作者简介: 李小冬(1975—), 男(汉), 内蒙古, 副教授。eastdawn@mail.tsinghua.edu.cn
为了完善建筑工程健康损害评价体系,提升施工人员职业健康水平,该文基于健康风险评价法和健康损害量化评价,建立施工粉尘健康损害评价框架。针对不同施工阶段不同工种进行粉尘损害评价,并用社会意愿支付法货币化损害结果。结合实际工程,将评价模型运用于某住宅项目主体结构施工阶段,得到各工种的粉尘健康损害值,并进行对比分析。结果表明: 评价模型可以用于施工粉尘的健康损害评价; 不同工种的粉尘健康损害存在明显差异; 在主体结构阶段,木工受到的粉尘污染最为严重。
Construction dust is one of the most significant occupational health threats for field workers. Thus, the impact of dust on human health must be accurately evaluated to improve building health impact assessments and occupational health management. A health risk evaluation system and building health impact assessment system were used to develop a health damage assessment model to evaluate the effects of dust pollution from various construction activities at different stages and to monetize the evaluation results. A typical residential building in Beijing is used as a case sample with major activities at the main structure construction stage as evaluated objectives to illustrate the evaluation steps and demonstrate the model's application and operation. The health effect analysis among worker groups shows obvious differences in the dust pollution among various construction activities, with carpenters suffering the most health damage from dust during the main structure construction stage.
建筑业作为国民经济基础行业,具有从业人员多、劳动密集、生产露天以及作业场所条件恶劣等特点,职业健康隐患显著。施工粉尘是众多健康损害因素中十分重要的一种,其污染几乎伴随着整个施工过程。有研究表明: 长期处于高浓度飘尘环境的人群容易患上慢性阻塞性肺部疾病,心脑血管病症发病率及死亡率提升[1]。量化施工粉尘带来的健康损害能有效认识并衡量粉尘危害,促进施工作业环境的改善和工人健康水平的提升,也有利于推动工人健康保障体系的完善与落实。
