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(一)粉塵的一般概念
粉塵是指能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮在空氣中的固體微粒。在生產(chǎn)過(guò)程中形成的粉塵稱(chēng)為生產(chǎn)性粉塵。懸浮粉塵是一種氣溶膠(塵、煙和霧統(tǒng)稱(chēng)氣溶膠)，其分散介質(zhì)是空氣，分散相為固體粒子，固體粒子與空氣共同組成一個(gè)分散體系。煤礦作業(yè)場(chǎng)所空氣中懸浮的粉塵，由于重力作用，逐漸向下沉降，沉積在工作面的底板、巷道壁、機(jī)電設(shè)備的表面。由于生產(chǎn)中機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)、局部通風(fēng)、工人走動(dòng)、放炮等原因，會(huì)使已沉降的粉塵再次飛揚(yáng)，形成二次揚(yáng)塵，增加作業(yè)場(chǎng)所空氣中的粉塵濃度，加重粉塵對(duì)人體的危害性。如果遇到瓦斯或煤塵爆炸，爆炸產(chǎn)生的沖擊波會(huì)使積塵揚(yáng)起，揚(yáng)起的煤塵參與爆炸，使瓦斯或煤塵爆炸產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。
(二)生產(chǎn)性粉塵的分類(lèi)
生產(chǎn)性粉塵一般按粉塵的化學(xué)性質(zhì)、顆粒大小、粉塵沉積呼吸系統(tǒng)部位及粉塵的生物學(xué)作用等進(jìn)行分類(lèi)。
1.按粉塵的化學(xué)性質(zhì)分類(lèi);
(1)無(wú)機(jī)粉塵：無(wú)機(jī)粉塵主要是礦物性粉塵，其次為金屬性粉塵，以及人工無(wú)機(jī)粉塵。
常見(jiàn)的無(wú)機(jī)粉塵有以下幾種：
游離二氧化硅粉塵：一般是指含有10%以上的游離二氧化硅粉塵，又稱(chēng)矽塵。如金屬礦山的開(kāi)采，隧道開(kāi)鑿，煤礦巖石
掘進(jìn)等產(chǎn)生的粉塵。矽塵是生產(chǎn)性粉塵中分布最廣、生物學(xué)活性最強(qiáng)、對(duì)人體健康危害最大的粉塵。
硅酸鹽塵：主要包括石棉、滑石、云母、高嶺土等粉塵。其中以石棉塵對(duì)人體健康的危害最嚴(yán)重。
含碳粉塵：有煤塵、炭黑、活性炭等粉塵，其中以煤塵接塵人數(shù)最多。
金屬粉塵：金屬礦山的開(kāi)采、冶煉，電焊時(shí)產(chǎn)生的煙霧和粉塵，如鐵、錫、鋁、鉛、錳、鋅、銅等金屬及其氧化物。
人工無(wú)機(jī)粉塵：如水泥、金剛砂、玻璃纖維等。
(2)有機(jī)粉塵：
a植物性粉塵：包括棉、麻、谷物、甘蔗、煙草、茶、木材等加工時(shí)產(chǎn)生的粉塵。
b動(dòng)物性粉塵：主要有皮毛的加工利用，動(dòng)物飼養(yǎng)等產(chǎn)生的粉塵。
c人工有機(jī)粉塵：包括有機(jī)染料、農(nóng)藥、合成樹(shù)脂、人造纖維等。
(3)混合性粉塵：是指在作業(yè)場(chǎng)所中，同時(shí)存在無(wú)機(jī)和有機(jī)兩種類(lèi)型的粉塵，是人們?cè)谏a(chǎn)環(huán)境中最常見(jiàn)的粉塵存在形式。如煤礦工人在采煤時(shí)，既接觸煤塵，也接觸頂、底板的矽塵。許多有機(jī)粉塵中都伴有無(wú)機(jī)粉塵的存在。
2.按粉塵顆粒大小分：
(1)可見(jiàn)粉塵：即肉眼可以看到的粉塵，一般粉塵粒徑大于10μm。
(2)顯微粉塵：即用光學(xué)顯微鏡可以看見(jiàn)的粉塵，粉塵粒徑在0.25-10μm之間。
(3)超顯微粉塵：即用電子顯微鏡可以看到的粉塵，其粉塵粒徑小于0.25μm。
3.按粉塵進(jìn)入呼吸道的部位分：
1.非吸入性粉塵:一般不能進(jìn)入呼吸道，其粒徑大小于15μm。
2.呼吸性粉塵：指粒徑小于10μm，可以到達(dá)肺泡的粉塵。
(四)按粉塵的生物學(xué)作用分：
1.致肺纖維化粉塵：硅塵、石棉塵及其它硅酸鹽粉塵等?？梢饓m肺病。
2.非致肺纖維化粉塵：如鐵、錫;棉塵及蘑菇菌絲等粉塵。雖不致塵肺病，但可引起金屬煙霧熱或過(guò)敏癥等。
