秦漢林 孫世梅 孫天航

(吉林建筑大學 市政與環(huán)境工程學院,長春130118)

電磁波譜中波長從0.01μm～0.38μm的輻射稱為紫外線[1].適量的紫外線照射可以促進人體內(nèi)一些激素的分泌,對人體的生長發(fā)育具有重要作用[2].然而,紫外線也會傷害人體.研究表明,長時間接觸紫外線的人群有更大的概率會使皮膚發(fā)生老化甚至皮膚癌等,此外還有可能發(fā)生皮質(zhì)性白內(nèi)障甚至眼黑色素瘤[3].通過研究可以得到以下結(jié)論:紫外線輻射已經(jīng)成為我國社會環(huán)境所面臨的重要問題之一,由于其本身的特點,其危害范圍比較廣泛.所以,預測紫外線輻射所引起皮膚病發(fā)病率,研究紫外線輻射的控制方法具有重要意義.

1 應用Markov模型預測紫外線輻射所引起皮膚病發(fā)病率

皮膚受紫外線照射引發(fā)皮膚病受很多不確定因素影響[4].當然，皮膚受紫外線照射引發(fā)皮膚病是一個隨機的進程,其自身的發(fā)展過程沒有后效性,馬爾科夫鏈方法對它展開研究正是以此為客觀的基礎(chǔ).本文運用馬爾科夫鏈方法預測將來年份的紫外線輻射引發(fā)皮膚病的形態(tài),為科學防治紫外線輻射提供依據(jù).

1.1 馬爾科夫過程

馬爾科夫(Markov)過程是一個無后效性的隨機進程[5].無后效性是指:如果可以確定某階段的形態(tài),則之后該形態(tài)的進展不受以前形態(tài)的影響.時間和形態(tài)都分散的馬爾科夫進程,簡稱馬爾科夫鏈[6].

1.2 馬爾科夫鏈的基本概念

取值在離散形態(tài)空間E={e1,e2,…}和離散時間參數(shù)上的隨機進程{X(t)|X(t)E,t≥0}，對tn時間點其概率可由條件概率定義，如式(1)所示:

FX(tn)|X(t1)…X(tn-1)=P[X(tn)=en|X(t1)=e1…X(tn-1)=en-1]

(1)

若該隨機過程滿足式(2)要求,則可以認為它具有“無記憶性”,這個過程稱為馬爾科夫鏈(Markov).

FX(tn)|X(tn-1)=FX(tn)|X(t1)…X(tn-1)

(2)

式中,X為過程中的某個狀態(tài);F為該狀態(tài)下的概率.上面這個恒等式可以被看作是馬爾可夫性質(zhì).

1.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣

若隨機過程為齊次馬爾科夫過程,即達到式(3)要求：

P[X(t+Δt)=ej|X(t)=ei]=P[X(Δt)=ej|X(0)=ei]=pij(Δt)

(3)

式中,pij(Δt)為在時間間距Δt內(nèi)，從第i狀態(tài)經(jīng)一步轉(zhuǎn)移到第j狀態(tài)概率，0≤pij(Δt)≤1(i=1,2,…,n).

假設(shè)一個形態(tài)空間由n個狀態(tài)組成，運用矩陣模式來表示轉(zhuǎn)移概率，記為：

(4)

若t1,t2…tn時間間隔相同,根據(jù)齊次性,式(4)可簡記為：

(5)

1.4 案例分析

對某印刷廠100名在紫外線照射環(huán)境下工作的人員進行了健康檢查,結(jié)果見表1.

