軌道交通車輛禁用限用物質標準研究

于全蕾，刁 朔，于文韜

(1.中車青島四方車輛研究所有限公司，山東 青島 266031；2.青島愛爾家佳新材料股份有限公司，山東 青島 266108)

軌道交通車輛內裝材料中，由于功能需要和生產技術的局限性，可能含有石棉、重金屬及其化合物等有害物質，這些有害物質一旦被人體吸收難以有效排出，會逐漸沉積在人體內，對人體各個系統造成嚴重的危害，從而影響人身健康。此外，含有有害物質的材料在廢棄后若處置不當，也會造成資源浪費和環境污染。在有害物質的管控上，世界范圍內有關的法律法規很多，如：歐洲鐵路行業協會(UNIFE)的《Railway Industry Substance List》(UNIFE限制物質清單)[1]；歐盟的2011/65/EU《關于在電子電氣設備中限制使用某些有害物質的指令》(RoHS指令)[2]，2013/2/EU《包裝指令》[3]，2013/56/EU《電池和蓄電池指令》[4]，(EC)No 842/2006《氟化溫室氣體指令》[5]，(EU)2019/1021《持久性有機污染物(POPs)》[6]，(EC)No 1907/2006《化學品注冊、評估、授權和限制的規定》(REACH法規)[7]，(EC)No 2037/2000《歐洲臭氧破壞物質禁用指令》[8]；美國的US 40 CFR Parts 700-766《有毒物質控制法》(TSCA)[9]、2008消費品安全改進法[10]、H.R. 2420《電氣設備環保設計法案》(EDEE法案)[11]；加拿大的CAN Toxic Substances List《加拿大有毒物質清單》、《污染物排放登記制度》、SOR/2012-285《有毒物質禁用法案》[12]、龐巴迪集團的《禁用及限制使用物質的管理》(龐巴迪指令)；瑞士的CH SR 814.81 Annex 1& Annex 2《瑞士化學風險控制條例》附錄一和附錄二；澳大利亞的AUS SLI 2011 No.262《澳大利亞職業健康與安全法規2011》等等。

2013年某主機廠出口澳洲的機車被查出含有違禁物質石棉，遭到索賠后，禁用物質和限用物質的概念開始引入軌道交通行業。為了與歐盟接軌，加快互聯互通，中國國家鐵路集團有限公司、中國中車集團有限公司等先后以文件和標準的形式發布了關于禁用物質和限用物質的相關技術要求，這些要求都是參照歐盟的一些法律法規演化而來。鐵總企標TJ/CL 342—2014《時速350公里中國標準動車組暫行技術條件》[13]和中車企標Q/CRRC J 26—2018《軌道交通裝備產品禁用物質和限用物質》[14]規定了禁用物質和限用物質名單，加上歷次發布的禁用限用物質，品種多達300余種，供應商需按照TJ/CL 342—2014或Q/CRRC J 26—2018標準的規定要求檢測。但隨著TB/T 3139—2021《機車車輛非金屬材料及室內空氣有害物質限量》[15]發布實施，各大主機廠開始執行最新的標準。

1 產品標準的比較

1.1 國外

國外的有關禁用物質和限用物質的法律法規經常用到的有龐巴迪指令、RoHS指令、REACH法規、UNIFE限制物質清單。

1.1.1龐巴迪指令

龐巴迪集團在2005年發布的指令文件《禁用及限制使用物質的管理》(龐巴迪指令)將管控物質分為禁用物質和限用物質。禁用物質是指不能在任何龐巴迪集團的產品中使用，限用物質是應該不要在龐巴迪集團的產品中使用。該禁用限用物質標準主要參考歐盟、加拿大等國家的法律法規。對于禁用物質又分為完全禁用和部分禁用，完全禁用指在所有產品中禁用，部分禁用指在部分產品中禁用；對于限用物質分為依據法律限用和自愿承諾限用。完全禁用物質共15類，部分禁用物質共6類，限用物質共25類。此外，還規定了禁用限用物質的適用范圍，但未規定限值。

