週四,三月10 2011 17:16

工作環境評估

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危害監測和調查方法

職業監測涉及積極的計劃,以預測、觀察、測量、評估和控制工作場所潛在健康危害的暴露。 監督通常涉及一組人員,其中包括職業衛生師、職業醫師、職業健康護士、安全官、毒理學家和工程師。 根據職業環境和問題,可以採用三種監測方法:醫學、環境和生物。 醫學監測用於通過進行醫學檢查和適當的生物測試來檢測職業暴露於污染物對個人是否存在不利健康影響。 環境監測用於通過測量空氣中、散裝材料樣本和表面上的污染物濃度來記錄一組員工可能接觸污染物的情況。 生物監測用於通過測量工人血液、尿液或呼出氣中有害物質或其代謝物的濃度來記錄污染物進入人體的吸收情況並與環境污染物水平相關聯。

醫療監督

進行醫學監測是因為接觸有害物質可能導致或加重疾病。 它需要與了解職業病、診斷和治療的專業人員一起開展積極的計劃。 醫療監督計劃提供保護、教育、監督和在某些情況下補償員工的步驟。 它可以包括就業前篩選計劃、定期體檢、用於檢測危險物質引起的早期變化和損害的專門測試、醫療和廣泛的記錄保存。 就業前篩選包括評估職業和病史問卷以及體檢結果。 調查問卷提供有關既往病史和慢性病(尤其是哮喘、皮膚病、肺病和心髒病)以及既往職業暴露的信息。 如果將就業前篩選計劃用於確定就業資格,則存在道德和法律影響。 但是,它們在用於 (1) 提供以前的就業和相關暴露的記錄,(2) 為員工建立健康基線和 (3) 測試超敏反應時非常重要。 體檢可包括針對聽力損失的聽力測試、視力測試、器官功能測試、佩戴呼吸保護設備的健康評估以及基線尿液和血液測試。 定期體檢對於評估和檢測不利健康影響的發生趨勢至關重要,可能包括對特定污染物的生物監測和其他生物標誌物的使用。

環境和生物監測

環境和生物監測從工作環境的職業衛生調查開始,以確定潛在的危害和污染源,並確定監測的必要性。 對於化學製劑,監測可能涉及空氣、散裝、表面和生物採樣。 對於物理代理,監控可以包括噪聲、溫度和輻射測量。 如果需要監測,職業衛生師必須制定採樣策略,包括採樣哪些員工、流程、設備或區域、採樣數量、採樣時間、採樣頻率和採樣方法。 工業衛生調查的複雜性和重點各不相同,具體取決於調查的目的、企業的類型和規模以及問題的性質。

執行調查沒有嚴格的公式; 但是,在現場檢查之前進行充分的準備可以顯著提高有效性和效率。 以員工投訴和疾病為動機的調查還有一個額外的重點,即確定健康問題的原因。 室內空氣質量調查側重於室內和室外污染源。 無論職業危害如何,調查和抽樣工作場所的總體方法是相似的; 因此,本章將使用化學試劑作為該方法的模型。

接觸途徑

僅僅存在工作場所的職業壓力並不自動意味著存在很大的暴露可能性; 代理必須到達工作人員。 對於化學品,液體或蒸汽形式的藥劑必須與身體接觸和/或被吸收到身體中才能引起不利的健康影響。 如果藥劑被隔離在封閉空間中或被局部排氣通風系統捕獲,則無論化學品的固有毒性如何,接觸可能性都會很低。

接觸途徑會影響所執行的監測類型以及潛在危險。 對於化學和生物製劑,工人通過吸入、皮膚接觸、攝入和注射接觸; 職業環境中最常見的吸收途徑是通過呼吸道和皮膚。 為評估吸入,職業衛生學家觀察化學品以氣體、蒸汽、粉塵、煙霧或薄霧形式在空氣中傳播的可能性。

當通過飛濺、噴灑、潤濕或浸入脂溶性碳氫化合物和其他有機溶劑與皮膚直接接觸時,皮膚對化學品的吸收很重要。 浸泡包括身體接觸受污染的衣服、手接觸受污染的手套以及手和手臂接觸散裝液體。 對於某些物質,例如胺類和酚類,皮膚吸收的速度與吸入物質通過肺部的吸收速度一樣快。 對於某些污染物,如殺蟲劑和聯苯胺染料,皮膚吸收是吸收的主要途徑,吸入是次要途徑。 此類化學物質很容易通過皮膚進入人體,增加身體負擔,造成全身損傷。 當過敏反應或反复洗滌使皮膚乾燥開裂時,可被人體吸收的化學物質的數量和類型會急劇增加。 攝入是一種不常見的氣體和蒸汽吸收途徑,對於鉛等顆粒物可能很重要。 進食受污染的食物、用受污染的手進食或吸煙、咳嗽然後吞嚥之前吸入的顆粒物都可能導致攝入。

將材料直接注入血液的原因可能是皮下注射針不慎刺破醫院醫護人員的皮膚,以及高壓源釋放的高速射彈直接接觸皮膚。 無氣噴漆機和液壓系統的壓力足以刺破皮膚並將物質直接引入體內。

穿行檢查

初步調查(稱為走查)的目的是系統地收集信息,以判斷是否存在潛在危險情況以及是否需要進行監控。 職業衛生師通過召開首次會議開始走查調查,會議可包括管理層代表、員工、主管、職業健康護士和工會代表。 職業衛生師可以組建一支相互開誠佈公地交流並了解檢查目標和範圍的人員,從而有力地影響調查和任何後續監測計劃的成功。 工人必須從一開始就參與進來並了解情況,以確保合作而不是恐懼主導調查。