目前国内关于粉尘污染健康损害的研究大多针对公众健康,而非职业健康。 Haidong Kan[2]利用暴露-反应函数关系量化2001年上海市空气颗粒物污染对公众健康造成损害; Minsi Zhang[3]使用同样方法评估了2000—2004年北京的空气颗粒物污染损害。这些评价都针对城市区域环境污染,具体到施工过程中健康损害评价,相对完善的方法是 BHIAS( building health impact assessment system)[4]体系。它遵循 LCA( life cycle assessment)评价范式,使用清单数据定量分析建筑生命周期内排放污染物对人体健康带来的损害。但是粉尘的排放量与空间扩散范围不仅受到工程规模、施工工艺、施工强度等现场条件的影响,与承包商管理水平、机械化程度等人为因素相关,还常常受到季节、现场土壤性质、气象条件等自然因素的影响,很难采用清单分析的方法进行量化,所以 BHIAS的评价框架不能直接适用于粉尘损害评价。张智慧[5]曾评价施工总悬浮颗粒( total suspended particulates, TSP)对人体的健康损害,但他使用经验估计数据,认为场地内所有工人受到的健康损害相同,忽略了不同施工活动粉尘污染的差异性,评价结果有待完善。
本文建立施工粉尘健康损害量化模型,着眼于评价不同施工阶段具体施工活动中工人受到的粉尘污染,通过范围确定、粉尘浓度分析、分类特征化和加权评估等步骤,将粉尘健康损害进行货币化表征。选取案例工程进行现场监测,计算不同工种的粉尘健康损害值,以验证评价方法的可行性。评价结果可用于指导管理层完善工人健康补贴体系,提升建筑业职业健康管理水平,也为其他非清单施工污染物的健康损害评价提供可借鉴的思路。
评价模型的主要理论基础包括健康风险评价和健康损害量化评价。健康风险评价基于污染物危害特性和剂量-反应关系,估算有害因子对人体健康产生不良影响的概率,可用暴露参数描述人体经呼吸、经口、经皮肤暴露于外界物质的量和速率,计算人体吸收环境中有害物质的剂量[6]。该评价方法较为成熟,已经得到广泛运用。健康损害量化评价方法[4]是基于病理学、环境毒理学以及LCA评价框架的一套清单评价方法,通过归宿分析、效应分析及损害分析对各污染物在人体产生的损害终端进行量化评价,评价结果用DALY(disability adjust life year)值表示。该方法的参数取值明确,并已有研究[7-8]将其运用到工程实例中,验证了可行性和可操作性。
具体到施工粉尘的健康损害评价,使用健康风险评价法量化工人在某粉尘环境浓度下的健康风险概率,再通过健康损害量化评价将风险概率转化为引发的疾病以及这些疾病给人体造成的寿命损害。
遵循LCA的基本流程建立粉尘健康损害评价框架如图1所示,分为范围确定、暴露浓度监测、分类特征化和加权评估这4个步骤。
粉尘污染健康损害的主要承受对象为工地内部人员,由于不同施工阶段不同施工活动的作业环境、作业内容和设备机械使用存在差异,各工种受到的粉尘污染也不相同。例如在土方阶段,工人临土作业,受到的粉尘污染较主体施工阶段更大; 水泥砂浆在机械搅拌过程中常扬起粉尘,搅拌工人作业环境的粉尘浓度较高,其受到的污染大于经常在办公区工作的管理人员。所以损害评价的第一步是确定评价范围,包括待评价的施工阶段及主要施工活动。
本研究着眼于评价不同施工阶段具体施工活动中建筑工人受到的粉尘污染,经验估计的粉尘浓度数据不能切实反映具体施工活动的粉尘排放量和排放强度,故选用实地监测数据以确保评价结果的准确度和可信度。
现场监测时选取空气中总悬浮颗粒物TSP体积浓度作为粉尘监测指标。TSP是空气动力学直径小于100μm的悬浮颗粒物,其浓度的升高会增加慢性阻塞性肺部疾病、心血管疾病、脑血管疾病和急性呼吸道感染的发病率[5,9]。在现场待评价活动区域设置粉尘浓度采集点位进行监测,参考国家标准《工作场所空气中粉尘测定》[10]设计监测方案,使用滤膜增量法计算粉尘质量浓度。
通过分类特征化和加权评估可将粉尘浓度数据转化为健康损害值,共分4步: 计算粉尘暴露剂量、量化粉尘健康风险、计算寿命损失和货币化健康损害值,其中前2步属于健康风险评价范畴,后2步属于健康损害量化评价范畴。接下来详细介绍各步骤的计算公式及相关参数取值。
2.3.1 粉尘暴露剂量
根据暴露参数法,将监测得到的环境粉尘浓度转化为建筑工人每天每单位体重接触到的粉尘暴露剂量ADD[11],单位为mg/(kg·d)。计算式为
