk. Results The time weighted average concentrations (CTWA) of CTP at 11 working positions in the carbon plants were much higher than the Chinese standard limitation for CTP (0.2 mg/m3)due to CTP effusion resulting from poorly closed and lower automotive equipments.The CTWA of CTP at 2 working positions(beside product discharge unit and belt conveyor with spray system)of the coal tar processing factory were 26.3 mg/m3 and 7.4 mg/m3,which were 130 and 37 folds higher than the Chinese standard limitation.The workers working at the 13 working positions mentioned above were at extremely high CTP-related health risk based on the evaluations with semi-quantitative and risk index assessment methods;the workers in the carbon plants and the tar processing factory were at moderate and extremely high risk of lung cancer according to the assessment with RR and SRR. Conclusion The workers working at main working positions with CTP exposure in carbon plant and coal tar processing factory are at moderate or higher CTP-related health risk and measures should be taken to prevent the occupational hazards.
Key words: coal tar pitch     semi-quantitative risk assessment for chemicals     occupational hazard risk index assessment method     extremely high risk level    

煤焦油沥青(coal tar pitch, CTP)是以煤为原料制得的焦油经分级蒸馏后残留在釜内的黑色副产品，它是一种由芳香烃类、酚类、杂环氮化合物、杂环硫化合物、杂环氧化合物以及复杂的高分子环状烃构成的一种极为复杂的有机混合物，已查明的化合物超过70余种，大多数为3个苯环及以上的多环芳烃类化合物(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)[1-2]。其中13种PAHs已被列入美国环境保护署优先关注的PAHs，并被视为对环境与健康有害的主要污染物[3]。2001年国际癌症研究机构将CTP列为明确致癌物(I类)，2013年中国将CTP所致皮肤癌列入法定职业病，可见CTP对职业人群的健康影响已不容忽视。2015年7月，本研究对山东省某市2家炭素厂和1家煤焦油加工厂的13种CTP主要暴露岗位连续3 d采集个体空气样品，结合CTP的毒理学和流行病学研究等资料，对我国CTP生产和使用重点行业内的主要暴露工种进行职业健康风险评估，为此类行业的企业职业健康风险管理提供依据。

1 对象与方法 1.1 对象

采用分层整群抽样方法，抽取山东省某市2家炭素厂及1家煤焦油加工厂接触CTP的男性工人为目标人群，共抽取227人。对象年龄为33~61岁，平均年龄(37.6±8.33)岁；工龄为1~25年，平均工龄(4.26±6.25)年。

1.2 方法 1.2.1 现场职业卫生调查

通过自行设计的企业调查问卷，以面对面询问方式对3家企业的生产工艺、工程防护措施及各岗位暴露工人的人数、工作内容及方式、暴露时间、暴露频率、个体防护用品等信息进行收集。

1.2.2 空气样品的采集与浓度检测

依据美国职业安全卫生研究所(National Institute of Occupational Safety and Health，NIOSH)5023[4]，结合GBZ 159-2004《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》[5]对主要暴露岗位进行个体空气采样，每个岗位连续测定3个班次。具体采样及检测方法如下：以2 L/min的流量采集8 h，在提前称重的离心管内以环己烷浸泡样品膜，超声波振动20 min，定容至5 mL，以孔径0.5μm的滤膜进行过滤，取4 mL滤液于40℃下氮吹浓缩至干，称重计算，除以采样体积，计算出CTP浓度(以苯溶物计)。我国职业卫生标准GBZ 2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素》中煤焦油沥青挥发物(按苯容物计)制定的时间加权平均容许浓度(permissible concentration-time weighted average，PC-TWA)为0.2 mg/m3[6]。

1.2.3 质量控制

参加现场调查、调查问卷及实验室分析的人员均经培训并成绩合格；调查问卷采用面对面问答方式，确保信息完整、真实；空气样品滤膜检测前置于干燥器中干燥2 h，样品膜增重前后使用同一台天平称重。

