空氣凈化器甲醛二次污染健康風(fēng)險(xiǎn)初步分析

吳志健 陳金珍 丘文廣 吳君遠(yuǎn) 梁森濤 葉元堅(jiān) 李曉增 蔡錦安

（廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院 廣州 511447）

引言

空氣凈化器可以有效提高室內(nèi)空氣清潔度，在很大程度上改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，是近年來新興的家用電器產(chǎn)品。近年因?yàn)榭諝馕廴臼录念l現(xiàn)、霧霾天氣的頻發(fā)以及新冠肺炎疫情的爆發(fā)等原因，空氣凈化器從最初的小眾產(chǎn)品，逐步進(jìn)入了大眾的視野。

目前所售賣的空氣凈化器采用的凈化模式基本都是風(fēng)機(jī)抽風(fēng)+濾網(wǎng)過濾。筆者前期研究發(fā)現(xiàn)，基于這種凈化模式，當(dāng)空氣凈化器吸附凈化甲醛到達(dá)一定程度后，甲醛有不同程度的返釋放，存在給室內(nèi)空氣造成甲醛二次污染的可能[1]。室內(nèi)環(huán)境中甲醛污染是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)話題之一。甲醛具有很高的毒性，早已被世界衛(wèi)生組織（WHO）確認(rèn)為致癌物質(zhì)和致畸形物質(zhì)，是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源，也是潛在的強(qiáng)致突變物質(zhì)之一[2]。而我國居民每天有超過80 %的時(shí)間是在室內(nèi)、車內(nèi)環(huán)境中度過的[3]，若人體長期處于甲醛污染環(huán)境或者經(jīng)常吸入少量甲醛，會(huì)造成慢性中毒，嚴(yán)重危害人體健康[2]。因此，有必要對(duì)空氣凈化器甲醛二次污染的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

本文以前期研究為基礎(chǔ)，通過建立空氣凈化器甲醛二次污染釋放經(jīng)呼吸暴露途徑的暴露量計(jì)算模型，結(jié)合美國環(huán)保署（USEPA）推薦的可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)值與可接受非致癌風(fēng)險(xiǎn)值，初步對(duì)空氣凈化器中甲醛二次污染的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品采集和測(cè)試結(jié)果

從空氣凈化器生產(chǎn)領(lǐng)域以及流通領(lǐng)域（線下實(shí)體銷售和線上網(wǎng)購平臺(tái)）隨機(jī)采購30 批次涵蓋高、中、低3 個(gè)檔次的空氣凈化器（其中，家用凈化器為19 批次、車載凈化器為11 批次）。通過加載甲醛污染物，使得空氣凈化器的濾網(wǎng)吸附凈化甲醛到一定程度后，再測(cè)得出風(fēng)口的甲醛濃度，然后減去背景值，得到空氣凈化器甲醛二次污染釋放量。發(fā)現(xiàn)：家用、車載空氣凈化器甲醛二次污染平均釋放濃度分別為0.056 mg/m3、0.007 mg/m3[1]。

1.2 評(píng)估方法

現(xiàn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22760-2020《消費(fèi)品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)則》所推薦的風(fēng)險(xiǎn)矩陣法[4]較難量化空氣凈化器甲醛二次污染的風(fēng)險(xiǎn)危害，考慮到甲醛的主要風(fēng)險(xiǎn)是對(duì)接觸者的健康產(chǎn)生潛在危害，屬于使用者健康風(fēng)險(xiǎn)的范疇。為此，本文參考USEPA 的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法和歐盟（EU）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則，結(jié)合家用空氣凈化器、車載空氣凈化器自身的不同使用特點(diǎn)，建立甲醛二次污染釋放經(jīng)呼吸暴露途徑的暴露模型，然后，通過計(jì)算得到不同使用者在不同使用場(chǎng)景時(shí)的暴露量，并以此為基礎(chǔ)，評(píng)估空氣凈化器甲醛二次污染的健康風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 暴露量計(jì)算模型