會議期間,要求提供工藝流程圖、工廠佈局圖、過去的環境檢查報告、生產計劃、設備維護計劃、個人防護計劃文件以及有關員工人數、班次和健康投訴的統計數據。 識別和量化運營中使用和生產的所有危險材料。 匯集產品、副產品、中間體和雜質的化學品清單,並獲得所有相關的材料安全數據表。 記錄設備維護計劃、使用年限和狀況,因為使用較舊的設備可能會因缺乏控製而導致更高的風險暴露。

會議結束後,職業衛生師對工作場所進行目視走查,仔細檢查操作和工作實踐,目的是確定潛在的職業壓力,對暴露的可能性進行排序,確定暴露途徑並估計持續時間和暴露頻率。 圖 1 給出了職業壓力的示例。職業衛生師使用巡視檢查來觀察工作場所並回答問題。 圖 2 給出了觀察和問題的示例。

圖 1. 職業壓力。 

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圖 2. 走查調查中要提出的觀察和問題。

IHY040T2

除了圖 5 中顯示的問題之外,還應該提出一些問題來揭示不是很明顯的問題。 問題可以解決:

  1. 維護和清潔活動的非常規任務和時間表
  2. 最近的工藝變化和化學替代品
  3. 最近工作環境的身體變化
  4. 工作職能的變化
  5. 最近的裝修和維修。

 

非常規任務可能導致在典型工作日期間難以預測和測量的化學品的顯著峰值暴露。 工藝改變和化學替代可能會改變物質向空氣中的釋放並影響隨後的暴露。 工作區域物理佈局的變化會改變現有通風系統的有效性。 工作職能的變化可能導致由經驗不足的工人執行任務並增加接觸。 翻新和維修可能會在工作環境中引入新材料和化學品,這些材料和化學品會釋放出揮發性有機化學品或具有刺激性。

室內空氣質量調查

室內空氣質量調查不同於傳統的職業衛生調查,因為它們通常在非工業工作場所遇到,並且可能涉及接觸微量化學物質的混合物,而單獨使用這些化學物質似乎都不會引起疾病(Ness 1991)。 室內空氣質量調查的目標在識別污染源和確定監測需求方麵類似於職業衛生調查。 然而,室內空氣質量調查總是以員工的健康投訴為動機。 在許多情況下,員工會出現各種症狀,包括頭痛、喉嚨發炎、嗜睡、咳嗽、瘙癢、噁心和非特異性超敏反應,這些症狀在他們回家後就會消失。 如果員工下班後健康問題沒有消失,則還應考慮非職業暴露。 非職業暴露包括愛好、其他工作、城市空氣污染、被動吸煙和家中的室內暴露。 室內空氣質量調查經常使用問卷來記錄員工的症狀和投訴,並將它們與建築物內的工作地點或工作職能聯繫起來。 然後針對症狀發生率最高的區域進行進一步檢查。

室內空氣質量調查記錄的室內空氣污染物來源包括:

  • 通風不足 (52%)
  • 來自建築物內部的污染 (17%)
  • 來自建築物外部的污染 (11%)
  • 微生物污染 (5%)
  • 來自建築材料的污染 (3%)
  • 不明原因 (12%)。

 

對於室內空氣質量調查,步行檢查本質上是一種建築物和環境檢查,以確定建築物內外的潛在污染源。 內部建築資源包括:

  1. 建築材料,如絕緣材料、刨花板、粘合劑和油漆
  2. 可以從代謝活動中釋放化學物質的人類居住者
  3. 吸煙等人類活動
  4. 複印機等設備
  5. 可能被微生物污染的通風系統。

 

圖 3 列出了調查期間可能提出的觀察和問題。

圖 3. 室內空氣質量巡查調查的觀察結果和問題。

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採樣和測量策略

職業接觸限值

走查檢查完成後,職業衛生師必須確定是否需要取樣; 只有在目的明確的情況下才應進行抽樣。 職業衛生師必須問,“抽樣結果將由什麼組成,結果將回答什麼問題?” 採樣取數相對容易; 解釋它們要困難得多。

空氣和生物採樣數據通常與推薦或強制的職業接觸限值 (OEL) 進行比較。 許多國家針對化學和物理製劑的吸入和生物暴露制定了職業暴露限值。 迄今為止,在超過 60,000 種商業使用的化學品中,大約 600 種已由各種組織和國家/地區進行了評估。 限制的哲學基礎由制定它們的組織確定。 最廣泛使用的限值稱為閾值限值 (TLV),是由美國政府工業衛生學家會議 (ACGIH) 在美國發布的限值。 美國職業安全與健康管理局 (OSHA) 使用的大多數 OEL 都是基於 TLV。 但是,美國衛生與公共服務部國家職業安全與健康研究所 (NIOSH) 提出了自己的限值,稱為推薦暴露限值 (REL)。