1.2.4 风险评估方法

(1)新加坡半定量风险评估模型[7]：通过确定各岗位的暴露等级(exposure risk, ER)和相应危害因素的危害等级(hazard risk, HR)计算各岗位的风险等级，即风险等级(risk assessment)= 。危害等级(HR)依据美国工业卫生协会对有毒有害物质毒作用的危害分类进行判定，共分为5级；暴露等级(ER)依据每周时间加权平均暴露浓度与职业接触限值之比计算，经暴露等级评定分级表确定[8]；最终将健康风险等级分为5级，即风险等级1(可忽略风险)、风险等级2(低风险)、风险等级3(一般风险)、风险等级4(高风险)、风险等级5(很高风险)。(2)职业危害风险指数模型[9]：根据危害因素的健康效应、岗位暴露情况及作业条件进行评估，即风险指数评估等级=2健康效应等级×2暴露比值×作业条件等级，健康效应等级是依照我国标准GBZ 230-2010《职业性接触毒物危害程度分级》[10]确定；暴露比值通过时间加权平均接触浓度与职业接触限值之比进行计算；作业条件等级=(暴露时间等级×暴露人数等级×工程防护措施等级×个体防护措施等级)1/4，其中各部分等级判定参考文献[8]中的作业条件等级划分表确定。最后根据计算结果将危害风险等级分为5级，即无危害等级(< 6)、轻度危害等级(7～11)、中度危害等级(8～23)、高度危害等级(24～80)和极度危害等级(>80)。(3)结合文献中接触CTP人员的肺癌相对危险度(relative risk, RR)、标化率比率(standard rate ratio, SRR)对数据进行职业健康风险评估：依据文献报道，我国学者于上世纪70~90年代，对全国15个省市的20个油毡厂的CTP接触男性工人开展的队列研究中的结果进行风险评估水平判定[11]，对照组为20个油毡厂中负责日常文职、会计、审计、人事等部门的非接触CTP人员组成。再根据SRR的不同，确定CTP的风险度。RR与风险等级的关系依据文献[12]中RR与风险度的对应关系表判定。

1.3 统计分析

应用Epi Data 3.1软件建立数据库对调查问卷结果进行录入，数据处理采用SPSS 11.0软件，主要采用描述性分析方法。

2 结果 2.1 现场调查结果

炭素厂主要分为破碎、煅烧、成型、焙烧四大工序，其中破碎和煅烧工序的原料为石油沥青。成型工序使用CTP作为成型后阳极糊料块间隙填充的黏结剂，主要暴露岗位为成型工(28人)、沥青熔化工(5人)、混捏工(8人)、对辊工(8人)、筛分工(8人)、维修钳工和维修电工(60人)；焙烧工序通过调控焙烧温度和负压，使炭素生土坯块焙烧成品，期间因热解散发出一定量的CTP，主要暴露岗位为调温工(20人)、备块工(16人)、出装工(24人)、炭黑清理工(40人)。班制为四班三运转，每班工作8 h，接触时间为6 h，每周工作48 h。其生产设备的自动化、密闭化程度较低，现场主要以自然通风为主，CTP烟逸散较为严重，部分场所设有轴流风机，作业工人佩戴防尘口罩。煤焦油加工厂是以煤焦油为原料经脱水、2次蒸馏脱酚、脱萘后，将液态沥青残留物水冷成型后出料生成CTP，主要接触工人为出料工序皮带运输工(6人)和沥青库铲车司机(4人)。班制采用四班三运转，每班工作8 h，接触时间为4 h，每周工作42 h。其生产设备的自动化、密闭化程度高，装置为露天布置，出料位及皮带运输机旁设有喷淋装置，工人佩戴防尘口罩。

2.2 空气样品检测结果

主要暴露工种的空气样品检测结果显示，炭素厂成型、焙烧车间的11个暴露工种的8 h时间加权平均浓度(concentration time weighted average，CTWA)均较高，远超中国CTP职业接触限值的0.2 mg/m3；煤焦油加工厂2个岗位的CTWA为26.3和7.4 mg/m3，分别超过限值130倍和37倍。

2.3 风险评估结果(表 1)

