1、1常見有機溶劑之危害吳政龍、王榮德葉先生是一位 34 歲的實驗室技術人員,在實驗室中負責石化製品的純度分析工作已有兩年半的時間,一年半前剛與妻子結婚的他臉上仍有一絲甜蜜,卻因為久未能懷孕而前來就醫尋求協助,與先前的婚前健康檢查相較,此時葉先生的性荷爾蒙及其他身體功能依舊落在正常的範圍內,但精液分析中卻發現精蟲的活動力只剩下原先的四分之;在排除個人相關疾病史與生活習慣的致病可能性後,唯一的可能性指向葉先生在工作上的暴露,工作上葉先生必須操作異辛烷、氯仿及四氫夫喃等試劑,這些有機溶劑有沒有可能是罪魁禍首?又為什麼在先前的婚前健檢時一切正常,而在一年半後的今天才出現不孕的情形?經過一連串的廠訪後發現
2、,原來葉先生工作的實驗室抽氣設備在婚後曾發生故障八個月,期間室內累積的氯仿濃度則足以引起對精蟲的毒害,設備修復之後,精蟲活力才隨之出現恢復的跡象。80、90 年代的台灣出現一連串由有機溶劑引發環境職業疾病的案例,許多病人出現以肌肉無力或大腦萎縮的多發性神經病變,有些人則出現有致命危險的肝炎,而其中最有名的多氯聯苯米糠油事件甚至波及 2000 多人,這些有機溶劑的影響甚至可以波及下一代。除了急性危害之外,許多長期的生殖遺傳危害或致癌病變也逐漸一一被發現。有機溶劑,指的是一群具有不同脂溶性與揮發性的液態有機化學物質。因為同時具備了低分子量與不帶電荷的性質,有機溶劑容易經由肺臟、腸胃道與皮膚被人體所
3、吸收,其中又以呼吸吸入為主要途徑。一般而言,有機溶劑的脂溶性隨著分子量上升而增加,而揮發性則恰好相反。有機溶劑經常被用來溶解、稀釋或清洗不溶於水的物質,被廣泛作為清潔劑、油漆、亮光漆、油墨、顏料、凡立水與黏著劑等物品的原料,其他用途還包括了化學製程的中間產物、燃料及燃料添加物等。大部分的有機溶劑從石油中提煉,而許多有機溶劑,如:汽油,是由上百種複合物組合而成的混合物。在二十世紀早期,常用的有機溶劑大約只有十來種,然而到了 1981 年,這個數目已經增加到將近 350 種 1。許多勞工每天都會接觸到這些有害物質,而這些有機溶劑可能會造成人類神經、生殖、呼吸道等系統傷害、肝臟、腎臟損傷、皮膚炎及癌
4、症等方面的健康危害 2。勞工安全衛生研究所曾於民國八十八年曾針對國內製造業進行職業性化學危害調查 3,推估國內有機溶劑總運作量可高達每年一百七十二億噸,在有機溶劑暴露家數百分比的比較中,以紡織鞋製造業最高,達 100%,印刷有關服務業與非金屬傢俱及裝設品製造業也高達八成;推估結果發現,各行業總暴露家數高低依序為:塑膠製品製造業、印刷業與醫療保健服務業;而有機溶劑總暴露人數每年約十二萬五千人,前五名高低依序為:塑膠製品製造業、電子零組件製造業、印刷、木竹製品與橡膠製品製造業。在這些統計數據中,我們不難發現國內幾種容易暴露有機溶劑環境的危險工作場所;無論是原料、中間產物或成品,在處理這些有害物質時
5、若缺乏相關的危害通識及管制,就容易在輕忽中發生職業災害,歷年國內所發現的職業病(見表一)中,經常可以見到這些不幸的例子。2表一:國內曾發生與有機溶劑相關之職業病案例報告 4, 5作業種類 致病因 主要病名巴拉刈製造 雙砒啶及其異構物 皮膚癌及前期病變印刷打樣、製球工廠 正己烷 多發性神經病變彩色印刷 四氯化碳 肝炎(及腎衰竭)黏扣帶製造、汽車烤漆、漆包線製造 二異氰酸甲苯 氣喘假皮製造 二甲基甲醯胺 肝炎軸承製造 煤油 皮膚炎煉焦作業 焦爐氣 肺癌防水工程粉刷 甲苯 急性呼吸衰竭誤食消毒制菌劑 六氯丁二烯 中樞神經系統病變塑膠射出 聚四氟乙烯 急性肺水腫環氧乙烷裂解 環氧乙烷 急性呼吸道與胃腸