對於空氣暴露,有三種類型的 TLV: 八小時時間加權平均暴露,TLV-TWA,以防止慢性健康影響; 十五分鐘的平均短期暴露限值,TLV-STEL,以防止急性健康影響; 瞬時上限值 TLV-C,以防止窒息劑或立即刺激的化學品。 生物暴露水平指南稱為生物暴露指數 (BEI)。 這些指南代表身體中化學物質的濃度,對應於健康工人在空氣中特定濃度的吸入暴露。 在美國之外,多達 50 個國家或集團已經建立了 OEL,其中許多與 TLV 相同。 在英國,這些限制被稱為健康與安全執行官職業接觸標準 (OES),而在德國,OEL 被稱為最大工作場所濃度 (MAK)。

OEL 已針對空氣中氣體、蒸汽和微粒的暴露設定; 它們不存在於空氣中暴露於生物製劑的情況。 因此,大多數關於生物氣溶膠暴露的調查都將室內和室外濃度進行了比較。 如果室內/室外概況和生物濃度不同,則可能存在暴露問題。 皮膚和表面採樣沒有 OEL,每個案例必須單獨評估。 在表面採樣的情況下,濃度通常與在其他研究中測量或在當前研究中確定的可接受的背景濃度進行比較。 對於皮膚取樣,可接受的濃度是根據毒性、吸收率、吸收量和總劑量計算的。 此外,工人的生物監測可用於研究皮膚吸收。

抽樣策略

環境和生物採樣策略是一種獲取滿足特定目的的暴露測量的方法。 精心設計和有效的策略在科學上是站得住腳的,優化了獲得的樣本數量,具有成本效益並且優先考慮需求。 抽樣策略的目標指導有關抽樣內容(化學試劑的選擇)、抽樣地點(個人、區域或源樣本)、抽樣對象(哪個工人或工人組)、抽樣持續時間(實時或集成)、採樣頻率(多少天)、樣本數量以及採樣方式(分析方法)。 傳統上,出於監管目的而進行的抽樣涉及集中於最壞情況暴露的短期活動(一兩天)。 雖然此策略需要最少的資源和時間支出,但它通常捕獲的信息量最少,並且對評估長期職業暴露幾乎沒有適用性。 為了評估慢性暴露以便它們對職業醫師和流行病學研究有用,抽樣策略必須包括隨著時間的推移對大量工人進行重複抽樣。

目標

環境和生物採樣策略的目標是評估個體員工暴露或評估污染物來源。 可以執行員工監控以:

  • 評估個體接觸慢性或急性毒物的情況
  • 回應員工關於健康和氣味的投訴
  • 為長期監測計劃建立暴露基線
  • 確定曝光是否符合政府規定
  • 評估工程或過程控制的有效性
  • 評估應急響應的急性暴露
  • 評估危險廢物場地的暴露
  • 評估工作實踐對暴露的影響
  • 評估個人工作任務的風險
  • 調查鉛和汞中毒等慢性疾病
  • 調查職業暴露與疾病之間的關係
  • 進行流行病學研究。

 

可以執行源和環境空氣監測以:

  • 確定對工程控制的需求,例如局部排氣通風系統和外殼
  • 評估設備或流程修改的影響
  • 評估工程或過程控制的有效性
  • 評估設備或流程的排放
  • 評估石棉和除鉛等補救活動後的合規性
  • 應對室內空氣、社區疾病和異味投訴
  • 評估危險廢物場地的排放
  • 調查應急響應
  • 進行流行病學研究。

 

在監測員工時,空氣採樣提供了吸入暴露引起的劑量的替代測量。 生物監測可以提供所有吸收途徑(包括吸入、攝入、注射和皮膚)產生的化學物質的實際劑量。 因此,生物監測比空氣監測能更準確地反映個體的全身負荷和劑量。 當已知空氣暴露和內劑量之間的關係時,可以使用生物監測來評估過去和現在的慢性暴露。

生物監測目標見圖4.

圖 4. 生物監測的目標。

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生物監測有其局限性,只有在達到僅靠空氣監測無法實現的目標時才應進行生物監測 (Fiserova-Bergova 1987)。 它是侵入性的,需要直接從工人身上採集樣本。 血樣通常提供最有用的生物監測介質; 但是,只有在尿液或呼氣等非侵入性測試不適用時才採集血液。 對於大多數工業化學品,關於被人體吸收的化學品的歸宿的數據不完整或不存在; 因此,只有有限數量的分析測量方法可用,而且許多方法不靈敏或不特異。

暴露於相同空氣中化學物質濃度的個體之間的生物監測結果可能存在很大差異; 年齡、健康、體重、營養狀況、藥物、吸煙、飲酒、用藥和懷孕都會影響化學物質的攝取、吸收、分佈、代謝和消除。

 

採樣什麼

大多數職業環境都暴露於多種污染物。 化學試劑被單獨評估,也被評估為對工人的多次同時攻擊。 化學試劑可以在體內獨立發揮作用或以增加毒性作用的方式相互作用。 測量什麼以及如何解釋結果的問題取決於藥物在體內時的生物學作用機制。 如果藥劑獨立作用於完全不同的器官系統,例如眼睛刺激物和神經毒素,則可以單獨對其進行評估。 如果它們作用於同一器官系統,例如兩種呼吸道刺激物,它們的聯合作用就很重要。 如果混合物的毒性作用是各個成分單獨作用的總和,則稱為加和。 如果混合物的毒性作用大於單獨藥物作用的總和,則它們的聯合作用被稱為協同作用。 吸煙和吸入石棉纖維會導致患肺癌的風險比簡單的累加效應大得多。

對工作場所的所有化學試劑進行採樣既昂貴又不一定可靠。 職業衛生學家必須按危害或風險對潛在藥劑清單進行優先排序,以確定哪些藥劑受到關注。

化學品排名涉及的因素包括:

