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2020, 37(2):131-137.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2020.19624

Quantitative comparison of six common occupational health risk assessment models for small printing companies


Institution for Occupational Health and Radiation Protection, Zhejiang Provincial Center for Disease Control and Prevention, Hangzhou, Zhejiang 310051, China

Received: 2019-09-12;  Accepted:2019-01-26;  Published: 2020-03-14

Fund project: This study was funded

Corresponding Author: ZHANG Mei-bian, Email: mbzhang@cdc.zj.cn  

Competng interests  None declared

[Background] There are more than ten kinds of occupational health risk assessment models in the world. Each model has its own advantages and limitations due to its different technical principles. Different models may generate inconsistent results of risk assessment towards a single hazard. At present, there are few reports on the differences among various occupational health risk assessment models.

[Objective] The purpose of this study is to understand the differences among six commonly used occupational health risk assessment models, and to provide references for the formulation of relevant standards and for the methodological study and application of occupational health risk assessments.

[Methods] The printing and laminating positions of seven small printing companies in Zhejiang Province were selected as study subjects in 2019. Because they were exposed to the same risk factors, the inherent risks of both positions were estimated by comparing occupational hazard concentration ratio (the ratio of hazard concentration to occupational exposure limit), and then were used to determine the accuracy of results calculated by each risk assessment model. Six common occupational health risk assessment models (i.e., U.S. EPA model, Singapore model, UK COSHH model, Australian model, Romanian model, and ICMM model) were used to assess the identified occupational health risk factors of the selected printing and laminating positions. A quantitative comparison of the risk assessment models was conducted using risk ratio (RR) to verify the accuracy and analyze the parallelism and correlation of the assessment results.

[Results] The average xylene and ethyl acetate concentration ratio of the laminating positions (0.33±0.40) in the selected seven printing companies was greater than the ratio of the printing positions (0.08±0.07) (P < 0.05), thus it was the basis for judging the accuracy of model evaluation results that higher inherent risk of xylene and ethyl acetate in laminating positions than that in printing positions. According to U.S. EPA model and Singapore model, the mean RR of xylene and ethyl acetate in laminating positions was higher than that in printing positions (P < 0.05), which was consistent with the inherent risk of the two positions. The assessment results of other models failed to distinguish the risk difference between the two positions. The parallelism analysis results showed that RRU.S. EPA=0.65±0.34, RRUK COSHH=0.50±0.15, RRSingapore model=0.36±0.15, RRAustralian model=0.34±0.15, RRICMM=0.34±0.08, and RRRomanian=0.20±0.10 (P < 0.05). The correlation analysis results showed that the concentration ratio of each occupational hazard in the laminating and printing positions of the seven companies was correlated with the RR of each model (P < 0.01), and the correlation coefficient was the largest for RRU.S.EPA model and RRSingapore model (r=0.761 and 0.792, P < 0.01), and the smallest for RRUK COSHH model (r=0.330, P < 0.01). The correlation analysis results also showed that there was a correlation between RR of each model except that between RRU.S.EPA model and RRUK COSHH model; the correlation coefficient (r) between RRU.S.EPA model and RRSingapore model was 0.601, the values between RRU.S.EPA model and other RRs were < 0.5 (P < 0.01), and the values between RRSingapore model and other RRs were greater than 0.7.

[Conclusion] Both U.S. EPA model and Singapore model have better assessment accuracy and strong correlation with the field survey based occupational hazard concentration ratio. U.S. EPA model and UK COSHH model are relatively independent, while Singapore model has strong correlations with other models.

Key Words: printing industry;  occupational health;  risk assessment;  model;  quantitative;  comparative study 

表 1

美国EPA模型和英国COSHH模型风险评估结果转换

Table 1

Transformation of risk assessment results of U.S. EPA model and UK COSHH model

表 2

7家印刷企业职业卫生基本情况及风险因子检测结果

Table 2

Basic information of occupational hygiene and risk factor levels in seven printing companies

表 3

7家印刷企业印刷岗位和复合岗位风险因子浓度比值均值比较

Table 3

Comparison of mean occupational hazard concentration ratios of printing and laminating positions in seven printing companies

