矿石环境中石棉纤维的识别和枚举：联邦石棉标准的使命和修改外文翻译资料

 2022-07-05 19:29:59

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矿石环境中石棉纤维的识别和枚举：联邦石棉标准的使命和修改

Arthur M. Langer

环境与地球与环境科学应用研究中心，研究生院和大学中心，

纽约市立大学，第五大道365号，纽约，NY 10016，美国

摘要：

自1972年职业安全与健康管理局颁布第一份联邦石棉标准以来，其他联邦机构已经修改了标准，以更好地履行自己独特的使命。用于识别和测量石棉的仪器，采样方案和用于定义石棉的标准已经在一定程度上进行了修改。矿山安全与健康管理局负责管理和控制矿业和矿产品行业的石棉粉尘。然而，碎石和加工的矿石含有矿物碎片，这些矿物碎片通常很难与石棉区分开来。必须在一定程度上适应矿物命名法，粒子分析仪器和取样策略，以使石棉控制可行和有意义。 其他机构的先例已考虑到这些可能的变化。 新确定的角闪石石棉矿物使该机构的监管费用进一步复杂化。 目前正在考虑石棉标准的变化。 Mesabi东部被碾碎的铁燧岩矿石突出了许多这些问题。

关键词：铁石棉; 石灰石石棉;青石棉; 钠闪石石棉; 透闪石石棉; 阳起石石棉; Winchite石棉; 里氏石棉;Arfvedsonite石棉; 氟 - 辉石石棉; 石棉缺陷; 切割片段; 矿物质习惯; 梅萨比角闪石

  1. 概述

美国第一个国家石棉标准是在1972年通过职业安全和卫生管理局颁布的。取代初始应急标准的永久性标准被设定为每毫升空气5根纤维（作为时间加权平均值），并与“控制等级”一致。 引入膜过滤技术作为集尘手段，并将石棉定义为展现出特定形态特征的六种矿物之一（一种蛇纹石矿物和五种角闪石矿物）。根据颗粒长度（大于5mu;m，小于100mu;m）确定纤维，其纵横比（长度 - 宽度）为3：1或更大。石棉分析仪器是在430放大倍数下使用的相位差光学显微镜。

对于矿山，工厂，制造工厂和已知存在含石棉产品的地方，需要处理和解决标准中的协议和禁止计数策略使其可以成功使用。 长而细的物体被假定为石棉而不需要进一步的习惯表征或更积极的矿物鉴定。

美国食品和药物管理局（FDA）遵循OSHA的技术和方案研究滑石中的“石棉”，但发现鉴定标准和检测手段过于简单和有缺陷。他们的问题的中心问题是矿物本身的性质，被识别的角闪石颗粒是as状还是碎裂的结果，即裂解碎片？该机构于1976年在宾夕法尼亚州立大学召开了一次会议，讨论分析问题和议定书。 [需要指出的是，最终的出版物带有许多非政府实验室的滑石粉分析方法，例如Langer等，1977]。环境保护署（EPA）在对其室外环境空气进行石棉污染研究时发现，OSHA仪器协议仅限于其用途。该机构得出结论：透射电子显微镜（TEM）是必需的。随后对其石棉标准进行了修改，TEM也成为该机构室内空气污染研究的分析工具。

矿山安全与健康管理局（MSHA）在应用OSHA石棉标准方面尤其遇到困难。采矿和矿物加工环境中充满了矿物碎片，特别是与联邦石棉标准中出现的具有相同角闪石名称的矿物碎片。这些困难在2005年MSHA提出的规定石棉暴露极限和仪器使用规则的变化中得到阐述。没有任何一个比东部梅萨比山脉更好地强调这个问题的事例，那里的铁燧岩铁矿石中的角闪石的性质一直是超过35年的问题。MSHA建议对其现有的石棉协议进行修改，包括从光线仪器到分析电子显微镜的更换。

  1. 早期的石棉标准

1970年的“职业安全与健康法”建立了国家职业安全与卫生研究所（NIOSH）和职业安全与健康管理局（OSHA）（Sunstein，2002）。这些组织将合作制定关于控制工作场所生物活性剂（有毒物质）的规定。 标准将基于现有科学（NIOSH），有关暴露工作人员健康经验的流行病学调查结果（NIOSH）和可用暴露数据（OSHA）。 “石棉是OSHA的最重要的”受管制“名单。 来自消费行业的数据表明存在超出历史数据集（即石棉沉滞病）以外的危害。特别值得关注的是恶性肿瘤的发生数量高于所研究工作人群的预期数量。 随着石棉应用的不断增加，暴露人群的数量也相应增加。

