工程防护粉尘危害的多重路径

文/陈建武 杨斌

随着我国经济的迅速发展，职业危害问题越来越被人们所重视。尘肺病是粉尘对人体危害的主要表现形式，据全国第四次经济普查数据，采矿业、制造业等粉尘危害严重的行业领域涉及525 万余家用人单位、1.8亿从业人员，而根据国家卫生健康部门每年对职业病发病率的统计数据（见图1），截至2020 年底，我国累计报告尘肺病90.3 万例，约占报告职业病病例总数的90%，尘肺病俨然成为我国当前最为严重的职业病。

为防控粉尘危害、预防尘肺病的发生，国内外科研院所、高校学者对粉尘危害防护技术进行了不断地研究与探索，逐渐形成了粉尘源头控制、粉尘传播控制、个体防护以及粉尘监测预警等若干粉尘危害防护关键技术。然而，在粉尘危害工程防护方面，依然存在诸多亟需深入研究解决的重点、难点科学问题。因此，为进一步提高粉尘危害防护技术，加强防尘效果预警评估手段，研制高效防尘技术装备与材料，实现粉尘危害防护的综合治理，笔者对我国粉尘职业危害防护工程进行了综述，分析了现阶段我国粉尘职业危害防治及企业治理现状，对关键粉尘危害防治技术的研究方法进行了综述与展望。

图1 我国近10年新增职业病及尘肺病情况

我国粉尘职业危害特点及企业治理

粉尘职业危害地域分布点多面广

根据《中国1997 至2009 年报告尘肺病发病特征和变化趋势》（作者张敏、王丹、郑迎东、杜燮祎、陈曙旸）中的数据，华东地区尘肺病发病（29.2%），明显高于其他地区；其次为中南（19.3%）、华北（15.7%）、东北（15.0%）、西南（11.4%）和西北地区（9.4%）。华东地区自1998年逐年降低，至2003 年为最低点，此后存在逐年明显上升的趋势；2003年以前，东北地区尘肺病发病明显高于其他地区，此后在2005 年明显降低，同其他地区基本持平；华北地区尘肺病的发病呈持续稳步上升趋势。

按地区进行统计，1997—2009 年间，湖南省、山东省和四川省累计报告尘肺病新发病例数位居全国前三位，分别为12 995 例（10.6%）、8 952 例（7.3%）、8 417 例（6.9%）；江苏省、黑龙江省、辽宁省、北京市、福建省和安徽省的累计病例数也分别在5 000 例以上；宁夏回族自治区、青海省的累计病例数不足1 000 例，海南累计病例数只有42 例。目前尘肺病新发病例地区分布趋势基本没有变化。

尘肺病发病工龄缩短且速发型病例增加

尘肺病发病率最高的行业依次为：煤炭、有色金属、铁道、建材和冶金5 个行业。其中，累计报告的煤工尘肺新发病例绝大多数分布在煤炭行业；累计报告的矽肺新发病例，以煤炭行业居首位，其次为有色金属、冶金和建材行业；累计报告的石棉肺和水泥尘肺新发病例主要分布在建材行业；累计报告的电焊工尘肺和铸工尘肺新发病例多分布在机械行业。

速发型尘肺病例在煤矿开采和洗选业较为常见，以矽肺为主，其次为煤工尘肺。随着各行业转型升级，新材料、新工艺、新技术广泛应用，粉尘与噪声、毒物联合作用（见图2），导致劳动者面临的作业环境职业危害更加多样、复杂，这也是速发型病例增加的重要原因。

高流动性农民工群体成为潜在尘肺病群体

我国中小型企业数量众多，其工艺装备水平低且技术水平较差，职业卫生防护基础设施投入不足，职业卫生监管工作难度大。而这类企业多为劳动密集型企业，劳动主体为进城务工人员，随机性和流动性大。调查显示，到城镇务工的农村务工者文化程度普遍较低，缺少基本的职业卫生知识，自我保护能力和意识较差，上岗前、在岗期间和离岗时的职业健康检查率均远低于固定工人，得不到有效的职业健康监护。

