工作场所空气中粉尘测定方法

华中科技大学同济医学院公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系  陈卫红

一、工作场所空气中粉尘测定的内容和意义

工作场所/生产环境空气中粉尘的测定是生产环境监测的重要组成部分，通过定期的粉尘监测能及时了解生产场所的粉尘危害程度和工人实际接触的粉尘量，开展粉尘作业危害程度分级，对照工作场所空气中粉尘浓度接触限值进行职业卫生监督。保存完好的长期测尘资料，能用来研究粉尘浓度与尘肺发病的规律，对指导尘肺防治有重要意义，准确的作业现场粉尘监测也是评价粉尘控制效果的最有效手段。

生产环境空气中粉尘的测定包括：总粉尘、呼吸性粉尘浓度测定（质量浓度）；粉尘分散度测定；粉尘中游离二氧化硅含量测定。其中，纤维类粉尘如石棉纤维也可以采用计数测定法。本次讲座主要介绍粉尘质量浓度的测定。

二、粉尘测定标准的变迁

随着工作场所粉尘浓度接触限值的不断完善和测定仪器的更新，粉尘浓度测定的标准方法也随之进行了调整和修订。以往作业场所粉尘测定标准主要包括：

1．国家标准：作业场所空气中粉尘测定方法 GB 5748-85，由中华人民共和国卫生部和中华人民共和国劳动人事部1986-01-27发布, 1986-05-01实施。

车间空气中呼吸性矽尘卫生标准（GB/T16225-1996）

车间空气中呼吸性水泥粉尘卫生标准 GB/T16238-1996

车间空气中石棉纤维卫生标准 【GB 16241—1996】

2．行业标准：矿山个体呼吸性粉尘测定方法矿山个体呼吸性粉尘测定方法

LD 38—92中华人民共和国劳动部1992—12—19批准 1993—07—01实施

2007年4月20日卫生部颁布了工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素（GBZ2.1-2007）等13项职业卫生标准，2007年11月1日起实施。2007年6月18日又发布了工作场所空气中粉尘测定等5项粉尘测定标准，2007年12月30日起实施。具体标准包括：

GBZ/T 192.1-2007 工作场所空气中粉尘测定 第1部分:总粉尘浓度

GBZ/T 192.2-2007 工作场所空气中粉尘测定 第2部分:呼吸性粉尘浓度

GBZ/T 192.3-2007 工作场所空气中粉尘测定 第3部分:粉尘分散度

GBZ/T 192.4-2007 工作场所空气中粉尘测定 第4部分: 游离二氧化硅含量

GBZ/T 192.5-2007 工作场所空气中粉尘测定 第5部分: 石棉纤维浓度

三、新版粉尘测定标准的几个特点

    新版粉尘测定标准规范了粉尘测定方法，为落实粉尘职业接触限值服务。根据我们参加修订和编制的体会，我们感到新版职业卫生接触限值和粉尘测定标准的特点包括：

1．必须测定粉尘的时间加权平均浓度（PC-TWA）。PC-TWA是粉尘浓度的主体性限值，是评价工作场所环境卫生状况和劳动者接触水平的主要指标。

2．提倡使用个体采样器，因为个体采样是测定TWA比较理想的采样方法，尤其适用于评价劳动者实际接触状况。

3．提倡测定呼吸性粉尘浓度,对制定了总粉尘和呼吸性粉尘的PC-TWA的粉尘，应同时测定总粉尘和呼吸性粉尘的时间加权平均浓度。

4．短时间粉尘浓度主要用于控制控制工作场所PC-TWA的波动范围和过负荷的作用。粉尘的短时间超限接触浓度应≤其PC-TWA的２倍。一个工作日内，超限接触的总时间不应超过30min

