白乳膠中甲醛的吸入暴露風險評價

李君楊,劉 娟,陳 偉

四川省化工質量安全檢測研究院,四川 成都 610000

0 引言

白乳膠是一種水基型膠粘劑,大量應用于木材加工、家具制造等領域,屬于室內用膠粘劑產品。白乳膠作為重要的家裝材料,應用廣泛,使用量較大,產品中甲醛等有害物質含量情況直接影響廣大人民群眾的健康。據調查,甲醛是室內揮發性有機物(VOCs)污染的重要成分之一[1],其致癌風險在VOCs中也處于較高位置[2]。有研究表明,新裝修房屋甲醛暴露可能是導致近幾年我國大城市兒童白血病發病率增高的主要原因之一[3]。本文通過對白乳膠中甲醛含量的定量分析,建立甲醛吸入暴露量計算模型,評估其風險水平。

1 評價方法的構建

甲醛同時具有非致癌性和致癌性,對人體暴露后會引起化學危害,因此本文依據GB/T 41005—2021 《消費品安全 化學危害風險評估通則》建立風險評估模型[4]。

1.1 非致癌性風險表征

非致癌性風險采用風險商進行描述,如式(1)所示。

(1)

式中:SHQ為風險商;Ex為每日平均暴露量,mg/(kg·d);ASL為安全限值,mg/(kg·d)。

當SHQ大于或等于1時,表明存在風險,數值越大,風險越高;當SHQ小于1時,表明不存在風險。

1.2 致癌性風險表征

致癌性風險采用致癌的終生概率進行描述,如式(2)所示。

R=1-exp[-(YSF×Ex)]

(2)

式中:R為致癌的終生概率,無量綱;YSF為致癌斜率因子,(kg·d)/mg;Ex為每日平均暴露量,mg/(kg·d)。

R的數值在0～1范圍內。當R大于或等于1×10-6時,表明存在風險,比值越大風險越大;當R小于1×10-6時,表明不存在風險。

2 危害表征

甲醛同時具有非致癌性和致癌性,因此需要分別確定對應的安全限值[5]。

(3)

式中:YRfc為污染物在呼吸暴露途徑下的參考濃度,mg/m3;HIR為呼吸速率[6],16 m3/d;TBW為標準成人體重[6],60 kg。

(4)

式中:YURF為單位風險因子,m3/μg;1 000為單位轉換因子,μg/mg;FAR為吸收率,除特殊情況外均為1;其他參數含義同前。

單位風險因子YURF通過參考美國環保署綜合風險信息系統(EPA-IRIS)數據庫查詢和參考濃度YRfc通過美國疾病控制與預防中心的毒性物質與疾病登記局(ATSDR)網站獲得,通過式(3)、式(4)計算甲醛安全限值(見表1)。

表1 甲醛的安全限值

3 暴露評估

3.1 暴露場景描述

甲醛揮發性較大,結合白乳膠的使用特點,產品中的甲醛主要通過吸入暴露途徑進入人體內,即白乳膠中的甲醛先揮發到空氣中,然后通過呼吸進入體內。

白乳膠主要用于室內裝飾裝修,根據不同人群每日居家活動時長差異,本文分別對學齡前兒童(0～3周歲)、少青中年(3～59周歲)、老年(大于60周歲)分別進行分析。

3.2 暴露評價方法

采用歐盟健康與消費品保護研究所(IHCP)數學模型計算甲醛在吸入途徑下的暴露量。

(5)

式中:Iinh為人體經呼吸的每日暴露量,mg/(kg·d);Fresp為吸入物質的可呼吸部分(吸入率);Qprod為白乳膠使用量,kg;Cprod為白乳膠中甲醛的濃度,g/kg;Iair為每天吸入體積,m3/d;Tcontact為每次接觸時間,d;n為平均每日事件數,取值為1;Vroom為空間體積,m3;1 000為轉換因子,mg/g;其他參數含義同前。

3.3 暴露量

3.3.1 相關參數取值

某些參數輸入值的確定難度較大,此時,一般可以根據“最不利”原則進行確定,即選取可能導致最危險狀態時的值。暴露量計算模型中涉及的參數輸入值確定過程具體如下。

1)白乳膠中甲醛濃度(Cprod)。本文采集的白乳膠具有一定代表性。對白乳膠按照標準GB 18583—2008《室內裝飾裝修材料 膠粘劑有害物質限量》[7]進行檢測(見表2)。

表2 白乳膠中甲醛的濃度 單位:g/kg

對數據分析整理,甲醛含量符合標準GB 18583—2008《室內裝飾裝修材料 膠粘劑有害物質限量》要求,為符合要求產品,平均濃度為0.33 g/kg;不符合要求產品平均濃度為1.81 g/kg(見表3)。

表3 產品中游離甲醛濃度情況 單位:g/kg

2)暴露空間體積(Vroom):白乳膠主要用于室內裝飾裝修,目前我國一般住宅面積在60～180 m2,本次取90 m2。住宅高度根據住宅設計規范,層高2.2 m以上都符合要求,實際層高多為2.4～2.8 m,本次取2.5 m,暴露空間體積Vroom為225 m3。