  • 代理人是獨立地、相加地還是協同地相互作用
  • 化學試劑的固有毒性
  • 使用和產生的數量
  • 可能暴露的人數
  • 暴露的預期持續時間和濃度
  • 對工程控制的信心
  • 過程或控制的預期變化
  • 職業接觸限值和指南。
在哪裡採樣

為提供對員工接觸情況的最佳估計,在員工的呼吸區(頭部 30 厘米半徑範圍內)採集空氣樣本,稱為個人樣本。 為了獲取呼吸區樣本,採樣設備在採樣期間直接放在工人身上。 如果空氣樣本是在工人附近、呼吸區之外採集的,則它們被稱為區域樣本。 區域樣本往往會低估個人暴露,並且不能很好地估計吸入暴露。 但是,區域樣本可用於評估污染物來源和測量污染物的環境水平。 可以使用便攜式儀器或固定採樣站在工作場所行走時採集區域樣本。 區域採樣通常用於石棉減排場所,以進行清除採樣和室內空氣調查。

向誰取樣

理想情況下,為了評估職業暴露,每個工人將在數週或數月的時間內單獨抽樣多天。 但是,除非工作場所很小(<10 名員工),否則通常無法對所有工人進行抽樣。 為了最大限度地減少設備和成本方面的抽樣負擔,並提高抽樣計劃的有效性,對工作場所的一部分員工進行了抽樣,他們的監測結果用於代表更大勞動力的暴露情況。

要選擇代表更大勞動力的員工,一種方法是將員工分為具有相似預期暴露的組,稱為同質暴露組 (HEG)(Corn 1985)。 在 HEG 形成後,從每組中隨機抽取一部分工人進行抽樣。 確定適當樣本量的方法假定暴露量呈對數正態分佈、估計的平均暴露量和 2.2 至 2.5 的幾何標準偏差。 先前的採樣數據可能允許使用較小的幾何標準偏差。 為了將員工分為不同的 HEG,大多數職業衛生學家會觀察工作中的員工並定性預測暴露情況。

形成 HEG 的方法有很多種; 通常,可以根據工作任務的相似性或工作區域的相似性對工人進行分類。 當同時使用工作和工作區域相似性時,分類方法稱為分區(見圖 5)。 一旦空氣傳播,化學和生物製劑可能在整個工作環境中具有復雜且不可預測的空間和時間濃度模式。 因此,源與員工的接近程度可能不是暴露相似性的最佳指標。 對最初預計有類似暴露的工人進行的暴露測量可能表明,工人之間的差異比預期的要大。 在這些情況下,應將暴露組重新構建為更小的工人組,並且應繼續抽樣以驗證每個組中的工人實際上有類似的暴露(Rappaport 1995)。

圖 5. 使用分區創建 HEG 所涉及的因素。

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可以估計所有員工的暴露,無論職位或風險如何,或者可以只估計被認為具有最高暴露的員工; 這稱為最壞情況抽樣。 最壞情況採樣員工的選擇可能基於生產、與來源的接近程度、過去的採樣數據、庫存和化學毒性。 最壞情況法用於監管目的,不提供長期平均暴露和日常變化的衡量標準。 與任務相關的抽樣涉及選擇從事類似任務且發生頻率低於每天的工作的工人。

有許多因素會影響曝光並影響 HEG 分類的成功,包括以下內容:

  1. 員工很少執行相同的工作,即使他們有相同的工作描述,也很少有相同的風險。
  2. 員工的工作實踐可以顯著改變暴露程度。
  3. 在整個工作區域移動的工人可能會在一天中意外地接觸到多種污染源。
  4. 工作場所的空氣流動會不可預測地增加距離源很遠的工人的暴露。
  5. 暴露可能不是由工作任務決定的,而是由工作環境決定的。

 

採樣持續時間

空氣樣本中化學試劑的濃度要么在現場直接測量,立即獲得結果(實時或抓取),要么在現場通過採樣介質或採樣袋隨時間收集並在實驗室中測量(集成)(林奇 1995 年)。 實時採樣的優點是可以在現場快速獲得結果,並且可以捕獲短期急性暴露的測量值。 然而,實時方法是有限的,因為它們不適用於所有關注的污染物,而且它們可能不夠靈敏或不夠準確,無法量化目標污染物。 當職業衛生師對慢性暴露感興趣並且需要時間加權平均測量值以與 OEL 進行比較時,實時採樣可能不適用。

實時採樣用於緊急評估、獲取濃度的粗略估計、洩漏檢測、環境空氣和源監測、評估工程控制、監測少於 15 分鐘的短期暴露、監測偶發暴露、監測劇毒化學品(一氧化碳)、爆炸性混合物和過程監控。 實時採樣方法可以捕獲隨時間變化的濃度,並提供即時的定性和定量信息。 綜合空氣採樣通常用於個人監測、區域採樣以及將濃度與時間加權平均 OEL 進行比較。 綜合採樣的優點是方法可用於多種污染物; 它可用於識別未知物; 準確性和特異性很高,檢測限通常很低。 在實驗室中分析的綜合樣品必須包含足夠的污染物以滿足最低可檢測分析要求; 因此,樣本是在預定的時間段內收集的。