表1 健康檢查Table 1 Health check

根據(jù)持續(xù)跟蹤調(diào)查,該廠100名受調(diào)查作業(yè)人員一年后健康狀況變化如下:

100名受調(diào)查作業(yè)人員中能繼續(xù)保持健康者70人(占比70%)、疑似皮膚病患者20人(占比20%)和皮膚病患者10人(占比10%),即:p11=0.7，p12=0.2，p13=0.1

對100名受調(diào)查作業(yè)人員而言,因原有疑似皮膚病患者一般不可能恢復為健康者(即占比0%),故健康者占比仍維持初始狀態(tài)為80%、不健康者占比也維持初始狀態(tài)為20%(包括疑似皮膚病患者和皮膚病患者),即:p21=0，p22=0.8，p23=0.2

對5名原有皮膚病患者而言,因皮膚病患者一般不可能恢復為健康或返回疑似皮膚病,故健康者占比為0%(即0名健康者)、疑似皮膚病患者占比為0%(即0名疑似皮膚病患者)和皮膚病患者占比為100%(即5名皮膚病患者),即:p31=0，p32=0，p33=1

狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣為:

預測一年后作業(yè)人員的健康狀況為:

即一年后健康者k01=56人,疑似皮膚病患者k02=28人,皮膚病患者k03=16人.預測表明,該印刷廠皮膚病患者人數(shù)呈上升趨勢,必須加強紫外線的防治工作.

2 印刷廠作業(yè)場所的危險性分析

由美國安全專家K.J.格雷厄姆和K.F.金尼提出的LEC評價法，是對具有潛在危險性作業(yè)環(huán)境中的危險源進行半定量的安全評價方法,用于評價操作人員在具有潛在危險性環(huán)境中作業(yè)時的危險性、危害性.該方法用與系統(tǒng)風險有關(guān)的三種因素指標值的乘積來評價操作人員傷亡風險大小,這三種因素分別是L(likelihood,事故發(fā)生的可能性)、E(exposure,人員暴露于危險環(huán)境中的頻繁程度)和C(consequence,一旦發(fā)生事故可能造成的后果).[7]給三種因素的不同等級分別確定不同的分值,再以三個分值的乘積D(danger,危險性)來評價作業(yè)條件危險性的大小即:D=L×E×C.D值越大,表明作業(yè)環(huán)境危害性越大,此時應采取降低事故發(fā)生的可能性L或者減小人員暴露于危害環(huán)境中頻繁程度E或者減少一旦發(fā)生事故可能造成的后果C等一系列預防方法,直至危險性D達到最小.

(1) 事故發(fā)生的可能性. 用概率來表示事故所發(fā)生的可能性,不可能產(chǎn)生的事故記為0,一定發(fā)生的事故記為1.然而,一定不發(fā)生事故是不存在的,因而人們將產(chǎn)生事故可能性十分小的分數(shù)設(shè)為0.1.印刷廠作業(yè)人員發(fā)生皮膚病的概率屬于相當可能,查閱相關(guān)數(shù)據(jù)L值取6[7].

(2) 作業(yè)人員處于危害壞境中的頻率. 用 E 體現(xiàn)人員處于危險環(huán)境中的頻率,顯然,工作人員所受危險性與在風險中所處時間成正比.印刷廠作業(yè)人員每天的工作時間都要暴露于紫外線中,查閱相關(guān)數(shù)據(jù)E值取6[7].

(3) 發(fā)生危害后可能造成的損失. 事故所造成的損失可以在很大的范圍內(nèi)波動,規(guī)定: 輕度損傷的事故損失對應值為 1; 視多人死亡的結(jié)果記為 100,其他事故后果分值在 1 ～100 之間取值,紫外線照射引起的皮膚病的后果很嚴重,嚴重的甚至會誘發(fā)皮膚癌,屬于嚴重傷殘,查閱相關(guān)數(shù)據(jù)C值取7[7].

(4) 危險性.L,E,C三個因素的指標值乘積大小表示了作業(yè)環(huán)境的危險性高低,所以在具體分析中,確定出三個因素的分值后,根據(jù)公式:D=L×E×C計算得出危險性分值D,打分標準見表2.

印刷廠作業(yè)人員危險值D=L×E×C=6×6×7=252.由表2可見危險程度屬于高度危險,需要立即整改.