在美国职业安全与卫生署创建时，美国约有500万个工作场所雇用约9000万工人。美国职业安全与卫生管理局取代了现行联邦和州立法规定的权力，当时整个美国劳动力每年经历约200万人伤害，导致时间浪费，约14,000人死亡。发展慢性病的工人人数每年约为10万人（Froines，1996年）。 石棉标准旨在防止尘肺（石棉肺），而不是恶性肿瘤。OSHA面临的问题令人望而生畏。

在此之前，在20世纪60年代，USPHS开始重新关注工作场所中石棉的暴露。 其在辛辛那提的工业卫生组织正在评估英国的纤维检测方案。美国当时正在使用小型撞击收集装置，并用明场光学光学显微镜测量尘埃云中的全部可见颗粒物。 英国职业卫生协会的立场是，石棉沉滞症是由吸入石棉纤维而不是全部粉尘（纤维加颗粒物）引起的。膜过滤器方案开始用于工作场所测定，并在经过一段时间的评估后在美国开始采用（阅读1965年Holmes的英国膜滤器评估和1968年Edwards和Lynch的美国方案）。Lynch等人概述了石棉接触，测量指数及其生物学关系的概况。 （1970年）。

根据BOHS和英国石棉工业提供的信息，USPHS认为最方便和实用的暴露指数大于5 lm纤维长度。含有石棉的尘埃云被收集在膜滤器上，430相位对比度光学显微镜是纤维计数的推荐分析工具（Edwards and Lynch，1968）。英国工业卫生界从1931年开始的经验提供了技术协议和理论基础（Addingly，1965; Addingley，1966）。注意到石棉消费行业中的尘云有所不同; 包括在变量之中的是具有不同长度和宽度分布的纤维，每单位质量单位粉尘的纤维数量以及纤维与颗粒之间的可变比率与所有其他方法一样，OSHA检测方案仅提供了暴露指数。

在工业卫生界内（Glenn和Craft，1987），分散在稳定气溶胶中的固体颗粒的测量一直是一个问题。矿山中的钻孔和爆破，以及粉碎机中的粉碎和磨碎，产生的微粒在亚微观上可见。检测仪器必须有所不同。

OSHA关于制定新石棉标准的努力取代了1960年WalshHealey公共合同法案，1966年McNamaraO#39;Hara法案和1969年施工安全法案中的规定。这些监管措施要求雇主与联邦政府开展业务，以遵守美国劳工部劳工标准局（US DOL）制定的“安全和健康标准”（Froines，1996）。正如Froines指出的那样，这些努力是分散的，而且回想起来很大程度上是不足的。 重要的是，这些行为没有具体涵盖煤炭，金属和非金属矿山，铁路或原子能设施。

如果OSHA允许高于联邦标准允许的暴露水平，OSHA将取代各州遵守自己的石棉标准的权利。各州本身有不同的标准。 Dreessen等人（1938年）提出了每立方英尺500万个颗粒（mppcf）空气的暂定标准，但许多州都采用这种标准，但南卡罗来纳州的标准是在同一时间段内15 mppcf的空气。有些人可能把这看作是两个讽刺的人。查尔斯顿州立医学院的病理学家Lynch和Smith是美国第一位在南卡罗来纳州查尔斯顿石棉纺织厂（Lynch and Smith，1935）工作的“石棉 - 矽肺病”病例报告原发肺癌（在常规尸体解剖过程中发现）的病理学家 。他们的病例报告具有先见之明，因为肺癌是成为石棉暴露工人中最常见的恶性肿瘤。

根据ACGIH提供的数据，OSHA紧急石棉标准1971年设定为每毫升空气12根纤维。 这些数据来自于美国美国政府工业卫生学家会议（ACGIH），该组织自1946年以来专注于美国一般工业的允许石棉暴露水平（然后称为阈值极限值或TLV）（Selikoff，1980; Brownson，1998）。 [顺带一提，ACGIH在1946 - 1972年期间从未拥有其任何建议的管理权限或执法权力。] NIOSH概述了建立新标准或修改现有标准所需的机制 （1976年）。

石棉标准内主要规定的变化发生超过35年（Selikoff和Lee，1978）。 其中重要的修改是随着时间的推移降低允许暴露水平（PEL）。除了认识到1994年石棉标准中裂解碎片及其石棉类似物的危害程度的差异外，1971年以来受管理的矿物保持不变。矿物名称在表1中给出。用于环境分析的仪器也保持相同，即相差光学显微镜（PCOM）。但是，其他联邦机构通过必要性改变了石棉标准的许多分析细节，以适应其独特的收费和责任。