化学物半定量风险评估结果显示，依据美国工业卫生协会对有毒有害物质毒作用的危害分类判定CTP的危害等级为5级(极度危害等级)；依据主要工种暴露水平检测结果，计算得出各工种的暴露等级为5级，最后根据模型计算得出各暴露工种的风险评估等级均属很高风险水平。而职业危害风险指数评估法结果显示，依据GBZ 230-2010《职业性接触毒物危害程度分级》，CTP的健康效应等级为4级(极度危害水平)；再根据暴露比结果和现场调查中对暴露人数、暴露时间、个体防护用品佩戴效率及防护措施设置情况的了解，带入公式计算得出各暴露工种的风险指数评估等级均为极度危害等级(>80)。

表 1 CTP暴露男性职工肺癌SRR与风险等级判定

2.4 RR和SRR评估法结果(表 2)

文献[11]结果显示，20个油毡厂内各主要暴露工种患肺癌的SRR值均> 1，其中各暴露工种患肺癌的关联强度由高至低依次为：制毡工(SRR=8.72)、后勤员(SRR=4.06)、辅助工(SRR=3.62)、维修工(SRR=2.72)及装卸工(SRR=2.23)。依据表 2中RR值结果，制毡工最高(RR=12.85)，装卸工和辅助工RR值较高，参考文献[11]中RR与风险等级关系对应表得知，制毡工患肺癌的风险等级为很高风险，装卸工和辅助工患肺癌的风险等级为高风险，其余工种为中等风险。

表 2 化学物半定量风险评估法与职业危害风险指数法评估结果比较

3 讨论

CTP因其具有的特殊性而被广泛应用于炭素电极的粘结剂、石墨电极、道路沥青和屋顶沥青油毡的制造，涉及领域包括炼铝、炼钢、炭素工业、建材及筑路等行业[13]，全世界每年生产2 000多万吨，其中1 600多万吨被深加工利用。中国是生产和使用CTP的大国，其年生产量和使用量分别达600和400万吨，为此，大量职业人群暴露于CTP[14]。目前国内外研究显示，短期暴露于高浓度的CTP烟尘可引发眼、呼吸道粘膜刺激症状及皮肤刺激症状；长期暴露CTP可引发肺癌、皮肤癌、膀胱癌等恶性肿瘤[15-16]。中国对CTP致癌的流行病学研究较少，1988年巩德田等[17]对全国15个省市20个油毡厂中的5 988名工人进行恶性肿瘤与油毡生产加工过程中沥青逸散之间关系的流行病学研究，2次研究结果均显示，CTP暴露组的肺癌死亡率高于对照人群，这为CTP的致癌性提供了充分证据。

本研究采用新加坡化学物半定量风险评估模型、职业危害风险指数评估模型和RR、SRR指数3种方法进行评估，前2种方法主要依据现场调查和暴露水平的检测结果并结合危害因素的危害等级进行风险判定，在确定危害等级时均以最严重的结局为判定依据，致癌均为最高危害级别，而肿瘤为慢性病，无法判定危害因素同时引起的急性危害的风险等级，如本次研究的CTP不仅致癌，还可引起眼、呼吸道粘膜和皮肤刺激症状，上述方法很难对具有急性毒性的致癌物的急性危害进行准确风险评估。RR或SRR是依据对人群某种健康结局的观察进行风险判定，需要设立对照组，而该方法主要应用于结局容易观察的疾病，如本次引用文献研究以肺癌死亡为健康结局，计算接触CTP的各岗位工人肺癌死亡率与对照组的肺癌死亡率之比，这种方法可以对急性危害也可进行风险评估。本次研究结果显示，2家炭素厂和1家煤焦油加工厂的13个CTP主要岗位的职业健康风险评估等级均为很高风险等级，表明该类企业接触CTP主要岗位的职业健康危害较为严重，主要原因在于炭素厂的成型、焙烧工序的自动化和密闭化程度较低，尤其是焙烧工序的3个工种均为手工作业，焙烧后的阳极块温度较高，CTP烟易逸散到工作场所；而煤焦油加工厂在出料工序皮带旁无法密闭，致使较高温度的CTP烟逸散到工作场所，致使工作场所的CTP浓度较高，而上述岗位的作业人员实际接触时间较长，致使风险等级很高。

