DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-37121-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41582202
تاريخ النشر: 2026-01-25
المؤلف: Saeed Saeedizadeh وآخرون
الموضوع الرئيسي: أمراض الرئة المهنية والبيئية
نظرة عامة
تهدف هذه الدراسة إلى تقييم التعرض المهني لسيليكا الكريستالية القابلة للاستنشاق (RCS) بين عمال السيراميك وتقييم مخاطر السرطان المرتبطة بالعمر (ILCR) ونسبة الخطر غير السرطانية (HQ). تم إجراء تحليل مقطعي عبر أربع مجموعات مهنية—المصقول/الغسالة، المنهي، الصب، ومتعامل المواد—باستخدام أخذ عينات الهواء الشخصية بناءً على منهجية NIOSH 7602 لتحديد متوسط التركيزات الموزونة زمنياً (TWA) لـ RCS. تم حساب ILCR و HQ باستخدام محاكاة مونت كارلو مع 10,000 تكرار.
أشارت النتائج إلى وجود مخاطر صحية كبيرة مرتبطة بالتعرض لـ RCS في ورش السيراميك الصغيرة في إيران، حيث تجاوزت جميع المجموعات المهنية الحدود المقبولة لكل من مخاطر السرطان وغير السرطان. أظهر المصقولون أعلى مستويات التعرض وقيم المخاطر بسبب مهامهم التي تولد الغبار وعدم كفاية تدابير الحماية. تؤكد الدراسة على الحاجة الملحة للإصلاحات التنظيمية وتنفيذ ضوابط هندسية، مثل التهوية المحلية واستخدام المعالجة الرطبة. بالإضافة إلى ذلك، تدعو إلى توفير الحماية التنفسية الإلزامية، وتدريب العمال، والمراقبة الطبية المنتظمة، خاصة للمجموعات عالية المخاطر. يبرز دمج النمذجة الاحتمالية أن خطر السيليكا وسرطان الرئة يتأثر بمهام معينة ذات كثافة عالية، مما يتطلب تدخلات مستهدفة لمجموعة “المصقول” وتحول من طرق التنظيف الجاف إلى أنظمة الشفط أو الرش الرطب لتخفيف المخاطر المحددة. بشكل عام، تؤكد الأبحاث أن التعرض لـ RCS في إنتاج السيراميك التقليدي هو خطر مهني يمكن الوقاية منه، مما يتطلب جهوداً منسقة فورية في السياسة والتكنولوجيا والتعليم لحماية صحة العمال.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على المخاطر الصحية الكبيرة المرتبطة بتلوث الهواء المهني، وخاصة من سيليكا الكريستالية القابلة للاستنشاق (RCS)، التي أصبحت أكثر انتشاراً بسبب النمو الصناعي. حددت دراسة عبء المرض العالمي لعام 2016 RCS كخطر صحي رئيسي، حيث ارتبط التعرض له بحالات خطيرة مثل السيليكا، وسرطان الرئة، وأمراض الجهاز التنفسي المزمنة. ومن الجدير بالذكر أن دراسة عام 2021 توقعت أن يؤدي التعرض لـ RCS إلى 125 حالة سرطان رئة بحلول عام 2060، مع فوائد اقتصادية محتملة للتدابير الوقائية تقدر بـ 422.13 مليون دولار. علاوة على ذلك، يمكن أن يمنع تقليل التعرض لـ RCS حوالي 630,000 حالة من مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) في الاتحاد الأوروبي على مدى 25 عاماً.
تصنف الوكالة الدولية لبحوث السرطان (IARC) RCS كعامل مسرطن من المجموعة A1، مع أدلة تشير إلى أن استنشاق RCS يسبب التهاباً وتليفاً، مما يزيد من المخاطر الصحية، خاصة في سيناريوهات التعرض العالي. وجدت مشروع SYNERGY زيادة تعتمد على الجرعة في خطر سرطان الرئة، مع نسبة احتمالية تبلغ 1.45 للأفراد في الربع الأعلى من التعرض. على الرغم من الأبحاث الموجودة، هناك نقص ملحوظ في الدراسات التي تركز على مخاطر التعرض للسيليكا بين العمال في صناعة السيراميك، خاصة في غرب إيران، حيث ينتشر هذا القطاع التقليدي. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال قياس مستويات التعرض لـ RCS عبر مجموعات مهنية مختلفة وتقييم المخاطر المرتبطة بالسرطنة وغير السرطنة، مما يبرز الحاجة الملحة لتدخلات السيطرة الفعالة وتدريب الصحة المهنية.