除了採樣方法的分析要求外,採樣持續時間應與採樣目的相匹配。 對於源採樣,持續時間取決於過程或循環時間,或者何時存在預期的濃度峰值。 對於峰值採樣,應在一天中定期收集樣本,以盡量減少偏差並識別不可預測的峰值。 採樣週期應足夠短以識別峰值,同時還可以反映實際暴露週期。

對於個人採樣,持續時間與職業接觸限值、任務持續時間或預期的生物效應相匹配。 實時採樣方法用於評估對刺激物、窒息劑、致敏劑和過敏原的急性暴露。 氯氣、一氧化碳和硫化氫是可以在相對較低的濃度下迅速發揮作用的化學物質的例子。

鉛和汞等慢性病病原體通常在整個班次(每個樣本七小時或更長時間)內使用綜合採樣方法進行採樣。 為了評估整個班次的暴露情況,職業衛生師使用單個樣本或涵蓋整個班次的一系列連續樣本。 發生少於一個完整班次的暴露的採樣持續時間通常與特定任務或過程相關聯。 建築工人、室內維修人員和維修道路工作人員是與任務相關的暴露的工作示例。

多少樣本和多久採樣一次?

污染物的濃度每時每刻、每天每時每刻都在變化,而且個體之間和個體內部都可能存在差異。 暴露變異性會影響樣本數量和結果的準確性。 不同的工作實踐、污染物排放量的變化、化學品使用量、生產配額、通風、溫度變化、工人流動性和任務分配可能會導致暴露的差異。 大多數抽樣活動在一年中進行幾天; 因此,獲得的測量值不代表暴露情況。 與未抽樣時期相比,採集樣本的時期非常短; 職業衛生師必須從抽樣時期推斷到非抽樣時期。 對於長期暴露監測,應在數週或數月內對從 HEG 中選出的每位工人進行多次採樣,並應對所有班次的暴露進行表徵。 雖然白班可能最忙,但夜班的監督可能最少,而且工作實踐可能存在失誤。

測量技術

主動和被動採樣

通過主動將空氣樣本拉過介質或被動地讓空氣到達介質,將污染物收集在採樣介質上。 主動採樣使用電池供電的泵,被動採樣使用擴散或重力將污染物帶到採樣介質中。 氣體、蒸汽、微粒和生物氣溶膠都是通過主動採樣方法收集的; 氣體和蒸汽也可以通過被動擴散採樣來收集。

對於氣體、蒸汽和大多數微粒,一旦收集到樣品,就會測量污染物的質量,並通過將質量除以採樣空氣的體積來計算濃度。 對於氣體和蒸汽,濃度表示為百萬分之一 (ppm) 或 mg/m3, 顆粒物濃度表示為 mg/m3 (迪納爾迪 1995)。

在集成採樣中,空氣採樣泵是採樣系統的關鍵部件,因為濃度估計需要了解採樣空氣的體積。 根據所需的流量、維修和校準的難易程度、尺寸、成本和危險環境的適用性來選擇泵。 主要的選擇標準是流量:低流量泵(0.5 至 500 毫升/分鐘)用於採樣氣體和蒸汽; 高流量泵(500 至 4,500 毫升/分鐘)用於對微粒、生物氣溶膠以及氣體和蒸汽進行採樣。 為確保准確的樣品量,必須準確校準泵。 使用直接測量體積的手動或電子肥皂泡計等一級標准或二級方法(如濕式測試儀表、乾式氣體儀表和根據一級方法校準的精密轉子流量計)執行校準。

氣體和蒸汽:採樣介質

使用多孔固體吸附劑管、撞擊器、被動監測器和袋子收集氣體和蒸汽。 吸附劑管是填充有顆粒狀固體的空心玻璃管,能夠在其表面不變地吸附化學物質。 固體吸附劑特定於化合物組; 常用的吸附劑包括木炭、矽膠和 Tenax。 木炭吸附劑是碳的一種無定形形式,是非電極性的,優先吸附有機氣體和蒸汽。 矽膠是二氧化矽的一種無定形形式,用於收集極性有機化合物、胺類和一些無機化合物。 由於對極性化合物有親和力,會吸附水蒸氣; 因此,在較高的濕度下,水可以從矽膠中置換出極性較小的化學物質。 Tenax 是一種多孔聚合物,用於對極低濃度的非極性揮發性有機化合物進行採樣。

準確捕獲空氣中的污染物並避免污染物損失的能力取決於採樣率、採樣量以及空氣污染物的揮發性和濃度。 溫度、濕度、流速、濃度、吸附劑顆粒大小和競爭化學品數量的增加會對固體吸附劑的收集效率產生不利影響。 隨著收集效率的降低,化學品將在採樣過程中丟失,濃度將被低估。 為了檢測化學損失或突破,固體吸附劑管有兩部分顆粒材料,由泡沫塞隔開。 前段用於樣品採集,後段用於確定突破。 當至少 20% 到 25% 的污染物存在於管的後部時,就會發生突破。 分析固體吸附劑中的污染物需要使用溶劑從介質中提取污染物。 對於每批吸附劑管和收集的化學品,實驗室必須確定解吸效率,即溶劑從吸附劑中去除化學品的效率。 對於木炭和矽膠,最常用的溶劑是二硫化碳。 對於 Tenax,使用熱解吸將化學品直接提取到氣相色譜儀中。