6、道不適石化工業 苯 骨髓再生不良徵候群實驗室操作 氯仿 男性不孕症嫘縈絲生產 二硫化碳 多發性周邊神經病變米糠油廠 多氯聯苯 油症毒物動力學(toxicokinetic)探討的是毒物吸收、分布、代謝與排泄出人體的過程,影響的因素包括了活動量、脂肪比例、年齡、性別、生物代謝的基因多型性(genetic polymorphism of the biotransformation)、種族、飲食、吸菸、個人藥物史,與同時接觸酒精或其他溶劑等 6。工作場所的有機溶劑暴露主要經由呼吸而進入人體,吸進的有機溶劑中約有40% 80%會被吸收進入體內,脂溶性高的有機溶劑會較快達到肺泡與血液間的平衡,另外,肺泡的
7、換氣率及心肺之間的血流量也會影響到有機溶劑的吸收。根據研究指出 7,重度工作量可以增加吸收醇、酮或乙二醇等較具極性的有機溶劑四倍份量,而較不具極性的有機溶劑也會增加約一倍的份量進入血液之中。具有脂溶性的有機溶劑容易進入富含脂肪的組織,如神經系統與肝臟之中;除此之外,因為血管壁與組織之間的屏障也含有脂肪成分,對有機溶劑進入組織不構成阻礙,另一個影響分布的因素是組織血流量的大小,如心臟及肌肉也是有機溶劑容易分佈的地方。一般而言,較肥胖的人在長時間的暴露中可能累積較多的數量,並且在停止暴露之後,緩慢地釋放這些較多量的有機溶劑。有機溶劑也會通過胎盤與母乳傳遞到胎兒或嬰兒身上。生物轉化作用(biotra
8、nsformation )是決定有機溶劑毒性的主要角色。不同有機溶劑的代謝比例有相當大的差異;大多數的脂溶性有機溶劑會經由肝臟酵素細胞色素P450 代謝。為了增加水溶性以便於排泄出體外,體內會進行去毒代謝(detoxification)將具生物活性的毒物代謝成(較)不具生物活性代謝產物,如甲苯經過代謝後其脂溶性大為降低,不易進入組織造成危害;然而有些代謝(中間)產物反倒具有較高的毒性,如苯代謝後產生的 quinones 會造成白血病,此時則稱為生物活化(bioactivation ) ,這些有機溶劑還包括了正己烷、甲醇、乙二醇、乙二醇醚等。某些有機溶劑,如三氯乙烯會與乙醇競爭相同的代謝途徑(酒
9、精與甲醛脫氫酶),所以在飲酒之後接觸這些溶劑則會增加毒性的作用。排出體外的途徑主要有二,肺臟排出未經生物轉化作用的化合物,而腎臟則負責排泄代謝後的產物。如乾洗劑高氯酸乙烯(perchloroethylene)代謝的比例小,主要經由呼吸呼出體外。3雖然不同種類的有機溶劑會造成不同的健康危害,但因為相似的物理及化學特性,有機溶劑所造成的危害主要可分成三類: 1. 容易爆炸或燃燒有機溶劑多半是具有爆炸性及引火性的危險性易燃液體,少數種類如鹵化烴類則相對較安定,揮發性高的特色使得這些低燃點或爆炸點的物質容易在密閉空間中因接觸到火源而引發一連串的燃燒爆炸,國內半導體、晶圓廠或石化工業不時有相關的工安事故
10、傳出,依照起火燃燒的危險程度,美國消防協會將這些危險物質區分為五個等級以便於管理運用。2. 皮膚炎因為通過皮膚吸收的能力取決於脂溶性及水溶性的程度,像是二甲基甲醯胺及乙二醇甲醚等同時具備兩種特性的有機溶劑特別容易經皮膚而吸收,同時,當皮膚表層的脂肪被這些具備脂溶性的有機溶劑溶解破壞時,皮膚的保護能力大打折扣,不但容易引發接觸性皮膚炎,也容易讓外來的其他有害物質進入人體。3. 神經系統的危害幾乎所有的揮發脂溶性有機溶劑都會對中樞神經系統產生抑制或麻醉作用,氯仿及乙醚就是最早被人類使用的麻醉劑之,當人們不慎吸入過多有機溶劑時,不僅會頭暈昏迷,甚至還會造成大腦萎縮或週邊神經退化。依據分子結構與官能基