其中: C为粉尘环境质量浓度,单位为mg/m3。IR为呼吸速率,指人在单位时间内吸入的空气体积,单位为m3/h。考虑到现场施工人员大多为20~60岁的男性,选取呼吸速率为1.9m3/h(工作状态)和0.48m3/h(休息状态)[12]。ED表征相应粉尘浓度环境所持续的时间(长期), 单位为a,本研究中即为被评价施工阶段的持续时间。EF表征建筑工人每年处于该粉尘暴露环境下的天数,单位为d/a。ET表征建筑工人每天处于粉尘暴露环境下的时间,单位为h/d。据调研,一般情况下,国内工地施工人员每天工作9.5h,在工作区累计休息2h,在工人休息区休息1.5h; 管理人员每天工作8h。BW表征体重,单位为kg。考虑到施工人员大多为20~60岁的男性,取值为63.83kg[13]。AT为平均暴露时间,即被评价施工阶段的工期,单位为d。
2.3.2 粉尘健康风险
将粉尘暴露剂量转化为人体的健康暴露风险
其中: R表示人体的健康暴露风险,无量纲; RfD为粉尘参考剂量,单位为mg/(kg·d)。
不同种类粉尘的参考剂量标准不相同,常见施工粉尘按颗粒物种类可分为矽尘、水泥尘、木屑粉尘和石膏粉尘这4种。目前颁布的暴露参数风险评价手册中缺少上述4类粉尘的参考剂量值,选定邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为参考物进行计算。标准《工作场所有害因素职业接触限值》[14]中规定了DBP与各粉尘环境浓度之间的线性关系,考虑到暴露剂量的标准值与环境浓度的标准值存在一定的正比例关系,认为DBP与各粉尘的暴露剂量之间仍满足该线性关系,算出4类粉尘的RfD值分别为0.40mg/(kg·d)、 1.20mg/(kg·d)、 1.60mg/(kg·d)和3.20mg/(kg·d)[15]。
2.3.3 伤残调整寿命年
粉尘引起的主要疾病终端有死亡、慢性阻塞性肺部疾病、心血管疾病、脑血管疾病和急性呼吸道感染[5]。通过效应分析和损害分析将健康风险按比例分配到上述疾病,并最终统一转化为伤残调整寿命年DALY,可实现对粉尘引起的失能所致的健康损失年与过早死亡所致的寿命损失年进行综合评价,即
 |
其中: Qi为疾病类型 i的风险因子,即风险在各类损害类型中的分配比例; Wi为疾病类型 i的效应因子,在0~1之间取值; Li为疾病类型 i的损害因子,单位为a; P表示损害影响人数; n为暴露次数,即相应施工阶段的工期天数,单位为d。
课题组前期研究[5]已经明确了各参数取值,如表1所示,其中 L0表示期望寿命。损害因子 L的数值取决于评价对象,以北京市建筑工人为例,管理人员一般为本地居民,施工人员大多为来自全国各地的男性,他们的损害因子取值如表1最后一列所示,计算中使用到的寿命数值来源于统计年鉴[16,17]。
 | 表1 各健康损害类型的参数值 |
2.3.4 健康损害货币值
考虑评价结果的客观性并与课题组前期研究保持一致,使用支付意愿法(willingness-to-pay, WTP)进行加权评估,货币化工人面临的粉尘污染,赋予健康损害经济意义,即
WTP=DALY· VSLY, (4)
其中: WTP表示货币化价值,单位为元; VSLY表征单位DALY的货币化价值,单位为元/a,以业界认可的美国人均生命价值(VSL)为基准[18,19],通过美元的通货膨胀率及中美购买力平价指数进行换算[20],如式(5)所示; t为被评价对象的期望寿命; r是效用贴现率,取4%[21]。仍以北京市为例,施工人员的VSLY值为3.22×105元/a,管理人员的VSLY值为6.81×105元/a。
选取北京市天通苑某住宅案例的主体结构施工阶段作为评价对象,该项目是高层住宅,框架剪力墙结构,具有施工规模大(占地面积7万m2以上)、 施工周期长(计划工期330d)及现场人数多(163人)的特点,典型代表性强,评价结果具有较好的实际指导意义。