  1. 石棉的性质

假定名称石棉赋予矿物特定的一组物理性质（Speil和Leineweber，1969; Ampian，1976; Virta，2001）。进一步假定OSHA石棉标准中引用的六种矿物通常显示出这些特定性质或多或少的程度：

它们在自然界以纤维形式存在。 它们不需要独特的加工或操作来生产纤维。研磨将纤维与主岩分离，增加过程中下游纤维的浓度，并打开纤维束。

这些纤维都是多丝的（它们由称为原纤维的更小，更窄的单元组成）

在机械操作时纤维束可能破裂（分解）。

从矿层中去除的纤维通常显示出斜向展开的纤维末端。

大多数纤维在一定程度上是柔性的（取决于纤维类型）; 一些纤维可以被编织成矿物织物。

所有纤维均显示出与直径有关的高拉伸强度。

所有纤维类型在极端的化学和热环境下都具有稳定性（酸性或碱性环境下的稳定性也取决于纤维类型）。

表格1

在美国被规定为石棉的矿物OSHA

石棉标准中的石棉名称 矿物由晶体结构定义 矿物学文献中的石棉名称

温石棉 蛇形 温石棉

Actinolitea 闪石 Actinolite石棉

铁石棉 闪石 格鲁奈特石棉

Anthophyllitea 闪石 花叶石石棉

青石棉 闪石 Riebeckite石棉

Tremolitea 闪石 透闪石石棉

最早的监管命名没有提到阳起石，花叶石或透闪石的特定矿物习性（“石棉”）。具有不同名称的矿物是石榴石石棉（铁石棉）和石棉石棉石棉（青石棉）。美国职业安全与卫生管理局（OSHA）明确指出六种矿物质为石棉，因为这三种矿物质自1930年代以来被USBM公认为商业石棉纤维（见Bowles，1937年）。

在美国的矿床中发现了两种额外的角闪石石棉矿物，asbestiform winchite和asbestiform richterite。在加利福尼亚州死亡谷地区的一些滑石沉积物中，两者都被认为与蒙大拿州利比的蛭石矿石有关。他们从来没有，现在也没有被列入任何美国机构石棉标准。

这些矿物质根据习惯不区分。 根据他们在OSHA石棉名单上的外观推断他们是习惯中的石棉。

Speil和Leineweber（1969）和Virta（2001）描述了许多这些属性。美国矿业局（USBM）（Campbell等，1980）进一步表征了商业石棉和非纤维透闪石的特性。美国国家毒理学计划在其生物测定系统中使用USBM材料进行制备和表征。上述“属性”是粗略的描述。

然而，石棉矿物具有一系列晶体异常，最近在Verkouteren和Wylie（2002）中描述，它赋予矿物纤维以异常性质。这些是由大量的晶体缺陷产生的，这些缺陷可用于区分石棉和非石棉矿物类似物。它们在解释石棉尘云的生物特性方面也很重要。

1972年标准中出现的六种矿物质在早期的USBM文件中列举出来，例如Bowles（1937）关于石棉的报告。有趣的是，鲍尔斯在石棉列表中列出了额外的角闪石矿物名称，但没有被认为具有商业重要性，但是因为1972年标准中出现的六种矿物质在早期USBM文件中列举出来，例如在Bowles（1937）关于石棉的报告中。 有趣的是，鲍尔斯在石棉列表中列出了额外的角闪石矿物名称，但没有被认为具有商业重要性，而是作为“矿物好奇心”。 其中包括Hornblende石棉。今天，角闪石石棉可能是几个新描述的闪石石棉类型之一，其中包括氟 - edenite石棉，winchite石棉和richiteite石棉。

基于定义石棉的晶体学性质，即高频率的密集孪生和Wadsley缺陷结构涉及链尺寸（Chisholm，1973; Hutchison等，1975; Champness等，1976; Franco等，1977; Harlow等，1985），（Seshan和Wenk，1976; Crawford，1980），平行于长纤维轴的单元纤维定向不定（Franco et al。，1977），角闪石石棉矿物在纤维复合材料束内形成细纤维， 随着纤维随机围绕c轴定向。 Dorling和Zussman（1987）和Langer等人总结了这些特征。（1991年）。

非石棉类似物也具有双平面缺陷以及链宽误差（Veblen等，1977）。然而，Harlow等人（1985）关于铁石英的研究发现，缺陷发生的频率较低，并且它们重复的距离远远更大。但正如Verkouteren和Wylie指出的那样，位于双平面上的纤维颗粒也可能发生在非石棉型闪石中。

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