淺談制筆行業有毒有害物質（三）——染料對健康的影響

上海納諾微新材料科技有限公司 錢煒 侯維敏

上兩期“淺談制筆行業有毒有害物質”結合了《歐盟玩具安全新指令》EN71-3和EN71-9著重介紹了制筆行業中可能涉及的重金屬以及遷移、可吸入溶劑的危害。國家科技支撐計劃課題《圓珠筆墨水關鍵技術開發與產業化》實施過程中，課題承擔單位上海納諾微新材料科技有限公司對致癌致敏染料對人體健康的影響也進行了較為深入的研究。本期將延續上兩期，探討制筆行業有毒有害物質——致癌致敏染料對人體健康的影響。

染料是指在一定介質中，能使纖維或其它物質牢固著色的化合物。分天然染料和合成染料兩大類。1856年Perkin發明第一個合成染料——馬尾紫，開啟了合成染料的先河。20世紀50年代，Pattee和Stephen發現含二氯均三嗪基團的染料在堿性條件下與纖維上的羥基發生鍵合，標志著染料使纖維著色從物理過程發展到化學過程，開創了活性染料的合成應用時期。目前，染料已不僅限于紡織物的染色和印花，在油漆、塑料、紙張、皮革、光電通訊、食品等許多部門也得以應用。我國是染料生產大國，常年生產的染料有11大類500多個品種，年生產能力約30萬噸，占世界染料總產量的30%以上。

20世紀30年代，日本人Yoshida發現溶劑黃引起老鼠肝細胞癌變后，人們逐漸意識到染料及其中間體在生產與使用過程中的危險性。隨著染料化工的高速發展，染料對人體的危害進一步惡化，具不完全統計，到20世紀60年代，世界各國因從事染料化工工作而患上膀胱癌的病例已超過3000例。20世紀70年代開始，各國主要染料制造商自發簽訂協議，停止在市場上銷售聯苯胺以及聯苯胺對母體的偶氮染料。德國政府在1958年成立了MAK委員會（專為致癌及有害物品制定分類和限定其最高允許濃度機構），并從此開始每年發布l份MAK表，其根據對人體致癌性的不同，分為不同的級別。染料作為筆類書寫介質中著色劑的重要組成，《歐盟玩具安全新指令》EN71-9對其使用量也作了限制，其限量及危險標志如表1所示。

染料致癌性是指某些染料對人或動物體引起腫瘤或癌變的性能。染料產生致癌性的原因主要有兩種：一種是染料本人直接與人體、動物體接觸引起癌變，即所謂的致癌性染料；一種是染料在某些條件下會裂解產生具有致癌作用的化學物質。大多數染料的致癌性原因為后一種。目前市場上共有11種致癌性染料，其結構類型分為三大類：偶氮類、蒽醌類和三芳基甲烷類等。偶氮類染料結構包括單偶氮、雙偶氮、三偶氮、多偶氮、偶氮和對二氨基、聯苯等；蒽醌類染料結構包括蒽醌和二萘嵌苯等；三芳基甲烷類染料結構包括三芳基甲烷、三本甲烷和吡唑啉酮等。以下具體分析這三大類染料對人體的危害和毒性機理。

1、偶氮類染料的毒性

市場上70%的合成染料是以偶氮化學為基礎。在染料分子結構中，凡是含有偶氮基（-N=N-）的統稱為偶氮染料，其中偶氮基常與一個或多個芳香環結構相連構成一個共軛體系而作為染料的發色體，幾乎分布于所有的顏色。偶氮染料如酸性紅26、堿性紅29、堿性紫14、直接紅28、分散藍1等染料分子中含有芳香胺類物質，具有直接致癌誘變外，大多數禁用偶氮類染料是在還原條件下分解致癌芳香胺類化合物的染料。如紡織品上的偶氮染料在與皮膚的長期接觸中，由于染色牢度不佳等原因，從紡織品轉移到人體皮膚上，經人體正常代謝過程，在分泌物的生物催化作用下發生分解還原，并釋放出某些有致癌性的芳香胺。芳香胺類化合物會在動物體內（肝、膀胱、乳腺或結腸等部位）誘發癌瘤，某些芳香胺會導致人體產生膀胱癌，如四氨基聯苯，通過肝的代謝并依靠兩類酶的激活，生成N-羥基-乙酰氨基芴戊硫酸酯（或醋酸），然后被轉運到膀胱。在傳輸過程中，這些活性粒子與血紅蛋白接觸，并和血蛋白起反應，形成鳥嘌呤C8加合物，使人體細胞的脫氧核糖核酸（DNA）發生結構與功能的改變，成為人體病變的誘發因素，從而誘發癌癥或引起過敏。