針對(duì)空氣凈化器甲醛二次污染的監(jiān)測(cè)結(jié)果，考慮到甲醛主要經(jīng)呼吸道進(jìn)入人體并危害人體健康，因此參考USEPA 和EU 對(duì)化學(xué)物質(zhì)暴露量的計(jì)算模型[2,3]，建立了甲醛經(jīng)呼吸暴露途徑的暴露量計(jì)算模型，見公式（1）：

式中：

Ex—呼吸每日暴露量，單位：mg/（kgBW×d）；

CA—污染物的質(zhì)量濃度，單位：mg/m3；

AIR—呼吸速率，單位：m3/h；

ET—暴露時(shí)間，單位：h/d；

EF—暴露頻率，單位：d/y；

ED—暴露周期，單位：y；

BW—人體體重，單位：kgBW；

AT—計(jì)算平均暴露量的時(shí)間段，單位：h。

1.4 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

由于甲醛除了有致癌性以外，也有非致癌性風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于不同類型的風(fēng)險(xiǎn)將使用不同模型進(jìn)行表征。

致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，見公式（2）：

式中：

Rc—致癌風(fēng)險(xiǎn)，無量綱；

I U R—吸入單元風(fēng)險(xiǎn)，又稱斜率系數(shù)，單位：（μg/m3）-1。

據(jù)USEPA 綜 合 風(fēng) 險(xiǎn) 信 息 系 統(tǒng)（IRIS）[7]：甲 醛IUR=1.3×10-5（μg/m3）-1。

致癌物的長期平均暴露濃度CL按公式（3）進(jìn)行評(píng)估：

式中，

CL—致癌物的長期平均暴露濃度，單位：μg/m3。

非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，見公式（4）：

式中：

Rn—非致癌物造成人體健康風(fēng)險(xiǎn)的危害值，無量綱；

Ex—呼吸每日暴露量，單位：mg/（kgBW×d）；

RfD—非致癌物參考劑量，單位：mg/（kgBW×d）。

據(jù)USEPA 綜合風(fēng)險(xiǎn)信息系統(tǒng)[7]：甲醛RfD=0.200 mg/（kgBW×d）。

2 評(píng)估模型各參數(shù)取值

2.1 污染物濃度CA

空氣凈化的甲醛二次污染釋放量，要考慮兩種情況：一是濃度比較均衡，另一種是濃度不均衡。如果直接計(jì)算濃度平均值或者取濃度中位值，則可能存在代表性不足的情況。因此，本文通過對(duì)所評(píng)估的空氣凈化器甲醛二次污染釋放濃度進(jìn)行檢驗(yàn)收集，然后再利用置信上限（UCL）的計(jì)算方法處理空氣凈化器甲醛二次污染釋放濃度，得到空氣凈化器中甲醛二次污染釋放濃度的估計(jì)值，從而計(jì)算出甲醛污染物對(duì)人體的暴露濃度。用UCL計(jì)算方法得到的暴露濃度可以反映空氣凈化器甲醛二次污染的整體濃度情況。

黃國忠《產(chǎn)品安全與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》[4]給出了USEPA 發(fā)布的有毒有害化學(xué)品的環(huán)境暴露評(píng)估工作指南文件中UCL 計(jì)算方法的總結(jié)。本文選擇了校準(zhǔn)中心限量方法進(jìn)行計(jì)算，見公式（5）：