表 4

7家印刷企业六种风险评估模型风险比值(RR

Table 4

Risk ratios (RR) of six risk assessment models of seven printing companies

表 5

六种模型风险比值与浓度比值及六种模型风险比值间相关性分析

Table 5

Correlation analysis between risk ratio and concentration ratio and between risk ratios of six models

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我国各级医疗机构对儿童用基本药物剂型和规格的需求调查

目前国际研究领域中职业健康风险评估模型多达十几种,包括定性、定量和半定量评估模型,最常用的主要是以下六种:美国环境保护署风险评估指南(简称为美国EPA模型)[1]、新加坡化学毒物职业暴露半定量风险评估方法(简称为新加坡模型)[2]、英国健康必需品有害物质控制方法(简称为英国COSHH模型)[3]、澳大利亚职业健康与安全风险评估管理导则(简称为澳大利亚模型)[4]、罗马尼亚职业事故和职业病风险评估方法(简称为罗马尼亚模型)[5]及国际采矿和金属委员会职业健康风险评估操作指南(简称为ICMM模型)[6]。我国在参考美国EPA模型、新加坡模型和英国COSHH模型的基础上,于2017年推出了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》。该导则推荐了定量风险评估法、定性风险评估法以及接触限值比值法、接触指数法和综合指数法三种半定量风险评估法。导则中的定量方法改良自美国EPA模型;定性方法改良自英国COSHH模型;半定量方法参考了新加坡模型,且在其基础上结合我国实际情况,增加了综合指数法。

每种模型由于其建立的技术原理不同,各有其自身的优势和局限性。采用不同的模型对同一危害进行评估,得出的结果并不完全一致[7-12],这很大程度上取决于各种职业健康风险评估模型之间的差异。目前对各种职业健康风险评估模型差异的研究报道很少,因此,有必要结合我国职业病防治行业危害特点,针对现有模型开展方法学差异的研究。本研究旨在通过建立定量比较研究的理论框架,在印刷行业中运用六种常见的职业健康风险评估模型(美国EPA模型、新加坡模型、英国COSHH模型、澳大利亚模型、罗马尼亚模型和ICMM模型)进行定量比较研究,了解常用职业健康风险评估模型之间的定量差异,为相关标准制定及职业健康风险评估方法学的研究及应用提供依据。

1   对象与方法

1.1   对象

本次研究于2019年选取浙江省7家小型印刷企业印刷和复合岗位作为研究对象,原因如下:(1)印刷行业为使用有机溶剂的典型行业,所用有机溶剂(包含苯等)严重危害工人健康,具有风险评估意义,印刷和复合岗位是印刷企业使用有机溶剂的主要岗位;(2)我国中东部地区印刷企业大部分以中小企业为主,7家企业工作类型、生产过程、职业危害相似,且这些中小企业往往缺乏全面的职业病防治措施,导致职业健康危害发生的概率较高[13]

1.2   风险因子识别及职业病危害因素检测

1.2.1   现场劳动卫生学调查

运用职业卫生现场调查方法,收集企业基本情况、工艺流程、作业方式和工作制度,识别现场职业病危害因素,调查现场职业病危害防护设施等情况。

1.2.2   风险因子识别、确定

本次选取的7家印刷企业均为小型私营企业,主要对塑料包装袋进行印刷。印刷工艺包括印前处理、印刷、复合、印后加工(裁切制袋等)。印刷企业接触有毒有害化学品较多,如乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、苯、甲苯、二甲苯等。印刷、复合过程是产生职业病危害因素的主要环节。本次调查通过对选定的7家印刷企业进行风险因子识别,确定其主要风险因子为苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮;主要风险岗位为印刷和复合岗位。

1.2.3   职业病危害因素检测

根据GBZ 159—2004《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》和GBZ/T 160《工作场所空气有毒物质测定》、GBZ/T 300《工作场所空气有毒物质测定》对7家印刷企业印刷和复合岗位工作场所空气中存在的苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮进行浓度测定。

1.3   职业健康风险评估模型及定量比较理论

六种常用职业健康风险评估模型(美国EPA模型、新加坡模型、英国COSHH模型、澳大利亚模型、罗马尼亚模型和ICMM模型)原理和评估模型详见相关报道[1-6, 8, 14]

