Pulmonary function changing of workers exposed to metalworking fluids pre-and post-shift
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+ English摘要:目的 调查某汽车制造企业接触金属加工液工人的呼吸系统症状，测定工人班前班后肺功能变化，以探讨金属加工液暴露对接触者呼吸系统的影响。方法 对观察组158名接触金属加工液的工人和对照组116名装配作业工人，进行职业健康检查和跨班肺功能测定并进行比较。结果 观察组作业场所检出低浓度的二乙胺、三乙醇胺。咳嗽、胸闷、气喘是金属加工液（MWF）接触工人常见的呼吸系统症状，观察组中有70例（占44.30%）工人至少出现1种呼吸系统症状，高于对照组（27例，占23.28%）（P < 0.01）。观察组班后呼气峰流速（PEF）异常率较班前升高，差异有统计学意义（P＜0.05）。与班前比较，观察组工人班后肺功能指标FEV1、FEV1/FVC、PEF均降低（P < 0.05），其中FEV1、FEV1/FVC、PEF分别下降7.72%、4.43%、6.75%。观察组班后FEV1/FVC、PEF低于对照组（P < 0.05）。观察组班后肺功能损伤发生率高于班前（P < 0.05），且班后异常率高于对照组（P < 0.05），主要表现为以FEV1降低、伴FEV1/FVC降低为特征的阻塞性通气功能障碍。高工龄观察组班后FEV1、FEV1/FVC、PEF均低于低工龄组（P < 0.05）。观察组工人班后FEV1、FEV1/FVC、PEF下降大于15%的工人分别占3.16%、1.90%、6.33%，有3.16%达到诊断哮喘的水平。结论 金属加工液接触可致呼吸系统健康危害，表现为呼吸系统症状发生率增高和肺功能下降，应加强金属加工液接触者的呼吸防护。
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在机械制造企业的机械加工过程中，大量使用金属加工液（metalworking fluids，MWF）进行冷却、润滑、防锈、去除金属屑等。MWF通过蒸发、喷溅、分解等方式形成油雾气溶胶，除了其自身化学成分，还存在其他一些对人体有害的污染物，如微生物及其毒素、热降解成分等。早在20世纪90年代就已经发现接触油雾与急性支气管高反应性、职业性哮喘、过敏性肺炎（hypersensitivity pneumonitis，HP）、通气障碍和呼吸系统症状有关[1]，接触者吸入切削油雾可能出现呼吸系统症状、肺功能下降、过敏反应等[2]。近年来，作业工人上班前和上班后（跨班）肺功能的变化经常应用于职业人群呼吸系统损伤的研究[3-4]。本研究调查某汽车制造企业接触MWF工人的呼吸系统症状和跨班肺功能变化，并与不接触粉尘和有害气体的对照组进行了比较，现将结果报告如下。
1. 对象与方法
1.1 对象
对1家大型汽车制造企业的两个分厂进行调查，采取整群抽样，以接触金属加工液的机械加工车间工人为观察组，不接触金属加工液的装配车间工人为对照组。因女性工人较少，本次研究仅纳入男性工人。观察组人群中男性166人，纳入158名（占95.18%）。对照组男性122人，纳入116人（占95.08%）。纳入标准为：既往无经临床诊断的呼吸系统疾病史，如肺炎、肺结核、哮喘、支气管炎、胸部外伤等，并在3次肺功能测试中至少有1次经判定为测试成功。研究对象对本次研究均知情同意。
1.2 方法
1.2.1 调查内容
参照《职业健康监护技术规范》粉尘作业劳动者在岗期间的职业健康检查内容[5]，同时调查工人的人口学特征，如年龄、性别、身高、体重、受教育程度等，以及个人职业史、防护情况、吸烟习惯（当前吸烟与否、吸烟量和年限）。同时由职业健康检查专业医师负责询问、评估呼吸系统症状并做记录，内容包括：咳嗽、胸闷、呼吸困难和喘息等慢性症状，以前的呼吸系统健康情况（肺炎、肺结核、支气管炎、哮喘和胸部受伤）等病史。
1.2.2 肺功能测定
