白乳胶中甲醛的吸入暴露风险评价

李君杨,刘 娟,陈 伟

四川省化工质量安全检测研究院,四川 成都 610000

0 引言

白乳胶是一种水基型胶粘剂,大量应用于木材加工、家具制造等领域,属于室内用胶粘剂产品。白乳胶作为重要的家装材料,应用广泛,使用量较大,产品中甲醛等有害物质含量情况直接影响广大人民群众的健康。据调查,甲醛是室内挥发性有机物(VOCs)污染的重要成分之一[1],其致癌风险在VOCs中也处于较高位置[2]。有研究表明,新装修房屋甲醛暴露可能是导致近几年我国大城市儿童白血病发病率增高的主要原因之一[3]。本文通过对白乳胶中甲醛含量的定量分析,建立甲醛吸入暴露量计算模型,评估其风险水平。

1 评价方法的构建

甲醛同时具有非致癌性和致癌性,对人体暴露后会引起化学危害,因此本文依据GB/T 41005—2021 《消费品安全 化学危害风险评估通则》建立风险评估模型[4]。

1.1 非致癌性风险表征

非致癌性风险采用风险商进行描述,如式(1)所示。

(1)

式中:SHQ为风险商;Ex为每日平均暴露量,mg/(kg·d);ASL为安全限值,mg/(kg·d)。

当SHQ大于或等于1时,表明存在风险,数值越大,风险越高;当SHQ小于1时,表明不存在风险。

1.2 致癌性风险表征

致癌性风险采用致癌的终生概率进行描述,如式(2)所示。

R=1-exp[-(YSF×Ex)]

(2)

式中:R为致癌的终生概率,无量纲;YSF为致癌斜率因子,(kg·d)/mg;Ex为每日平均暴露量,mg/(kg·d)。

R的数值在0～1范围内。当R大于或等于1×10-6时,表明存在风险,比值越大风险越大;当R小于1×10-6时,表明不存在风险。

2 危害表征

甲醛同时具有非致癌性和致癌性,因此需要分别确定对应的安全限值[5]。

(3)

式中:YRfc为污染物在呼吸暴露途径下的参考浓度,mg/m3;HIR为呼吸速率[6],16 m3/d;TBW为标准成人体重[6],60 kg。

(4)

式中:YURF为单位风险因子,m3/μg;1 000为单位转换因子,μg/mg;FAR为吸收率,除特殊情况外均为1;其他参数含义同前。

单位风险因子YURF通过参考美国环保署综合风险信息系统(EPA-IRIS)数据库查询和参考浓度YRfc通过美国疾病控制与预防中心的毒性物质与疾病登记局(ATSDR)网站获得,通过式(3)、式(4)计算甲醛安全限值(见表1)。

表1 甲醛的安全限值

3 暴露评估

3.1 暴露场景描述

甲醛挥发性较大,结合白乳胶的使用特点,产品中的甲醛主要通过吸入暴露途径进入人体内,即白乳胶中的甲醛先挥发到空气中,然后通过呼吸进入体内。

白乳胶主要用于室内装饰装修,根据不同人群每日居家活动时长差异,本文分别对学龄前儿童(0～3周岁)、少青中年(3～59周岁)、老年(大于60周岁)分别进行分析。

3.2 暴露评价方法

采用欧盟健康与消费品保护研究所(IHCP)数学模型计算甲醛在吸入途径下的暴露量。

(5)

式中:Iinh为人体经呼吸的每日暴露量,mg/(kg·d);Fresp为吸入物质的可呼吸部分(吸入率);Qprod为白乳胶使用量,kg;Cprod为白乳胶中甲醛的浓度,g/kg;Iair为每天吸入体积,m3/d;Tcontact为每次接触时间,d;n为平均每日事件数,取值为1;Vroom为空间体积,m3;1 000为转换因子,mg/g;其他参数含义同前。

3.3 暴露量

3.3.1 相关参数取值

某些参数输入值的确定难度较大,此时,一般可以根据“最不利”原则进行确定,即选取可能导致最危险状态时的值。暴露量计算模型中涉及的参数输入值确定过程具体如下。

1)白乳胶中甲醛浓度(Cprod)。本文采集的白乳胶具有一定代表性。对白乳胶按照标准GB 18583—2008《室内装饰装修材料 胶粘剂有害物质限量》[7]进行检测(见表2)。