1.3.1   风险等级转换[15]

六种职业健康风险评估模型所得出的风险水平不一,为了便于比较各模型的风险评估结果,将美国EPA模型非致癌风险评估结果,即危害商数进行风险水平分级,划分为5级;参考新加坡模型的风险等级将英国COSHH模型的控制等级进行了转换,详见表 1。转换后,六种模型的评估结果均转换为代表风险水平的分级资料:美国EPA模型、澳大利亚模型、新加坡模型和ICMM模型的风险评估结果分为5级,罗马尼亚模型的风险评估结果分为7级,英国COSHH模型的风险评估结果分为4级。

表1

美国EPA模型和英国COSHH模型风险评估结果转换

Table1.

Transformation of risk assessment results of U.S. EPA model and UK COSHH model

1.3.2   风险比值(ratio of risk,RR)的引入[15]

为了使各模型的风险评估结果之间具有可比性,引入RR的概念。RR的定义为:应用某种模型得出某种职业病危害因素的风险水平等级与该模型的风险水平总等级数之间的比值。RR可以代表应用某模型得出的职业病危害因素的相对风险水平,使得应用不同模型得出的风险水平之间具有可比性。RR大于0.5,其风险水平判定为中等以上。

1.4   定量比较

1.4.1   六种模型评估结果准确性验证

印刷和复合岗位固有风险水平高低的判定主要是基于风险定义,即在风险因子的固有危害后果相同情况下,其暴露概率或暴露浓度越高,其风险越大。两个岗位产生的风险因子(苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮)是相同的,其固有危害后果相同,因此两个岗位的固有风险大小取决于风险因子的浓度大小。为了便于比较两个岗位之间不同风险因子的浓度大小,本研究采用了浓度比值,即各风险因子的浓度与其职业接触限值(苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮的职业接触限值分别为:6、50、50、200、300、300 mg·m-3)的比值。通过比较各企业印刷岗位和复合岗位浓度比值大小,来确定各企业印刷和复合岗位的风险大小,以此作为判定各模型风险评估结果准确性的依据。

1.4.2   六种模型评估结果平行性分析

对同一风险进行评估,六种模型得到的风险比值并不完全相同,以7家印刷企业印刷和复合岗位作为研究对象,对六种模型得出的平均风险比值进行排序,评价其平行性。

1.4.3   六种模型评估结果的相关性

对六种模型得出的RR进行相关性分析,对六种模型评估的RR结果与其对应的风险因子浓度比值进行相关性分析。

1.5   统计学分析

采用SPSS 21.0软件进行统计分析。对印刷、复合两个岗位的浓度比值差异分析采用非参数检验;采用单因素方差分析对六种模型评估结果进行统计分析(方差齐时采用LSD两两比较法,方差不齐时采用Dunnett T3两两比较法)。采用Spearman相关分析对各种风险评估模型的评估结果进行相关性分析。检验水准α=0.05。

2   结果

2.1   7家企业各风险因子的浓度比值

企业职业卫生基本情况及检测结果见表 2。7家企业印刷和复合岗位风险因子浓度比值范围:苯为0.10~0.33;甲苯为0.02~0.27;二甲苯为0.04~0.62;乙酸乙酯为 < 0.01~1.49,印刷企业3的复合岗位乙酸乙酯浓度超标;丙酮为 < 0.01~0.03;丁酮为 < 0.01~0.01。

表2

7家印刷企业职业卫生基本情况及风险因子检测结果

Table2.

Basic information of occupational hygiene and risk factor levels in seven printing companies

表 2可以看出,各企业复合岗位风险因子的浓度比值普遍大于印刷岗位。各企业印刷岗位和复合岗位各风险因子浓度比值均值结果见表 3,7家企业印刷岗位和复合岗位间苯、甲苯、二甲苯、丙酮和丁酮浓度比值差异无统计学意义;但复合岗位二甲苯和乙酸乙酯浓度比值均值(0.33±0.40)大于印刷岗位(0.08±0.07)(P < 0.05),因此以复合岗位的固有风险高于印刷岗位作为六种模型评估结果准确性的判定依据。

表3

7家印刷企业印刷岗位和复合岗位风险因子浓度比值均值比较

Table3.