四、粉尘测定的类型和作用

应根据粉尘测定的目的选择最合适的采样方法：

1.    个体采样：指劳动者携带个体粉尘采样器，采样头进气口处于呼吸带高度进行的采样。直接测定PC-TWA，反映个体粉尘接触水平。

2.    定点采样：指将粉尘采样器安置在选定的采样点，在劳动者呼吸带高度处进行的采样。定点采样也能测定TWA，要求采集一个工作日内各时段的样品，按各时段的持续接触时间与其相应浓度乘积之和除以8，得出8小时工作日的时间加权平均浓度（TWA）。定点采样除了反映个体接触水平，也适用评价工作场所环境的卫生状况。

3.    短时间采样：在采样点，将装好滤膜的粉尘采样夹，在呼吸带高度以15L/min～40L/min流量采集15min空气样品。用于测定短时间粉尘浓度。

4.    长时间采样：在采样点，将装好滤膜的粉尘采样夹，在呼吸带高度以1L/min～5L/min流量采集1h～8h空气样品。用于测定PC-TWA。

五、粉尘测定采样点的选择

生产场所粉尘测定的采样点选择以能代表粉尘对人体健康的危害为原则。考虑粉尘发生源在空间和时间上的扩散规律，以及工人接触粉尘情况的代表性，测定点应根据工艺流程和工人操作方法而确定。在生产作业地点较固定时，应在工人经常操作和停留的地点，采集工人呼吸带水平的粉尘，距地面的高度应随工人生产时的具体位置而定，例如站立生产时，可在距地面1.5m左右尽量靠近工人呼吸带水平采样；坐位，蹲位工作时，应适当放低。为了测得作业场所的粉尘平均浓度，应在作业范围内选择若干点（尽可能均匀分布）进行测定。求得其算数或几何平均值和标准差。在生产作业不固定时，应在接触粉尘浓度较高的地点、接触粉尘时间较长的地点及工人和工人集中的地点分别进行采样。在有风流影响的作业场所，应在产尘点的下风侧或回风侧粉尘扩散较均匀地区的呼吸带进行粉尘浓度测定。采样点的选择方法参见中华人民共和国国家职业卫生标准《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》（GBZ 159－2003）。

六、粉尘浓度的测定（滤膜质量法）

（一）   总粉尘浓度测定

[原理] 采样器采集一定体积的含尘空气，将粉尘阻留在已知质量的测尘滤膜上，由采样后的滤膜增量和采气量，计算出单位体积空气中总粉尘的质量。

[器材] 粉尘采样器（长时间采样时用流量1～5L/min的粉尘采样器，短时间采样时用流量5～80L/min的粉尘采样器，需要防爆的工作场所应使用防爆型粉尘采样器。连续采样时，泵及电机持续运转时间应≥8h）；滤膜（过氯乙烯滤膜或其他测尘滤膜）；采样头（与采样器相连）；滤膜夹；分析天平（感量0.1mg或0.01mg，滤膜增量≤1mg时，应用感量为0.01mg分析天平称量）；秒表；干燥器（内装变色硅胶）；镊子；除静电器。

[操作步骤]

1．滤膜的准备和安装 滤膜在天平室内放置2h以上，用镊子取下滤膜两面的衬纸，将滤膜通过除静电器，除去滤膜的静电，在分析天平上准确称量。在衬纸上和记录表上记录滤膜的质量和编号。空气中粉尘浓度≤50 mg/m³ 时，用直径37mm或40mm的滤膜，将滤膜平铺于滤膜夹的底衬环上，拧紧固定环，务使滤膜无褶皱或裂隙，滤膜毛面朝进气端装入采样头中；粉尘浓度＞50mg/m³时，用直径75mm的滤膜，并做成漏斗状装入滤膜夹，再放入采样头中。