使用科时迈肺功能仪（型号QUARK PONY FX）对全部研究对象实施肺通气功能测定。测定人员经培训，熟练进行相关操作。测定指标为用力肺活量（FVC）、第1秒用力呼气量（FEV1）、一秒率（FEV1/ FVC）、呼气峰流速（PEF）、用力呼气平均流速（FEF25 ~75）、用力呼气流速（FEF75）（呼出FVC75%时的流速），测量3次取最好值[6]。跨班前后测定时间：观察组工人为两班工作制，白班（8：00—16：00），中班（16：00—24：00），对照组全部为白班制，两组班前班后测定时间均为7：00—8：00和16：00—17：00。测定结果的预计值由测试软件按中国人种以及性别、身高、体重、年龄、吸烟等变量进行调整，各项肺功能指标测定结果均以实测值占预计值的百分比进行分析。肺功能损伤分级参考GB/T 16180—2014 《劳动能力鉴定职工工伤与职业病致残等级》，以FVC < 80%或FEV1/FVC < 70%为肺功能损伤的判断依据[7]。
1.2.3 统计学分析
运用Excel电子表格录入调查数据和肺功能检测资料、建立数据库，应用R3.5.0统计软件进行分析，计量资料用均数±标准差（x ± s）表示，两组间比较采用独立样本t检验，班前班后比较采用配对t检验；计数资料用例数（占比/%）表示，组间比较采用χ2检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 一般情况
观察组作业工种有车削、铣削、镗削、磨削、钻孔、锯切和螺纹加工等，接触者使用的金属加工液主要是水溶性切削液，包括乳化液、微乳化液、合成切削液、半合成切削液，其主要成分为基础油、乳化剂、防锈剂、防腐杀菌剂、消泡剂等。对照组为两个分厂装配车间的工人，不接触粉尘和有害气体，但接触噪声，个体接触噪声测量结果均低于85 dB（A）。
观察组年龄（36.55 ± 9.55）岁，工龄（12.33 ± 8.14）年，吸烟82人（占51.9%）；对照组年龄（34.92 ± 10.21）岁，工龄（11.03 ± 7.53）年，吸烟50人（占43.4%）。两组人员的年龄、工龄、吸烟率差异均无统计学意义（t年龄= 1.34，t工龄= 1.36，χ2 = 1.70，P均> 0.05）。
对观察组作业场所空气进行检测，检出二乙胺、三乙醇胺，最高浓度分别为3.3 mg/m3（接触限值为40 mg/m3）、6.1 mg/m3（无接触限值标准），均较低[8]。
2.2 呼吸系统症状
观察组工人的各类呼吸系统症状的患病率范围为9.49% ~ 20.89%，对照组为4.31% ~ 12.93%。咳嗽、胸闷、气喘是MWF接触工人常见的呼吸系统症状，但与对照组比较，患病率差异无统计学意义（P > 0.05）。观察组中有70例（占44.30%）工人至少出现1种呼吸系统症状，高于对照组（27例，占23.28%），差异有统计学意义（χ2 = 15.46，P < 0.01）。两组常见呼吸系统症状见表 1。
表 1 呼吸系统症状及疾病发生情况[例数（占比/%）] 组别 人数 咳嗽 胸闷 呼吸困难 气喘 经常感冒 急慢性鼻炎 气管炎 观察组 158 33(20.89) 19(12.03) 21(13.29) 17(10.76) 15(9.49) 21(13.29) 20(12.66) 对照组 116 15(12.93) 7(6.03) 11(9.48) 5(4.31) 9(7.76) 13(11.21) 14(12.07) χ2 2.56 2.80 0.94 3.77 0.25 0.27 0.02 P值 0.11 0.10 0.33 0.06 0.62 0.61 0.88 2.3 肺功能测定结果
2.3.1 肺功能指标异常情况比较
观察组和对照组班前、班后FEV1、FEV1/FVC和PEF三项指标低于正常值下限（lower limits normal，LLN）的受试者比例见表 2，其中观察组班后PEF异常率较班前升高，差异有统计学意义（P＜0.05）。
