一、粉塵的化學成分和粉塵濃度

　　作業場所空氣中粉塵的化學成分和濃度是直接決定其對人體危害性質和嚴重程度的重要因素。根據化學成分不同，粉塵對人體可有致纖維化、刺激、中毒和致敏作用。結晶形和非結晶形、游離型和結合型二氧化硅對人體的危害作用是不同的。粉塵游離二氧化硅含量愈高，致纖維化作用愈強，危害愈大。非結晶形比結晶形二氧化硅致肺纖維化作用輕。直接引起肺塵埃沉著病(即塵肺病，下同)的粉塵是指那些可以吸入到肺泡內的粉塵，一般稱為呼吸性粉塵，因此，呼吸性粉塵中游離二氧化硅含量才更具有實際意義。含有不同成分的混合性粉塵，其對人體危害不同。某些金屬粉塵如鉛及其化合物，通過肺組織吸收，進入血循環，引起中毒；如六價鉻混入水泥中雖只有0．01％，但可增強粉塵的致敏性。同一種粉塵，作業環境空氣中濃度愈高，暴露時間愈長，對人體危害愈嚴重。因此，在評價粉塵的致病作用時，一定要了解粉塵的化學組成和濃度。

　　二、粉塵的分散度

　　勞動衛生學上粉塵的粒徑分布也叫做粉塵的分散度，是指物質被粉碎的程度。以粉塵粒徑大小(μm)的數量或質量分數來表示，前者稱為粒子分散度，粒徑較小的顆粒愈多，分散度愈高，反之，則分散度低；后者稱為粉塵質量分散度，即粉塵粒徑較小的顆粒質量分數愈大，質量分散度愈高，吸入量愈多，對人體危害越嚴重。

　　粉塵分散度的高低與其在空氣中的懸浮性能、被人體吸入的可能性和在肺內的阻留及其溶解度均有密切的關系。

　　(1)粉塵的分散度與其在空氣中的懸浮性粉塵粒子的大小直接影響其沉降速度。分散度高的塵粒，由于質量較輕，可以較長時間在空氣中懸浮，不易降落，這一特性稱為懸浮性。如以密度為2．62g／cm3的石英粉塵為例，根據其粒徑的不同，其在靜止空氣中的沉降速度見表1—1。

　　表1—1不同粒徑的石英粉塵在靜止空氣中的沉降速度

 

　　從上表可以看出粉塵的沉降速度隨其粒徑的減小而急劇降低，在生產環境中，直徑大于10μm的粉塵很快就會降落，而直徑為1μm左右的粉塵可以較長時間懸浮在空氣中而不易沉降。塵粒在空氣中呈漂浮狀態的時間愈長，被吸入肺內的機會就愈多。粉塵在空氣中的懸浮時間與許多因素有關，除與粉塵分散度有關外，還與粉塵的密度和塵粒的形狀有關。從衛生學的觀點來看，只有那些分散度高、易于懸浮的粉塵才對人體有危害，因為工人在整個工作日的勞動過程中將持續地吸人這種粉塵。

　　在生產條件下，由于機械的轉動、工人的走動以及存在熱源等因素的影響，經常會有氣流運動，這些因素都能延長塵粒在空氣中的懸浮時間，一般在生產環境中能較長時間懸浮在空氣中的粉塵多為10μm以下的塵粒。

　　(2)粉塵分散度與其表面積的關系總表面積是指單位體積中所有粒子表面積的總和。粉塵的分散度愈高，粉塵的總表面積就愈大，如1個1cm3的立方體其表面積為6cm2，當將之粉碎成直徑為1μm的顆粒時，其總表面積就增加到6m2，即其表面積增大10000倍。因而分散度高的粉塵容易參加理化反應，如有些粉塵可與空氣中的氧氣發生反應從而引起粉塵的自燃或爆炸。分散度高的粉塵，由于其表面積大，因而在溶液或液體中的溶解速度也會增加。

