轎車內(nèi)有害揮發(fā)物來源及其健康風險評價

謝　毅

(廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院，廣東 廣州 511440)

轎車內(nèi)有害揮發(fā)物來源及其健康風險評價

謝毅

(廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院，廣東 廣州 511440)

摘要：分析了轎車內(nèi)有害揮發(fā)物來源，通過對轎車內(nèi)飾用品實施樣品監(jiān)測，提出了主要有害揮發(fā)物種類；基于美國EPA健康風險評估模型，以及國內(nèi)相關空氣標準中有害揮發(fā)物限量要求，對9種有害揮發(fā)物的致癌風險值和非致癌危害指數(shù)進行了風險評價。結果表明：轎車內(nèi)空氣中苯和甲醛對人致癌風險為低風險，二甲苯、丙烯醛對人存在非致癌危害。建議國內(nèi)車內(nèi)空氣標準中考慮有害揮發(fā)物總量水平。

關鍵詞：轎車；有害揮發(fā)物；致癌風險；非致癌風險；風險評估

近年來，車內(nèi)空氣污染問題被認為是轎車業(yè)所面臨的一大健康挑戰(zhàn)，很多新車車內(nèi)有毒有害揮發(fā)物嚴重超標已是不爭的事實。據(jù)媒體報道，中國室內(nèi)裝飾協(xié)會空氣監(jiān)測中心曾對200輛車進行檢測，發(fā)現(xiàn)如果參照室內(nèi)空氣質(zhì)量標準，近90%的轎車都存在車內(nèi)空氣甲醛或苯含量超標問題，而且大部分車輛甲醛超標都在5倍以上。其中，新車車內(nèi)的空氣質(zhì)量最差，有明顯的刺鼻氣味，甚至會嚴重刺激司乘人員眼睛。車內(nèi)有害揮發(fā)物對人體健康的威脅不容小覷，長期處于有害揮發(fā)物超標的環(huán)境會對人體肝、腎、呼吸系統(tǒng)、造血器官、免疫功能等造成嚴重危害。目前，國內(nèi)研究主要針對車內(nèi)空氣樣品特性，而圍繞其污染來源的內(nèi)飾材料監(jiān)測研究較少報道。本文擬通過車內(nèi)主要內(nèi)飾材料中有害揮發(fā)物監(jiān)測，探討有害揮發(fā)物對人體健康的風險。

1車內(nèi)有害揮發(fā)物來源

除車外污染物和轎車自身排放污染物進入車內(nèi)外，轎車內(nèi)飾件被公認是車內(nèi)有害揮發(fā)物最主要的來源，包括座椅、地毯、頂棚、門內(nèi)飾、儀表臺等原內(nèi)飾件以及消費者后期添置的腳墊、靠墊、其它裝飾物等內(nèi)飾件。

(1)座椅。一般由金屬骨架、緩沖墊(海綿)和表層面料構成，表層材料可采用紡織面料、人造革或者真皮，滿足不同汽車配置及消費者的需求。

(2)地毯。地毯在轎車中主要應用于乘客艙和后備行李艙，一般采用聚丙烯、聚對苯二甲酸類塑料或聚酰胺纖維作為表層材料，通過單層的無紡纖維模壓而成，或覆合再生無紡氈或發(fā)泡聚氨酯制成。

(3)頂棚。轎車為了滿足頂棚隔熱、隔音、吸音、安全的需要，頂棚一般采用發(fā)泡塑料或者紡織毛氈，用粘接或鑲嵌的方法安裝。其中，表面材料主要采用織物、聚氯乙烯膜；泡沫層多用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料板；基底多采用聚氨酯發(fā)泡片材、聚丙烯發(fā)泡片材、瓦楞紙、浸漬樹脂的再生棉或玻璃纖維。

(4)門/柱。一般以硬質(zhì)纖維板或聚丙烯木粉塑料板為基礎材料，再層壓或復合上聚氨酯內(nèi)襯和聚氯乙烯薄膜或無紡布，骨架采用聚丙烯腈或柔性材料增強的聚丙烯，表面覆合面料或皮革，中間覆合聚氨酯發(fā)泡層。