Comparison of mean occupational hazard concentration ratios of printing and laminating positions in seven printing companies

2.2   职业健康风险评估模型结果及定量比较

2.2.1   六种模型评估结果准确性验证

各企业印刷岗位和复合岗位二甲苯、乙酸乙酯RR表 4,美国EPA模型、新加坡模型得出复合岗位RR均值高于印刷岗位(P < 0.05),与岗位固有风险相符。其他各模型未能区分印刷岗位和复合岗位的风险差异。

表4

7家印刷企业六种风险评估模型风险比值(RR

Table4.

Risk ratios (RR) of six risk assessment models of seven printing companies

2.2.2   六种模型评估结果的平行性结果

7家企业印刷岗位和复合岗位6种风险因子的RR均值:美国EPA模型RR均值(0.65±0.34)最大,其次为英国COSHH模型(0.50±0.15),再次为新加坡模型(0.36±0.15)、澳大利亚模型(0.34±0.15)和ICMM模型(0.34±0.08),罗马尼亚模型RR均值(0.20±0.10)最小(4个层次之间两两比较,P < 0.05)。

2.2.3   六种模型评估结果相关性分析

表 5可以看出各风险因子浓度比值与各模型RR间均存在相关性(P < 0.01),浓度比值与RR美国EPA模型RR新加坡模型的相关系数最大(r=0.761、0.792),与RR英国COSHH模型的最小(r=0.330)。各模型RR间相关性分析结果显示:RR美国EPA模型RR英国COSHH模型之间无相关性,其他各模型RR间均存在一定的相关性(P < 0.01);RR美国EPA模型与其他模型RR间的相关系数较小,与RR新加坡模型r值为0.601,与其他模型RRr值均小于0.5;RR新加坡模型与其他各模型RR间的r值均大于0.7。

表5

六种模型风险比值与浓度比值及六种模型风险比值间相关性分析

Table5.

Correlation analysis between risk ratio and concentration ratio and between risk ratios of six models

3   讨论

本研究通过建立风险评估模型定量比较研究的理论框架,即通过可比性转换,引入RR的概念,使得各种职业健康风险评估模型的风险评估结果具有可比性。对7家印刷企业印刷和复合岗位运用六种常见的职业健康风险评估模型(美国EPA模型、新加坡模型、英国COSHH模型、澳大利亚模型、罗马尼亚模型和ICMM模型)进行了定量比较研究,重点从六种模型评估结果准确性、平行性和相关性进行了分析。

从六种模型RR准确性验证结果可以看出:复合岗位二甲苯+乙酸乙酯的职业健康风险高于印刷岗位,美国EPA模型、新加坡模型得出复合岗位RR均值高于印刷岗位(P < 0.05)的结果,而其他模型未能发现两种岗位的健康风险差异;可能原因是美国EPA模型、新加坡模型暴露评估是根据暴露浓度计算的,英国COSHH模型评估风险与现场暴露浓度无关,澳大利亚模型、罗马尼亚模型和ICMM模型为定性评估模型,暴露等级的判定受主观经验影响较大,不够客观。从表 5结果可以看出:浓度比值与各模型RR相关性分析结果也可以验证该结论,美国EPA模型与新加坡模型RR与浓度比值相关系数最大,最能体现相同危害因素在不同暴露浓度下的风险差异。

有文献报道,印刷企业发生过使用有机溶剂导致的急性苯中毒事故[16-17]:1998年某女工在一外资企业印刷岗位工作3个月后,经体检发现白细胞、红细胞数目降低,周身乏力、食欲差,偶有鼻血和牙龈出血,根据GB 3230—1997《职业性苯中毒诊断标准及处理原则》诊断为慢性重度苯中毒,治疗4个月后病情不断恶化后死亡;2005年北京某印刷厂复合岗位女工工作3年后出现头晕、牙龈出血、全身乏力等症状,诊断为重型再生障碍性贫血(慢性苯中毒)。本研究中美国EPA模型、新加坡模型、英国COSHH模型、澳大利亚模型、罗马尼亚模型、ICMM模型评估7家印刷企业苯的RR分别为1、0.6、0.8、0.6、0.3、0.5,美国EPA模型、新加坡模型、英国COSHH模型和澳大利亚模型RR均在0.6以上,属于中度以上风险。