式中：

UCL1-α—均值的單側(cè)1-α 置信上限；

X—甲醛釋放量的算術(shù)平均值；

n—批次；

s—標(biāo)準(zhǔn)偏差；

β—樣本倚度。

計(jì)算方法見公式（6）：

zα—服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的（1-α）th 分位值。

根據(jù)公式（5）、（6），結(jié)合空氣凈化器甲醛二次污染釋放量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：家用、車載空氣凈化器甲醛二次污染平均釋放濃度分別為0.056 mg/m3、0.007 mg/m3。計(jì)算得到的數(shù)據(jù)如表1 所示。其中，家用、車載空氣凈化器導(dǎo)致的增加暴露濃度分別為0.063 mg/m3、0.010 mg/m3。考慮到GB/T 18883-2022 規(guī)定我國室內(nèi)甲醛濃度限值[5]為0.08 mg/m3、GB/T 27630-2011 規(guī)定我國乘用車內(nèi)甲醛濃度限值[6]為0.10 mg/m3。那么，使用家用空氣凈化器因甲醛二次污染可能導(dǎo)致的室內(nèi)甲醛最大暴露濃度為0.143 mg/m3、使用車載空氣凈化器因甲醛二次污染可能導(dǎo)致的室內(nèi)甲醛最大暴露濃度為0.110 mg/m3。因此，家用、車載空氣凈化器甲醛二次污染的質(zhì)量濃度CA 分別取0.143 mg/m3、0.110 mg/m3。

表1 甲醛釋放量的UCL 計(jì)算數(shù)據(jù)

2.2 呼吸速率AIR

長期暴露指重復(fù)暴露時(shí)間大于30 天而小于人類壽命10 %[11]。因此，根據(jù)空氣凈化器的使用特點(diǎn)，空氣凈化器甲醛二次污染釋放經(jīng)呼吸暴露途徑的暴露量計(jì)算模型中，呼吸速率AIR 應(yīng)取長期暴露呼吸速率。根據(jù)王葉晴等人[11]研究，我國居民中，成年男性（大于18 歲）長期暴露的呼吸速率為19.02 m3/d，成年女性（大于18 歲）長期暴露的呼吸速率為14.17 m3/d；未成年男性（0 ～18歲）長期暴露呼吸速率平均值為8.74 m3/d，未成年女性（0 ～18 歲）長期暴露呼吸速率平均值為8.47 m3/d。按模型單位換算，則為：成年男性0.79 m3/h、成年女性0.59 m3/h；未成年男性0.36 m3/h、未成年女性0.35 m3/h。空氣凈化器在計(jì)算時(shí)候取成年人（大于18 歲）平均值為0.69 m3/h，未成年（0 ～18 歲）平均值為0.36 m3/h。

2.3 暴露時(shí)間ET、暴露頻率EF 和暴露周期ED

暴露時(shí)間ET 是指?jìng)€(gè)人每天暴露在甲醛污染物中的小時(shí)數(shù)。根據(jù)家用、車載空氣凈化器產(chǎn)品的日常使用特點(diǎn)，家用空氣凈化器ET 取8.0 h/d，車載空氣凈化器ET 取2.0 h/d。

暴露周期ED 是指?jìng)€(gè)人持續(xù)接觸甲醛污染物的年數(shù)。根據(jù)空氣凈化器濾網(wǎng)壽命，假設(shè)接觸人員持續(xù)接觸1.0年，因此家用、車載空氣凈化器暴露持續(xù)時(shí)間ED 均取1.0 y。

暴露頻率EF 是指?jìng)€(gè)人每年持續(xù)接觸甲醛污染物的天數(shù)。根據(jù)家用、車載空氣凈化器產(chǎn)品的日常使用特點(diǎn)，家用空氣凈化器取值按365 d/y 計(jì)算，車載空氣凈化器取值按工作日250 d/y 計(jì)算。因此，家用空氣凈化器和車載空氣凈化器暴露頻率EF 分別為365 d/y、250 d/y。

2.4 人均體重BW 和平均暴露時(shí)間AT

根據(jù)《中國人群暴露參數(shù)手冊(cè)概要 兒童卷》[12]、《中國人群暴露參數(shù)手冊(cè) 成人卷 概要》[13]，我國未成年人（0 ～18 歲）的平均體重為21.2 kg；成年（18 歲以上）男性和女性平均體重分別為66.1 kg 和57.8 kg。為簡(jiǎn)化計(jì)算，本文建立的暴露模型中，成年人體重BW 取成年男性與女性的平均值62.0 kg。

在進(jìn)行甲醛非致癌評(píng)估時(shí)，AT 取值等于甲醛污染物暴露持續(xù)時(shí)間，即家用空氣凈化器甲醛二次污染平均暴露時(shí)間AT 為1.0×365×8.0=2 920 h，車載空氣凈化器甲醛二次污染平均暴露時(shí)間AT 為1.0×250×2.0=500 h。而進(jìn)行甲醛致癌評(píng)估時(shí)，AT 取值等于人的預(yù)期壽命。按中國居民人均預(yù)期壽命78.2 歲（2021 年）[13]，折算成平均暴露時(shí)間AT 為：78.2×365×24=685 032 h。