撞擊器通常是帶有入口管的玻璃瓶,允許空氣通過溶液吸入瓶中,該溶液通過吸收在溶液中保持不變或通過化學反應收集氣體和蒸汽。 衝擊器在工作場所監控中的使用越來越少,尤其是個人採樣,因為它們可能會破裂,液體介質可能會濺到員工身上。 撞擊器有多種類型,包括洗氣瓶、螺旋吸收器、玻璃珠柱、小型撞擊器和燒結起泡器。 所有撞擊器均可用於採集區域樣品; 最常用的撞擊器,小型撞擊器,也可用於個人採樣。

被動式或擴散式監測儀體積小,沒有活動部件,可用於檢測有機和無機污染物。 大多數有機監測器使用活性炭作為收集介質。 理論上,任何可以通過活性炭吸附管和泵進行採樣的化合物都可以使用被動監測器進行採樣。 每個監視器都具有獨特設計的幾何形狀,以提供有效的採樣率。 取下顯示器蓋時開始採樣,蓋上蓋時結束。 大多數擴散監測器對於八小時時間加權平均暴露是準確的,不適用於短期暴露。

採樣袋可用於收集氣體和蒸汽的綜合樣本。 它們具有滲透性和吸附性,能夠以最少的損失儲存一天。 袋子由 Teflon(聚四氟乙烯)和 Tedlar(聚氟乙烯)製成。

採樣介質:顆粒材料

顆粒物或氣溶膠的職業採樣目前處於不斷變化的狀態; 傳統的採樣方法最終將被粒度選擇性(PSS)採樣方法所取代。 首先討論傳統的採樣方法,然後討論 PSS 方法。

最常用的氣溶膠收集介質是纖維或膜過濾器; 從氣流中去除氣溶膠是通過顆粒碰撞和附著在過濾器表面實現的。 過濾介質的選擇取決於要採樣的氣溶膠的物理和化學特性、採樣器類型和分析類型。 選擇過濾器時,必須對其收集效率、壓降、吸濕性、背景污染、強度和孔徑進行評估,範圍從 0.01 到 10 μm。 膜過濾器有多種孔徑,通常由纖維素酯、聚氯乙烯或聚四氟乙烯製成。 顆粒收集發生在過濾器表面; 因此,膜過濾器通常用於將要進行顯微鏡檢查的應用。 混合纖維素酯過濾器很容易被酸溶解,通常用於收集金屬以進行原子吸收分析。 Nucleopore 過濾器(聚碳酸酯)非常堅固且熱穩定,用於使用透射電子顯微鏡對石棉纖維進行採樣和分析。 纖維過濾器通常由玻璃纖維製成,用於對農藥和鉛等氣溶膠進行採樣。

對於氣溶膠的職業暴露,可以通過過濾器對已知體積的空氣進行採樣,可以測量總質量增加(重量分析)(mg / m3 空氣),可以計算顆粒總數(纖維/立方厘米)或識別氣溶膠(化學分析)。 對於質量計算,可以測量進入採樣器的總粉塵或僅可吸入部分。 對於總粉塵,質量的增加表示暴露於呼吸道所有部位的沉積物。 由於穿過採樣器的強風和採樣器的不正確方向,總粉塵採樣器容易出錯。 強風和直立的過濾器可能會導致收集額外的顆粒和高估暴露量。

對於可吸入粉塵採樣,質量的增加表示暴露於呼吸道氣體交換(肺泡)區域的沉積物。 為了僅收集可吸入部分,使用稱為旋風分離器的預分類器來改變呈現給過濾器的氣載粉塵的分佈。 氣溶膠被吸入旋風分離器、加速和旋轉,導致較重的顆粒被拋到氣流的邊緣並掉落到旋風分離器底部的去除部分。 小於 10 μm 的可吸入顆粒物保留在氣流中,並被抽出並收集在過濾器上,用於後續的重量分析。

在進行總粉塵和可吸入粉塵採樣時遇到的採樣錯誤導致測量結果無法準確反映暴露或與不良健康影響相關。 因此,PSS被提出來重新定義顆粒大小、不利健康影響和採樣方法之間的關係。 在 PSS 採樣中,顆粒的測量與特定健康影響相關的大小有關。 國際標準化組織(ISO)和ACGIH提出了三種顆粒物質量分數:可吸入顆粒物質量(IPM)、胸腔顆粒物質量(TPM)和可吸入顆粒物質量(RPM)。 IPM 是指預計可以通過口鼻進入的粒子,將取代傳統的總質量分數。 TPM 是指可以穿過喉部進入上呼吸道系統的顆粒。 RPM 是指能夠沉積在肺部氣體交換區域的顆粒,並將取代當前的可吸入質量分數。 PSS 採樣的實際採用需要開發新的氣溶膠採樣方法和 PSS 特定的職業暴露限值。

採樣介質:生物材料

很少有用於對生物材料或生物氣溶膠進行採樣的標準化方法。 儘管採樣方法與用於其他空氣顆粒物的採樣方法相似,但必須保留大多數生物氣溶膠的生存能力以確保實驗室可培養性。 因此,它們更難收集、存儲和分析。 生物氣溶膠採樣策略包括直接在半固體營養瓊脂上收集或在液體中收集後進行電鍍、孵育數天以及對生長的細胞進行鑑定和量化。 在瓊脂上繁殖的細胞堆可以算作活細菌或真菌的菌落形成單位 (CFU),以及活性病毒的噬菌斑形成單位 (PFU)。 除孢子外,不建議將過濾器用於生物氣溶膠收集,因為脫水會導致細胞損傷。