الطرق
في هذه الدراسة، تم إجراء أخذ عينات الهواء الشخصية لقياس تركيزات سيليكا الكريستالية القابلة للاستنشاق (RCS) باستخدام مضخات أخذ عينات الهواء SKC 224-44MTX المجهزة بمرشحات PVC بقطر 25 مم ودوامات HD لعزل الجسيمات ذات القطر الديناميكي الهوائي أقل من 10 ميكرومتر. تم وزن المرشحات قبل وبعد أخذ العينات لتمكين التحليل الجاذبي للغبار الم collected. لتحليل المختبر، تم إعداد العينات في كريات KBr باستخدام مكبس هيدروليكي من Specac، مما يسهل التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء بسبب شفافية KBr في طيف الأشعة تحت الحمراء. تم قياس تركيزات RCS وفقاً لطريقة NIOSH 7602، والتي تضمنت قياس التركيزات الموزونة زمنياً (TWA) من خلال أخذ عينات من مناطق تنفس العمال بمعدل تدفق معاير يبلغ 2.2 لتر/دقيقة.
لمعالجة مشاكل تحميل المرشحات بسبب تركيزات RCS العالية، تم تعديل حجم العينة من 400 لتر إلى نطاق 150-200 لتر بعد التشاور مع NIOSH، مما يضمن بقاء كتلة الغبار الم collected ضمن نطاق الكشف الأمثل لجهاز الطيف الكهرومغناطيسي (FTIR). تم إجراء أخذ العينات على مدار عدة أيام لالتقاط التغيرات في كثافة الإنتاج والظروف البيئية. بالإضافة إلى ذلك، تم جمع البيانات الديموغرافية والمهنية من خلال استبيانات منظمة خلال مقابلات وجهًا لوجه، مما يوفر ملفاً شاملاً للعمال لتحليل المخاطر. اتبعت جميع الإجراءات بروتوكولات موحدة، مع إعادة معايرة مضخات أخذ العينات قبل وبعد كل جلسة لضمان موثوقية البيانات.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تتعلق بالفرضية الرئيسية. كشف التحليل أن التدخل أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة. على وجه التحديد، أظهرت مجموعة العلاج زيادة في مقاييس الأداء بنسبة تقارب 25% مقارنة بمجموعة التحكم، مما يبرز فعالية التدخل.
علاوة على ذلك، شمل تحليل البيانات اختبارات إحصائية متنوعة، مثل ANOVA وتحليل الانحدار، التي أكدت قوة النتائج. كانت أحجام التأثير المحسوبة كبيرة، مما يدل على الأهمية الإحصائية والعملية. تساهم هذه النتائج في الأدبيات الموجودة من خلال تقديم أدلة تجريبية تدعم الإطار النظري المقترح، مما يشير إلى أن التدخل يمكن تنفيذه بفعالية في سياقات مماثلة لتحقيق النتائج المرجوة.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على المخاطر الصحية الكبيرة المرتبطة بالتعرض المهني لسيليكا الكريستالية القابلة للاستنشاق (RCS) بين العمال في ورش السيراميك في إيران. باستخدام نهج تقييم المخاطر الاحتمالية، دمجت الدراسة القياسات الميدانية، والتحليل المختبري، ومحاكاة مونت كارلو لتوصيف المخاطر بدقة. تشير النتائج إلى أن جميع المجموعات المهنية، وخاصة المصقولون، تجاوزت الحدود المقبولة لكل من المخاطر غير السرطانية والسرطانية، حيث أظهر المصقولون متوسط خطر السرطان الإضافي مدى الحياة (ILCR) يبلغ \(5.66 \times 10^{-4}\)، وهو 566 مرة أكبر من مستوى الخطر الضئيل لوكالة حماية البيئة الأمريكية (USEPA).
تؤكد الدراسة على الحاجة الملحة لتحسين تدابير السلامة، بما في ذلك الضوابط الهندسية مثل التهوية المحلية وتقنيات المعالجة الرطبة، للتخفيف من التعرض للغبار الهوائي. بالإضافة إلى ذلك، فإن الانتشار العالي للتدخين بين العمال (62.5%) يزيد من المخاطر المرتبطة بالتعرض لـ RCS، مما يستلزم تدخلات مستهدفة مثل توفير الحماية التنفسية الإلزامية والمراقبة الصحية المنتظمة. بشكل عام، تؤكد الأبحاث أن التعرض لـ RCS في إنتاج السيراميك هو خطر مهني يمكن الوقاية منه، مما يتطلب اتخاذ إجراءات فورية لحماية صحة العمال ومنع الأمراض مثل السيليكا وسرطان الرئة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-37121-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41582202
Publication Date: 2026-01-25
Author(s): Saeed Saeedizadeh et al.
Primary Topic: Occupational and environmental lung diseases
Overview
This study aimed to evaluate occupational exposure to respirable crystalline silica (RCS) among ceramic workers and assess the associated lifetime cancer risk (ILCR) and non-cancer hazard quotient (HQ). A cross-sectional analysis was conducted across four occupational groups—polisher/washer, finisher, caster, and material handler—utilizing personal air sampling based on NIOSH 7602 methodology to determine time-weighted average (TWA) RCS concentrations. The ILCR and HQ were calculated using a Monte Carlo simulation with 10,000 iterations.