11、的差異,常見的有機溶劑可分為烴類(hydrocarbons)、鹵化烴類(halogenated hydrocarbons)、醇類、乙二醇類(glycols)、醚類與其他類等,相同類別的有機溶劑會有近似的毒性機轉(見表二),如鹵化烴類特別容易造成肝毒性。下面分別進行介紹(如表二)。1. 脂肪烴類含烷類(alkane)與烯類(alkene)。四個碳以下的脂肪烴在室溫下為氣體,對身體的危害主要是窒息,五碳以上脂肪烴在室溫下為液態,可以作為溶劑使用,汽油就是含有八碳、九碳及十碳等混合烴類的有機溶劑;通常碳數越多麻醉的效果也越好,能夠抑制中樞神經系統。台灣印刷工廠中的引起多發性神經病變的正己烷及軸承工廠
12、中引起皮膚炎的煤油都是屬於這一類;含碳數在十六以上的是固體,通常不作溶劑用。此外,脂肪烴類也容易引起燃燒與爆炸。2. 芳香烴類另一項常見的烴類是芳香烴,具有較脂肪烴強的中樞神經抑制性及呼吸道刺激性,容易引起皮膚炎,並會造成神經行為上的病變。印刷業、黏膠業及殺蟲劑製造業中經常會使用到甲苯及二甲苯,苯乙烯則是使用在塑膠與橡膠製造業,甲苯及二甲苯對血液的毒害不如苯嚴重,對肝臟及腎臟卻有毒害。芳香烴中最具毒性的是苯,苯會造成骨髓抑制,造成紅血球與血小板的缺少,有些人則會形成白血病;許多印刷工廠中所使用的苯精與甲苯及二甲苯中都會添加苯的成分,造成無形中的危害。4表二、常見有機溶劑危害TLV STEL 最
13、高容許濃度 中樞神 經毒 肝毒 性 腎毒 性 血液毒性 其他毒性 IARC* 一般特性1 烴類(Hydrocarbons)脂肪烴(Aliphatic hydrocarbons)a. 汽油(gasoline) 300ppm 375ppm + + 2Bb. 正己烷(n-Hexane) 50 ppm 75 ppm + 周邊神經毒性 c. 石油精(petroleum naphtha) 100ppm 125ppm + 皮膚刺激 芳香烴(Aromatic Hydrocarbons)a.苯 ( benzene) 5 ppm(皮、瘤) 10 ppm(皮、瘤) + + 再生不良貧血 白血病 1b. 甲苯(tol
14、uene) 100ppm(皮) 125ppm(皮) + + + 腎小管酸血症、 小腦病變 3c. 二甲苯(xylene) 100ppm 125ppm + + + 3d.2,4-二異氰酸甲苯(2,4-Toluene diisocyanate,TDI) 0.005ppm +氣喘黏膜刺激 2Be.苯乙烯(styrene) 50ppm(皮) 75ppm(皮) + +/- +/- 白血病及 淋巴癌 2B麻醉效果大於刺激作用 者可能參雜有苯2 鹵化烴(Chlorinated Hydrocarbons)a.三氯乙烯(trichloroethylene) 50ppm 75ppm + + + 心肌毒性、酒 精不
15、耐症 肝及淋巴 腫瘤 2Ab.四氯乙烯(tetrachloroethylene) 50ppm 75ppm + + + 肺、皮膚、 子宮頸 2Ac.二氯甲烷(methylene chloride) 50ppm(皮、瘤) 75ppm(皮、瘤) + +/- +/- 血中產生一氧 化碳 2Bd.四氯化碳(carbon tetrachloride) 2ppm(皮、瘤) 4ppm(皮、瘤) + + + 肝硬化 肝癌 2Be.氯仿(chloroform) 10ppm(瘤) + + + 2B含氯比例愈大毒性愈大。對肝臟之毒性似乎碘化及溴化者較氯化者更大。氟化者幾乎無肝毒性,但卻引發心律不整。3 醇類(Alco
