第二章 文獻回顧
第五節 結晶型游離二氧化矽危害特性
一般而言，環境中危害物主要可以藉由食入、吸入及攝入進入人體，
其中結晶型游離二氧化矽主要藉由呼吸道吸入造成危害。人體的呼吸系 統主要由鼻腔、咽、喉、氣管、支氣管、細支氣管至終端細支氣管等構 成，主要功能為提供在呼吸過程中將新鮮空氣自外界引入到達氣體交換 部位及將氣體交換完畢之廢氣呼出體外[35]。因為粉塵暴露之粒徑大小的 不同會影響粉塵沉降在不同的位置與區域，若可經口鼻進入呼吸系統，
稱為可吸入性粉塵(inhalable particulate)，其 50%截取粒徑(50% cut-point)
為100μm 以下；若經呼吸系統可沉降於氣管與支氣管稱為胸腔性粉塵 (thoracic particulate) ，其 50%截取粒徑(50% cut-point)為 10μm 以下；若 可以沉降於肺泡者稱為可呼吸性粉塵(respirable particulate) ，其 50%截取 粒徑(50% cut-point)為 4μm 以下[25]，如圖八所示。當粉塵進入人體而沉降 在頭部呼吸區域或氣管與支氣管區域時，人體的自動防禦機制會透過纖 毛運動將大多數的粉塵排除；但若粉塵進入較深層的氣體交換區域肺泡 時，則無較好的排除機制，進而造成累積，使人體的健康造成影響[25, 36]。
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圖 八、呼吸系統與粉塵粒徑示意圖[37]
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第一項 矽肺症 (silicosis)
矽肺症主要致病過程是經由人體吸入之結晶型游離二氧化矽，會在 肺泡細胞內形成細小的纖維小結，此小結位於血管周圍淋巴管、胸膜下 面及胸腔內的淋巴結中，最後小纖維化微粒相互結合而較大的片狀纖維 化，即為進行大量纖維化(progressive massive fibrosis)，進而導致呼吸困 難，嚴重者會死亡[2, 13, 38-49]。Churchard 等人研究顯示，南非 520 名中年 齡大於37 歲的黑人採金礦工，平均暴露可呼吸性粉塵濃度為 0.37
mg/m3，可呼吸性粉塵石英粉塵濃度為 0.05 mg/m3，其罹患矽肺症的盛行
率為18.3%-19.9%[50]；Rosenman 等人於 1991 年調查一美國灰口鐵鑄造廠 575 名退休勞工與 497 名現任勞工，其平均暴露時間為 28.3 年，共有 28
名矽肺症病例，其中有3 名為嚴重纖維化的現象[19]；根據美國疾病管制 局(Centers for Disease Control and Prevention, CDC)統計 1968 年到 2002 大 於15 歲的美國全國人民死亡率，發現全國有 16305 人死於矽肺症，當中 有15944 人(約 98%)為男性；14310 人(88%)為白種人，1925 人(12%)為黑 人，70 人(<1%)為其他人種[51]。
依照暴露於結晶型游離二氧化矽的粒徑大小、濃度、時間與頻率的 不同，會有不同類型的矽肺症：
1. 慢性矽肺症(chronic silicosis)：暴露於較低濃度的結晶型游離二氧 化矽，通常初次發病於初次暴露後的十年，為最常見的肺部纖維
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化疾病。
2. 加速型矽肺症(accelerated silicosis)：暴露較高濃度的結晶型游離
二氧化矽，通常初次發病於初次暴露後的五至十年，較慢性矽肺 症早。
3. 急性矽肺症(acute silicosis)：短期內暴露極高濃度的游離二氧化
矽，造成呼吸器管的細胞被破壞，使得肺部空氣的空間全被高脂 質的蛋白碎片填塞造成。
第二項 肺癌 (lung cancer)
國際癌症研究中心(International Agency for Research on Cancer, IARC)
在1997 年公告結晶型游離二氧化矽由疑似人類致癌物質(Group 2A)改為 確定人類致癌物質(Group 1)[14]。
第三項 感染性肺部疾病 (infection)
在確定罹患矽肺症的過程中，患者肺部免疫力受到影響，容易遭受 細菌及黴菌感染[52]。
1. 矽-肺結核(silico-tuberculosis)：巨噬細胞過度吞噬游離二氧化矽 時，無法抵禦外來的感染性微生物導致感染肺結核。
2. 非結核桿菌之感染：暴露於結晶型游離二氧化矽易可能同時受到 非結核桿菌之感染。
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第四項 肺功能異常 (abnormalities in pulmonary function)
許多研究指出暴露於結晶型游離二氧化矽與其他粉塵時，其肺功能 均有異常現象[8, 9]，其判斷主要依據為第一秒用力吐氣體積(FEV1)除以用 力時的肺活量(FVC)，正常的 FEV1/ FVC 會大於 80% ，若小於 80%則極 有可能為肺功能異常。
第五項 免疫系統疾病 (autoimmune disease)
結晶型游離二氧化矽會影響人體的免疫系統而造成相關疾病，例 如：紅斑性狼瘡(Systemic Lupus Erthematosus, SLE)、硬皮症
(Scleroderma)、類風溼性關節炎(Rheumatid arthritis)等[53, 54]。 第六項 肺心症 (corpulmonale)
肺部受到傷害時，血液含氧量不足，心肌運動便會增加，進而使右 心房肥大，而造成心臟功能減弱[53, 54]。
第七項 腎臟發炎 (nephritis)