表1 EN71-9中限用著色劑

1993年至1994年間，德國衛生部明令禁止若干染料應用于織物的染色印花上，其中多數是以偶氮色素為主的染料。目前大約3200多種偶氮染料中，根據德國衛生部規定所涉及的禁用染料有155種，其中直接染料88種，酸性染料34種，分散染料9種，堿性染料7種，冰染染料5種，禁用的氧化色基1種等。這些禁用的偶氮染料占世界偶氮染料品種總數的7%-8%，其產量約占世界偶氮染料總產量的5%-8%。2002年9月11日，歐盟正式通過了禁用有害偶氮染料指令2002/61/EC，該指令主要禁止紡織品、服裝和皮革制品生產使用禁用偶氮染料，禁止使用含有害偶氮染料且直接接觸人體的紡織品、服裝和皮革制品在歐盟市場銷售，禁止這類商品從第三國進口。對于玩具，2002/61/EC主要涉及紡織制或皮制玩具和帶有紡織或皮制衣物的玩具。目前國際上公認的對人體有致癌作用的24種有害芳香胺及其毒性如表2。

2、蒽醌類染料的毒性

蒽醌類染料分子中均具有蒽醌結構，在一些蒽醌結構的分散染料中，常含有1個或多個伯胺（如分散紫1），能插入DNA螺旋線的相鄰基本對之間，產生破壞作用，因此具有癌誘變性。另外，一部分蒽醌染料對人體皮膚具有過敏性，這是由于蒽醌型染料結構中的取代基增強了蒽醌環上羰基氧陰離子基的負電性，通過蛋白質的酪氨酸或色氨酸上一個親核游離基的攻擊形成強的碳氧鍵。鼠類和兔類的實驗表明，蒽醌可能對人類和一部分哺乳動物的皮膚和眼睛具有刺激性。它還可能對呼吸道和腸道產生刺激，但毒物學方面的證據還不確鑿。蒽醌是低毒性物質，美國環保署未將其列入WPS標準（工作人員保護標準）。

3、三芳基甲烷類染料的毒性

少數三芳基甲烷染料也會致癌，有一些對眼睛有很大的刺激作用，對水生物具有很大的毒性作用，在水環境中會造成長期的不利影響。11種致癌性染料中，堿性紅9和堿性藍7是三芳甲烷染料。美國國家毒物學計劃（NTP）對堿性紅9的毒性進行了長期測試，用它喂養雌雄各50只F344/N大鼠和B6C3F1小鼠103周。雄性大鼠喂養濃度分別為1000和2000mg/L，雌性大鼠和小鼠喂養濃度分別為500和1000mg/L。測試結果表明高劑量喂養的大鼠、低劑量喂養的雄性小鼠和兩種劑量喂養的雌性小鼠的成活率明顯下降。高劑量喂養的雄性大鼠中，發生鱗狀上皮細胞癌、發毛上皮瘤和皮膚脂肪腺瘤的概率大大增高，而甲狀腺的小囊細胞癌和小囊細胞瘤的發生率更高。同時，在高劑量喂養的雄性大鼠中，甲狀腺的小囊細胞癌或小囊細胞瘤的發生率也高于正常值。在小鼠和高劑量喂養的大鼠中，肝細胞癌發生率升高。雌性小鼠的嗜鉻細胞瘤或惡性嗜鉻細胞瘤的發生率升高。另外，在雌性大鼠身上發現了乳腺瘤，在雌性小鼠身上發現了惡性淋巴瘤。

表2 24種有害芳香胺及其毒性

染料中除含有或可分解上述致癌致敏性有機結構物質外，其重金屬含量也對人體的健康構成危害，成為染料被禁止或受限使用的一個重要因素。含金屬染料是指具有特定結構的染料與金屬絡合劑形成金屬絡合物染料。金屬絡合粒子能夠使染料獲得某些深顏色如黑色、海軍藍和棕色等，并能改進和提高染料的牢度和染色性能。這類染料中所含的金屬大部分為鉻、其次是銅、還有鎳、鈷、鐵等，結構多以偶氮居多。歐盟委員會對纖維、紗線和織物上含金屬染料的禁用或限制問題做出了一系列重要決定。2005年5月15日發布的歐共體判定紡織品ECO-標簽的新標準中明確規定了禁用鉻媒染色和限制使用金屬絡合染料，有效期到2007年5月31日；2003年1月6日又發出了2003年第三號指令，規定在歐盟的紡織品、服裝和皮革制品市場禁止使用一種藍色含鉻偶氮染料，并從2004年6月30起在歐盟的15個成員國中被禁用。而《歐盟玩具安全新指令》EN71-3中對十九大重金屬的遷移含量作了嚴格限定，對于制筆行業是一個巨大挑戰，同時又有著積極地指導和規范作用。

隨著各國禁用限用染料安全法規的實行，目前世界范圍內有關致癌致敏染料的生產和使用已大大減少。我國是世界上筆類產品制造和出口的大國，其中大部分產品銷往歐美市場。隨著人們對產品安全性的重視度的提高，國際上有關筆類產品中有毒有害物質的監測要求越來越嚴格，我國筆類對有毒有害物質限量僅有的兩項標準，即GB21027-2007和GB8771-2007，已經無法滿足筆類生產企業產品安全性能檢測的要求，制定制筆行業強制性安全法規，完善檢測標準刻不容緩。我們期望能從法律和技術兩方面結合，限制致癌致敏染料及其他有毒有害物質在我國制筆行業使用。