工作场所空气中有毒物质的采样监测策略

梅勇杨磊袁鹏马晓钟

我国制定的工作场所有害因素职业接触限值分为三种容许浓度，即时间加权平均容许浓度（Permissible concentration-Time Weighted Average, PC-TWA）、最高容许浓度（Maximum Allowable Concentration, MAC）和短时间接触容许浓度（Permissible Concentration-Short Term Exposure Limit, PC-STEL）^[1]，这样，评价工作场所卫生状况和作业者接触毒物水平的指标增加了，其职业环境监测的测定方式各异，当承接了工作场所有毒物质监测任务后，到底用哪种容许浓度作为评价指标、如何进行采样监测是监测人员首要解决的问题。

1 监测人员应掌握拟监测毒物的性质、存在状态

监测人员首先要了解该毒物质的理化性质和在空气中存在状态，搞清其来源、种类、侵入途径和代谢途径。生产过程中毒物来源主要有原材料、中间产品、成品、副产品、夹杂物、废弃物和辅助原料，有时也来自热分解产物及反应产物等。作业场所空气中的有毒物质，大多来源于工业生产过程中逸出的废气和烟尘，空气中有毒物质一般以气体、蒸气、烟、雾、尘及气溶胶等不同状态存在，有时则以多种形态同时存在于空气中，不同状态的毒物需要用不同的方法和采样仪器进行采集^[2]。有机溶剂蒸气大多用固体吸附剂采样（刺激或窒息性气体除外），如美国OSHA和NIOSH所颁布的对空气中有机蒸气的监测方法中应用活性炭吸附剂采样者已达数百种之多^[3]。正确的空气样品采集方法，要根据待测物的性质、存在状态、各种采样方法的适用性、拟采用的评价标准等来决定空气采样器和空气收集器，合理采样监测方式还须考虑采样策略和采样技术，并根据监测目的和实际接触情况作相应调整。

2 监测人员要熟悉职业接触限值的应用范围

工作场所有害因素职业接触限值的三种容许浓度各有其不同的应用范围。

2.1 PC-TWA

它是按8h工作日内各个工作任务接触持续时间与其相应浓度的乘积之和除以8，

得出8h工作中的时间加权平均浓度（TWA），它能更好地反映接触水平，克服了MAC 忽视工人工作活动而单纯考虑工作场所中有害物质浓度的缺陷，尤其适用于工人在工作期间流动性较大的行业。对工人在8h工作中仅有部分时间接触有害物质的行业，如果仍采用MAC来反映工人的实际接触水平，显然会夸大其接触水平，也不利于进一步研究暴露-健康效应关系^[4]。

TWA采样应包括整个工作时间（8h），工作任务可看作是生产场所各种活动，包括辅助性劳动以及工间休息，因此，仅仅测定劳动甚至主要操作时的TWA是不恰当的，这不符合8h时间加权平均浓度的概念，也没能客观反映实际接触水平。如果实际接触毒物工作时间是4h甚至更短，应将其它非作业时间（如工间休息、离岗去其它场所）的接触浓度作为“零”，但采气体积应考虑在内或不停止采样，最后折算成8h工作班的TWA^[5]。应用个体采样器做个体采样（personal sampling）所得到的TWA浓度值，主要适用于评价作业者接触水平，工作场所的定点区域采样（area sampling），主要适用于工作环境卫生状况的评价。

对于那些生物学作用快的有毒物质，如一些刺激性或窒息性的气体，TWA就不适合了，须采用PC-STEL或MAC采样监测方式。

2.2 MAC

指在一个工作地点、一个工作日内任何时间均不应超过的有毒物质的浓度。MAC是针对急性作用大、刺激作用强或危害性较大的有毒物质而制定的最高容许接触限值，工作场所中有毒物质的浓度必须控制在MAC限值以下，而不容许超过此限值^[6]。过去50年来我国劳动卫生标准一直采用MAC，从事职业卫生工作者十分熟悉MAC，但在新的职业接触限值中，MAC的定义变了，应用范围也缩小了。

2.3 PC-STEL

是指在一个工作日内，任何一次接触不得超过的15分钟时间加权平均的容许浓度。PC-STEL旨在保障短时间接触不至于引起某些急性作用，只对少数有害物质（如可产生急性效应或短时间高浓度接触具有急性效应的化学物质，一般为气体或气溶胶）才规定PC-STEL^[5]。实际上PC-STEL也是一种时间加权的平均浓度，是15分钟时间加权，而不是8h时间加权，它是为了防止劳动者接触过高的波动浓度，避免过高浓度对健康的影响而制定的。在监测时间加权平均浓度的同时，对于那些浓度变化较大的工作地点，进行15分钟的有害物质接触监测评价。

应用PC-STEL时，一般采集15分钟的空气样品，当接触时间不足15分钟者，仍以15分钟折算STEL。PC-STEL是与PC-TWA相配套的一种限值^[6]，即使工作场所空气中有害物质当日的8h时间加权平均浓度符合PC-TWA限值要求，也不允许超过PC-STEL。工作场所空气中害物质浓度既要符合PC-TWA又要符合PC-STEL，还要不超过MAC，这三个容许浓度是相辅相承，互相制约的，不是一个独立应用的职业接触限值。