暴露結晶型游離二氧化矽會有腎臟發炎與慢性腎臟疾病，而有浮 腫、血尿與尿蛋白等症狀產生[52]。
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第六節 結晶型游離二氧化矽容許濃度標準
根據研究研究顯示，結晶型游離二氧化矽對人體具有相當危害，
因此世界各國變紛紛開始針對作業環境中結晶型游離二氧化矽暴露加 以管制，且有日趨嚴格之趨勢，因此職業暴露管制對於勞工暴露危害 有顯著的影響。
第一項 我國作業場所空氣中粉塵容許濃度標準
我國作業場所空氣中粉塵容許濃度分成四種種類加以管制，第一 種與第二種粉塵均針對二氧化矽，第一種粉塵為含游離二氧化矽10%
以上之礦物性粉塵，針對可呼吸性粉塵容許濃度為：10
mg/m3/(%SiO2+2)，總粉塵容許濃度為：30 mg/m3/(%SiO2+2)；第二種
粉塵為未滿10%游離二氧化矽之礦物性粉塵，針對可呼吸性粉塵容許 濃度為：1mg/m3，總粉塵容許濃度為：4mg/m3；第三種為石綿纖維，
第四種為厭惡性粉塵，如表二所示[38, 55]。
第二項 世界各國作業場所中空氣中粉塵容許濃度標準
2006 年美國政府工業衛生師協會 (American Conference of
Governmental Industrial Hygiene, ACGIH)將結晶型游離二氧化矽將原先 的建議容許濃度下修至0.025 mg/m3，美國國家職業安全衛生研究所 ( National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH)則將結晶型
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游離二氧化矽建議容許濃度設為一定值：0. 5 mg/m3，美國職業安全衛生 署 (Occupational Safety and Hygiene Administration, OSHA)將結晶型游離 二氧化矽區分為石英、方矽石與鱗矽石，其中可呼吸性石英的容許濃度 為10 mg/m3/(%SiO2+2)，石英總粉塵的容許濃度為 30 mg/m3/(%SiO2+2)，
方矽石與鱗矽石的容許濃度為0.5 倍的石英容許濃度。日本產業衛生學會 (The Japan Society for Occupational Health, JSOH)則將結晶型游離二氧化 矽容許濃度定為0.03 mg/m3，澳洲則將容許濃度定為0.1 mg/m3，紐西蘭 石英容許濃度為0.2 mg/m3，方矽石與鱗矽石則為0.5 倍的石英容許濃度。
英國衛生安全局 (Health and Safety Executive, HSE)將結晶型游離二氧化 矽容許濃度定為0.1 mg/m3；義大利與葡萄牙定為0.05 mg/m3；瑞典將石 英容許濃度定為0.1 mg/m3，方矽石與鱗矽石定為石英的0.5 倍；芬蘭將 石英容許濃度定為0.2mg/m3，方矽石與鱗矽石定為0.2mg/m3，其中歐洲 聯盟 (European Union, EU)的會員國於 1993 年成立了歐洲工業礦物協會 (Industrial Minerals Association- Europe, IMA Europe)，此協會為歐洲各國 工業認可的發言人，並定期更新各國有害物質的容許濃度標準，如表三 所示[14, 36, 56-63]。
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表 二、我國作業場所空氣中粉塵容許濃度標準 容許濃度
種類 粉塵
可呼吸性粉塵 總粉塵 第一種粉塵 游離二氧化矽
10%以上之礦物 性粉塵
10mg/m3/ (%SiO2+2)
30mg/m3/ (%SiO2+2) 第二種粉塵 未滿10%游離二
氧化矽之礦物性 粉塵
１mg/m3 ４mg/m3
第三種粉塵 石綿纖維 １根/cm3
第四種粉塵 厭惡性粉塵 5 mg/m3 10 mg/m3
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美國ACGIH TLV-Threshold Limit Value
α-石英 方矽石
可呼吸性 0.025 [63]
美國NIOSH REL-Recommended Exposure Limit
石英 方矽石 鱗矽石
可呼吸性 0.05 [36]
美國OSHA PEL-Permissable Exposure Limit
石英
日本 OEL-C—OccupationalE xposure Limit Ceiling
OEL-Occupational Exposure Limit
紐西蘭 Workplace Exposure Standard
石英
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英國 OEL-Occupational Exposure Limit
石英 方矽石 鱗矽石
可呼吸性 0.1 [59]
義大利 TLV-Threshold Limit Value
石英 方矽石 鱗矽石
可呼吸性 0.05 [57]
葡萄牙 TLV-Threshold Limit Value
石英 方矽石 鱗矽石
可呼吸性 0.05 [57]
瑞典 Yrkeshygieniska Gränsvärden
石英
芬蘭 Occupational Exposure Standard
石英
墨西哥 OEL-Occupational Exposure Limi
石英
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第七節 結晶型游離二氧化矽之分析方法