反思木屑粉尘的安全标准

当前,与工厂有关的木屑粉尘的通用工作安全和健康标准缺乏所需的地方性约束和控管。正如一项研究表明,行业迫切需要对现行的指导方针和举措重新进行评估。Jegatheswaran Ratnasingam, Lim Tau Wai & Geetha Ramasamy, 马来西亚博特拉大学;  Florin Ioras, 新白金汉大学; Ishak Tadin, 新加坡职业安全与健康中心

许多工业活动通常都与某种类型的职业性风险联系在一起,这些风险会以潜伏的方式带来危害。接触木屑粉尘后所产生的不利影响包括鼻腔癌、造成皮肤和呼吸道的过敏性和刺激性反应以及慢性呼吸障碍等一系列隐患。

同时,接触木屑还可能会导致各种疾病,包括外源性过敏性肺泡炎、有机粉尘毒性综合征、职业性哮喘、非哮喘慢性气流阻塞以及单纯性慢性支气管炎(超粘液分泌)。

其中,单纯型慢性支气管炎和非哮喘慢性气道阻塞的发病率最高。疾病的频发率和模式随着木屑类型、气候条件以及处理方式而发生变化,它尤其会受到木材涂装工艺中所使用的各种化学品的影响。

在增值型木制品(如家具)的制造过程中,木器涂料的应用是整个生产流程中不可或缺的一个部分,该工序旨在为木制品提供必要的美学效用和保护作用。尽管行业针对不同木器涂料的性质已开展了大量的研究,但针对常用型木器涂料的砂光和粉尘排放特性等方面,行业还未展开足够充分的研究工作。

这些层面是很重要的,因为它会对制造成本产生深远的影响,并且对工人的健康和安全作业性造成威胁。以往的研究表明,长期接触木屑粉尘会严重影响木工从业者的肺功能,但针对涂料粉尘所产生的影响尚未有据可查。

 

区域性粉尘排放研究项目

因此,特别开展了一项研究,旨在评估东南亚家具行业使用的常规性木器涂料和木质基材的粉尘排放特性,以及评估它们对工人的肺功能所产生的影响。

在该研究的第一部分,主要使用了来自一家当地供应商提供的100件25 mm x 100 mm x 200 mm规格的窑干橡胶木锯材试样。在一个平行试验中,使用了100件同等规格的中密度纤维板(MDF)和刨花板(PB)试样以开展对比实验之用。

所有的样品都需要被预砂光到150粒度的水平,并且将平均含水量保持在12±2%左右。随后,样品被储存在温度和相对湿度分别为20±2摄氏度以及65%的定温房内直到试验开始为止。

为了这项研究之用,分别从一家商业型的木器涂料供应商处获得了三款不同类型的木器涂料内涂层或密封涂层:硝基纤维素(NC)涂层、脲基酸固化(AC)涂层和聚氨基甲酸乙酯(PU)涂层。这三种涂料的体积固含量分别为35%,45%和55%。针对具体的应用领域,这些涂料严格遵守供应商提供的规格标准使用了所需的溶剂进行制备,以确保涂料在任何时间都能达到理想的应用粘度。

使用一款实验型的辊涂机将涂料涂覆到样品板材上,使最终的涂层膜厚度达到400微米。然后,样品使用传送带被送入一款干燥炉,在40℃的条件下对其进行30分钟的干燥处理,之后再进行7天的定温定湿处理,最后再送测试。

针对本研究中的每款涂料产品,分别制备了20款试样。每一种木器涂料所采用的10款涂层试样均使用一款宽带砂光机对其执行了砂光测试。单头砂光机配置的橡胶辊的绍尔硬度为70。在这项研究中,所使用的氧化铝砂带的砂光粒度为180。

进料速度、砂带速度和切削深度分别保持在3米/分钟,1000米/分钟以及0.5毫米的水平。砂光流程中消耗的功率直接通过安装在机器驱动主轴上的一款瓦特计测定。砂光表面平均的表面粗糙度则使用一款测定长度为50mm的粗度记录仪进行评估。

之后,余下5款未涂层以及另外5款涂层的试样在砂光工艺中的粉尘排放情况则使用一款轨道式砂光机(配有砂光粒度为180的氧化铝砂纸)进行了测试。粉尘浓度使用重量分析等速空气样本进行测定,而粉尘颗粒大小的分布则使用一款空气动力粒度仪确定。

 