表 2 两组三项指标低于LLN的异常率比较[例数（占比/%）] 指标 观察组(n = 158) 对照组(n = 116) 两组班前 两组班后 班前 班后 χ2值 P值 班前 班后 χ2值 P值 χ2值 P值 χ2值 P值 FEV1 20(12.66) 30(18.99) 2.38 0.12 18(15.52) 19(16.38) 0.03 0.86 0.46 0.50 0.31 0.58 FEV1/FVC 15(9.49) 18(11.39) 0.31 0.58 13(11.21) 15(12.93) 0.04 0.84 0.21 0.64 0.15 0.70 PEF 10.76 17.72 3.94 0.04 14.66 12.07 0.34 0.56 0.93 0.33 1.65 0.20 2.3.2 肺功能测定结果情况
两组肺功能测定结果见表 3。观察组工人班后与班前比较，肺功能指标FEV1、FEV1/FVC、PEF均降低，差异有统计学意义（P < 0.05），其中FEV1、FEV1/ FVC、PEF分别下降7.72%、4.43%、6.75%。对照组班后的大部分肺功能指标（除了FVC）与班前比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。
表 3 肺功能测定结果（实测值占预计值百分比） 指标 观察组(n= 158) 对照组(n= 116) 两组班前t值 两组班后t值 班前 班后 t值 班前 班后 t值 FVC 97.40 ± 12.32 95.81 ± 13.66 1.09 94.87 ± 7.71 93.83 ± 10.12 -4.65 3.08 1.38 FEV1 105.24 ± 13.15 97.52 ± 15.58 4.76① 102.63 ± 12.16 99.97 ± 16.27 1.50 1.70 -1.26 FEV1/FVC 107.14 ±6.91 102.71 ± 9.29 4.81① 105.54 ±22.14 106.12 ± 8.08 -0.44 0.75 -3.17① PEF 99.10 ± 14.24 92.35 ± 14.99 4.10① 101.17 ± 17.10 103.22 ±22.35 -0.78 -1.06 -4.81① FEF25-75 115.42 ±22.48 110.54 ±30.19 1.63 113.77 ± 29.32 111.01 ±41.13 -2.52 0.51 -0.11 FEF75 98.19 ± 15.46 95.23 ± 21.44 1.41 96.37 ± 14.81 95.19 ± 24.17 -1.36 0.99 0.01 肺功能损伤② 21(13.29) 37(23.42) 4.80① 13(11.21) 12(10.34) 0.06 1.05 6.90① 注：① P < 0.05；②以[例数（占比/%）]表示，组间差异采用χ2检验。 两组班前各项肺功能指标差异无统计学意义（P > 0.05）。对两组班后进行比较，观察组FEV1/ FVC、PEF低于对照组，差异有统计学意义（P < 0.05）。观察组班后肺功能损伤发生率高于班前（P < 0.05），且班后异常率高于对照组（P < 0.05），主要表现为以FEV1降低伴FEV1/FVC降低为特征的阻塞性通气功能障碍。
2.3.3 不同工龄肺功能测定结果比较
将观察组人群分为低工龄组（工龄≤ 10年）、高工龄组（工龄> 10年），其肺功能测定结果见表 4，高工龄组班后FEV1、FEV1/FVC、PEF均低于低工龄组，差异有统计学意义（P < 0.05）。
表 4 观察组各工龄组班后肺功能测定结果（实测值占预计值百分比） 指标 低工龄组(n = 71) 高工龄组(n = 87) t值 P值 FEV1 101.77 ± 12.36 93.65 ± 17.21 3.33 0.001 FEV1/FVC 105.32 ±9.78 99.66 ± 12.01 3.20 0.002 PEF 99.56 ± 15.55 89.95 ± 17.34 3.63 < 0.001 2.3.4 观察组肺功能各项指标下降情况
观察组工人班后肺功能各项指标下降程度见表 5。FEV1、FEV1/FVC、PEF班后下降大于15%的分别占3.16%、1.90%、6.33%，以FEV1判定，5人达到诊断哮喘的水平[9]；3项指标班后下降超过15%的百分比差异无统计学意义（χ2 = 4.50，P > 0.05）。