2009年龐巴迪集團發布了指令文件的更新版本，與2005版相比，管控物質種類增加到86類，所有物質同樣分為禁用物質和限用物質兩類，同時增加了物質的危害分類。與2005版不同點有：(1)同一物質根據使用目的國或應用領域不同，可以分為禁用(P)和限用(R)，如第14項的苯并[a]芘(BaP)，在瑞士對木材處理時禁用，而對其他國家為限用；(2)增加了物質的應用區域、控制范圍及限值、危險級別，其中限值除有約定外均為0.1%，危險級別按照物質對人、環境的危險性質分為14類；(3)根據REACH法規附錄17對限制物質和部分高關注度物質(Substances of Very High Concern，SVHC)進行了更新，同時增加了(EU)2019/1021《持久性有機污染物(POPs)》法規中管控的物質。

1.1.2RoHS指令

RoHS指令是歐盟為規范電子電氣產品的材料及工藝標準，使之更加有利于人體健康及環境保護而頒布的指令。該指令限制在電子電氣設備中使用鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯和多溴二苯醚。2011年7月21日，2011/65/EU《關于在電子電氣設備中限制使用某些有害物質的指令》(RoHS指令)正式生效；2015年6月4日，歐盟發布了RoHS 2.0指令，增加了對鄰苯二甲酸酯(鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸丁芐酯(BBP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP))的管控限制，限值均為0.1%，實施日期是2019年7月22日。至此，歐盟RoHS指令管控的項目已經有10項。

1.1.3REACH法規

歐盟在有害物質的管控方面更多的是基于化學品進行管理。2006年12月18日，歐盟議會和歐盟理事會正式通過(EC)No 1907/2006《化學品注冊、評估、授權和限制的規定》(REACH法規)。REACH法規是歐盟對進入其市場的所有化學品進行預防性管理的法規，涵蓋了包括紡織服裝、輕工及機電等幾乎所有行業的產品，涉及的化學成分超過3萬種。該法規于2007年6月1日正式生效，包括化學品的注冊、評估、授權和限制4個部分。

REACH法規中的附錄17(限制物質清單)和SVHC是需要重點關注的。限制物質主要指那些會對人體健康或環境造成不可接受風險的物質，包括偶氮染料、重金屬、多氯聯苯等，限制物質的使用需符合REACH法規附錄17第二欄中的要求，目前已包含75項限制物質。如果產品里面含有限制物質，或者含量超過了限值是不可能進入歐盟市場的，并且需要被召回或銷毀。

截至2021年7月，REACH法規中的SVHC更新到了219種，該清單為每半年更新一次，其中規定了有害物質的屬性并預測了可能的用途。

1.1.4UNIFE限制物質清單

歐洲鐵路行業協會(UNIFE)是代表鐵路供應產業利益的國際性行業協會，聯合德國鐵路工業協會，參考歐盟、美國、加拿大、瑞士、澳大利亞等地已頒布的相關法律法規，針對軌道交通行業的實際，發布了《Railway Industry Substance List》(UNIFE限制物質清單)。該清單參考的法律法規或禁令主要包括(EC) No 1907/2006(REACH法規)、EC 2037/2000《歐洲臭氧破壞物質禁用指令》、US 40 CFR Ch.《美國環保法案》、CH SR 814.81 Annex 1& Annex 2《瑞士化學風險控制條例》、CAN Toxic Substances List《加拿大有毒物質清單》、CAN NPRI for 2010《加拿大國家政策效率釋放庫存變化2010報告的要求》、AUS SLI 2011 No.262《澳大利亞職業健康與安全法規2011》、DIRECTIVE 2011/65/EC(RoHS 2.0指令)、DIRECTIVE 2006/66/EC on Batteries and Accumulators(電池和蓄電池指令)、DIRECTIVE 2000/53/EC on End of Life Vehicles(ELV指令)等。

截至2021年3月，UNIFE限制物質清單更新到了411種物質，該清單每半年更新一次，明確了禁用限用物質名稱和唯一代碼(CAS號和EINEC號)、禁用限用物質的應用范圍以及參考的法律法規。同時該清單對禁用限用物質進行了分類：第一類是嚴禁使用，代碼為P(AR)，即在最終產品和零部件中均不能使用，其中有192種物質被禁用或部分禁用；第二類是申報物質，代碼為D(FA)，申報評估的產品除非得到最終用戶的授權方能使用，且在交付前需要提供公開書面申報給客戶。

