第一节 生产性粉尘
一、概述
生产性粉尘（industrial dust）是指生产过程中形成的，并能长时间悬浮在空气中的固体微粒。
（一）粉尘分类
1.煤矿粉尘
包括煤矿的矽尘、煤尘和煤矽混合尘。
2.非煤矿山粉尘
包括有色金属、黑色金属和非金属粉尘。
（二）粉尘的理化性质及卫生学意义
根据生产性粉尘来源、分类及其理化特性可初步判断其对人体的危害性质和程度。从卫生学角度出发，主要应考虑的粉尘理化特性见表1-1-1。
表1-1-1 粉尘的理化性质及卫生学意义
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二、粉尘的来源
（一）煤矿粉尘
1.来源
在煤矿生产和建设过程中所产生的各种岩矿微粒统称为煤矿粉尘，其主要成分是岩尘和煤尘，它是在矿井生产如钻眼、爆破、切割、装载、落煤及运输和提升过程中，因煤岩被破碎而产生的。
采煤工作面的主要产尘工序有打眼、采煤机落煤、装煤、运煤、液压支架移架、运输转载、人工攉煤、爆破及放煤口放煤等。摩擦和抛落是主要产生粉尘机制。摩擦产生的粉尘主要以大颗粒粉尘较多，抛落产生的呼吸性粉尘较多，而产生的呼吸性粉尘较多来自采煤机截煤摩擦。
掘进工作面的产尘工序主要有机械破岩（煤）、装岩、爆破、煤矸运输转载及锚喷等。各生产流程所产生的粉尘主要成分为游离二氧化硅，作业人员很容易直接接触粉尘，所以有必要进行个体防护。
矿下巷道维修的锚喷现场、煤炭的装卸点等也都存在高浓度的矿尘，尤其是在煤炭运输装卸处的瞬时矿尘浓度，有时甚至达到煤尘爆炸浓度界限，十分危险，应予以充分重视。
2.理化性质
煤矿粉尘按其游离二氧化硅的含量分为矽尘与煤尘。不同的矿井由于煤、岩地质条件、物理性质、采掘方法、作业方式、通风状况和机械化程度的不同，粉尘的生成量有很大的差异。即使在同一矿井里，粉尘也有不同的变化。一般来说，在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮游粉尘比例大致为：采煤工作面产尘量占45%～80%；掘进工作面产尘量占20%～38%；锚喷作业点产尘量占5%～10%；其他作业点占2%～5%，各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大。
根据粉尘粒径可分为粗尘（粒径＞40μm），在空气中极易沉降；细尘（10μm＜粒径＜40μm），肉眼可见，在静止空气中作加速沉降；微尘（0.25μm＜粒径＜10μm），仅光学显微镜可以观察，在静止空气中作等速沉降；超微尘（粒径＜0.25μm），要用电子显微镜才可以观察到，在空气中作扩散运动状。
根据矿尘存在状态划分为悬浮于矿井内空气中的浮游粉尘（浮尘）及从矿内空气中沉降下来的沉积粉尘（落尘），浮尘和落尘在不同环境下可以互相转化。浮尘在空气中飞扬的时间与尘粒的大小、重量、形式等有关，还与空气的湿度、风速等大气参数有关。
按照煤矿粉尘中游离二氧化硅含量将煤矿粉尘分为煤尘、岩尘和混合尘，据此制定呼吸性粉尘的职业接触限值（表1-1-2）。
表1-1-2 煤矿作业场所粉尘接触浓度管理限值判定标准（国标）
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（二）非煤矿山粉尘
非煤矿山是指开采金属矿石、放射性矿石以及作为石油化工原料、建筑材料、辅助原料、耐火材料及其他非金属矿物（煤炭除外）的矿山和尾矿库。非煤矿山在生产过程中（如凿岩、爆破、铲装、放矿、运输和破碎等）会产生大量的粉尘，尾矿库也存在一定的粉尘（表1-1-3）。
表1-1-3 非煤矿山粉尘来源及健康危害
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三、生产性粉尘在体内的转归
（一）粉尘在呼吸道的沉积
粉尘粒子随气流进入呼吸道后，主要通过撞击、截留、重力沉积、静电沉积、布朗运动而发生沉降。粒径较大的尘粒在大气道分岔处可发生撞击沉降；纤维状粉尘主要通过截留作用沉积。直径大于1μm的粒子大部分通过撞击和重力沉降而沉积，沉降率与粒子的密度和直径的平方成正比；直径小于0.5μm的粒子主要通过空气分子的布朗运动沉积于小气道和肺泡壁。
（二）人体对粉尘的防御和清除