对木工产生的健康影响

该研究的第二部分是对需要暴露在木材和涂料粉尘环境中(暴露程度以及持续时间不同)的工人的肺功能进行评估。该研讨项目共邀请了来自25家家具厂共计2500位具有类似工作条件的木工从业者参与。

鉴于此,分别从东南亚几个主要的家具生产国—马来西亚、印度尼西亚、泰国、越南和菲律宾挑选了五家规模和生产条件具有可比性的厂家参与研究项目,同时获得了相关国家具行业协会的协助。

在这2500名工人中,2449(89.8%)的工人最终参与了这项研究项目,未参与的工人是那些从未接触过木屑粉尘和涂料粉尘的人。另外88位受试者也被排除在外,因为无法对他们正确执行肺功能检查。

在余下的2,324名工人中,51%的人暴露在木屑环境中,而其余的人则暴露在木器涂料粉尘环境中。由于研究的目的是为了测定因为粉尘暴露而引发的肺部异常的发生概率,根据不同的暴露范围,分别对相应的受试者做了均匀的划分。

所有受试者的社会经济地位得到了记录,以确保其可比性,而年龄、每天的工时和持续时间以及职业史等个人信息也一并得到采集。此外,在参与研究项目之前,所有受试者都提交了知情同意书。

受试者的选择都离不开与各国行业协会之间的合作,以此确保他们的家具背景和工作历史得到正确的记录,并且保证不会因为沟通和语言障碍而引发任何误解。

气载尘埃的浓度测定是在工厂开展的,它所基于的重量不同于 玻璃微纤维过滤器,其流速为1升/分钟。平均吸入的颗粒浓度是通过过滤器增加的重量和流速,以及气流的持续时间进行测定的。

为了评估灰尘对受试者的肺功能的影响,受试者在呼吸系统疾病方面的详细历史被记录下来,以获取关于慢性支气管炎、哮喘或其它与呼吸系统相关的疾病的表现形式方面的信息。此外,受试者肺功能的评估是由一名受过专业训练的医疗技师使用肺活量计来完成的。

在受试者执行了最大的吸气动作后用力屏气时,能够获取以下两个指数:用力肺活量(forced vital capacity ,FVC)和一秒用力呼气容积(forced expiratory volume after one second ,FEV1)。FEV1/FVC之间的比值能够反映出受试者肺气道的梗阻程度,从而帮助肺功能的评估。这些测试结果被表述为欧洲呼吸学会(ERS)的观察值和预测值之间的差数。

 

通用标准的不完善

从这项研究获得的结果对将单一性的粉尘吸入性接触标准应用于所有木工方案提出了质疑。首先,通过该项研究中选用的涂层和未涂层试样在执行了砂光工艺后所获得的粉尘排放水平看,它们超过了基于八小时的加权平均值基础上所允许的五毫克/立方米的接触限值。

其次,砂光的中纤板试样的粉尘浓度相比较刨花板和实木板材而言是最高的,而其所吸入的粗糙型粉尘的比例约是精细型的呼吸性粉尘的十倍之多。

第三,所用的木器涂料的固体含量越高,固化膜越坚硬。因此,以下三种木器涂料的表面粗糙度按降序排列分别为:聚氨酯涂料(PU)< 酸固化涂料 (AC)<硝基涂料 (NC),这主要归因于不同涂膜的硬度。涂膜表面越坚硬,其在砂光流程中的划伤深度就越小,这也解释了所观察到的表面粗糙度较低。相反,砂光工艺中所消耗的功率却与涂膜硬度成反比。

第四,涂膜越软,生成的砂光粉尘颗粒的比例就越高,而粉尘颗粒的总浓度在以下三种木器涂料中按升序排列依次为:NC>AC>PU。然而,从尺寸分布这点来分析,硬涂膜所生成的精细粉尘颗粒数量无疑要比软涂膜更多。

不同的切削速率,以及涂料不同的聚合物特性可以解释在砂光粉尘颗粒分布中所观察到的变动。事实上,当前行业实施的“捕获平均颗粒尺寸超过50μm的粉尘”的工业空气过滤举措在致力降低由这些粉尘颗粒造成的健康风险方面并非是最佳的做法。

从25家工厂采集的关于这些粉尘暴露数据的分析表明,相比较木质基材的砂光流程,木器涂料的砂光工艺的粉尘接触水平更高。基于这些测量值,根据这项砂光任务所测定的所有粉尘排放值的平均值,为该砂光流程指定了一个预估的粉尘暴露值。