16、hols)a.乙醇(ethanol) 1000ppm 1000ppm + + (酒精性飲料) 1b.甲醇(methanol) 200ppm(皮) 250ppm(皮) 眼盲 + + + 代謝性酸中毒 分子量越大一般毒性越強(其他醇)4 乙二醇類(Glycols)a.乙二醇(ethylene glycol ) 50ppm + + + 代謝性酸中毒 揮發性不佳5 醚(Ethers) 易揮發a.乙醚(ethyl ether) 400pm 500ppm + + + 3b.乙二醇甲醚【甲基纖維素】(ethylene glycol monomethyl ether)5ppm(皮)10ppm(皮) + + +
17、遇熱蒸汽對血液極毒6 其他a.二硫化碳(carbon disulfide) 10ppm(皮) 15ppm(皮) + + +巴金森氏症、動脈硬化及周邊神經病變b.甲基第三丁基醚(Methyl Tertiary-Butyl Ether,MTBE) + 3c.二甲基甲醯胺(dimethyl formamide) 10ppm(皮) 15ppm(皮) + 皮疹 3d.環氧乙烷(Ethylene oxide) 1ppm 2ppm + + + 皮膚灼傷 淋巴腺及造血癌症 15註:*. NFPA為美國消防協會( National Fire Protection Association)的縮寫,將物質起火之危害
18、等級分為五級,0:表示此物質不可燃;1:表示此物質著火前必須先預先加熱 , 如果水在此液體下層並轉變成蒸氣時,會導致此液體產生泡沫,然而水噴霧若噴灑在著火液體的表面,可產生泡沫而達到滅火的效果。此為大多數可燃性固體的可燃性等級2:表示此物質在被點燃前須先加熱至中等程度,才有可能燃燒。水柱即可用來滅火3:是指任何液體在常溫下可被點燃者,用水來救可能無效,因為此類物質之閃火點很低4:表示此物質為極易燃的氣體,極易燃揮發性的液體,或其他物質,當其以微粒或煙霧態散佈在空氣中時會迅速地形成爆炸性混合物;停止氣體或液體流動並用水柱冷卻暴露區的容槽或容器; 微粒四周用水噴霧噴灑時須小心, 以免產生塵雲*TL
19、V:八小時日時量平均容許濃度;STEL:短時間時量平均容許濃度。符號” ” 代表目前查無相關資料,生物指標中的註記”Ns” 代表非專一性指標,符號”B”代表請注意背景值,符號”Nq” 代表未有確定建議值。”皮”表示 容易經皮吸收,” 瘤”表示有致癌的可能。*. +表示危害程度,越多則越大; 可能含苯。*. IARC為國際癌症研究中心(International Agency for Research on Cancer)的縮寫,其致癌物分類依證據強弱分類依序為:1:確定人類致癌物、2A:懷疑為人類致癌物、2B:可能為人類致癌物,與3:無法歸類於上述各類者。3. 鹵化烴類為了減少脂肪烴及芳香烴容