(三)粉塵的理化特性及衛(wèi)生學(xué)意義
1.粉塵的化學(xué)成份
粉塵的化學(xué)成份決定了粉塵對(duì)人體危害的性質(zhì)。不同的粉塵生物學(xué)作用不同，所致疾病也不同。
(1)游離二氧化硅
粉塵中的SiO2有結(jié)合SiO2和游離SiO2兩種存在狀態(tài)，含結(jié)合SiO2的粉塵，除石棉等少數(shù)外，對(duì)肺組織沒(méi)有明顯的致纖維化作用;但游離SiO2對(duì)肺組織有很強(qiáng)的致纖維化作用，是導(dǎo)致塵肺病最主要的病因。因此，國(guó)內(nèi)、外都是按照粉塵中游離SiO2含量的多少來(lái)制定粉塵的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。不同巖石中游離SiO2含量不同，所產(chǎn)生的粉塵中游離SiO2的含量自然也不一樣。據(jù)測(cè)定，生產(chǎn)性粉塵中的游離SiO2含量基本上與產(chǎn)生這種粉塵的巖石相同或略低。
(2)煤中的微量元素
煤中含有小于1%的元素稱(chēng)微量元素，已為不少學(xué)者所關(guān)注。煤中所含的一些微量元素，它對(duì)塵肺以及肺癌的發(fā)生發(fā)展有不同程度的影響。因此對(duì)煤中微量元素的研究具有一定意義。
2.粉塵濃度
粉塵濃度是指單位體積空氣中所含粉塵的質(zhì)量或顆粒數(shù)，其表示的方法有兩種：質(zhì)量法和數(shù)量法。粉塵的質(zhì)量濃度單位為mg/m3，粉塵的數(shù)量濃度單位為粒/cm3。目前絕大多數(shù)國(guó)家粉塵濃度采用質(zhì)量濃度表示，只有纖維性粉塵如石棉塵用數(shù)量濃度表示。粉塵濃度按粉塵粒度的大小，進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)部位不同，又分為總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度。工作場(chǎng)所空氣中粉塵濃度越高，工人吸入粉塵的量就越多，沉積在肺內(nèi)粉塵的可能性就越大，越容易發(fā)生塵肺病。在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，如果粉塵的化學(xué)性質(zhì)和分散度相同，其粉塵的危害性大小主要取決于粉塵濃度的高底。由于造成塵肺的原因主要是進(jìn)入肺泡的呼吸性粉塵，因此，在工作場(chǎng)所中，呼吸性粉塵濃度的衛(wèi)生學(xué)意義更大。
3、粉塵的分散度
粉塵的分散度是指固體物質(zhì)被粉碎的程度，用粉塵顆粒大小組成的百分比來(lái)表示。粉塵粒徑越小，構(gòu)成的百分比越大，其分散度就越高;反之，則分散度低。在粉塵作業(yè)場(chǎng)所，分散度高的粉塵，由于細(xì)小顆粒的粉塵占的比例大，在空氣中懸浮的時(shí)間就長(zhǎng)，因此，被人體吸入的機(jī)會(huì)就大。據(jù)實(shí)驗(yàn)，粒徑5μm的粉塵，從人的呼吸帶高度降到地面約需3h;粒徑1μm的粉塵則需10h左右。另外，粉塵的分散度大小還直接影響粉塵在人體呼吸道沉著的部位和致病作用，粉塵粒徑越小的粉塵一般越容易達(dá)到呼吸道的深部，而只有能夠進(jìn)入人體肺泡并沉積下來(lái)的粉塵才能引起塵肺病。
4、粉塵的溶解度
粉塵的溶解度大小與其對(duì)人體危害程度的關(guān)系，因粉塵的性質(zhì)不同而異。對(duì)于有毒粉塵，其危害隨著溶解度的增強(qiáng)而增強(qiáng)。如鉛、砷、錳、鎘等的粉塵，因其溶解度較高，吸入后可經(jīng)肺吸收進(jìn)入血循環(huán)，引起中毒效應(yīng)。有些金屬及其化合物的粉塵、煙霧，由于溶解度低或不溶，吸入后可長(zhǎng)期沉積于肺內(nèi)，其中有些能引起肺膠原纖維增生，如鋁塵肺、電焊工塵肺等;有些僅在肺組織中呈現(xiàn)異物反應(yīng)，如鐵未沉著癥等。而無(wú)毒粉塵則隨著溶解度的增強(qiáng)，在進(jìn)入呼吸道后被溶解而易于排出體外，使其危害降低。但對(duì)于某些粉塵，如石英、石棉等，雖然在體內(nèi)的溶解度小，但對(duì)人體危害卻較嚴(yán)重。