人体对吸入的粉尘具备有效的防御和清除作用，一般认为有三道防线。
1.鼻腔、喉、气管支气管树的阻留作用
大量粉尘粒子随气流吸入时通过撞击、截留、重力沉积、静电沉积作用阻留于呼吸道表面。气道平滑肌对异物的反应性收缩可使气道截面积缩小，减少含尘气流的进入，增大粉尘截留，并可启动咳嗽和喷嚏反射，排出粉尘。
2.呼吸道上皮黏液纤毛系统的排出作用
呼吸道上皮细胞表面的纤毛和覆盖其上的黏液组成“黏液纤毛系统”。在正常情况下，阻留在气道内的粉尘黏附在气道表面的黏液层上，纤毛向咽喉方向有规律地摆动，将黏液层中的粉尘移出。但如果长期大量吸入粉尘，黏液纤毛系统的功能和结构会遭到严重损害，其粉尘清除能力极大降低，从而导致粉尘在呼吸道滞留。
3.肺泡巨噬细胞的吞噬作用
进入肺泡的粉尘黏附在肺泡腔表面，被肺泡巨噬细胞吞噬，形成尘细胞。大部分尘细胞通过自身阿米巴样运动及肺泡的舒张转移至纤毛上皮表面，再通过纤毛运动而清除。小部分尘细胞因粉尘作用受损、坏死、崩解，尘粒游离后再被巨噬细胞吞噬，如此循环往复。此外，尘细胞和尘粒可以进入淋巴系统，沉积于肺门和支气管淋巴结，经淋巴循环进入血液循环到达其他脏器。
呼吸系统通过上述途径可使进入呼吸道粉尘的绝大部分在24小时内被排出。人体通过各种防御清除功能，可排出进入呼吸道的97%～99%的粉尘，1%～3%的尘粒沉积在体内。如果机体长期吸入粉尘会造成各项清除功能下降，导致粉尘过量堆积，造成肺组织病变。
四、粉尘的健康危害
生产性粉尘对机体的损害是多样的，直接的健康损害造成呼吸系统损伤为主要健康损害，局部以刺激和炎性作用为主。
（一）对呼吸系统的影响
1.致纤维化作用
我国2013年公布实施的《职业病分类和目录》规定的13种尘肺病中，矿山行业存在绝大多数，包括矽肺、石棉肺、煤工尘肺、石墨尘肺、炭黑尘肺、滑石尘肺、水泥尘肺、云母尘肺、陶工尘肺、铝尘肺、电焊工尘肺及铸工尘肺（图1-1-1）。
图1-1-1 染尘24周大鼠肺组织病理变化
A.对照组；B.煤尘组；C.矽尘组
2.金属及其化合物粉尘肺沉着病、硬金属肺病
锡、铁、锑、钡等金属及其化合物粉尘吸入后，主要沉积于肺组织中，呈现异物反应，这类病变又称金属及其化合物粉尘肺沉着病；硬金属钨、钛、钴等，可引起硬金属肺病。
3.其他呼吸系统疾患
在粉尘进入肺部导致炎性反应，引起粉尘性气管炎、支气管炎、肺炎、哮喘性鼻炎、支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病。长时间的粉尘暴露还常引起机体免疫功能下降，容易发生肺部非特异性感染，如肺结核也是粉尘暴露人员易患疾病之一。
（二）局部作用
粉尘作用于呼吸道黏膜，早期能够造成呼吸系统功能亢进、黏膜下毛细血管扩张、充血，黏液腺分泌增加，以阻止粉尘进入呼吸道，长期则形成黏膜肥大性病变，进而由于黏膜上皮细胞营养不足，造成萎缩性病变，呼吸道防御功能下降。作业人员皮肤长期接触粉尘可导致阻塞性皮脂炎、粉刺、毛囊炎、脓皮病。金属粉尘还可引起角膜损伤、浑浊。沥青粉尘可引起光毒性皮炎。
（三）中毒作用
黏附在粉尘表面或者含有的可溶性有毒物质如含铅、砷、锰等，可在呼吸道黏膜很快溶解吸收，呈现出相应毒物的急性中毒症状。粉尘颗粒粒径越小，其表面积越大，能够吸附的化学物质更多，可能引起更大的健康危害。
（四）致癌作用
石棉、游离二氧化硅、镍、铬、砷等是人类肯定致癌物，吸入含有这些物质的粉尘就可能诱发呼吸和其他系统肿瘤。此外，放射性粉尘也能引起呼吸系统肿瘤。
五、粉尘的安全隐患
（一）粉尘的爆炸性
粉尘扩散到一定浓度和数量，将会引起快速燃烧，称为爆燃，如果这一过程被限制在封闭的空间内，如巷道、厂房、加工设备内，粉碎、研磨、输送过程中，由于机械力的作用会扬起大量粉尘，密闭空间内悬浮的粉尘往往处于爆炸浓度范围之内，且各种力的作用更容易产生摩擦、撞击火花，静电等点火源，导致粉尘爆炸的发生（表1-1-4）。
表1-1-4 矿山粉尘爆炸极限
（二）影响能见度
当煤尘浓度达到一定时，会降低工作场所的可见度，引起伤亡事故，降低劳动效率，可能由于人员的误操作，还会影响设备的安全运行。
（三）影响生态环境
煤炭开采中会有大量的瓦斯释放，矿井通风过程中把这些瓦斯排放到大气中；煤矿的煤场及矸石山，容易诱发扬尘。
（关毅 李宁 姚三巧）