Application of different risk assessment methods in occupational health risk assessment in sewage treatment industry
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+ English摘要:目的 比较多种职业健康风险评估方法在污水处理行业重点岗位中的适用性。方法 以3家污水处理企业为研究对象，采用美国国家环境保护署吸入风险评估模型法（简称EPA法）、GBZ/T 229工作场所职业病危害作业分级法、GBZ/T 298-2017综合指数法、国际采矿和金属委员会职业健康风险评估模型法（简称ICMM法）以及澳大利亚职业安全健康风险评估方法（简称澳大利亚法）对接触氨（NH3）和硫化氢（H2S）、粉尘作业岗位的职业健康风险进行评估，比较多种风险评估结果。结果 3家污水处理厂各岗位NH3、H2S和粉尘检测结果均符合国家接触限值要求。经风险比值对各方法的风险评估结果进行标准化后，EPA法的评估结果显示各岗位H2S的职业健康风险均为极高风险（5级），NH3均为中等风险（3级）；GBZ/T 229作业分级法和ICMM矩阵法的评估结果显示NH3、H2S和粉尘的职业健康风险均为低风险（2级）；ICMM定量法的评估结果显示NH3、H2S及粉尘的职业健康风险均为可忽略风险（1级）；GBZ/T 298-2017综合指数法的评估结果显示NH3、H2S的职业健康风险均为中等风险（3级），粉尘为可忽略风险（1级）；澳大利亚法的评估结果显示NH3、H2S的职业健康风险为高风险（4级），粉尘为中等风险（3级）。结论 几种风险评估方法对污水处理行业职业健康风险的评估结果不尽一致，GBZ/T 298-2017综合指数法结合澳大利亚法更适用于污水处理行业的职业健康风险评估。
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随着我国国民经济飞速发展，城市化进程稳步推进，污水污染问题日益突出，污水处理行业规模也日趋庞大。据《2018年城市建设统计年鉴》 [1]数据显示，截至2018年末，全国城市共有污水处理厂2 321座，比上年增加112座。污水处理过程中存在诸多职业病危害因素，可导致多种健康损害，急性中毒事件也时有发生[2-3]。既往对于职业健康风险评估方法应用的研究多集中在有机溶剂及各种粉尘等方面[4-7]，而对于职业病危害因素以硫化氢（H2S）、氨（NH3）等无机物为主的污水处理行业研究较少。本研究拟采用美国国家环境保护署（Environmental Protection Agency，EPA）吸入风险评估模型法（以下简称“EPA法”）、GBZ/T 229工作场所职业病危害作业分级法、GBZ/T 298—2017综合指数法、国际采矿和金属委员会（International Council on Mining and Metals，ICMM）职业健康风险评估模型法（以下简称“ICMM法”）以及澳大利亚职业安全健康风险评估方法（以下简称“澳大利亚法”）对广州市3家污水处理厂重点岗位进行风险评估，从而探寻适合污水处理行业的风险评估方法，并为有关监管部门和企业职业健康管理部门采取职业病危害控制措施提供依据。
1. 对象与方法
1.1 对象
采用立意抽样方法，于2018—2019年选取广州市3家污水处理厂为研究对象。
1.2 方法
1.2.1 现场职业卫生调查
采用自制的《职业卫生调查表》对企业的基本概况、生产工艺、劳动定员、原辅材料、职业病危害因素及分布、工程防护设施、个人防护用品、应急救援设施及措施、职业卫生管理等方面进行调查。
1.2.2 职业病危害因素检测
按照GBZ 159—2004《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》 [8]对3家污水处理厂污水处理装置、污泥处理及综合应用等装置涉及岗位进行采样，按照GBZ/T 160.29—2004《工作场所空气有毒物质测定无机含氮化合物》[9]、GBZ/T 160.33—2004《工作场所空气有毒物质测定硫化物》 [10]、GBZ/T 192.1—2007《工作场所空气中粉尘测定第1部分：总粉尘测定》 [11]，对工作场所空气中NH3、H2S、粉尘等化学有害因素进行检测。因本研究检测时间为2018—2019年，故检测结果仍参照GBZ 2.1—2007《工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素》 [12]进行评价。
1.2.3 EPA法