表2 危險性分值Table 2 Risk score

3 印刷廠作業(yè)場所的危險性預防管理

從危險性分值來看,印刷廠屬于高度危險的場所,需要立即整改.從客觀實際來考慮,印刷廠作業(yè)人員在紫外線輻射環(huán)境的暴露次數(shù)無法改變,所以應該從降低發(fā)生事故后的損失以及降低事故發(fā)生的概率上著手.針對這些可以使用如下方法:

(1) 印刷廠要針對作業(yè)環(huán)境的特點制定相應的防范措施. 例如制定符合相關(guān)安全規(guī)定的操作規(guī)程,作業(yè)人員必須持證上崗且經(jīng)過了相應的安全培訓,作業(yè)時要求穿戴防護服,并且要使每個作業(yè)人員在思想上不能輕視紫外線輻射的防護.

(2) 充分利用印刷廠安全活動時間對班組人員進行廠內(nèi)紫外線輻射源識別方法的培訓,同時采取直接問詢法、頭腦風暴法和危險源調(diào)查表法等,收集印刷廠作業(yè)人員作業(yè)活動中存在的紫外線輻射源,并對紫外線輻射源進行確定.

(3) 成立以廠長、副廠長、技術(shù)員、安全員以及熟悉現(xiàn)場的班長及崗位人員等組成紫外線防治小組,按照生產(chǎn)工藝流程單元或者生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域為單位,對本單元內(nèi)可能接觸到的紫外線的作業(yè)活動進行重點標記,并對這些作業(yè)活動進行重點盯防,對作業(yè)人員的紫外線防護準備進行嚴格檢查.

這些方法可以有效地降低事故造成的損失,查閱相關(guān)數(shù)據(jù),C值取3[7].由公式

D=L×E×C=6×6×3=108

從計算結(jié)果來看,危險等級從高度危險變?yōu)榱孙@著危險,下降了一個等級.可得出結(jié)論,對印刷廠作業(yè)場所進行預防管理是必要的.

4 結(jié)論

(1) Markov模型表明,印刷廠作業(yè)人員患皮膚病上升趨勢明顯,應該重視紫外線的防治工作.這要求印刷廠認真貫徹執(zhí)行《中華人民共和國職業(yè)病防治法》,以及相關(guān)的技術(shù)標準、衛(wèi)生規(guī)范,能夠盡量地控制或消除紫外線輻射源,從而保護印刷廠作業(yè)人員.

(2) LEC法具備良好的普遍性,事故發(fā)生的概率(L)、暴露于危險環(huán)境中的頻數(shù)(E)、發(fā)生事故產(chǎn)生的損失(C)這三個 指標能夠直觀反應印刷廠的風險情況,同時LEC法操作簡單,不受人員能力所限制,有利于展開全員參與的紫外線輻射源防治工作.

(3) 同時運用Markov模型與LEC法,對科學預測、有效預防印刷廠作業(yè)人員因為紫外線照射引起的皮膚病的具有重要意義,同時為印刷廠監(jiān)督管理提供科學根據(jù).

[1] 楊敏.紫外線對人體健康的影響及防御措施[J].湖南安全與防災,2006(9):58-59.

[2] 李立.紫外線輻射對人類皮膚健康的影響[J].環(huán)境衛(wèi)生學雜志,2008,35(4):198-202.

[3] 張玉彬,潘建英,帕它木.長波紫外線對皮膚健康的影響[J].中國公共衛(wèi)生,2006,22(4):494-496.

[4] 李青春.紫外線觀測預測技術(shù)研究及對人體健康的影響李青春[C].功能性紡織品及納米技術(shù)應用研討會,2001.

[5] 王勇,韓學山,丁穎,繩潔.基于馬爾科夫鏈的電力系統(tǒng)運行可靠性快速評估[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(2):405-410.

[6] 謝開貴,馬懷冬,胡博,曹侃,李春燕.基于馬爾可夫狀態(tài)空間圖法的換流變系統(tǒng)可靠性評估[J].電網(wǎng)技術(shù),2011,35(9):71-78.

[7] 紀琴,李寧.LEC評價法在建設(shè)項目職業(yè)病危害風險評估中的應用[J].職業(yè)衛(wèi)生與應急救援,2011,29(5):260-262.