以RR、SRR法对油毡厂各工种的评估结果显示，制毡工处于很高风险水平，装卸工和辅助工处于高风险水平，其余工种为中等风险水平，这一结果与当时油毡厂防护措施设置的符合性和有效性不足、个体防护用品佩戴率或使用效率低等因素相关，导致工人患肺癌的RR值均处于较高水平及以上，风险等级处于中等至很高风险水平；炭素厂作业工人评估结果显示，患肺癌的风险等级为中等风险，而采用上述2种模型方法评估的结果均为很高风险水平，这是因为引用文献中炭素厂内一部分低暴露水平的作业人员也包括在内研究内，导致总体风险等级较低；另一方面原因是利用暴露浓度进行风险评估的2种模型均未将佩戴个体防护用品后的实际暴露浓度水平考虑进来，致使风险水平偏高。

综上分析，炭素厂、油毡厂及煤焦油加工厂等主要生产和使用CTP的企业内主要暴露岗位工人的职业健康风险较高，均处于中等以上风险水平，部分岗位甚至达到高风险或很高风险水平，为此，应及时采取工程技术措施并加强个体防护，以降低劳动者的职业健康风险，保护劳动者的健康。

参考文献
[1] 高丽娟, 赵雪飞, 赖仕全, 等. 煤焦油精制沥青组成及结构表征[J]. 光谱学与光谱分析,2009,12 (8) :2152–2156.
[2] 罗道成, 刘俊峰. 煤焦油沥青中多环芳烃的柱层析分离及其GC-MS分析[J]. 矿业工程研究,2011,10 (4) :58–61.
[3] 张秋民, 黄杨柳, 关珺, 等. 煤焦油沥青中致癌多环芳烃含量气相色谱法测定研究[J]. 大连理工大学学报,2010,11 (4) :481–485.
[4] NIOSH/OSHA.Occupational health guidelines for chemical hazards,coal tar pitch volatiles[M].US Department of Health and Human Services,Publ,1981,NIOSH 81-123.
[5] 中华人民共和国卫生部.GBZ 159-2004工作场所空气中有害物质监测的采样规范[S].北京:中国标准出版社,2004.
[6] 中华人民共和国卫生部.GBZ 2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素[S].北京:人民卫生出版社,2007.
[7] 黄德寅, 管树利, 薄亚莉, 等. 有毒物质职业暴露健康风险评估[J]. 中华劳动卫生职业病杂志,2008,25 (8) :512–514.
[8] 杨杰, 龚伟. 应用化学品风险评估法评价某化工项目职业病危害探讨[J]. 中国职业医学,2011,38 (6) :500–502.
[9] 林嗣豪, 王治明, 唐文娟, 等. 职业危害风险指数评估方法的初步研究[J]. 中华劳动卫生职业病杂志,2006,15 (12) :769–771.
[10] 中华人民共和国卫生部.GBZ 230-2010 职业性接触毒物危害程度分级[S].北京:中国标准出版社,2010.
[11] 巩德田, 杨淑芹, 刘金凤, 等. 油毡工人癌症死亡率的研究[J]. 工业卫生与职业病,1993,19 (6) :338–340.
[12] Smith GR, Monson RA. Assessment of health status[J]. JAMA, 1983, 250 (23) :3163–3164 .
[13] 姜涛, 金学坤, 陈凤娟. 我国煤焦油加工市场现状及发展趋势探讨[J]. 广东化工,2014,41 (10) :100–101.
[14] 杨怀旺, 姚润生. 煤焦油加工技术进展和发展对策[J]. 煤化工,2006,2 (1) :11–14.
[15] Friesen MC, Demers PA, Spinelli JJ, et al. Chronic and acute effects of coal tar pitch exposure and cardiopulmonary mortality among aluminum smelter workers[J]. American Journal of Epidemiology, 2010, 127 (7) :790–799 .
[16] 何凤生, 王世俊, 任引津, 等. 中华职业医学[M]. 北京: 人民卫生出版社, 1999 : 1056 -1058.
[17] 巩德田, 李永丽, 李淑范, 等. 接触不同浓度沥青烟的油毡工人于肺癌关系的研究[J]. 肿瘤,1995,12 (2) :147–148.