该模型是一种对吸入性有毒有害物质进行风险评估的方法，可分为致癌风险评估和非致癌风险评估，因本次所研究危害因素无致癌性，仅采取非致癌模型进行评估。评估过程分为两大步骤：先根据公式（1）进行暴露浓度（exposure concentration，EC）估算：
$$ {\rm{EC = (CA \times ET \times EF \times ED)/AT}} $$ (1) 式中，EC为暴露浓度，mg/m3；CA为工作场所有毒有害物质浓度，mg/m3；ET为每天暴露时间，h/d；EF为暴露频率，d/年；ED为暴露工龄，年；AT为暴露周期平均时间，即ED × 365 d/年× 24 h/d，h。
再用公式（2）评估健康风险：
$$ {\rm{HQ }} = {\rm{ }}\frac{{{\rm{EC}}}}{{{\rm{RFC}}}} $$ (2) 式中，HQ为非致癌风险值，当HQ≥1时，表明该有毒有害物质的非致癌风险较大，当HQ < 1时，表明非致癌风险较小；RFC为要评估毒物的吸入毒性参考值（mg/m3），可通过美国EPA网站（https://www.epa.gov）的IRIS数据库获得。经查询，本次研究的NH3、H2S的RFC分别为0.5、0.002 mg/m3。
1.2.4 工作场所职业病危害作业分级法
参照GBZ/T 229.1—2010《工作场所职业病危害作业分级第1部分：生产性粉尘》 [13]和GBZ/T 229.2—2010《工作场所职业病危害作业分级第2部分：化学物》 [14]，在职业病危害因素识别、分析和检测的基础上，根据化学毒物的危害程度权重系数（WD）或粉尘中游离二氧化硅权重系数（WM）、职业接触比值权重系数（WB）和体力劳动强度权重系数（WL），按照公式（3）计算分级指数G，并根据结果将职业病危害分为相对无害作业、轻度危害作业、中度危害作业、重度危害作业4级。
$$ G = {W_{{\rm{D}}/{\rm{M}}}} \times {W_{\rm{B}}} \times {B_{\rm{L}}} $$ (3) 式中，G为分级指数；WD/M为化学毒物危害程度权重系数或粉尘游离二氧化硅权重系数；WB为职业接触比值权重系数；WL为体力劳动强度权重系数。
1.2.5 综合指数法
参照GBZ/T 298—2017《工作场所化学有害因素职业健康风险评估技术导则》 [15]进行评估，根据化学有害因素的毒性或者急性毒性实验的半数致死量（LD50）或半数致死浓度（LC50）判断其危害等级（hazard risk，HR），两者有区别时选择高级别等级进行HR评估。根据化学有害因素的物理特性、E/OEL、危害控制措施、日用量和接触时间等要素确定接触指数（exposure index，EI），根据公式（4）计算接触等级（exposure risk，ER），根据公式（5）计算风险指数（risk，R），风险指数分为5级。
$$ {\rm{ER }} = {({\rm{E}}{{\rm{I}}_1} \times {\rm{E}}{{\rm{I}}_2} \times \cdots {\rm{E}}{{\rm{I}}_n})^{1/\begin{array}{*{20}{l}} n \end{array}}} $$ (4) 式中，ER为接触等级；EI为接触指数，取值1 ~ 5；n为接触因素的个数。
$$ {R = \sqrt {{\rm{HR}} \times {\rm{ER}}} } $$ (5) 式中，R为风险指数；HR为危害等级；ER为接触等级。
1.2.6 ICMM法
ICMM法分为定量法和矩阵法。定量法参考公式（6）计算R值，共5个风险等级。矩阵法根据职业病危害因素现有暴露等级和在可能接触水平下的潜在健康后果确定R值，共4个风险等级。按照《国外职业健康风险评估指南》[16]对ICMM法各因素进行赋值。
$$ \begin{array}{*{20}{l}} {{\rm{RR }} = C \times {\rm{PrE}} \times {\rm{PeE}} \times U} \end{array} $$ (6) 式中，RR为风险等级；C为后果；PrE为暴露概率；PeE为暴露时间；U为不确定性系数。
1.2.7 澳大利亚法
依据《国外职业健康风险评估指南》 [16]，根据职业病危害后果发生概率（从“实际不可能”到“几乎必然”6个等级）、危害因素的接触时间或频率（到“非常罕见”到“持续”5个等级）、危害后果严重程度（从“微小”到“大灾难”6个等级）3项指标确定危险度分数，即风险等级，共5级。
1.2.8 多种风险评估方法的比较
鉴于以上各评估方法的风险等级不一致，无法直接比较，引入风险比值（风险比值=风险因子的风险等级/ 模型风险等级总数）[17]，对多种方法的风险评估结果进行标准化。本研究职业健康风险按照可忽略风险（1级）、低风险（2级）、中等风险（3级）、高风险（4级）、极高风险（5级）分为5级，对应风险比值分别为≤ 0.2、 > 0.2 ~ 0.4、 > 0.4 ~ 0.6、 > 0.6 ~ 0.8、 > 0.8 ~ 1.0。