使用全玻璃撞擊器 (AGI-30)、狹縫採樣器和慣性撞擊器收集活的霧化微生物。 撞擊器收集液體中的生物氣溶膠,狹縫採樣器以高體積和流速收集載玻片上的生物氣溶膠。 衝擊器與一到六個階段一起使用,每個階段包含一個培養皿,以允許按大小分離顆粒。

採樣結果的解釋必鬚根據具體情況進行,因為沒有職業接觸限值。 評估標準必須在抽樣前確定; 特別是對於室內空氣調查,在建築物外採集的樣本被用作背景參考。 根據經驗,濃度應該是背景的十倍才能懷疑污染。 當使用培養平板技術時,濃度可能被低估,因為在取樣和孵化過程中會喪失活力。

皮膚和表面取樣

沒有評估皮膚接觸化學品和預測劑量的標準方法。 進行表面採樣主要是為了評估工作實踐並確定皮膚吸收和攝入的潛在來源。 兩種類型的表面採樣方法用於評估皮膚和攝入的可能性:直接方法,涉及對工人的皮膚進行採樣,以及間接方法,涉及擦拭採樣表面。

直接皮膚取樣包括將紗布墊放在皮膚上以吸收化學物質,用溶劑沖洗皮膚以去除污染物,並使用熒光來識別皮膚污染。 紗布墊放在身體的不同部位,要么暴露在外,要么放在個人防護設備下。 在工作日結束時,墊子被取下並在實驗室進行分析; 來自身體不同部位的濃度分佈用於識別皮膚暴露區域。 這種方法成本低廉且易於執行; 然而,結果是有限的,因為紗布墊不是皮膚吸收和保留特性的良好物理模型,並且測量的濃度不一定代表整個身體。

皮膚沖洗包括用溶劑擦拭皮膚或將手放在裝滿溶劑的塑料袋中以測量表面化學物質的濃度。 這種方法可能會低估劑量,因為只收集了未吸收的化學物質部分。

熒光監測用於識別自然發熒光的化學物質(例如多核芳烴)的皮膚暴露,以及識別有意添加熒光化合物的化學物質的暴露。 用紫外線掃描皮膚以觀察污染。 這種可視化為工人提供了工作實踐對暴露影響的證據; 正在進行研究以量化熒光強度並將其與劑量相關聯。

間接擦拭取樣方法涉及使用紗布、玻璃纖維過濾器或纖維素紙過濾器,擦拭手套或呼吸器的內部,或表面的頂部。 可以添加溶劑以提高收集效率。 然後在實驗室對紗布或過濾器進行分析。 為了使結果標準化並能夠在樣品之間進行比較,使用方形模闆對 100 cm2 區。

生物培養基

血液、尿液和呼出的空氣樣本是最適合常規生物監測的標本,而頭髮、乳汁、唾液和指甲的使用頻率較低。 生物監測是通過在工作場所收集大量血液和尿液樣本並在實驗室進行分析來進行的。 呼出的空氣樣本收集在 Tedlar 袋、專門設計的玻璃移液器或吸附管中,並使用直讀儀器在現場或在實驗室中進行分析。 血液、尿液和呼出的空氣樣本主要用於測量未變化的母體化合物(與在工作場所空氣中採樣的相同化學物質)、其代謝物或在體內引起的生化變化(中間)。 例如,在血液中測量母體化合物鉛以評估鉛暴露,在尿液中測量苯乙烯和乙苯的代謝物扁桃酸,而碳氧血紅蛋白是在血液中測量一氧化碳和二氯甲烷暴露的中間體。 對於暴露監測,理想決定因素的濃度將與暴露強度高度相關。 對於醫學監測,理想決定因子的濃度將與靶器官濃度高度相關。

標本採集的時間會影響測量的有用性; 應在最準確反映接觸情況的時間採集樣本。 時間與化學物質的排泄生物半衰期有關,它反映了一種化學物質從體內清除的速度; 這可能從數小時到數年不等。 生物半衰期短的化學物質的目標器官濃度與環境濃度密切相關; 具有長生物半衰期的化學品的目標器官濃度對環境暴露的反應波動很小。 對於生物半衰期短(小於三小時)的化學品,在工作日結束時立即採集樣本,然後濃度迅速下降,以反映當天的暴露情況。 對於半衰期較長的化學物質,例如多氯聯苯和鉛,可以隨時取樣。

實時監控

直讀儀器提供污染物的實時量化; 樣品在設備內進行分析,不需要場外實驗室分析(Maslansky 和 ​​Maslansky 1993)。 無需先將化合物收集在單獨的介質上,然後運輸、儲存和分析它們,即可測量化合物。 濃度直接從儀表、顯示器、帶狀圖表記錄器和數據記錄器讀取,或從顏色變化讀取。 直讀式儀器主要用於氣體和蒸汽; 一些儀器可用於監測微粒。 儀器在成本、複雜性、可靠性、尺寸、靈敏度和特異性方面各不相同。 它們包括使用顏色變化指示濃度的簡單設備,例如比色管; 特定於某種化學品的專用儀器,例如一氧化碳指示器、可燃氣體指示器(爆炸計)和汞蒸汽計; 以及篩查大量化學品的測量儀器,例如紅外光譜儀。 直讀儀器使用多種物理和化學方法來分析氣體和蒸汽,包括電導率、電離、電位法、光度法、放射性示踪劑和燃燒。