评价范围包括主体结构阶段的主要施工活动,如钢筋绑扎、水泥搅拌、模板支护拆卸等。由于大部分施工活动均需在楼面上或其周边进行,距离近且施工环境相似,因此合为一个点位进行监测,记为楼面作业区。在结构外围,钢筋棚、木工棚、水泥搅拌区等区域位置特殊,施工内容和施工条件差异较大,需要专门进行监测,故分别设置监测点。并在管理办公区也设置监测点了解管理人员因粉尘污染所受到的健康损害。相应地,粉尘健康损害的主要评价对象人群有: 管理人员、楼面作业人员、水泥搅拌人员、木工等。
在主要施工活动区域设置粉尘体积浓度采集点进行现场监测,共获取74个有效粉尘体积浓度数据。根据2.3的计算公式和参数取值可算出健康风险,将风险分摊至相应疾病终端并进行货币化,汇总出各工种健康损害值如表2所示。
| 表2 各类工种粉尘健康损害 |
3.4.1 不同工种健康损害总值对比
将5类工种的粉尘健康损害总值绘图2对比。
 | 图2 不同工种健康损害总值对比 |
由图2可知:
1) 在同一个施工场地内,不同施工活动所带来的粉尘健康损害存在明显差异,他们的健康补贴也应有所区别。评价结果也证明针对不同施工活动进行粉尘监测和损害评价的必要性和意义。
2) 主体结构施工阶段受到粉尘健康损害最为严重的是木工,损害值为6.55×104元,其次是钢筋加工人员(3.29×104元), 此结果与粉尘浓度监测结果相符。木工受到的粉尘污染严重主要是由于木模板的生产、加工、改造等过程均伴随大量粉尘,而木工棚作业空间较为封闭、通风性差、木屑得不到及时扩散,区域粉尘污染严重。所以,改进生产机械、加强工棚通风降尘以及增加木工的防尘用具等措施能够显著改善木工的健康水平。
3) 相比于现场施工人员,管理人员的健康损害值很低,因为他们的工作环境绿化水平高、粉尘污染少,这也说明施工人员的职业健康并未得到足够的重视和关注。
3.4.2 各工种每人日均健康损害值对比
考虑到不同施工区域的作业人员数量不同,人均健康损害存在差异,将各类工种每人日均受到的健康损害值绘图3进行比较。
 | 图3 各工种每人每天健康损害值对比 |
分析每个施工人员每天受到的粉尘健康损害,木工受到的损害(6.34元)远大于其他工种,几乎是管理人员健康损害的10倍,是楼面作业人员健康损害的6倍。结合图2可知木工是受粉尘损害最严重的工种。此外,水泥搅拌工、楼面作业人员和管理人员每天受到健康损害差异较小。
3.4.3 不同健康损害类型损害值对比
施工粉尘引起的健康损害终端多样,将各类型损害值所占比例绘图4进行对比,了解粉尘污染对不同健康损害的贡献率。
 | 图4 不同损害类型粉尘健康损害值对比 |
粉尘污染造成的最大健康威胁是死亡(63%), 其次是脑血管疾病(17%)和心血管疾病(17%)。可见粉尘污染的健康损害非常严重,应该加强防尘控尘措施,重视粉尘造成的职业健康损害。
基于暴露参数健康风险评价和建筑工程健康损害量化评价,针对施工现场具体施工阶段的不同施工活动,构建了施工粉尘健康损害评价模型。评价框架包括范围确定、粉尘浓度分析、分类特征化和加权评估4个步骤,能将建筑工人受到的粉尘健康损害用货币化的形式表达。选取北京市某典型住宅项目作为案例,对其主体结构施工阶段主要工种的粉尘污染损害进行评价,结果表明:
1) 该评价方法可以实现对施工粉尘这类非清单污染物的健康损害量化评价,并能够分类评价不同施工阶段不同工种受到的粉尘健康损害。
2) 不同工种受到的粉尘健康损害存在明显差异。在主体结构施工阶段,木工受粉尘污染的损害最大,每人日均损害达到6.34元,应增加防尘降尘力度,给以相应健康补贴。
3) 粉尘污染造成的最大健康威胁是死亡,其比例占健康损害总值的63%。
| [1] |
|
| [2] |
|
| [3] |
|
| [4] |
|
| [5] |
|
| [6] |
|
| [7] |
|
| [8] |
|
| [9] |
|
| [10] |
|
| [11] |
|
| [12] |
|
| [13] |
|
| [14] |
|
| [15] |
|
| [16] |
|
| [17] |
|
| [18] |
|
| [19] |
|
| [20] |
|
| [21] |
|