白乳膠中甲醛的吸入暴露風(fēng)險評價

李君楊,劉 娟,陳 偉

四川省化工質(zhì)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(yīng)用于木材加工、家具制造等領(lǐng)域,屬于室內(nèi)用膠粘劑產(chǎn)品。白乳膠作為重要的家裝材料,應(yīng)用廣泛,使用量較大,產(chǎn)品中甲醛等有害物質(zhì)含量情況直接影響廣大人民群眾的健康。據(jù)調(diào)查,甲醛是室內(nèi)揮發(fā)性有機物(VOCs)污染的重要成分之一[1],其致癌風(fēng)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(dǎo)致近幾年我國大城市兒童白血病發(fā)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(fēng)險水平。

1 評價方法的構(gòu)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(xué)危害,因此本文依據(jù)GB/T 41005—2021 《消費品安全 化學(xué)危害風(fēng)險評估通則》建立風(fēng)險評估模型[4]。

1.1 非致癌性風(fēng)險表征

非致癌性風(fēng)險采用風(fēng)險商進行描述,如式(1)所示。

(1)

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

當(dāng)SHQ大于或等于1時,表明存在風(fēng)險,數(shù)值越大,風(fēng)險越高;當(dāng)SHQ小于1時,表明不存在風(fēng)險。

1.2 致癌性風(fēng)險表征

致癌性風(fēng)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(shù)值在0～1范圍內(nèi)。當(dāng)R大于或等于1×10-6時,表明存在風(fēng)險,比值越大風(fēng)險越大;當(dāng)R小于1×10-6時,表明不存在風(fēng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)成人體重[6],60 kg。

(4)

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

單位風(fēng)險因子YURF通過參考美國環(huán)保署綜合風(fēng)險信息系統(tǒng)(EPA-IRIS)數(shù)據(jù)庫查詢和參考濃度YRfc通過美國疾病控制與預(yù)防中心的毒性物質(zhì)與疾病登記局(ATSDR)網(wǎng)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(fā)性較大,結(jié)合白乳膠的使用特點,產(chǎn)品中的甲醛主要通過吸入暴露途徑進入人體內(nèi),即白乳膠中的甲醛先揮發(fā)到空氣中,然后通過呼吸進入體內(nèi)。

白乳膠主要用于室內(nèi)裝飾裝修,根據(jù)不同人群每日居家活動時長差異,本文分別對學(xué)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(shù)學(xué)模型計算甲醛在吸入途徑下的暴露量。

(5)

式中:Iinh為人體經(jīng)呼吸的每日暴露量,mg/(kg·d);Fresp為吸入物質(zhì)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(shù),取值為1;Vroom為空間體積,m3;1 000為轉(zhuǎn)換因子,mg/g;其他參數(shù)含義同前。

3.3 暴露量

3.3.1 相關(guān)參數(shù)取值

某些參數(shù)輸入值的確定難度較大,此時,一般可以根據(jù)“最不利”原則進行確定,即選取可能導(dǎo)致最危險狀態(tài)時的值。暴露量計算模型中涉及的參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)GB 18583—2008《室內(nèi)裝飾裝修材料 膠粘劑有害物質(zhì)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(shù)據(jù)分析整理,甲醛含量符合標(biāo)準(zhǔn)GB 18583—2008《室內(nèi)裝飾裝修材料 膠粘劑有害物質(zhì)限量》要求,為符合要求產(chǎn)品,平均濃度為0.33 g/kg;不符合要求產(chǎn)品平均濃度為1.81 g/kg(見表3)。

表3 產(chǎn)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(nèi)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(jù)住宅設(shè)計規(guī)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(nèi)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(chǎn)品使用量為10.8 kg。據(jù)《第七次全國人口普查》數(shù)據(jù),平均每個家庭戶的人口為2.62人,則每戶人均白乳膠產(chǎn)品使用量為4.1 kg。

4)吸入率(Fresp)。由于封閉效應(yīng),甲醛的釋放周期為3～15年,本次釋放周期取10年。據(jù)相關(guān)資料,使用后1年內(nèi)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)GB/T 41007—2021 附錄D中不同年齡段呼吸量及體重數(shù)據(jù),得到學(xué)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(shù)據(jù)[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(shù)n?？疾旄髂挲g段人群的生活、活動特點,平均每日居家時長,學(xué)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(xué)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(shù)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(shù)因子取值見表6。

表6 暴露量計算模型各參數(shù)取值

3.3.2 暴露量計算結(jié)果

根據(jù)建立的暴露量計算模型,結(jié)合甲醛的不同釋放期內(nèi)、不同年齡段暴露人群的參數(shù)取值,計算經(jīng)呼吸暴露時白乳膠產(chǎn)品中甲醛在不同釋放期內(nèi)對不同年齡段人群的暴露量(見表7)。

表7 白乳膠中甲醛經(jīng)吸入途徑的暴露量 單位:mg/(kg·d)

4 風(fēng)險表征結(jié)果

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

表8 白乳膠中甲醛吸入暴露的風(fēng)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(shù),這些因素都會不同程度地影響到評估結(jié)果對實際風(fēng)險的真實反映,即造成風(fēng)險評估結(jié)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(shù)據(jù),而是假設(shè)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(jié)點,這增加了結(jié)果的不確定性。

2)家裝用木工板一般是半成品,已經(jīng)歷了一定的釋放期,本文假設(shè)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(fēng)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(shù)進行概率描述,會對結(jié)果造成一定影響。

隨著數(shù)據(jù)和模型質(zhì)量的提高,不確定性的數(shù)量會減少。因此,可以通過開發(fā)改進的數(shù)據(jù)庫來減少不確定性。

6 結(jié)論

白乳膠中甲醛的風(fēng)險結(jié)論如下(見表9)。

表9 白乳膠中甲醛的風(fēng)險結(jié)論

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

2)釋放期(1～10年)的非致癌性風(fēng)險和致癌性風(fēng)險。根據(jù)上述評估結(jié)果,當(dāng)白乳膠中甲醛含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求時,各年齡段非致癌性風(fēng)險水平值均小于1,致癌性風(fēng)險水平值均小于1×10-6(學(xué)齡前兒童剛好在標(biāo)準(zhǔn)線上),表明在當(dāng)前條件下,白乳膠中甲醛不存在非致癌性風(fēng)險和致癌性風(fēng)險;當(dāng)白乳膠中甲醛含量不符合標(biāo)準(zhǔn)要求時,各年齡段非致癌性風(fēng)險水平值均小于1,致癌性風(fēng)險水平值均大于1×10-6,表明在當(dāng)前條件下,白乳膠中甲醛不存在非致癌性風(fēng)險,存在致癌性風(fēng)險。結(jié)果還表明:白乳膠中甲醛含量越高,風(fēng)險越大,學(xué)齡前兒童的風(fēng)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(fēng)險主要由甲醛含量是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求及釋放期長短決定,含量越高,風(fēng)險越大,釋放期越短,風(fēng)險越大。白乳膠中甲醛含量超過標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)險。結(jié)果還表明,學(xué)齡前兒童的安全風(fēng)險水平高于少青中年及老年。