3)白乳膠的使用量(Qprod)。白乳膠主要用于室內裝飾裝修材料木工板或其制品的粘連,每平方米住宅面積的木工板的使用量約為0.3 m2,每平方米木工板的白乳膠使用量約為0.3～0.5 kg,本次取0.4 kg,計算可知,每平方米住宅面積的白乳膠使用量為0.12 kg。本次住宅面積取90 m2,則平均每戶白乳膠產品使用量為10.8 kg。據《第七次全國人口普查》數據,平均每個家庭戶的人口為2.62人,則每戶人均白乳膠產品使用量為4.1 kg。

4)吸入率(Fresp)。由于封閉效應,甲醛的釋放周期為3～15年,本次釋放周期取10年。據相關資料,使用后1年內為甲醛釋放的活躍期,釋放量可達90%[8]。本次分別取使用1年內和1～10年后的吸入率,從對人體最不利的角度,把白乳膠中甲醛量全部吸入,計算每人每日吸入率(Fresp)(見表4)。

表4 不同釋放期吸入率

5)每天吸入體積(Iair)和體重(TBW)。參考標準GB/T 41007—2021 附錄D中不同年齡段呼吸量及體重數據,得到學齡前兒童(0～3周歲)、少青中年(3～59周歲)、老年(大于60周歲)吸入體積(IHair)和體重(TBW)數據[6](見表5)。

表5 各年齡段Iair和TBW的確定

6)每次接觸時間Tcontact和平均每日事件數n。考察各年齡段人群的生活、活動特點,平均每日居家時長,學齡前兒童(0～3周歲)約為20 h、少青中年(3～59周歲)約為12 h、老年(大于60周歲)約為20 h,則本次接觸時間Tcontact,學齡前兒童、老年取0.83 d,少青中年取0.5 d;平均每日事件數n均為1。

綜上所述,白乳膠中甲醛暴露量計算模型中涉及各參數因子取值見表6。

表6 暴露量計算模型各參數取值

3.3.2 暴露量計算結果

根據建立的暴露量計算模型,結合甲醛的不同釋放期內、不同年齡段暴露人群的參數取值,計算經呼吸暴露時白乳膠產品中甲醛在不同釋放期內對不同年齡段人群的暴露量(見表7)。

表7 白乳膠中甲醛經吸入途徑的暴露量 單位:mg/(kg·d)

4 風險表征結果

將各參數取值代入式(1)、式(2),得到甲醛的非致癌性風險和致癌性風險水平(見表8)。

表8 白乳膠中甲醛吸入暴露的風險表征

5 不確定性分析

本文采用的暴露量評估模型中涉及大量的計算公式和參數,這些因素都會不同程度地影響到評估結果對實際風險的真實反映,即造成風險評估結果的不確定性,主要有以下幾個方面。

1)白乳膠主要用于木工板的粘連,其甲醛釋放速率是變化的、不均勻的。本文沒有取得足夠的釋放速率數據,而是假設一定條件下甲醛釋放速率相對均勻,以有限的資料支撐計算節點,這增加了結果的不確定性。

2)家裝用木工板一般是半成品,已經歷了一定的釋放期,本文假設甲醛100%殘留,完全吸收考察吸入率,使得到的暴露量偏大。

3)不同人群的健康風險水平不同,本文對人群也只是考慮了普遍情況,針對不同人群的生理特征如體重、呼吸速率選擇了平均水平,沒有對參數進行概率描述,會對結果造成一定影響。

隨著數據和模型質量的提高,不確定性的數量會減少。因此,可以通過開發改進的數據庫來減少不確定性。

6 結論

白乳膠中甲醛的風險結論如下(見表9)。

表9 白乳膠中甲醛的風險結論

1)釋放期(0～1年)的非致癌性風險和致癌性風險。根據上述評估結果,當白乳膠中甲醛含量符合標準要求時,各年齡段非致癌性風險水平值均小于1,致癌性風險水平值均大于1×10-6,表明在當前條件下,白乳膠產品中甲醛不存在非致癌性風險,存在致癌性風險;當白乳膠中甲醛含量不符合標準要求時,各年齡段非致癌性風險水平值均大于1,致癌性風險水平值均大于1×10-6,表明在當前條件下,白乳膠中甲醛存在非致癌性風險和致癌性風險。結果還表明:當白乳膠中甲醛含量不符合標準要求時,風險水平較高,且學齡前兒童的風險高于少青中年及老年,對于學齡前兒童非致癌性風險水平最高超過標準9倍,致癌性風險最高超過1 000倍。

2)釋放期(1～10年)的非致癌性風險和致癌性風險。根據上述評估結果,當白乳膠中甲醛含量符合標準要求時,各年齡段非致癌性風險水平值均小于1,致癌性風險水平值均小于1×10-6(學齡前兒童剛好在標準線上),表明在當前條件下,白乳膠中甲醛不存在非致癌性風險和致癌性風險;當白乳膠中甲醛含量不符合標準要求時,各年齡段非致癌性風險水平值均小于1,致癌性風險水平值均大于1×10-6,表明在當前條件下,白乳膠中甲醛不存在非致癌性風險,存在致癌性風險。結果還表明:白乳膠中甲醛含量越高,風險越大,學齡前兒童的風險水平高于少青中年及老年。

綜上,白乳膠中甲醛的健康安全風險主要由甲醛含量是否符合標準要求及釋放期長短決定,含量越高,風險越大,釋放期越短,風險越大。白乳膠中甲醛含量超過標準GB 18583—2008要求,釋放期不滿1年的情況下,白乳膠中甲醛存在較大安全風險。結果還表明,學齡前兒童的安全風險水平高于少青中年及老年。