3 监测人员如何选择最适宜的采样监测方式

3.1 PC-TWA的采样监测方式

目前常用的采样监测方式有四类^[7,8]（见下图）。

3.1.1 全天连续采集一个样品（Full period single sample）采样监测方式

即采样从工人工作开始至工作结束，采样管只有一个，最好的采样方式是个体采样。将采样管预处理或解吸，用标准检验方法或国内外公认的方法测定，按实际采样时间（min）、采样流速（ml/min）计算出工作场所空气中待测物浓度为C mg/m³后，（计算公式，式中：C—空气中待测物浓度，mg/m³；V—为采样总体积，L；c—测得的溶液中待测物浓度，μg/ml；v—样品溶液总体积，ml。）若工人工作时间不同，为正确使用PC-TWA，需进行如下折算处理：（1）当工作时间为8h，则TWA=C；（2）若工作时间为6h，则；（3）工作时间为10h，则。

全天连续采集一个样品监测，一次获得一个数据，操作和计算简单，但不能直接从检测结果中发现空气中待测物浓度变化的波动和峰值，每个工作地点的浓度也不得而知，而且需要长时间的采样吸附剂管。另一个很实际的问题是收费标准问题没有解决，全天连续采集1个样品和全天不连续采集10个样品应按不同的价格标准进行收费，而不能简单地按样品份数多少收费。呼吁有关部门尽快制定相应的收费标准。

3.1.2 全天连续多个样品（Full period consecutive samples）采样监测方式

在一天内连续采集多个样品，每一样品的采集时间不一定相同，但采样总时间为8h。多在采样仪器、收集器容量不能满足长时间操作时采样本法，这种采样监测方式是最佳的采样策略，应用比较灵活，目前最常采用的全天2个或4个样品，它可以发现空气中待测物的浓度峰值，但多次采样多个样品，获得多个数据，操作和计算略为复杂。

3.1.3 部分时间连续采样多个样品（Partial period consecutive samples）监测方式

采样方式与全天连续多个样品监测方式相同，多用于因空气收集器容量、采样设备不能满足长时间采样监测，其采样总时间不足8h。它适用于工作日内有部分时间段空气中待测物质浓度较稳定的采样点，也可以发现空气中待测物浓度的峰值，但主要问题是空气中待测物浓度未必稳定，对未取样的时间怎么处理？严格地讲，测得的结果仅代表采样时间段的接触。这种方式连续采样监测时间不能满足8h，而不是工作时间不足8h，用PC-TWA限值去评价会存在误差，有学者建议用统计学方法去推断非采样时间的接触水平，且采样时间应超过工作时间的70%~80%，如每天工作8h，采样至少6h，这样也可以用PC-TWA限值评价。

3.1.4 随机取样（Random grab samples）（瞬时多个样品）采样监测方式

随机（random）不是随便（casual），随机是统计学的随机采样，随便是不具有统计思想的随意性采样。这种方式是采样仪器、空气收集器条件只能作短时间采样，工作日内待测物浓度较稳定的采样点，每一样品采样时间都在5min以内，这是在TWA四类采样监测方式中最差的一种，是测量时间加权平均浓度的最低要求，它容易发现空气中待测物的浓度峰值。

3.2 PC-STEL的采样监测方式^[8]

PC-STEL容许浓度规定采样时间为15min的限值，可以直接应用现有的工作场所有害物质标准检验方法或加以适当改进后进行采样监测。过去采样时间为15min的标准检验方法可直接采用；过去采样时间超过15min的检验方法，为了与PC-STEL配套，可减少采样时间至15min；过去采样时间不足15min的检验方法，可延长采样时间至15min或在15min内采样2-3次，确保采样时间为15min，按PC-STEL要求计算、评价。

3.3 MAC的采样监测方式

MAC没有规定采样多长时间，但规定不能超过15min。因此过去检验方法中采样时间<15min的，可直接应用，也可以用注射器、采气袋等瞬间采样（此时强调所采集的待测物量应满足MAC的分析方法灵敏度、检出限的需要，否则会出现假阴性；而TWA采样则时间长、体积大、待测物量多，测定灵敏度、检出限不是主要的问题，TWA采样应强调采样监测方式是否合理，是否满足容许浓度的要求）；过去检验方法采

样时间>15min的，缩短采样时间<15min即可。MAC是最高允许浓度，应了解生产工艺、毒物存在状态、存在时间，能瞬间取样，以便检测到空气中待测最高时的浓度。

4 监测人员要准确理解PC-TWA和TWA概念

PC-TWA是时间加权平均容许浓度（Permissible Exposure-Time Weighted Average, PC-TWA）的英文缩写，它是一个职业接触限值，是一个点值或一把尺子，是强制性职业卫生标准限值。TWA是时间加权平均值（或时间加权平均浓度），是指考虑了以时间为权重的值或浓度，是一些测定数据，是可以组成连续或不连续的一段线。不能将TWA混同并取代PC-TWA作为“时间加权平均容许浓度”的英文缩写，就好比不能将一块布料混同并取代一把尺子一样^[9]。

我国工作场所有害因素职业接触限值（GBZ 2-2002）制定了300余种毒物的容许浓度，新增加的许多毒物的容许浓度没有对应的监测方法，更没有标准方法^[8]，过去已有的监测方法是针对2002年以前的职业卫生标准MAC研制的，现阶段迫切需要加快研究、验证和积累与新的职业卫生标准GBZ 2-2002相配对的检验方法，特别是与PC-TWA相配套的采样监测方法。