(5)儀表臺。由骨架材料、中間緩沖材料及表皮材料組成，骨架材料可采用紙漿板、改性聚苯醚或聚碳酸酯/聚丙烯腈共聚物，表皮采用聚氯乙烯/聚丙烯腈共聚物，中間層為半硬質(zhì)聚氨酯泡沫填充層。

車內(nèi)飾部件材料中含有的有機溶劑、助劑、添加劑等揮發(fā)性成分釋放到車內(nèi)環(huán)境，造成車內(nèi)空氣污染。比如：塑料制品中殘留的有毒單體、裂解物、老化產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，以及制作過程中添加的穩(wěn)定劑、增塑劑、發(fā)泡劑、著色劑、阻燃劑等添加劑帶來的毒性。此外，皮革或纖維織物加工過程使用的膠粘劑、密封膠一般為多組分物質(zhì)，基料中游離成分都有較高的毒性，是釋放苯系物的重要來源，對人體損傷極其嚴重。

2車內(nèi)主要有害揮發(fā)物種類

車內(nèi)有害揮發(fā)物種類繁多。在對轎車車內(nèi)空氣質(zhì)量進行評價時，目前國內(nèi)外普遍關注的乘用車內(nèi)污染物有甲醛、揮發(fā)性有機物(TVOC)、苯及苯系物、多環(huán)芳烴、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氨等。本文把內(nèi)飾件材料作為有害揮發(fā)物的主要污染源(排除車外污染物和轎車自身排放污染物)進行分析，從汽車用品市場采集汽車座椅套、腳墊、靠背等，包括紡織品、皮革、人造革、塑料配件等不同材質(zhì)用品共80批次，采用袋子法監(jiān)測得到對人體健康危害大、相對穩(wěn)定、易檢測到的、有代表性的車內(nèi)有害揮發(fā)物種類，其危害特征參考國際癌癥研究機構(IARC)對相關揮發(fā)物致癌效應研究結果，詳見表1。

表1　轎車內(nèi)主要有害揮發(fā)物種類及其危害特征

3有害揮發(fā)物健康風險分析

國際癌癥研究機構(IARC)和世界衛(wèi)生組織(WHO)將有害化學物質(zhì)分為有劑量閾值化學物質(zhì)和無劑量閾值化學物質(zhì)。閾限值理論認為，任何化學物質(zhì)在低于某一劑量時，不會對機體產(chǎn)生危害；非閾限值理論則認為，任何化學物質(zhì)即使在濃度很低的情況下，也會引起機體不可逆的傷害。對于致癌物質(zhì)，一般認為無劑量閾值，只要微量存在即會對人體健康產(chǎn)生不利影響。對于非致癌物，認為有劑量閾值，低于閾值則認為不會產(chǎn)生不利健康的影響。美國環(huán)保署(EPA)已建立一系列風險評估指南，包括致癌物、致突變作用、重金屬和人體健康等風險評估指南，其中人體健康風險評估手冊(2009版)[1]的吸入風險評估指南提供了吸入化學污染物的健康風險評估模型，包括致癌物質(zhì)風險評價模型和非致癌物質(zhì)風險評價模型。

3.1致癌物質(zhì)風險評價模型

針對致癌物質(zhì)的風險評價，通過推導實驗動物或人終身暴露于一個單位濃度(每1kg體重1mg暴露量)時超額致癌的概率，即致癌斜率因子；再根據(jù)平均日暴露量估算，最后得到致癌風險值。美國EPA對致癌物質(zhì)提出了如下健康風險評估評價模型：

CancerRisk=LADD×PF

(1)

式(1)中：CancerRisk—致癌風險值；PF—致癌斜率因子(kg·d / mg)；LADD—平均日暴露劑量(mg/kg·d)。

平均日暴露劑量計算公式為：

(2)

