浅谈制笔行业有毒有害物质（三）——染料对健康的影响

上海纳诺微新材料科技有限公司 钱炜 侯维敏

上两期“浅谈制笔行业有毒有害物质”结合了《欧盟玩具安全新指令》EN71-3和EN71-9着重介绍了制笔行业中可能涉及的重金属以及迁移、可吸入溶剂的危害。国家科技支撑计划课题《圆珠笔墨水关键技术开发与产业化》实施过程中，课题承担单位上海纳诺微新材料科技有限公司对致癌致敏染料对人体健康的影响也进行了较为深入的研究。本期将延续上两期，探讨制笔行业有毒有害物质——致癌致敏染料对人体健康的影响。

染料是指在一定介质中，能使纤维或其它物质牢固着色的化合物。分天然染料和合成染料两大类。1856年Perkin发明第一个合成染料——马尾紫，开启了合成染料的先河。20世纪50年代，Pattee和Stephen发现含二氯均三嗪基团的染料在碱性条件下与纤维上的羟基发生键合，标志着染料使纤维着色从物理过程发展到化学过程，开创了活性染料的合成应用时期。目前，染料已不仅限于纺织物的染色和印花，在油漆、塑料、纸张、皮革、光电通讯、食品等许多部门也得以应用。我国是染料生产大国，常年生产的染料有11大类500多个品种，年生产能力约30万吨，占世界染料总产量的30%以上。

20世纪30年代，日本人Yoshida发现溶剂黄引起老鼠肝细胞癌变后，人们逐渐意识到染料及其中间体在生产与使用过程中的危险性。随着染料化工的高速发展，染料对人体的危害进一步恶化，具不完全统计，到20世纪60年代，世界各国因从事染料化工工作而患上膀胱癌的病例已超过3000例。20世纪70年代开始，各国主要染料制造商自发签订协议，停止在市场上销售联苯胺以及联苯胺对母体的偶氮染料。德国政府在1958年成立了MAK委员会（专为致癌及有害物品制定分类和限定其最高允许浓度机构），并从此开始每年发布l份MAK表，其根据对人体致癌性的不同，分为不同的级别。染料作为笔类书写介质中着色剂的重要组成，《欧盟玩具安全新指令》EN71-9对其使用量也作了限制，其限量及危险标志如表1所示。

染料致癌性是指某些染料对人或动物体引起肿瘤或癌变的性能。染料产生致癌性的原因主要有两种：一种是染料本人直接与人体、动物体接触引起癌变，即所谓的致癌性染料；一种是染料在某些条件下会裂解产生具有致癌作用的化学物质。大多数染料的致癌性原因为后一种。目前市场上共有11种致癌性染料，其结构类型分为三大类：偶氮类、蒽醌类和三芳基甲烷类等。偶氮类染料结构包括单偶氮、双偶氮、三偶氮、多偶氮、偶氮和对二氨基、联苯等；蒽醌类染料结构包括蒽醌和二萘嵌苯等；三芳基甲烷类染料结构包括三芳基甲烷、三本甲烷和吡唑啉酮等。以下具体分析这三大类染料对人体的危害和毒性机理。

1、偶氮类染料的毒性

市场上70%的合成染料是以偶氮化学为基础。在染料分子结构中，凡是含有偶氮基（-N=N-）的统称为偶氮染料，其中偶氮基常与一个或多个芳香环结构相连构成一个共轭体系而作为染料的发色体，几乎分布于所有的颜色。偶氮染料如酸性红26、碱性红29、碱性紫14、直接红28、分散蓝1等染料分子中含有芳香胺类物质，具有直接致癌诱变外，大多数禁用偶氮类染料是在还原条件下分解致癌芳香胺类化合物的染料。如纺织品上的偶氮染料在与皮肤的长期接触中，由于染色牢度不佳等原因，从纺织品转移到人体皮肤上，经人体正常代谢过程，在分泌物的生物催化作用下发生分解还原，并释放出某些有致癌性的芳香胺。芳香胺类化合物会在动物体内（肝、膀胱、乳腺或结肠等部位）诱发癌瘤，某些芳香胺会导致人体产生膀胱癌，如四氨基联苯，通过肝的代谢并依靠两类酶的激活，生成N-羟基-乙酰氨基芴戊硫酸酯（或醋酸），然后被转运到膀胱。在传输过程中，这些活性粒子与血红蛋白接触，并和血蛋白起反应，形成鸟嘌呤C8加合物，使人体细胞的脱氧核糖核酸（DNA）发生结构与功能的改变，成为人体病变的诱发因素，从而诱发癌症或引起过敏。