1.2 國內

1.2.1TJ/CL 342—2014

2014年，中國鐵路總公司以鐵總科技[2014]50號文下發了TJ/CL 342—2014《時速350公里中國標準動車組暫行技術條件》[13]。標準中列舉了19種禁用物質、40種限用物質的名稱，但未規定試驗方法和限值。最早執行TJ/CL 342—2014時，檢測機構需要自行選用合適的方法標準，對于一些沒有測試標準的物質，檢測機構會根據日常檢測經驗，借用化學性能相似的物質的測試標準，或憑借經驗使用自行開發的方法(即所謂的method in house)，后期有些主機廠也會規定禁用限用物質實施技術方案，明確規定禁用限用物質測試方法。標準中2-萘胺、對二氨基聯苯、4-氨基聯苯可合并到芳族胺及其鹽類，單甲基二氯二苯甲烷(Ugilec 121或21)、單甲基四氯二苯甲烷(Ugilec 141)、單甲基二溴二苯甲烷(DBBT)可合并到鹵代芐基甲烷，HFC(氫氟碳化物)、SF6(六氟化硫)可合并到氟化溫室氣體中，鉛基油漆早已不在軌道交通行業使用，可以刪除。

TJ/CL 342—2014中管控的物質與龐巴迪指令中管控的物質大致一致，但也有區別。其區別在于：(1)對物質的限定名稱不同。龐巴迪指令文件中的禁用物質是指不能在任何龐巴迪集團的產品中使用，限用物質是不能在龐巴迪集團的產品中使用，且細化為完全禁用、特殊應用、法律基礎、自愿4種。(2)限定的目標物質數量不同。TJ/CL 342—2014禁用物質增加了鉛基油漆和高濃度鹵素，但不含2005版龐巴迪指令完全禁用的HCFC-氟氯烴、木材(非法獲取)，HCFC-氟氯烴在TJ/CL 342—2014中為限用；在TJ/CL 342—2014中為限用的(砷、鎘、鉛、汞)及其化合物、PBB-多溴聯苯、PCB-多氯聯苯，在2005版龐巴迪指令為部分禁用。(3)TJ/CL 342—2014中其他限用物質，除不含非持續性種植的木材外，均與龐巴迪指令相同。龐巴迪指令文件中在完全禁用和自愿任務中都對木材進行了限定，禁用非法采伐的木材、限制使用不可再生林。此外，龐巴迪指令中還對物質的應用范圍進行了列舉，但未規定限值。

1.2.2Q/CRRC J 26—2018

Q/CRRC J 26—2018《軌道交通裝備產品禁用物質和限用物質》規定了軌道交通裝備7種禁用物質，動車組18種禁用物質、25種限用物質，并規定了檢測方法標準，但多數引用了美國環保局的EPA法規、國際電工協會的IEC標準，在一定程度上解決了沒有試驗方法可用的尷尬局面，但是所限制的物質沒有在產品用途的基礎上進行種類的劃分，并且對應產品的檢測方法與該產品的屬性并不能匹配，缺乏合理性。美國環保局的EPA法規描述需要進一步細化，實際應用時要通過編寫作業指導書才能付諸實施。

1.2.3TB/T 3139—2021

TB/T 3139—2021《機車車輛非金屬材料及室內空氣有害物質限量》將TJ/CL 342—2014中規定的物質展開，盡可能使每一種待測物質的檢驗方法都對應國標，確實沒有國標的就將檢測方法作為附錄單獨描述。其中引用的方法標準最大限度地與產品相匹配，但部分物質仍存在一些問題，例如：多環芳烴是限用物質，它是炭黑的主要成分，限制的指標也需要在實踐中驗證是否會使橡膠類制品的物理、機械和耐老化性能受到不良影響；滑石的限量限制了其在涂料中的應用，滑石粉是聚酯膩子提高打磨性的主要成分；鈷及其化合物在全部產品中禁用，限制了不飽和聚酯膩子的使用，因為膩子固化靠環烷酸鈷催干，雖然有替代品BPO體系，但無法滿足軌道車輛對膩子柔韌性的要求；還有鄰苯二甲酸酯類在不飽和聚酯膩子中作增塑劑，作為限用物質的限制量應該合理。諸如此類問題，應當給予特殊的使用說明，有待在標準修訂時考慮。