式(2)中：CA—車內(nèi)空氣中有害揮發(fā)物實測濃度(mg/m3)；IR—人呼吸速率(m3/h)；ET—人每天暴露在車內(nèi)污染空氣中時數(shù)(h/d)；EF—人每年暴露在車內(nèi)污染空氣中天數(shù)(d/a)；ED—人終生暴露在車內(nèi)污染空氣中年限(a)；BW—人體體重(kg)；LT—人平均壽命相對應的天數(shù)(d)。

美國EPA對致癌物質(zhì)健康風險接受水平評價遵循ALARP原則，即致癌風險值(Cancer Risk)分級判定符合最低合理可行原則：當致癌風險值低于10-6時，屬于廣泛可接受的風險(可容許風險)，當致癌風險值高于10-4時，屬于除非在特殊環(huán)境下，風險無法接受；當致癌風險值介于10-4和10-6之間時，進一步風險降低已經(jīng)不切實際或風險減少的花費超過獲得的收益，屬于低風險，可以容忍。

3.2非致癌物質(zhì)風險評價模型

針對非致癌物質(zhì)的風險評價，是對有害化學物質(zhì)的人體暴露劑量進行準確定量后，再與有害化學物質(zhì)的參考劑量(或參考濃度)進行比較的過程，通常采用危害指數(shù)法(HQ)定量評價模型：

(3)

式(3)中：RfC—有害化學物質(zhì)(揮發(fā)物)的參考濃度(mg/m3)；EC—平均日暴露濃度(mg/m3)，如果暴露特征類似于急性暴露(<24h)，則平均日暴露濃度等于車內(nèi)空氣中有害揮發(fā)物的實測濃度，如果暴露特征類似于亞慢性暴露(30d至人平均壽命10%)或慢性暴露(人平均壽命10%以上)，則平均日暴露濃度計算公式為：

(4)

式(4)中：CA、ET、EF、ED與式(2)中相同，AT—人終生暴露在車內(nèi)污染空氣中年限相對應的小時數(shù)(h)，即AT=ED×365d/a×24h/d。

美國EPA提出的有害化學物質(zhì)參考濃度(RfC)指的是有害揮發(fā)物在呼吸吸入暴露途徑下，當人群健康風險值為10-6時(可接受風險臨界值)的參考劑量。因此根據(jù)危害指數(shù)法定量評價模型，EPA將非致癌危害指數(shù)HQ<1的風險定義為不存在非致癌風險。

3.3車內(nèi)空氣污染環(huán)境暴露參數(shù)

評價有害揮發(fā)物進入人體的途徑、方式和劑量是暴露評價，而暴露參數(shù)是暴露評價的依據(jù)。目前我國人群工作、生活、休閑等暴露參數(shù)數(shù)據(jù)還不夠完善；近年來，國內(nèi)學者陳小開[2]、張廣山[3]等對我國部分地區(qū)人群在車內(nèi)空氣污染環(huán)境中暴露參數(shù)數(shù)據(jù)進行了一些調(diào)查；王宗爽[4]等對我國居民環(huán)境暴露參數(shù)進行了探討。本文參考國內(nèi)學者研究數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計部門數(shù)據(jù)，選擇車內(nèi)空氣污染環(huán)境暴露參數(shù)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　車內(nèi)空氣污染環(huán)境暴露參數(shù)數(shù)據(jù)

3.4車內(nèi)主要有害揮發(fā)物風險分析參考數(shù)據(jù)

本文結合對汽車內(nèi)飾用品材料實際采樣監(jiān)測數(shù)據(jù)，主要對苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、氨等9種車內(nèi)有害揮發(fā)物進行風險分析。通過查詢美國EPA有害化學物質(zhì)數(shù)據(jù)[5]及我國《GB/T 27630-2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》和《GB/T 18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》中有害揮發(fā)物限量數(shù)據(jù)，得到以上9種車內(nèi)主要揮發(fā)物風險分析參考數(shù)據(jù)如表3所示。

表3　車內(nèi)主要有害揮發(fā)物風險分析參考數(shù)據(jù)