2. 结果
2.1 基本情况
3家污水处理厂均为国有独资企业，是广州市城区较大的污水处理厂，其污水来源主要为城市生活污水，自动化程度较高，日污水处理量均 > 2万t/d，工人日常作业以巡检为主，三班制，年工作时间为305 d，共有一线员工270人，其污水处理工艺大致相同，使用聚丙烯酰胺进行沉淀，日用量1 200 ~ 4 600 kg不等。具体工艺流程见图 1。在卫生工程防护方面，3家污水处理厂均对格栅位进行密闭处理，所有岗位均设置抽排风装置，有专人定期维护，职业卫生工程防护设施及措施齐全；在职业病防护用品方面，配有半面罩和滤毒盒，均正确存放及使用，职业卫生个人防护用品配备符合要求；在应急救援方面，均制定了应急救援方案，且每年至少开展一次演习，重点岗位设有报警装置及事故通风，并有专人维护；在职业卫生管理方面，均制定了相应的职业卫生管理制度，且执行较好。工厂运行期间未发生急性中毒事故，未发现疑似职业病和职业病病例。
2.2 工作场所职业病危害因素分析
本次研究主要集中在职业病危害较为严重的岗位，包括粗格栅、沉淀池、厌氧池、缺氧池、曝气池等，所针对的职业病危害因素主要为NH3和H2S，以及沉淀池所用的聚丙烯酰胺粉尘。工人日常作业以巡检为主，接触时间为2 h/d。经现场采样和实验室分析，检测结果显示各岗位NH3的现场空气浓度为 < 0.20 ~ 3.49 mg/m3，H2S为 < 0.53 ~ 2.27 mg/m3，粉尘为1.17 ~ 4.58 mg/m3，均符合国家接触限值要求。见表 1。表中，H2S的最高容许浓度（MAC）为10 mg/m3，NH3的短时间接触浓度（PC-STEL）为30 mg/m3，聚丙烯酰胺粉尘参照“其他粉尘”进行评价，其时间加权平均容许浓度（PC-TWA）为8 mg/m3，超限倍数为2；“—”表示无该项数据；计算E/OEL时，当检测浓度 > 检出限时，以其最大值作为E值进行计算，当检测浓度≤检出限时，以检出限值作为E值进行计算。
表 1 3家污水处理厂职业病危害因素检测结果岗位 职业病危害因素 样品数 质量浓度/（mg/m3） 中位数/（mg/m3） E/OEL 粗格栅巡检位 NH3 27 < 0.20 — 0.007 H2S 27 < 0.53 — 0.053 厌氧池采样口 NH3 18 < 0.20 ~ 0.49 0.22 0.016 H2S 18 < 0.53 ~ 2.17 1.17 0.217 缺氧池采样口 NH3 18 < 0.20 ~ 3.49 1.09 0.116 H2S 18 < 0.53 ~ 0.97 0.68 0.097 曝气池巡检位 NH3 27 < 0.20 — 0.007 H2S 27 < 0.53 ~ 2.27 1.46 0.227 沉淀池投料口 NH3 18 < 0.20 — 0.007 H2S 18 < 0.53 — 0.053 聚丙烯酰胺粉尘 18 1.17 ~ 4.58 3.09 0.286 污泥仓 NH3 21 < 0.20 — 0.007 H2S 21 < 0.53 — 0.053 H2S 27 < 0.53 — 0.053 2.3 风险评估结果
按照方法1.2.3 ~ 1.2.7，采用多种风险评估模型对污水处理厂重点岗位分别进行职业健康风险评估，并按照方法1.2.8计算对应的风险比值，对多种方法的风险评估结果进行标准化。结果显示，EPA法得出的风险水平普遍较高，各岗位H2S的评估结果均为5级，NH3的评估结果均为3级；采用作业分级法和ICMM矩阵法，各岗位NH3、H2S及粉尘的评估结果均为2级；采用ICMM定量法，各岗位NH3、H2S及粉尘的评估结果均为1级；采用综合指数法，各岗位NH3、H2S评估结果均为3级，粉尘为1级；采用澳大利亚法，各岗位H2S、NH3的评估结果均为4级，粉尘为3级。见表 2。
表 2 不同风险评估模型的职业健康风险评估结果比较岗位 危害因素 EPA法 作业分级法 ICMM定量法 ICMM矩阵法 综合指数法 澳大利亚法 HQ 风险比值 G 风险比值 RR 风险比值 后果 暴露等级 风险比值 HR ER 风险比值 风险等级 风险比值 粗格栅巡检位 NH3 0.03 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） H2S 18.45 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） 厌氧池采样口 NH3 0.07 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） H2S 