2 禁用限用物質的特點

禁用限用物質可以分為重金屬、消耗臭氧層物質(氟化溫室氣體)、礦物纖維、鹵素、阻燃劑、偶氮染料和著色劑、鄰苯二甲酸酯類增塑劑、多環芳烴、揮發性有機化合物、紡織品助劑、防腐劑、殺蟲劑和殺菌劑等十二大類。其中，重金屬、阻燃劑、增塑劑、多環芳烴、鹵素的用途十分廣泛，需要添加在制品中才能保證其性能。但是此類物質會對人體造成傷害，因此被不同程度地限制使用，也存在部分屬于需要進行申報的禁用物質。氟化溫室氣體性能穩定，作為發泡劑、制冷劑和清洗劑應用，當它們被釋放上升到平流層時，受到強烈的太陽紫外線照射后會分解出Cl和Br自由基，這些自由基又會很快與臭氧進行反應，一個Cl自由基可以摧毀10萬個臭氧分子，考慮到大氣環保的要求，其使用需要被嚴格管控；礦物纖維本身無毒，危害來自于其形成的粉塵，細小的粉塵沉積在人體肺部，會造成人體肺部疾病；偶氮染料、著色劑、紡織品助劑等有機物會分解出致癌芳香胺；防腐劑、殺蟲劑和殺菌劑中含有劇毒，通常作為一種功能性助劑出現，會對人體造成傷害，所以多數法規是禁止使用的。

3 驗證試驗

對軌道交通車輛用大部分內裝材料，如聚酯玻璃鋼、橡膠制品、復合材料、紡織品、墊材、復合鋁箔、地板布、木材、膠合板、膠粘劑、油漆等產品進行了驗證試驗，累計測試上千次，測試結果見表1，表中只列出了檢測中呈陽性的物質。

表1 內裝材料禁用限用物質檢測情況 mg/kg

由表1可以看出，某些材料檢出了磷酸三苯酯、高濃度鹵素等，這些阻燃劑很多屬于禁用限用物質的范疇，這是由于軌道交通車輛內裝材料必須符合TB/T 3237—2010《動車組用內裝材料阻燃技術條件》、TB/T 3138—2018《機車車輛用材料阻燃技術要求》、Q/CR 699—2018《鐵路客車非金屬材料阻燃技術條件》、EN 45545-2：2020《鐵路應用 鐵路車輛的防火保護 第2部分：材料及部件的防火要求》等標準的防火阻燃指標要求，故材料中添加了大量的阻燃劑；而涂料產品要保持各種顏色，就必須添加著色顏料，這些顏料在入廠檢驗時控制不嚴格會混入鉛等重金屬化合物，這就給油漆產品間接帶入了禁用限用物質；不飽和聚酯膩子中檢出了禁用物質氯化鈷，限用物質鄰苯二甲酸二甲酯嚴重超標，這些物質要么找不到替代品，要么替代品無法滿足產品的物理、機械性能。此外，大量的驗證試驗也表明，有些材料是不可能存在某些禁用限用物質的，目前某些主機廠要求對每一種產品進行所有的禁用限用物質檢測缺乏合理性。

4 建議

(1) 從生產工藝的角度出發，有些物質在某些材料中是不會存在的，而有些物質是組成某些產品不可或缺的組分，需要確定一個合理的限值。從經濟、合理的角度出發，考慮到乘客對客室環保質量的需求，當前工作的重點應該是評估軌道交通車輛所用材料中可能含有的有害物質種類，并規定合理的限值，不宜將要管控的物質全部進行“地毯式”檢測，以便節約生產成本。

(2) 建立申報和檔案制度，對新產品和老產品區別對待。新產品在定型階段，需對所有的禁用限用物質進行檢測，一旦定型則采用檔案管理制度；老產品可采用申報制度，但如果配方、原材料供應商、生產工藝發生改變，需按照新產品的辦法執行。