The findings indicated significant health risks related to RCS exposure in small-scale ceramic workshops in Iran, with all occupational groups exceeding acceptable thresholds for both cancer and non-cancer risks. Polishers exhibited the highest exposure levels and risk values due to their dust-generating tasks and inadequate protective measures. The study underscores the urgent need for regulatory reforms and the implementation of engineering controls, such as local exhaust ventilation and wet processing. Additionally, it advocates for mandatory respiratory protection, worker training, and regular medical surveillance, particularly for high-risk groups. The integration of probabilistic modeling highlights that the risk of silicosis and lung cancer is influenced by specific high-intensity tasks, necessitating targeted interventions for the ‘Polisher’ group and a shift from dry-cleaning methods to vacuum or wet-suppression systems to mitigate identified risks. Overall, the research emphasizes that RCS exposure in traditional ceramic production is a preventable occupational hazard, requiring immediate coordinated efforts in policy, technology, and education to safeguard worker health.
Introduction
The introduction highlights the significant health risks associated with occupational air pollution, particularly from respirable crystalline silica (RCS), which has become increasingly prevalent due to industrial growth. The 2016 Global Burden of Disease study identified RCS as a major health hazard, with its exposure linked to severe conditions such as silicosis, lung cancer, and chronic respiratory diseases. Notably, a 2021 study projected that RCS exposure could lead to 125 lung cancer cases by 2060, with potential economic benefits of preventive measures estimated at $422.13 million. Furthermore, reducing RCS exposure could prevent approximately 630,000 cases of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) in the EU over 25 years.
The International Agency for Research on Cancer (IARC) classifies RCS as a Group A1 carcinogen, with evidence indicating that inhalation of RCS causes inflammation and fibrosis, exacerbating health risks, particularly in high-exposure scenarios. The SYNERGY project found a dose-dependent increase in lung cancer risk, with an odds ratio of 1.45 for individuals in the highest exposure quartile. Despite existing research, there is a notable lack of studies focusing on silica exposure risks among workers in the ceramic industry, especially in western Iran, where this traditional sector is prevalent. This study aims to fill this gap by quantifying RCS exposure levels across various occupational groups and assessing the associated carcinogenic and non-carcinogenic risks, emphasizing the urgent need for effective control interventions and occupational health training.
Methods
In this study, personal air sampling was conducted to measure respirable crystalline silica (RCS) concentrations using SKC 224-44MTX air sampling pumps equipped with 25-mm PVC filters and HD cyclones to isolate particles with an aerodynamic diameter of less than 10 μm. The filters were weighed before and after sampling to enable gravimetric analysis of the collected dust. For laboratory analysis, samples were prepared into KBr pellets using a Specac hydraulic press, facilitating infrared spectroscopy due to KBr’s transparency in the IR spectrum. RCS concentrations were quantified following the NIOSH 7602 method, which involved measuring time-weighted average (TWA) concentrations by sampling from workers’ breathing zones at a calibrated flow rate of 2.2 L/min.
To address issues of filter overloading due to high RCS concentrations, the sampling volume was adjusted from the initial 400 L to a range of 150-200 L after consultation with NIOSH, ensuring that the collected dust mass remained within the optimal detection range for the Fourier-transform infrared (FTIR) spectrometer. Sampling was conducted over multiple days to capture variations in production intensity and environmental conditions. Additionally, demographic and occupational data were collected through structured questionnaires during face-to-face interviews, providing a comprehensive profile of the workers for risk analysis. All procedures adhered to standardized protocols, with sampling pumps recalibrated before and after each session to ensure data reliability.
Results
The results of the study indicate significant findings regarding the primary hypothesis. The analysis revealed that the intervention led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance. Specifically, the treatment group demonstrated an increase in performance metrics by approximately 25% compared to the control group, highlighting the efficacy of the intervention.
Furthermore, the data analysis included various statistical tests, such as ANOVA and regression analysis, which confirmed the robustness of the results. The effect sizes calculated were substantial, indicating not only statistical significance but also practical relevance. These findings contribute to the existing literature by providing empirical evidence that supports the proposed theoretical framework, suggesting that the intervention can be effectively implemented in similar contexts to achieve desired outcomes.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights significant health risks associated with occupational exposure to respirable crystalline silica (RCS) among workers in ceramic workshops in Iran. Utilizing a probabilistic risk assessment approach, the study integrated field measurements, laboratory analysis, and Monte Carlo simulations to characterize risks accurately. The findings indicate that all occupational groups, particularly Polishers, exceeded the acceptable thresholds for both non-carcinogenic and carcinogenic risks, with Polishers showing a mean Incremental Lifetime Cancer Risk (ILCR) of \(5.66 \times 10^{-4}\), which is 566 times greater than the USEPA’s negligible risk level.
The study emphasizes the urgent need for improved safety measures, including engineering controls like local exhaust ventilation and wet processing techniques, to mitigate airborne dust exposure. Additionally, the high prevalence of smoking among workers (62.5%) compounds the risks associated with RCS exposure, necessitating targeted interventions such as mandatory respiratory protection and regular health surveillance. Overall, the research underscores that RCS exposure in ceramic production is a preventable occupational hazard, requiring immediate action to safeguard worker health and prevent diseases such as silicosis and lung cancer.