5、粉塵的荷電性
粉塵的荷電性主要是由于機(jī)械磨擦生產(chǎn)的，如在礦山開(kāi)拓掘進(jìn)時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭與巖石的磨擦，使產(chǎn)生的粉塵表面帶有荷電，粉塵懸浮在空氣中，亦可直接吸附空氣中的電離子而荷電。粉塵的荷電性強(qiáng)弱與粉塵產(chǎn)生的時(shí)間、工作場(chǎng)所的溫度和濕度及粉塵顆粒大小等有關(guān)。分散度高、新產(chǎn)生的粉塵荷電性強(qiáng);溫度升高時(shí)荷電增強(qiáng);濕度增加時(shí)荷電減少;干燥的環(huán)境可使粉塵的荷電性增強(qiáng);巖石的硬度增加時(shí)，鑿巖中產(chǎn)生的荷電粉塵亦隨之增加。另外，荷電性與粉塵本身的化學(xué)性質(zhì)也有關(guān)系，非金屬粉塵及酸性氧化物粉塵，如二氧化硅等粉塵帶正電荷;金屬粉塵及堿性氧化物粉塵，如石灰粉塵等帶負(fù)電荷。粉塵的荷電性可影響粉塵的聚集，從而影響粉塵在空氣中懸浮的時(shí)間，盡而影響其被吸入的可能性。帶相同電荷的粉塵，可相互排斥不易沉降;帶異性電荷的粉塵互相吸引而凝集，加速沉降過(guò)程。研究還認(rèn)為荷電性強(qiáng)的粉塵進(jìn)入呼吸道后容易阻留在體內(nèi)，并易于被吞噬。因此，粉塵的荷電性不僅與粉塵的危害性有一定的關(guān)系，而且在開(kāi)展防塵工作時(shí)，可考慮粉塵的這一特性采取相應(yīng)的措施。
6、粉塵的形狀、硬度和密度
石棉塵的幾何形狀及大小，在其致癌過(guò)程中起著非常重要的作用。早在1981年，Stanton等人即報(bào)道，細(xì)長(zhǎng)石棉纖維(長(zhǎng)度>8μm，直徑<0.25μm)所致間皮瘤率比短纖維高，因此認(rèn)為石棉的致癌性與其纖維長(zhǎng)度有關(guān)。Davi等在吸入研究中，給予大鼠長(zhǎng)或短(<5μm)溫石棉和鐵石棉后，長(zhǎng)的溫石棉和鐵石棉纖維均引起肺腫瘤，短的鐵石棉未引起肺腫瘤。這可能與粗短石棉纖維易被清除，細(xì)長(zhǎng)石棉纖維易被滯留肺內(nèi)有關(guān)。對(duì)于一般的粉塵而言，粉塵的形狀在某種程度上能影響粉塵在空氣中飄浮的時(shí)間。質(zhì)量相同的粉塵，其形狀越接近球形，降落時(shí)的阻力越小，沉降速度也越快。
由于吸入肺泡的粉塵多為呼吸性粉塵，粉塵的形狀和硬度對(duì)塵肺發(fā)生的作用目前認(rèn)為并不明顯，但若被阻留在上呼吸道，對(duì)于銳利和堅(jiān)硬塵粒，則可能引起局部的機(jī)械性損傷或慢性炎癥。粉塵密度的大小與粉塵沉降速度有關(guān)，當(dāng)粉塵的粒徑大小相同，密度大者沉降速度大，在空氣中飄浮時(shí)間短。反之，則飄浮時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)人的危害就大。
7、粉塵的表面活性
粉塵表面的生物學(xué)活性影響其致肺纖維化作用，新產(chǎn)生的粉塵顆粒表面有較多的氧化硅(sio)和硅(si)自由基，可與二氧化碳、氧氣和水反應(yīng)產(chǎn)生H2O2和羥基(-OH)自由基等，因而具有更強(qiáng)的細(xì)胞毒作用。
8. 粉塵的爆炸性
煤塵、植物纖維塵、鎂粉、鋁粉以及面粉等具有爆炸性。我國(guó)多數(shù)煤礦所產(chǎn)生的煤塵具有爆炸性，煤塵爆炸的破壞性很大，往往造成井巷、生產(chǎn)設(shè)備的損壞及人員傷亡。自煤炭開(kāi)采進(jìn)入規(guī)模化生產(chǎn)時(shí)代以來(lái)，隨著礦井開(kāi)采強(qiáng)度的加大，煤塵爆炸威脅逐漸呈現(xiàn)出來(lái)，煤塵爆炸已經(jīng)成為煤炭生產(chǎn)中一個(gè)嚴(yán)重的事故隱患。有史記載的最早的一起煤塵爆炸事故是1803年發(fā)生在英國(guó)的沃爾德遜煤礦，當(dāng)時(shí)有不少人對(duì)這起煤塵爆炸事故持懷疑態(tài)度，直至以后多起煤塵爆炸事故的發(fā)生才引起人們對(duì)煤塵爆炸的重視。