表1 EN71-9中限用着色剂

1993年至1994年间，德国卫生部明令禁止若干染料应用于织物的染色印花上，其中多数是以偶氮色素为主的染料。目前大约3200多种偶氮染料中，根据德国卫生部规定所涉及的禁用染料有155种，其中直接染料88种，酸性染料34种，分散染料9种，碱性染料7种，冰染染料5种，禁用的氧化色基1种等。这些禁用的偶氮染料占世界偶氮染料品种总数的7%-8%，其产量约占世界偶氮染料总产量的5%-8%。2002年9月11日，欧盟正式通过了禁用有害偶氮染料指令2002/61/EC，该指令主要禁止纺织品、服装和皮革制品生产使用禁用偶氮染料，禁止使用含有害偶氮染料且直接接触人体的纺织品、服装和皮革制品在欧盟市场销售，禁止这类商品从第三国进口。对于玩具，2002/61/EC主要涉及纺织制或皮制玩具和带有纺织或皮制衣物的玩具。目前国际上公认的对人体有致癌作用的24种有害芳香胺及其毒性如表2。

2、蒽醌类染料的毒性

蒽醌类染料分子中均具有蒽醌结构，在一些蒽醌结构的分散染料中，常含有1个或多个伯胺（如分散紫1），能插入DNA螺旋线的相邻基本对之间，产生破坏作用，因此具有癌诱变性。另外，一部分蒽醌染料对人体皮肤具有过敏性，这是由于蒽醌型染料结构中的取代基增强了蒽醌环上羰基氧阴离子基的负电性，通过蛋白质的酪氨酸或色氨酸上一个亲核游离基的攻击形成强的碳氧键。鼠类和兔类的实验表明，蒽醌可能对人类和一部分哺乳动物的皮肤和眼睛具有刺激性。它还可能对呼吸道和肠道产生刺激，但毒物学方面的证据还不确凿。蒽醌是低毒性物质，美国环保署未将其列入WPS标准（工作人员保护标准）。

3、三芳基甲烷类染料的毒性

少数三芳基甲烷染料也会致癌，有一些对眼睛有很大的刺激作用，对水生物具有很大的毒性作用，在水环境中会造成长期的不利影响。11种致癌性染料中，碱性红9和碱性蓝7是三芳甲烷染料。美国国家毒物学计划（NTP）对碱性红9的毒性进行了长期测试，用它喂养雌雄各50只F344/N大鼠和B6C3F1小鼠103周。雄性大鼠喂养浓度分别为1000和2000mg/L，雌性大鼠和小鼠喂养浓度分别为500和1000mg/L。测试结果表明高剂量喂养的大鼠、低剂量喂养的雄性小鼠和两种剂量喂养的雌性小鼠的成活率明显下降。高剂量喂养的雄性大鼠中，发生鳞状上皮细胞癌、发毛上皮瘤和皮肤脂肪腺瘤的概率大大增高，而甲状腺的小囊细胞癌和小囊细胞瘤的发生率更高。同时，在高剂量喂养的雄性大鼠中，甲状腺的小囊细胞癌或小囊细胞瘤的发生率也高于正常值。在小鼠和高剂量喂养的大鼠中，肝细胞癌发生率升高。雌性小鼠的嗜铬细胞瘤或恶性嗜铬细胞瘤的发生率升高。另外，在雌性大鼠身上发现了乳腺瘤，在雌性小鼠身上发现了恶性淋巴瘤。

表2 24种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机结构物质外，其重金属含量也对人体的健康构成危害，成为染料被禁止或受限使用的一个重要因素。含金属染料是指具有特定结构的染料与金属络合剂形成金属络合物染料。金属络合粒子能够使染料获得某些深颜色如黑色、海军蓝和棕色等，并能改进和提高染料的牢度和染色性能。这类染料中所含的金属大部分为铬、其次是铜、还有镍、钴、铁等，结构多以偶氮居多。欧盟委员会对纤维、纱线和织物上含金属染料的禁用或限制问题做出了一系列重要决定。2005年5月15日发布的欧共体判定纺织品ECO-标签的新标准中明确规定了禁用铬媒染色和限制使用金属络合染料，有效期到2007年5月31日；2003年1月6日又发出了2003年第三号指令，规定在欧盟的纺织品、服装和皮革制品市场禁止使用一种蓝色含铬偶氮染料，并从2004年6月30起在欧盟的15个成员国中被禁用。而《欧盟玩具安全新指令》EN71-3中对十九大重金属的迁移含量作了严格限定，对于制笔行业是一个巨大挑战，同时又有着积极地指导和规范作用。

随着各国禁用限用染料安全法规的实行，目前世界范围内有关致癌致敏染料的生产和使用已大大减少。我国是世界上笔类产品制造和出口的大国，其中大部分产品销往欧美市场。随着人们对产品安全性的重视度的提高，国际上有关笔类产品中有毒有害物质的监测要求越来越严格，我国笔类对有毒有害物质限量仅有的两项标准，即GB21027-2007和GB8771-2007，已经无法满足笔类生产企业产品安全性能检测的要求，制定制笔行业强制性安全法规，完善检测标准刻不容缓。我们期望能从法律和技术两方面结合，限制致癌致敏染料及其他有毒有害物质在我国制笔行业使用。