2．采样 根据测定目的选择定点采样或者个体采样，定点采样可以是短时间采样，也可以长时间连续采样，个体采样一般为长时间连续采样，上班时开始采样，下班时终止采样。按PC-TWA的要求，采样时间应达到8h。接触时间不足或超过8h均按8h计。采样时将采样头迎向含尘气流，当生产中有飞溅的尘土时，开口式（直径>2cm）采样头可侧向含尘气流。采样时应注意保持采样泵流速恒定，记录滤膜编号、采样日前和地点、采样流量、采样点生产情况、防尘措施，并准确记录采样持续时间。

（1）          短时间采样 在选择好的采样点，先用一个空白滤膜装入采样头中，旋紧，开动采样器调节至所需流量（如采样器具备自动调节流量变化的功能，此步骤可省略），然后换上已称重的滤膜，粉尘采样头放在呼吸带高度采集，以固定的流量（15L/min～40L/min）采集15min左右的空气样品。用漏斗状滤膜时，可适当加大流量，但不得超过80L/min。

（2）          长时间连续采样，先用一个空白滤膜装入采样头调节好采样流量，再换上已称重滤膜，采样头固定在呼吸带高度的采样点（定点采样）或者佩戴在采样对象的前胸上部，进气口尽量接近呼吸带（个体采样），以恒定的流量（1L/min～5L/min）采集数小时或一个工作班（8小时）的空气样品。采样过程中，要防止滤膜过载。若有过载可能，应及时更换新的采样滤膜。

3．样品保存 采样后，用镊子取出滤膜，将滤膜的接尘面朝里对折两次，置于清洁容器内；或将滤膜夹取下，直接放入原来的滤膜盒中。室温下运输和保存。携带运输过程中应防止粉尘脱落或二次污染。

4．样品的称量 采样后滤膜置于室内2h，除静电后，在分析天平上准确称量（称量条件尽可能与采样前一致）。滤膜上总粉尘的增量不得小于0.1mg，不得大于5mg。直径75mm漏斗状滤膜粉尘增重不受此限。

[结果计算]

1．空气中总粉尘短时间浓度：

                  m₂ － m₁         

            C = —————— × 1000 …… （1）

Q×t

式中：C － 空气中总粉尘的浓度，mg／m³；

m₂ － 采样后的滤膜质量，mg；

m₁ － 采样前的滤膜质量，mg；

Q － 采样流量，L／min；

t － 采样时间，min。

2．空气中总粉尘时间加权平均浓度计算。

（1）全工作日(8h)采样时按公式（2）计算，实际工作班时间超过或不足8h时，仍按照8h计算，即公式（2）中t用480min。

m₂－m₁

C_TWA =------------------×1000………………… (2)

         Q×t

式中：C_TWA——空气中8小时呼尘时间加权平均浓度 (mg/m³)；

m₁ —— 采样前滤膜的质量 (mg)；

m₂ —— 采样后滤膜的质量 (mg)；

Q—采样流量 (L/min) ；

t—采样时间（min），为480 min。

（2）分时段采样时时间加权平均浓度按公式（3）计算。

C₁T₁＋C₂T₂＋…＋C_nT_n

C_TWA ＝ ——————————――       ………………………… （3）

8

式中：C_TWA       － 空气中粉尘8h时间加权平均浓度(mg/m³)；

C₁、C₂、C_n       －   各时段空气中呼尘平均浓度(mg/m³)；

T₁、T₂、T_n － 劳动者在相应浓度下的工作时间 (h)；

８                － 时间加权平均容许浓度规定的8h。

[注意事项]