综合上述分析,美国EPA模型、新加坡模型具有相对较好的评估准确性。

6种模型的RR顺序为:RR美国EPA模型最大,其次为RR英国COSHH模型,再次为RR新加坡模型RR澳大利亚模型RRICMM模型RR罗马尼亚模型最小(4个层次之间均P < 0.05)。分析可能的原因如下:(1)危害等级判定方式不一致。美国EPA模型、英国COSHH模型和新加坡模型对危害因素的危害等级划分是依据大量动物实验数据和人群流行病学调查,等级划分比较明确。美国EPA模型中的吸入单元风险和参考浓度两个参数是根据大量的实验动物或职业人群空气化学物暴露的吸入毒性研究所获得的资料,应用吸入剂量模型,通过一系列的模型外推而得到。英国COSHH模型中的健康危害水平是根据欧盟危害分类系统的危险度术语进行分级。新加坡模型主要根据美国政府工业卫生学家协会和国际癌症研究机构致癌作用分类对化学物的毒性进行危害分级,还可根据化学物急性毒性实验的半数致死剂量和半数致死浓度进行化学物的危害分级。因此,上述三种模型对危害因素的危害水平判定依据充分,较为客观准确。而澳大利亚模型、ICMM模型、罗马尼亚模型属于定性模型,对危害分级的判定基于评估人员的主观判断,可能出现偏倚。(2)暴露等级判定方式不一致。美国EPA模型、英国COSHH模型、新加坡模型对暴露等级的判定均主要依据危害因素本身的理化特性、暴露浓度、暴露时间等因素,暴露等级判定相对客观和准确。澳大利亚模型、ICMM模型、罗马尼亚模型在评价暴露水平时,一般基于评估人员的专业知识和工作经验来判定某危害因素发生健康损害的概率大小,主观性较强,也容易产生低估。这与本课题组之前在电镀行业、起重机制造业和木质家具制造业进行评估得出的结果[15]相似。

美国EPA模型与英国COSHH模型不存在相关性,其他各模型之间均存在一定的相关性(P < 0.01)。美国EPA模型与其他模型间的相关系数较小;新加坡模型与其他各模型之间的相关系数均大于0.7。这与本课题组之前在电镀行业、起重机制造业和木质家具制造业进行评估得出的结果(美国EPA模型与其他5个模型没有相关性,英国COSHH仅与新加坡模型相关,新加坡模型与罗马尼亚模型、澳大利亚模型和ICMM模型相关,罗马尼亚模型、澳大利亚模型和ICMM模型之间也存在正相关关系)[15]有相似之处,但存在差异。两项研究结果均发现美国EPA模型和英国COSHH模型相对较独立,新加坡模型与其他模型的相关性均较强;本研究得出各模型间的相关性高于本课题组之前得出的结论[15]。可能的原因是:本研究选取了同行业的7个企业,企业规模、岗位、风险因子、接触时间均相似,现场风险因子检测浓度偏低(只有企业3的复合岗位乙酸乙酯超标,其他均符合要求,且苯、甲苯、二甲苯、丙酮和丁酮检测结果均很低),这导致很多影响风险评估结果的因素未能发挥作用,评估结果总体差距较小,未能明显区分出各模型RR的差异。

从以上比较分析可以得出以下结论:(1)引入RR的定量比较框架可以区分不同职业健康风险评估模型的差异;(2)美国EPA模型、新加坡模型具有相对较好的评估准确性,与风险因子现场浓度相关性较强;(3)美国EPA模型和英国COSHH模型相对较独立,新加坡模型与其他模型的相关性均较强。

本研究结果可为职业健康风险评估方法学的研究提供参考依据,为印刷行业职业性化学危害因素的职业健康风险评估提供方法的选择、应用指导。本研究是在7家印刷企业进行研究测试,测试样本间区别较小,可将本研究复制到更多的行业,进一步比较各模型间的定量差异,以便得到更客观的结果。

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