75.55 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.53 0.6（3级） 高 0.8（4级） 缺氧池采样口 NH3 0.49 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.53 0.6（3级） 高 0.8（4级） H2S 33.77 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） 曝气池巡检位 NH3 0.03 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） H2S 79.04 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.53 0.6（3级） 高 0.8（4级） 沉淀池投料口 NH3 0.03 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） H2S 18.45 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） 粉尘 — — 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 1 1.76 0.2（1级） 较高 0.6（3级） 污泥仓 NH3 0.03 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） H2S 18.45 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） 3. 讨论
本次研究所选取的3家污水处理厂涵盖广州主要城区，均采用目前主流的污水处理工艺，因此能够较好地反映污水处理厂职业卫生现状。检测结果表明各重点岗位空气中NH3、H2S及粉尘浓度较低，均低于OEL的50.0%（即行动水平），其中NH3低于OEL的10.0%（即安全水平），与以往研究结果[18-20]相近。
本研究所采用的几种方法为定量法和定性法相结合，因各方法风险识别范围和对象的差异，使得风险评估结果也不尽相同。研究结果表明，当采用EPA法时，各岗位风险水平较高，凡涉及H2S的岗位其风险等级均为极高风险（5级），甚至包含H2S未检出的岗位。分析其原因可能是H2S的Rfc较低，为0.002 mg/m3，使得CA即使取H2S检出限0.53 mg/m3时，HQ也有18.45，评价结论为“非致癌风险较大”。此外EPA法根据HQ是否 > 1进行评价，结果只有两个，当对结果进行标准化时，只要 > 1则其风险等级均为5级，当 < 1时，风险等级均为3级，因此与其他结果差别较大，明显偏高。
GBZ/T 229工作场所职业病危害作业分级法与ICMM矩阵法结果一致，均为低风险（2级），前者侧重各有害因素实际浓度与OEL的关系，当浓度低于OEL时WB取值为0，G值为0，未考虑危害防护措施有效性等因素；后者为定性方法，采用主观判断健康危害发生的可能性或现有控制措施的有效性，可以作为定量风险评估方法的补充。ICMM定量法的结果均为可忽略风险（1级），该方法受到C值影响较大，而污水处理行业生产工艺也注定其各岗位危害因素如NH3、H2S浓度通常在较低水平，该水平导致C值赋值为1。ICMM定量法之所以与ICMM矩阵法有区别，主要因后者模型风险等级总数为4，导致总体评级提高一级。
采用GBZ/T 298—2017综合指数法时，涉及NH3、H2S的岗位均为中等风险（3级），粉尘岗位为可忽略风险（1级）。该方法为半定量法，既考虑了现场有害物质暴露水平，同时综合考虑了各种控制措施。3家污水处理厂工程防护、个人用品使用、应急管理措施等方面较好，但低于行动水平的涉及NH3、H2S危害因素的岗位职业健康风险评估结果仍为中等风险，这是因为该方法对于属于高毒化学物NH3、H2S的HR值赋予了较高的权重值，因此对NH3、H2S岗位风险评估结果较高。
采用澳大利亚法时，涉及NH3、H2S的岗位均为高风险（4级），粉尘岗位为较高风险（3级）。污水处理中虽然各岗位空气中NH3、H2S浓度较低，但因接触NH3、H2S可产生致人死亡的严重后果，并且作业工人每日巡检使得接触频率颇高，因此其风险等级为4级。该方法为定性法，适用范围广，在缺乏现场监测数据时仍有一定适用性，但其缺点为人们往往可能会高估危害后果发生的概率，使得风险水平偏高。
