碳纤维制品成型过程中碳纤维粉尘暴露状况及作业人员职业健康风险因素分析

《Frontiers in Public Health》：Analysis of carbon fiber dust exposure status and related occupational health risk factors among workers during the molding process of carbon fiber products

　　

目的：分析碳纤维制品制造过程中作业人员碳纤维粉尘（carbon fiber dust）暴露情况，评估暴露人群职业健康风险水平及相关风险因素。方法：选取深圳30家碳纤维制造企业从事碳纤维制品成型岗位的955名工人，所有工人接受碳纤维粉尘暴露检测。分析碳纤维粉尘暴露人员有害因素暴露状况，开展问卷调查与量表评估；采用国际采矿与金属理事会（International Council on Mining and Metals, ICMM）职业健康风险评估模型对暴露人员进行定量评估，依ICMM风险等级分组；经LASSO回归筛选变量后构建二值Logistic回归模型分析风险因素。结果：8.38%员工存在碳纤维粉尘暴露，不同岗位暴露人数差异显著（P < 0.05）。ICMM评估显示可容忍风险3例、潜在风险36例、高风险37例、极高风险2例、不可容忍风险2例。LASSO回归筛出5个变量，二值Logistic回归表明：既往一线制造工龄（OR = 5.018, 95% CI = 2.728–9.231）与磨削车间作业（OR = 3.111, 95% CI = 1.123–8.624）为风险因子；职业病防护意识高（OR = 0.739, 95% CI = 0.595–0.919）及大专或本科学历（OR = 0.131, 95% CI = 0.024–0.699）为保护因子。结论：碳纤维制品成型工人存在一定碳纤维粉尘暴露风险，其职业健康风险与既往一线工龄、学历、个人防护行为等因素相关。

研究背景与立项依据：随着新材料迭代，碳纤维制品在航空航天、汽车、机器人等高端制造领域不可或缺，2025年人社部新增碳纤维成型工等职业。碳纤维成型含预浸料生产与成型加工，加工中产生的碳纤维粉尘（直径仅数毫米、断成更细碎片，化学惰性高、生物持久性强）主要损害呼吸、皮肤与眼系统；热处理碎片致炎性与遗传毒性更强，且纳米管增强复合材料还伴生类石棉风险的碳纳米管。国内关于碳纤维成型工职业健康现况及粉尘暴露影响因素的文献稀缺，因此研究人员在《Frontiers in Public Health》报道了首项针对该人群暴露识别、ICMM定量风险分级与LASSO-Logistic因素挖掘的研究。

主要关键技术方法：研究人员于2025年11月1日至2026年3月30日现场调查深圳30家碳纤维产品制造企业（含体育用品、风电、汽车、无人机、航天等类型），随机入选955名一线成型工，纳入标准包括岗位核心、在岗>3个月、知情同意，排除既往尘肺/肺纤维化等重病及认知障碍者。粉尘采样按GBZ 159与GBZ/T 192用SP-30s双通道粉尘仪（40 mm过氯乙烯滤膜，20 L/min）在呼吸带（1.5 m）连续采样，短时长用15 min×3天换算8 h时间加权平均浓度（C_TWA），以GBZ 2.1-2019总尘PC-TWA≤3 mg/m³为限，C_TWA≥1.5 mg/m³判为暴露。健康风险采用ICMM定量模型RR = C × PrE × PeE × U（C健康后果、PrE暴露概率、PeE暴露时间、U不确定度）分级。问卷用自设《职业病认知与自我保护问卷》（Cronbach's α=0.85，0–90分）。统计先用K-S正态性检验，计数χ²、计量t/Mann-Whitney U，再用LASSO（10折交叉验证）筛变量，二值Logistic回归（SPSS 26.0）析因，P<0.05为显著。

研究结果

3.1 碳纤维粉尘暴露状况：955人中80人（8.38%）暴露，混料区30.95%、磨削区17.50%、铺层区5.65%、成型区6.25%等，岗位分布差异显著（P<0.001），但日工时、C_TWA与占OEL比无组间差异。说明暴露集中于混料、铺层、磨削，但浓度均未超PC-TWA（最高中位2.40 mg/m³）。

3.2 ICMM定量评估结果：80暴露者中可容忍3例、潜在36例、高37例、极高2例、不可容忍2例，整体偏潜在与高风险。

3.3 单因素分析：按ICMM分高危组（n=41）与可容忍+潜在组（n=39），两组在年龄、学历、既往一线制造工龄、铺层/磨削岗位占比、防护意识分、个人防护合规率差异显著（P<0.05），性别/本岗月龄/企业措施无差异。

3.4 变量筛选：LASSO（λmin=0.0176）非零系数保留学历、一线工龄、铺层岗、磨削岗、防护意识5变量。

3.5 多因素二值Logistic回归：模型拟合好（χ²=2.361, P=0.967）。独立风险因子为一线制造工龄（OR=5.018）与磨削车间（OR=3.111）；保护因子为防护意识高（OR=0.739）与大专本科（OR=0.131），高中中专OR=0.135但P=0.085不显著，硕士以上无显著。铺层岗OR=1.684 P=0.491不显著。

讨论与结论翻译：讨论指出，磨削固化CFRP（carbon fiber-reinforced polymer）释放2–5 μm可吸入纤维，悬停久、普通口罩难挡；一线工龄长致既往累积损伤与自修力下降、习惯化忽视防护；高学历者晋升关联安全考核故防护佳；国内GBZ 2.1-2019将碳纤维粉尘归入“其他粉尘”用质量法，而NIOSH/?《日本》用纤维计数法REL更严。结论：本研究碳纤维粉尘暴露率8.38%，ICMM示暴露者多为潜在与高风险；一线制造工龄与车间类型为独立风险因子，学历与防护意识显著关联个体风险。企业应将非尘区空气监测纳入日常管理以优化防护。局限为深圳单城横断面、不能定时序因果，未来需扩样。

该研究首次在新兴职业碳纤维成型工中给出暴露率、ICMM风险谱与可干预因素（工龄、磨削岗、意识、学历），为GBZ限值修订与车间工程控制提供了实证基线。