　　粉塵還可以吸附有毒氣體，如一氧化碳、氮氧化物等，分散度愈高吸附的量也愈大，對人體危害亦愈大。

　　實驗證實：用質量相同而分散度不同的石英塵做氣管注入時，發現直徑愈小(1～2μm)，病變愈重；而在塵粒數相同、質量不等時，則僅在粒徑較大的(即質量較高的)一組病變較重。可見在硅沉著病的發生發展中，粒子大小雖有一定意義，但進入肺內粉塵的量則起著更重要的作用。

　　粉塵分散度與其在呼吸道的阻留有關。由于粉塵的粒子直徑、密度、形狀不同，呼吸道結構以及呼吸的深度和呼吸頻率等差異的影響，粉塵在鼻咽區、氣管和支氣管區和肺泡區的阻留沉積是不相同的。為了相互比較，采用空氣動力學直徑(AED)這個參數來表示。所謂AED是指某種粉塵粒子a，不論其幾何形狀、大小和相對密度如何，如果它在空氣中沉降速度與一種相對密度為1的球形粒子b的降落速度相同時，則b的直徑即可算作為a的AED。粉塵粒子投影直徑(dp)換算成AED的公式為：

 

　　式中dp——光鏡下投影直徑，pm；

　　Q——粉塵相對密度。

　　球形AED為10～15μm的粒子主要沉積于上呼吸道，而5μm以下的粒子則多可達呼吸深部和肺泡區。據此，把粉塵分為非吸入性粉塵和可吸入性粉塵。后者多指直徑小于15μm的塵粒，而直徑小于5μm的粒子稱為呼吸性粉塵。

　　三、粉塵的溶解度

　　粉塵溶解度的大小與其對人體的危害性有關。對于有毒性粉塵，隨著其溶解度的增加，對人體中毒作用增強，如鉛、砷等；而面粉、糖等粉塵溶解度高，易吸收，并被排出，故反而可減輕對人體的危害。石英塵是難溶物質，在體內持續產生毒害作用，故其危害極其嚴重。正常情況下，呼吸道黏膜pH是6．8～7．4，吸入粉塵引起pH范圍改變，則可導致黏液纖毛上皮組織排除功能障礙，致使粉塵阻留。

　　四、粉塵粒子的密度、形狀和硬度

　　粉塵密度的大小與其沉降速度有關，當塵粒大小相同時，密度大的粉塵沉降速度快，在空氣中的懸浮性小。在通風除塵裝置的設計上要考慮粉塵的密度，需采用不同的控制風速。此外粉塵在呼吸通內的阻留也與其密度有關。

　　粉塵粒子的形狀是多種多樣的。常見的形狀有球形(如炭黑粉塵)、菱形(如石英粉塵)、葉片形(如云母粉塵)、纖維形(如石棉、棉花、玻璃纖維、礦物纖維等)，此外，還有凝聚體和聚集體等形狀。

　　阻留在上呼吸道或迷人眼睛內的粉塵，特別是銳利而堅硬的塵粒會引起局部機械性損傷或慢性炎癥；而進入肺泡的塵粒，由于其質量較小，環境濕潤，并受肺泡腔表面活性物質影響，可以減輕機械損傷的程度。

　　五、粉塵的荷電性

　　粉塵粒子可帶有電荷，其來源可能是由于物質在粉碎過程中因摩擦而帶電，或與空氣中的離子碰撞而帶電。塵粒的荷電量除與其粒徑大小、密度有關外，還與作業環境溫度和濕度有關。溫度升高時荷電量增高，濕度增加時荷電量降低。

　　粉塵的荷電性對粉塵在空氣中的懸浮性有一定的影響，帶相同電荷的塵粒，由于相互排斥而不易沉降，因而增加了塵粒在空氣中的懸浮性；帶異性電荷的塵粒則因相互吸引、易于凝集而加速沉降。

　　六、粉塵的爆炸性

　　懸浮在空氣中的某些粉塵，當達到一定濃度時，如果存在著能量足夠的火源(如火焰、電火花、熾熱物體或由于摩擦、振動、碰撞等引起的火花)，就會發生爆炸。具有爆炸危險的粉塵在空氣中的濃度只有在一定范圍內才能發生爆炸。因此，對于有爆炸危險性的粉塵，在進行通風除塵系統設計時，必須給予充分注意，采取必要的防爆措施。