3.5車內(nèi)主要有害揮發(fā)物風險分析

根據(jù)國際癌癥研究機構(IARC)研究結果，本文監(jiān)測到的9種車內(nèi)有害揮發(fā)物中苯和甲醛被確定為人類致癌物，甲苯等7種有害揮發(fā)物為非致癌物質(zhì)或仍不確定為人類致癌物質(zhì)。因此，本文僅對苯和甲醛采用致癌物質(zhì)風險評價模型，對其它7種有害揮發(fā)物采用非致癌物質(zhì)風險評價模型。結合表2、表3提出的暴露參數(shù)和風險分析參考數(shù)據(jù)，假設以國內(nèi)標準中規(guī)定的限量值作為實測值,通過式(1)～(4)計算9種有害揮發(fā)物對人體健康風險情況。計算結果為：苯致癌風險值≤4.11×10-5，甲醛致癌風險值≤5.9×10-5；甲苯非致癌危害指數(shù)≤0.016，乙苯非致癌危害指數(shù)≤0.12，二甲苯非致癌危害指數(shù)≤1.07，苯乙烯非致癌危害指數(shù)≤0.02，乙醛非致癌危害指數(shù)≤0.40，丙烯醛非致癌危害指數(shù)≤178.37，氨非致癌危害指數(shù)≤0.14。

4結果與討論

從對9種有害揮發(fā)物健康風險分析結果可以看出，依據(jù)美國EPA對致癌物質(zhì)健康風險接受水平原則，在車內(nèi)空氣質(zhì)量滿足我國當前相關空氣標準限量要求的前提下，長期暴露在車內(nèi)污染空氣中，苯和甲醛揮發(fā)對人致癌風險仍存在低風險，二甲苯、丙烯醛對人存在非致癌危害；尤其是丙烯醛，考慮到美國環(huán)保署提出的參考濃度，丙烯醛應禁止檢出。同時，根據(jù)多種有閾污染物經(jīng)同一暴露途徑的綜合健康風險理論，當存在多種有害揮發(fā)物時，其風險危害指數(shù)會疊加，而我國車內(nèi)空氣質(zhì)量標準中僅單獨提出各種物質(zhì)的限量要求，還應考慮有害揮發(fā)物總量水平。

參考文獻：

[1]US EPA. Risk Assessment Guidance for Superfund Volume Ⅰ:Human Health Evaluation Manual(Part F, Supplemental Guidance for Inhalation Risk Assessment)[Z].Office of Superfund Remediation and Technology Innovation Environmental Protection Agency,2009.

[2]陳小開.車內(nèi)揮發(fā)性有機物的分析評價及吸附光催化研究[D].長沙:湖南大學，2011.

[3]張廣山.北京市微型車內(nèi)空氣品質(zhì)調(diào)查及駕車人員暴露評價研究[D].北京：北京大學，2005.

[4]王宗爽，段小麗，劉平，等.環(huán)境健康風險評價中我國居民暴露參數(shù)探討[J].環(huán)境科學研究，2009，22(10):1164-1170.

[5]US EPA. Integrated risk information system of United States Environmental Protection Agency[EB/OL].Washington DC: Environmental Protection Agency,2015 [2015-09-20]. http://www.epa.gov/iris.

The Sources and Health Risk Assessment of Harmful Volatile Substances inside of Car

XIE Yi

(Guangzhou Fibre Product Testing and Research Institute，Guangzhou Guangdong 511440,China)

Abstract：The sources of harmful volatile substances were discussed.The main harmful volatile substances of automotive interior accessories were monitored. The carcinogenic risks and non-carcinogenic risks of nine harmful volatile substances were studied base on the health risk assessment models from US-EPA on the basis of the domestic air standards. The results showed that the carcinogenic risk of benzene and formaldehyde inside of car was low. The xylenes and acrolein have no-carcinogenic harm to people. Finally,the harmful volatiles volume should be considered in car air standard in China.

Key words：car; harmful volatile substance; carcinogenic risk; non- carcinogenic risk; risk assessment

收稿日期：2015-12-04

作者簡介：謝毅(1982-)，男，漢族，江西省高安市人，碩士研究生，廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院，標準化工程師，研究方向：產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估與標準化。

中圖分類號：X82

文獻標志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)04-0082-04