据《中国尘肺病农民工生存状况调查报告（2018）》统计，调查样本长期在高粉尘企业、行业工作，平均触尘时间为14.36 年，以民营小企业及小作坊居多，企业、行业的劳动防护意识和能力较差，这部分尘肺病往往是家庭式、村庄式、区域式群体爆发，很多病例未能有效纳入国家卫生健康委的统计数据。因此，此类数量庞大的高流动性、潜在尘肺病群体，或将成为新的社会隐患，不容忽视。

图2 铅锌冶炼作业场所粉尘浓度严重超标

社会发展对企业粉尘治理提出迫切需求

随着我国工业化、城市化和产业转型升级，新材料、新工艺、新技术广泛应用，劳动者接触的作业环境职业危害更加多样、复杂，暴露人群日益扩大。尘肺病具有迟发性、隐匿性等特点（10 ～30 年潜伏期），可以预见未来相当一段时期，尘肺发病形势将持续严峻。这对我国粉尘防治工作提出了严峻的挑战，依靠科技进步，创造安全健康的作业环境，是当前职业卫生发展适应社会发展要求的必然选择。

了解粉尘危害防护技术

图3 粉尘危害防护技术及应用体系

针对我国几十年来积累的丰富的粉尘危害防护经验，如图3 所示，大体可将粉尘危害防护技术措施分为粉尘源头控制技术、粉尘传播控制技术、个体防护技术以及粉尘监测预警技术。

粉尘源头控制技术

粉尘源头控制技术的研究多集中在金属与非金属矿山领域，典型的粉尘源头控制技术主要有以下4 种。

一是煤层预先注水防尘技术。该方式降尘率一般为60%～90%。20 世纪50 年代为世界各国煤矿推广应用。目前，国内已研究出厚煤层动压注水、深孔煤层动压注水、坚硬煤层动压脉冲注水和煤层静压注水等煤层注水成套技术。

二是水封爆破减尘技术。利用水部分代替炮泥，爆炸后形成雾滴起到减尘作用。我国研制的凝胶水炮泥取得了良好的降尘、降烟效果，现场降尘对比试验表明呼吸性粉尘降尘率平均提高了22.2%～73.0%，全尘降尘率提高了65.1%～97.5%。

三是密闭式抽尘技术。该技术主要针对产尘量较大的厂矿，采用密闭罩封闭尘源，降尘率高达95%，但存在安装时间长、占地面积大、检修不方便、机器散热性不好、机器磨损高等缺点。

四是采煤工艺优化技术。采煤机采煤时，消除煤的再次破碎是降低综采工作面含尘量的有效方法。美国、澳大利亚、加拿大等国家均把改进采煤机结构或优化截割工艺作为一项重要的防尘措施，并研发了相应装备。

粉尘传播控制技术

粉尘传播控制技术利用吸附、压制、隔离、收集等各种物理或化学手段去除空气中已经产生的粉尘，国内目前主流的粉尘处理方式主要包括以下6 种。

一是通风除尘技术。地面工作场所常用的通风除尘系统大致分为：风机与除尘器联用的混合式通风系统、循环风的混合式通风系统、应用射流附壁效应的通风系统等。

二是喷雾降尘技术。喷雾降尘具有系统简单、布置灵活、使用方便、成本低等优点，针对呼吸性粉尘先后采用空气雾化喷嘴、超声波空气雾化喷嘴进行喷雾降尘，不仅能够润湿作业场所的粉尘，而且能够有效阻隔粉尘向人行道逸散。

三是除尘器除尘技术。除尘器除尘技术是将气流或空气中含有的固体粒子分离并捕捉起来的装置，目前国内已研发出多种成熟的除尘器类型：重力式、旋风分离式、袋式、湿式，以及电除尘器等。

四是化学剂降抑尘技术。化学降尘剂主要是通过降低水的表面张力提高水雾滴捕捉粉尘的能力，具有高分子、多组分、多功能、高性价比与环境友好的特点，化学抑尘剂可分为粉尘黏结剂、凝聚剂和湿润剂3 类，可用于煤层注水预润湿、各种细颗粒物的预湿润、矿物和废物料堆的润湿、道路扬尘控制等方面。