因此,所有执行木质基材砂光流程的工人被分配到的粉尘暴露的平均预估值为27毫克 /立方米,而执行木器涂料砂光流程的工人被分配到的粉尘暴露的平均预估值为12毫克 /立方米。

显然的是,东南亚地区的家具制造厂家平均的累积粉尘暴露水平要远高于允值水平,这反过来也严重影响了该地区木工从业人员的安全和健康。

 

呼吸系统疾病

总体而言,木工由于长期暴露于木屑粉尘而造成的慢性呼吸道症状的患病率往往比较低,慢性支气管炎为2%,支气管炎的发作率为3% ,哮喘和呼吸困难的发病率分别为4%和5%。

另一方面,慢性咳嗽或多痰症的患病率却高达32%,而患上如红眼病等刺激性症状的受试者比例往往是最高的,达到54%。然而,只有咽痛症状会随着木屑暴露的程度增长显著加剧。

这个结果与工人在工厂内接触的木器涂料粉尘的结果呈现出明显的差异。相较之下,这部分人群的慢性呼吸道症状的发病率较高,其中慢性支气管炎为5%,支气管炎的发作率8%,哮喘和呼吸困难的发病率分别为9%和11%。

很明显,暴露于木器涂料粉尘会引发更高比例的慢性呼吸道症状以及刺激性症状,这表明与木屑相比,木器涂料粉尘是更严重的健康危害。这大概归因于木器涂料粉尘更细的颗粒尺寸,从而很容易被深吸到肺部。

毋庸置疑,相比较暴露于木屑而言,暴露于木器涂料粉尘的工人的肺功能所产生的影响无疑更明显。FEV1 / FVC的比值整体减少到0.7以下表示肺气道明显梗阻,继而表明肺功能有退化的迹象。

这项研究结果提供了新的证据表明,与普遍看法相反,木屑是引发刺激性呼吸道症状而不是慢性呼吸疾病的更有说服力的原因。然而,木器涂料粉尘相比较木屑而言则更容易引发慢性呼吸系统疾病,所以木器涂料粉尘的接触必须得到更为严格的控制。

 

深远的影响

研究结果支持早期的研究报道,即揭示暴露于木屑环境往往会导致木工产生刺激性呼吸道症状。这项研究的结果有对家具行业的工人产生了几点深远的影响。

首先,使用最低暴露水平(MEL)这个单一标准来评定木屑粉尘以及木器涂料粉尘是不恰当的,并同时损害了木工从业者的安全和健康。其次,木屑粉尘作为引发呼吸道刺激症状的原凶时所产生的危害性更甚于它作 为慢性呼吸系统疾病的诱因更大。然而,相比较木屑粉尘而言,木器涂料粉尘对刺激性症状和慢性肺病所造成的危害性都要更胜一筹。

第三,相比在较长时段内接触木屑粉尘,在较短时间内接触木器涂料粉尘更容易对木工的肺功能造成严重的影响,这表明亟需重新对马来西亚木制家具行业的粉尘排放标准进行评估。

第四,在曾暴露于木器涂料粉尘环境的工人中,FEV1/FVC 比值低于70(慢性)的受试者比例要比仅暴露于木屑粉尘的工人高出一倍以上。

尽管东南亚地区出台了一系列现行通用的粉尘暴露标准,但无疑,它们在木制品行业的实施力度较差,常会危及工人的健康。不可避免地是,木制品生产厂家就安全和卫生议程在管理上所缺乏的承诺已经对工人的健康造成了深远的影响,从而验证了该行业目前仍处于一种不卫生以及不安全的状态。

另外必须阐明的一点是:职业安全与健康(OSHA)标准在东南亚各个国家的发展步伐并非一致,从而对其有效的实施和执行构成了很大的挑战。

综上所述,这项研究表明迫切需要重新审视和评估当前适用于所有木工作业环境的单一性的粉尘接触标准,因为这些标准可能不足以缓解由来自增值型木制品制造流程中所排放的木器涂料粉尘和木质基材粉尘对工人产生的安全和健康影响。此外,还必须对当前使用的空气过滤标准进行修改,将多级过滤标准也纳入其中,从而能够将具有不同平均粒径的粉尘颗粒捕获,以此最大程度减少其对木工从业人员产生的不良影响。

 

 

 

 

 

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