常用的便攜式直讀儀器包括電池供電的氣相色譜儀、有機蒸氣分析儀和紅外光譜儀。 氣相色譜儀和有機蒸氣監測儀主要用於危險廢物場地的環境監測和社區環境空氣監測。 配備適當檢測器的氣相色譜儀具有特異性和靈敏性,可以對極低濃度的化學品進行定量。 有機蒸氣分析儀通常用於測量化合物類別。 便攜式紅外光譜儀主要用於職業監測和洩漏檢測,因為它們對多種化合物非常靈敏且具有特異性。

一些常見氣體(氯氣、氰化氫、硫化氫、肼、氧氣、光氣、二氧化硫、二氧化氮和一氧化碳)的小型直讀式個人監測器可用。 它們累積了一天中的濃度測量值,可以提供時間加權平均濃度的直接讀數,並提供當天的詳細污染物概況。

比色管(檢測管)使用簡單,價格便宜,可用於多種化學品。 它們可用於快速識別空氣污染物的類別,並提供可在確定泵流量和體積時使用的粗略估計濃度。 比色管是填充有固體顆粒材料的玻璃管,這些材料浸漬有化學試劑,可以與污染物發生反應並產生顏色變化。 將管子的兩個密封端打開後,將管子的一端放入手動泵中。 推薦體積的受污染空氣是通過對特定化學品使用指定數量的泵衝程通過管道進行採樣的。 管上會產生顏色變化或污漬,通常在兩分鐘內發生,污漬的長度與濃度成正比。 一些比色管適用於長時間採樣,並與電池供電的泵一起使用,至少可以運行 XNUMX 小時。 產生的顏色變化代表時間加權平均濃度。 比色管適用於定性和定量分析; 然而,它們的特異性和準確性是有限的。 比色管的準確性不如實驗室方法或許多其他實時儀器。 有數百個試管,其中許多具有交叉敏感性,可以檢測不止一種化學物質。 這可能會導致干擾,從而改變測量的濃度。

直讀式氣溶膠監測儀無法區分污染物,通常用於計數或測量顆粒大小,主要用於篩查,而不是確定 TWA 或急性暴露。 實時儀器使用光學或電氣特性來確定總質量和可吸入質量、顆粒計數和顆粒大小。 光散射氣溶膠監測器或氣溶膠光度計可檢測顆粒通過設備中的體積時散射的光。 隨著粒子數量的增加,散射光的數量增加並且與質量成正比。 光散射氣溶膠監測器不能用於區分顆粒類型; 但是,如果它們用於粉塵數量有限的工作場所,則質量可歸因於特定材料。 纖維氣溶膠監測器用於測量空氣中顆粒物(如石棉)的濃度。 光纖在振盪電場中排列,並用氦氖激光器照射; 產生的光脈衝由光電倍增管檢測。 光衰減光度計測量粒子對光的消光; 入射光與測量光的比率與濃度成正比。

分析技術

有許多可用的方法來分析實驗室樣品中的污染物。 一些更常用的量化空氣中氣體和蒸汽的技術包括氣相色譜法、質譜法、原子吸收法、紅外和紫外光譜法以及極譜法。

氣相色譜法是一種用於分離和濃縮混合物中的化學品以供後續定量分析的技術。 該系統包含三個主要組件:進樣系統、色譜柱和檢測器。 使用注射器將液態或氣態樣品注入氣流中,氣流攜帶樣品通過色譜柱,在色譜柱中組分被分離。 該柱中裝有與不同化學物質發生不同相互作用的材料,並減慢了化學物質的運動。 不同的相互作用導致每種化學物質以不同的速率穿過色譜柱。 分離後,化學物質直接進入檢測器,例如火焰離子化檢測器 (FID)、光離子化檢測器 (PID) 或電子捕獲檢測器 (ECD); 與濃度成正比的信號記錄在圖表記錄器上。 FID 用於幾乎所有有機物,包括:芳烴、直鏈烴、酮和一些氯化烴。 濃度是通過揮發性碳氫化合物被氫氣火焰燃燒時產生的離子數量的增加來衡量的。 PID 用於有機物和一些無機物; 它對苯等芳香族化合物特別有用,它可以檢測脂肪族、芳香族和鹵代烴。 濃度是通過樣品受到紫外線輻射轟擊時產生的離子數量的增加來衡量的。 ECD主要用於含鹵化學品; 它對碳氫化合物、醇類和酮類的反應最小。 濃度是通過放射性氣體電離引起的兩個電極之間的電流來測量的。

質譜分光光度計用於分析微量化學物質的複雜混合物。 它通常與氣相色譜儀聯用,用於不同污染物的分離和定量。

原子吸收光譜主要用於金屬(如汞)的定量分析。 原子吸收是自由基態原子對特定波長光的吸收; 吸收的光量與濃度有關。 該技術具有高度特異性、靈敏性和快速性,可直接應用於約 68 種元素。 檢測限在亞 ppb 到低 ppm 範圍內。

紅外分析是一種強大、靈敏、特異性和多功能的技術。 它利用紅外能量的吸收來測量許多無機和有機化學物質; 吸收的光量與濃度成正比。 化合物的吸收光譜提供了能夠對其進行識別和量化的信息。

當已知干擾很低時,紫外吸收光譜可用於分析芳烴。 紫外光的吸收量與濃度成正比。

極譜法基於使用易極化電極和不可極化電極電解樣品溶液。 它們用於醛類、氯化烴和金屬的定性和定量分析。

 

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