五是泡沫除尘技术。泡沫除尘技术通过无空隙的泡沫体润湿和抑制粉尘。泡沫除尘可应用于矿井掘进机、采煤机工作时除尘，输送机转载点、矿车翻罐笼及原煤溜槽等处除尘。

六是空气幕隔尘技术。空气幕隔尘技术是利用在条形风口中吹出条缝形空气射流，隔离污染源散发出来的污染物，保证工作区的卫生条件。空气幕通常安装在采煤机机身上，喷射的空气流就可以阻隔工作面的粉尘向采煤机司机扩散。

个体防护技术

个体防护是减少吸入粉尘的最后一道屏障。目前，我国的个体防尘用具主要包括：防尘口罩、防尘面罩、防尘帽、防尘呼吸器等。目前，国内市场上个体防护装备质量良莠不齐，用于高浓度粉尘作业场所的专业防颗粒物呼吸器虽然过滤效率很高，但呼吸阻力较高，佩戴舒适性不好，售价也较高。

粉尘监测预警技术

英国、美国、德国、日本等国很早就开始了粉尘危害和检测技术的研究，并先后建立了粉尘卫生标准。目前，国外较为先进的粉尘监测仪器主要有光散射监测仪器、β 衰减监测仪器、锥形元件微量振荡天平、颗粒物质量分析仪、Dekati 质量监测仪等。

我国粉尘浓度监测技术发展比较晚，起步于20 世纪80 年代，直到90年代初，才取得了飞跃式发展，并研制出了大量检测粉尘浓度的仪器。我国在粉尘浓度检测技术方面与发达国家存在多方面的差距。另外，法规标准相对落后、作业场所的复杂性、工作人员操作水平参差不齐等多种因素也导致研制的装备没有推广应用。

我国粉尘危害防护治理技术展望

深入研究粉尘危害工程防护基础理论

目前，国内对各类生产性粉尘产生机理、运移规律的基础研究仍存在不足，复杂特殊环境中的粉尘产运特征尚未准确掌握，对工程防护技术及装备研发的理论和技术支撑作用尚未完全发挥。对新型粉尘危害理化特性、健康有害性、作业风险及其影响因素的研究还不充分，制约着粉尘工程防护相关法规、标准、技术的出台和创新，需继续探索相关生产性粉尘理化特性的表征、粉尘运移规律以及粉尘健康危害特性与致病机制。

研制智能通风排尘技术与装备

目前，我国对新兴监测技术、传感技术、智能技术及联合作业条件的节能技术等的研究应用还比较少，对于特殊工作场所、特殊产尘作业的综合通风设计的研究也较少。因此，开展大型工业通风全尺寸模型除尘模拟实验研究，探索混合式通风协同作用机理，研发新型多元混合式通风技术，研发高效、高精度、高可靠性的通风系统监测技术与设备，开发通风系统远程监测和智能控制技术与装备，是通风除尘技术新型的发展方向。

研发个体防护技术与装备

个体防护用品被视为可移动、便携式的工程控制措施，是传统工程防护措施的重要补充。随着新技术、新工艺、新材料的不断出现，粉尘防护用品技术与装备研发面临若干问题，亟需研究建立个体防尘用品检测和实用性能评价技术标准体系；针对新型粉尘危害，研发新型技术产品，并研究改进粉尘危害个体防护用品的舒适度、适合性水平和防护性能。对于复杂或特殊作业场所，则亟需开展高效低阻、大容尘量的个体防尘技术装备的研发，以满足劳动者职业活动防尘的个体防护需求。

搭建粉尘危害综合监测与预警平台

目前，我国粉尘危害防控存在监测数据采集不全面、信息的深度挖掘不够的局限性，支撑针对性政策制定、监管实施等方面亦存在明显的信息化短板。研究粉尘健康风险综合评价指标、构建相关模型、确立相关分级分类标准，并开发集信息监测、多源数据共享交互、决策支持等功能一体的信息系统，实现粉尘危害防控信息的监测与风险的预测预警，对于提升粉尘危害的防控效能具有重要意义。