20、易燃燒爆炸的特性,將烴中的氫原子以鹵族元素取代,就成為鹵化烴,具有辛辣刺激的氣味,較其他有機溶劑有更強的中樞神經抑制性、肝臟毒性與腎臟毒性。一般說來,加氟的比較不毒,而分子量越大的,像加氯、溴或碘的毒性就比較大。鹵化烴通常作為氣體純化劑、清潔劑、稀釋劑、除色劑使用,在清潔或稀釋的場合。曾有乾洗部門工作員工吸入三氯乙烯引起兩側腦神經破壞、停止暴露後病人才恢復原狀。4. 醇類醇類具有較強的呼吸道黏膜及皮膚刺激性,人們容易察覺而不易造成職業上的危害。乙醇主要用途為製造含酒精飲料。工業上作為溶劑、脫水劑及稀釋劑。過度的飲酒會引起肝臟硬化與癌症,與鎮定性安眠藥或鎮靜劑共同攝入時會增加彼此的毒性。甲醇在工
21、業上為製造抗凍劑、甲醛及醋酸之原料;某些液體芳香劑及洗潔劑中也可能含有過量的甲醇。甲醇會引起視神經的損傷,失明,甚至死亡。近來國內喧騰一時的假酒案中所含的毒性物質就是甲醇,可能是因為添加或是使用含果膠物質較多的水果、根莖類或糖麩釀酒因而使甲醇的含量增多。5. 乙二醇類乙二醇具有清淡的甜味,主要用途是作為冷卻及加熱系統所使用的抗凍劑、塗料及塑膠工業所用的溶劑,也是原子筆墨水的成分之一。高沸點使乙二醇不易造成工業上的危害;接觸會造成慢性皮膚炎,如不小心誤食,可能導致胃腸不適、急性腎臟衰竭,甚至窒息死亡。6. 其他a. 二硫化碳二硫化碳是工業上油脂及樹脂的良好溶劑,被運用在縲縈絲的製造上,主要經由呼
22、吸道進入人體,引發精神疾病及多發性神經病變等疾病。6b. 二甲基乙醯胺因為具有良好的脂溶性及水溶性,二甲基乙醯胺被廣泛使用不同的工業,並容易經由各種途徑被人體所吸收,造成肝炎、胰臟炎及男性的睪丸癌等病變。c. 環氧乙烷主要的工業用途是作為製造聚脂纖維、乙二醇及清潔劑的中間產物,自 1950年後逐漸被使用來作為醫療器材及食物的低溫氣體消毒滅菌劑。環氧乙烷引起的不良健康效應,包括中樞神經傷害、 刺激呼吸道、生殖毒性與導致胃癌。除了工作場所的意外暴露之外,有機溶劑也會經由對環境的汙染造成人體的危害,燃料的不完全燃燒與製程運輸中的大氣揮發,使得這些揮發性有機物不僅存在空氣中,也會溶解在水中進入人體,苯
23、及甲苯是室內空氣中最常見的揮發性有機物,氯仿則是飲水中最常見的污染。1990 年美國空氣清淨法修正案通過後,加州於 1995 年全面採用無鉛汽油添加劑甲基第三丁基醚,但 1996 後陸續在加州一萬個以上水源及 20 多個湖泊發現受到甲基第三丁基醚的污染,國內環保署即於 90 年召開相關研商會。預計在兩年內完成有毒化學物質甲基第三丁基醚的禁用及替代品轉換問題,以降低民眾受污染程度。職災勞工保護法於去年通過後,舉證責任由勞工轉移到雇主身上,除了勞工需要注意自己的健康外,雇主必須更加重視事前的預防和事後的處理。為了避免受到這些有機溶劑的危害,應確實了解作業環境中存在的有機溶劑特性,這可以藉由物質安全
24、資料表來提供相關知識,然而,許多工廠或實驗室常常只是將這些資料束諸高閣,任由灰塵堆積而不知其重要性;另外,也應落實特殊作業健康檢查與作業環境測定,針對工作現場的暴露物質來決定該受檢的項目,而不是形式化的應付法規;並在ISO14000 的精神之下減少環境衝擊,全面推動減毒減廢的觀念並促進資源回收;以減少有機溶劑對環境及人體健康的的危害。參考文獻1 Occupational Safety and Health Administration: Solvents. http:/www.osha.gov/oshinfo/priorities/solvents.html, July 8, 2000.2 N
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