表 5 观察组班后肺功能下降情况[例数（占比/%）] 指标 0~5% 5% ~ 10% 10% ~ 15% > 15% FEV1 29(18.35) 21(13.29) 9(5.70) 5(3.16) FEV1/FVC 17(10.76) 13(8.23) 6(3.80) 3(1.90) PEF 32(20.25) 18(11.39) 13(8.23) 10(6.33) 3. 讨论
机械加工行业近年来使用的MWF多为可溶性矿物油、半合成或合成切削液等水溶性乳液，其主要危害成分为基础油和各种添加剂，使用时可蒸发成气态或形成气溶胶，经呼吸道吸入，或因喷溅而致皮肤接触。在英国，MWF气溶胶已成为职业性HP的最常见原因，全部HP中因MWF所致比例从2004年前的5%上升到近年的50%[10]。流行病学调查和空气检测均表明，MWF的危害因素既有其自身的化学成分，也包括可在其中生长繁殖的细菌及其内毒素，这些成分均可导致多种呼吸系统损伤，如职业性哮喘、HP等，通常表现为急性、亚急性特征和肺功能参数降低，而CT检查结果较少有肺纤维化表现[11]。MWF接触者与工作相关的喘息和哮鸣音、报告至少1次哮喘症状和工作相关哮喘症状的比例均显著高于对照组[2]。MWF所致HP可表现为肺活量正常，而哮喘者则表现出可逆性肺通气功能障碍、呼气峰流速下降[12]。近年来，跨班肺功能测定用于评估肺功能影响，如棉纺厂接尘人群，班后症状慢性咳嗽、胸闷、呼吸困难、肺功能下降[3]。对MWF接触者测定肺功能，班后PEF平均下降6.3%（0 ~ 36.6%），下降大于20%的占2.7%[4]。Ariana等[13]在星期一和星期五对MWF接触组肺功能测定，仅14.5%的有肺功能阻塞性障碍者随MWF暴露增加，其FEV1的班后下降发生率呈上升趋势，周五的FEV1下降的可能性更高。Park等[14]对MWF开展健康危害风险评估，结局包括发作性哮喘、HP、肺功能损害和主诉症状，结果显示在持续暴露于0.1 mg/m3浓度下新发哮喘和过敏性肺炎的终生风险为45%。
本次研究结果显示，观察组总呼吸系统症状（至少1种呼吸系统症状）发生率高于对照组（P < 0.05），主要症状有咳嗽、胸闷、气喘等。观察组班后PEF低于正常下限的异常率高于班前；观察组班后肺功能指标FEV1、FEV1/FVC和PEF均低于班前（P < 0.05），观察组班后FEV1/FVC和PEF低于对照组班后（P < 0.05）；观察组班后FEV1、PEF平均下降值分别为7.72%、6.75%。观察组班后肺通气功能障碍发生率高于班前（P < 0.05），也高于对照组（P < 0.05），高工龄组班后肺功能下降较低工龄组更明显，以上种种差异均提示职业接触MWF对工人健康存在的剂量-效应关系。班后FEV1和PEF下降超过15%的分别有5人、10人，以FEV1判定有5人达到哮喘标准。根据梅奥中心肺功能测定方法判断，FEV1降低同时合并FEV1/FVC降低，提示为阻塞性障碍，若FEV1降低而FEV1/FVC正常则提示为限制性障碍，PEF是诊断哮喘的敏感指标[6]，据此分析，本次测定的观察组肺功能损伤多为轻度阻塞性通气功能障碍，少数表现出气道高反应性或哮喘特点。呼吸系统症状主要是咳嗽、呼吸困难、气喘等。观察组3项肺功能指标班后下降超过15%的发生率比较，差异无统计学意义（P > 0.05），提示这3项指标均可反映跨班肺功能的改变。
综上，MWF接触者工作班后可出现呼吸系统损伤、肺功能明显降低等，今后应借鉴更先进的研究方法，如应用因果模型探索MWF气溶胶暴露与慢性阻塞性肺疾病（COPD）之间的定量关系，或使用哮喘、支气管高反应性和特应性问卷的遗传学和环境的标准化流行病学研究，探讨慢性支气管炎和哮喘样病症的症状[1]。对于MWF致呼吸系统损伤的机理和临床特征，还有待进一步深入研究。
作者声明 本文无实际或潜在的利益冲突 -
表 1 呼吸系统症状及疾病发生情况
[例数（占比/%）] 组别 人数 咳嗽 胸闷 呼吸困难 气喘 经常感冒 急慢性鼻炎 气管炎 观察组 158 33(20.89) 19(12.03) 21(13.29) 17(10.76) 15(9.49) 21(13.29) 20(12.66) 对照组 116 15(12.93) 7(6.03) 11(9.48) 5(4.31) 9(7.76) 13(11.21) 14(12.07) χ2 2.56 2.80 0.94 3.77 0.25 0.27 0.02 P值 0.11 0.10 0.33 0.06 0.62 0.61 0.88 