綜上所述，空氣凈化器不同使用者、不同使用場(chǎng)景下各參數(shù)取值情況見表2。

表2 空氣凈化器甲醛二次污染暴露模型中各參數(shù)取值

3 模型計(jì)算及結(jié)論

根據(jù)表2 數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)公式（3），計(jì)算得到家用、車載空氣凈化器導(dǎo)致的致癌物長期平均暴露濃度CL分別為0.610 μg/m3、0.080 μg/m3。

結(jié)合相關(guān)公式（1）、（2）、（4），得到計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 空氣凈化器甲醛二次污染暴露模型計(jì)算結(jié)果

在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，致癌風(fēng)險(xiǎn)值Rc值的意義是指終生暴露于某種污染物中使1 個(gè)人增加致癌的機(jī)會(huì)為Rc，或者使1/Rc的人中僅有1 人致癌。USEPA 推薦的可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)值Rc為10-6～10-4[15]，意即如果所得結(jié)果大于10-4（污染物可以使得1 個(gè)人增加致癌的機(jī)會(huì)為萬分之一或者一萬個(gè)人中有一人致癌），則表明致癌的風(fēng)險(xiǎn)高；如小于10-6（污染物可以使得1 個(gè)人增加致癌的機(jī)會(huì)為百萬分之一或者一百萬個(gè)人中有一人致癌），則認(rèn)為不存在致癌風(fēng)險(xiǎn)。而非致癌風(fēng)險(xiǎn)方面，Rn＞1 時(shí)表明存在風(fēng)險(xiǎn)，若比值越大，則風(fēng)險(xiǎn)越大。

本次空氣凈化器甲醛二次污染釋放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估致癌風(fēng)險(xiǎn)測(cè)試結(jié)果均在USEPA 規(guī)定的可接受范圍內(nèi)，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率分別為7.92×10-6（1/126 263）以及1.04×10-6（1/961 538）；非致癌風(fēng)險(xiǎn)方面，實(shí)測(cè)結(jié)果四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)值均小于1。預(yù)期空氣凈化器甲醛二次污染不會(huì)對(duì)消費(fèi)者造成顯著損害。

4 結(jié)束語

本文基于已有數(shù)據(jù)、不同空氣凈化器的使用場(chǎng)景以及不同消費(fèi)者不同的生理特征（如體重、生活習(xí)性、呼吸速率）等情況，建立了空氣凈化器產(chǎn)品甲醛二次污染釋放經(jīng)呼吸暴露途徑的暴露量計(jì)算模型，并結(jié)合美國環(huán)保署推薦的可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)值與可接受非致癌風(fēng)險(xiǎn)值，對(duì)30 批次空氣凈化器樣品（其中，家用19 批次、車載11 批次）甲醛二次污染釋放進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，空氣凈化器造成的甲醛二次污染不會(huì)給一般消費(fèi)者的健康帶來較顯著的損傷。然而，老年人、嬰幼兒等特殊人群由于其自身免疫力較低，屬于易傷害人群。因此，建議不論是家用空氣凈化器還是車載空氣凈化器，在使用一段時(shí)間之后要及時(shí)更換濾網(wǎng)，盡量避免空氣凈化器甲醛二次污染。同時(shí)，相關(guān)企業(yè)應(yīng)意識(shí)到產(chǎn)品可能存在的質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該積極改進(jìn)空氣凈化器濾網(wǎng)配方以及濾網(wǎng)制造工藝，制定更加合理的空氣凈化器濾網(wǎng)更換周期，并盡量開發(fā)新的凈化模式，盡可能地減少甲醛二次污染的發(fā)生。相關(guān)機(jī)構(gòu)也應(yīng)該盡快完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，盡快將使用后的空氣凈化器甲醛等有害物質(zhì)二次污染監(jiān)測(cè)方法及其限值要求納入相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中。