1．本法为我国现行职业卫生标准采用的基本方法，如果用其他仪器或方法测定粉尘质量浓度时，必须以本法为基准。

2．本法的检出限为0.1mg，最低检出浓度为0.2mg／m³（以0.01mg天平，采集500L空气样品计）。

3．过氯乙烯滤膜有明显的静电性和憎水性，能牢固地吸附粉尘，但不耐高温，易溶于有机溶剂。已采样滤膜可留作测定粉尘分散度。在55℃以上的环境中可用玻璃纤维滤膜。

4．采样前后滤膜称量应使用同一台分析天平，称量前，滤膜应在天平室内放置2h以上，室内湿度控制在30%～60%，尽量保持温度与湿度稳定。

5．测尘滤膜通常带有静电，影响称量的准确性，因此，应在每次称量前除去静电。

6．采样后，滤膜上粉尘增重若小于0.1mg或大于5mg，应重新采样。

（二）呼吸性粉尘浓度测定

[原理] 空气中粉尘通过采样器上的预分离器，分离出的呼吸性粉尘颗粒采集在已知质量的测尘滤膜上，由采样后的滤膜增量和采气量，计算出单位体积空气中呼吸性粉尘的质量。

[器材] 呼吸性粉尘采样器（预分离器、泵和流量计，预分离器对粉尘粒子的分离性能应符合粉尘粒子空气动力学直径均在7.07μm以下，且直径5μm的粉尘粒子的采集率为50%的要求）；分析天平（感量0.01mg）；其余器材同总粉尘浓度测定。

[操作步骤]

1．    旅膜的准备，滤膜在天平室内放置2h以上，用镊子取下滤膜两面的衬纸，将滤膜通过除静电器，除去滤膜的静电，在分析天平上准确称量。在衬纸上和记录表上记录滤膜的质量和编号。

2．    采样，根据测定目的选择采样方式，根据测定目的选择定点采样或者个体采样，采样流量由预分离器决定，不能随意改动，一般短时间采样流量为10～20L/min，长时间采样流量为1.7～2L/min。采样时将采样头迎向含尘气流，当生产中有飞溅的尘土时，开口式（直径>2cm）采样头可侧向含尘气流。采样时应注意保持采样泵流速恒定，记录滤膜编号、采样日前和地点、采样流量、采样点生产情况、防尘措施，并准确记录采样持续时间。

（1）          短时间采样 在选择好的采样点，先用一个空白滤膜装入采样头中，旋紧，开动采样器调节至所需流量（如采样器具备自动调节流量变化的功能，此步骤可省略），然后换上已称重的滤膜，粉尘采样头放在呼吸带高度采集，以固定的流量空气样品。由于呼吸性粉尘浓度低于总粉尘浓度，因此采样时间应较总粉尘测定适当延长。

（2）          长时间连续采样，先用一个空白滤膜装入采样头调节好采样流量，再换上已称重滤膜，采样头固定在呼吸带高度的采样点（定点采样）或者佩戴在采样对象的前胸上部，进气口尽量接近呼吸带（个体采样），以恒定的流量采集数小时或一个工作班（8小时）的空气样品。采样过程中，要防止滤膜过载。若有过载可能，应及时更换新的采样滤膜。

3．样本的保存和称量同总粉尘浓度测定

[结果计算]计算公式同总粉尘浓度测定。

[注意事项]

1．  本方法为测定呼吸性粉尘的基本方法，如果使用其他仪器或方法测定呼吸性粉尘浓度时，须以本方法为基准。

2．  必须采用技术合格的呼吸性粉尘采样器，呼吸性粉尘采样器的预分离器对粉尘颗粒的分离率应符合BMRC（British Medical Research Council）曲线。呼尘的空气动力学直径应在7.07μm 以下，其中空气动力学直径5μm粉尘颗粒的采集率为50%。

3．  在高温或存在有机溶剂的环境中，可改用玻璃纤维滤膜。

七、粉尘测定对仪器的要求和建议

1.      最好选择个体采样器，流量1～5L/min，配备总粉尘和呼吸粉尘采样头。

2.      采样泵能连续工作8小时以上，采样泵具有恒定流量的能力。

3.      采样头开口选择小口式（<1.5cm），防止泥浆飞溅，采样头封闭性好，呼吸性粉尘的采样头的分离器应符合标准要求的分离效率。

4.      测定呼吸性粉尘浓度应具备分析天平（感量0.01mg）和气象条件室，采样前后在同样温度和湿度条件下测量滤膜。