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表 2 两组三项指标低于LLN的异常率比较
[例数（占比/%）] 指标 观察组(n = 158) 对照组(n = 116) 两组班前 两组班后 班前 班后 χ2值 P值 班前 班后 χ2值 P值 χ2值 P值 χ2值 P值 FEV1 20(12.66) 30(18.99) 2.38 0.12 18(15.52) 19(16.38) 0.03 0.86 0.46 0.50 0.31 0.58 FEV1/FVC 15(9.49) 18(11.39) 0.31 0.58 13(11.21) 15(12.93) 0.04 0.84 0.21 0.64 0.15 0.70 PEF 10.76 17.72 3.94 0.04 14.66 12.07 0.34 0.56 0.93 0.33 1.65 0.20
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表 3 肺功能测定结果
（实测值占预计值百分比） 指标 观察组(n= 158) 对照组(n= 116) 两组班前t值 两组班后t值 班前 班后 t值 班前 班后 t值 FVC 97.40 ± 12.32 95.81 ± 13.66 1.09 94.87 ± 7.71 93.83 ± 10.12 -4.65 3.08 1.38 FEV1 105.24 ± 13.15 97.52 ± 15.58 4.76① 102.63 ± 12.16 99.97 ± 16.27 1.50 1.70 -1.26 FEV1/FVC 107.14 ±6.91 102.71 ± 9.29 4.81① 105.54 ±22.14 106.12 ± 8.08 -0.44 0.75 -3.17① PEF 99.10 ± 14.24 92.35 ± 14.99 4.10① 101.17 ± 17.10 103.22 ±22.35 -0.78 -1.06 -4.81① FEF25-75 115.42 ±22.48 110.54 ±30.19 1.63 113.77 ± 29.32 111.01 ±41.13 -2.52 0.51 -0.11 FEF75 98.19 ± 15.46 95.23 ± 21.44 1.41 96.37 ± 14.81 95.19 ± 24.17 -1.36 0.99 0.01 肺功能损伤② 21(13.29) 37(23.42) 4.80① 13(11.21) 12(10.34) 0.06 1.05 6.90① 注：① P < 0.05；②以[例数（占比/%）]表示，组间差异采用χ2检验。
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表 4 观察组各工龄组班后肺功能测定结果
（实测值占预计值百分比） 指标 低工龄组(n = 71) 高工龄组(n = 87) t值 P值 FEV1 101.77 ± 12.36 93.65 ± 17.21 3.33 0.001 FEV1/FVC 105.32 ±9.78 99.66 ± 12.01 3.20 0.002 PEF 99.56 ± 15.55 89.95 ± 17.34 3.63 < 0.001
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表 5 观察组班后肺功能下降情况
[例数（占比/%）] 指标 0~5% 5% ~ 10% 10% ~ 15% > 15% FEV1 29(18.35) 21(13.29) 9(5.70) 5(3.16) FEV1/FVC 17(10.76) 13(8.23) 6(3.80) 3(1.90) PEF 32(20.25) 18(11.39) 13(8.23) 10(6.33)
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