综上分析，EPA法不太适用于污水处理行业，因其容易对Rfc值较低的危害因素进行“高估”，使得评估结果与实际情况差距较大；GBZ/T 229工作场所职业病危害作业分级法与ICMM法侧重于危害因素的实际暴露水平，对于危害控制措施方面考虑较少，更加适用于缺乏职业卫生管理或职业健康数据不完善的小微企业，具有适用性强、操作简便的优点，然而近年来污水处理厂急性中毒事故仍时有发生[21-22]，如果仅采纳作业分级法与ICMM法评估结果，可能因评估结果较低而难以引起管理者的重视；GBZ/T 298—2017综合指数法考虑较为全面，对于危害控制措施的多个措施考虑完善，方便企业管理者对照评估项目查漏补缺，并提高了涉及高毒化学物NH3、H2S的岗位风险等级，对于防范急性中毒事故有一定警醒作用；而澳大利亚法常用于急性事故危害的风险评估，对以急性中毒事故为主的污水处理行业较为实用；因此，本研究认为GBZ/T 298—2017综合指数法结合澳大利亚法更适合污水处理行业的风险评估。
作者声明 本文无实际或潜在的利益冲突 -
表 1 3家污水处理厂职业病危害因素检测结果
岗位 职业病危害因素 样品数 质量浓度/（mg/m3） 中位数/（mg/m3） E/OEL 粗格栅巡检位 NH3 27 < 0.20 — 0.007 H2S 27 < 0.53 — 0.053 厌氧池采样口 NH3 18 < 0.20 ~ 0.49 0.22 0.016 H2S 18 < 0.53 ~ 2.17 1.17 0.217 缺氧池采样口 NH3 18 < 0.20 ~ 3.49 1.09 0.116 H2S 18 < 0.53 ~ 0.97 0.68 0.097 曝气池巡检位 NH3 27 < 0.20 — 0.007 H2S 27 < 0.53 ~ 2.27 1.46 0.227 沉淀池投料口 NH3 18 < 0.20 — 0.007 H2S 18 < 0.53 — 0.053 聚丙烯酰胺粉尘 18 1.17 ~ 4.58 3.09 0.286 污泥仓 NH3 21 < 0.20 — 0.007 H2S 21 < 0.53 — 0.053 H2S 27 < 0.53 — 0.053 
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表 2 不同风险评估模型的职业健康风险评估结果比较
岗位 危害因素 EPA法 作业分级法 ICMM定量法 ICMM矩阵法 综合指数法 澳大利亚法 HQ 风险比值 G 风险比值 RR 风险比值 后果 暴露等级 风险比值 HR ER 风险比值 风险等级 风险比值 粗格栅巡检位 NH3 0.03 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） H2S 18.45 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） 厌氧池采样口 NH3 0.07 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） H2S 75.55 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.53 0.6（3级） 高 0.8（4级） 缺氧池采样口 NH3 0.49 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.53 0.6（3级） 高 0.8（4级） H2S 33.77 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） 曝气池巡检位 NH3 0.03 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） H2S 79.04 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.53 0.6（3级） 高 0.8（4级） 沉淀池投料口 NH3 0.03 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） H2S 18.45 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） 粉尘 — — 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 1 1.76 0.2（1级） 较高 0.6（3级） 污泥仓 NH3 0.03 0.5（3级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级） H2S 18.45 1.0（5级） 0 0.25（2级） 18 0.2（1级） 1 低 0.25（2级） 5 1.40 0.4（2级） 高 0.8（4级）
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