表2 白乳胶中甲醛的浓度 单位:g/kg

对数据分析整理,甲醛含量符合标准GB 18583—2008《室内装饰装修材料 胶粘剂有害物质限量》要求,为符合要求产品,平均浓度为0.33 g/kg;不符合要求产品平均浓度为1.81 g/kg(见表3)。

表3 产品中游离甲醛浓度情况 单位:g/kg

2)暴露空间体积(Vroom):白乳胶主要用于室内装饰装修,目前我国一般住宅面积在60～180 m2,本次取90 m2。住宅高度根据住宅设计规范,层高2.2 m以上都符合要求,实际层高多为2.4～2.8 m,本次取2.5 m,暴露空间体积Vroom为225 m3。

3)白乳胶的使用量(Qprod)。白乳胶主要用于室内装饰装修材料木工板或其制品的粘连,每平方米住宅面积的木工板的使用量约为0.3 m2,每平方米木工板的白乳胶使用量约为0.3～0.5 kg,本次取0.4 kg,计算可知,每平方米住宅面积的白乳胶使用量为0.12 kg。本次住宅面积取90 m2,则平均每户白乳胶产品使用量为10.8 kg。据《第七次全国人口普查》数据,平均每个家庭户的人口为2.62人,则每户人均白乳胶产品使用量为4.1 kg。

4)吸入率(Fresp)。由于封闭效应,甲醛的释放周期为3～15年,本次释放周期取10年。据相关资料,使用后1年内为甲醛释放的活跃期,释放量可达90%[8]。本次分别取使用1年内和1～10年后的吸入率,从对人体最不利的角度,把白乳胶中甲醛量全部吸入,计算每人每日吸入率(Fresp)(见表4)。

表4 不同释放期吸入率

5)每天吸入体积(Iair)和体重(TBW)。参考标准GB/T 41007—2021 附录D中不同年龄段呼吸量及体重数据,得到学龄前儿童(0～3周岁)、少青中年(3～59周岁)、老年(大于60周岁)吸入体积(IHair)和体重(TBW)数据[6](见表5)。

表5 各年龄段Iair和TBW的确定

6)每次接触时间Tcontact和平均每日事件数n。考察各年龄段人群的生活、活动特点,平均每日居家时长,学龄前儿童(0～3周岁)约为20 h、少青中年(3～59周岁)约为12 h、老年(大于60周岁)约为20 h,则本次接触时间Tcontact,学龄前儿童、老年取0.83 d,少青中年取0.5 d;平均每日事件数n均为1。

综上所述,白乳胶中甲醛暴露量计算模型中涉及各参数因子取值见表6。

表6 暴露量计算模型各参数取值

3.3.2 暴露量计算结果

根据建立的暴露量计算模型,结合甲醛的不同释放期内、不同年龄段暴露人群的参数取值,计算经呼吸暴露时白乳胶产品中甲醛在不同释放期内对不同年龄段人群的暴露量(见表7)。

表7 白乳胶中甲醛经吸入途径的暴露量 单位:mg/(kg·d)

4 风险表征结果

将各参数取值代入式(1)、式(2),得到甲醛的非致癌性风险和致癌性风险水平(见表8)。

表8 白乳胶中甲醛吸入暴露的风险表征

5 不确定性分析

本文采用的暴露量评估模型中涉及大量的计算公式和参数,这些因素都会不同程度地影响到评估结果对实际风险的真实反映,即造成风险评估结果的不确定性,主要有以下几个方面。

1)白乳胶主要用于木工板的粘连,其甲醛释放速率是变化的、不均匀的。本文没有取得足够的释放速率数据,而是假设一定条件下甲醛释放速率相对均匀,以有限的资料支撑计算节点,这增加了结果的不确定性。

2)家装用木工板一般是半成品,已经历了一定的释放期,本文假设甲醛100%残留,完全吸收考察吸入率,使得到的暴露量偏大。

3)不同人群的健康风险水平不同,本文对人群也只是考虑了普遍情况,针对不同人群的生理特征如体重、呼吸速率选择了平均水平,没有对参数进行概率描述,会对结果造成一定影响。

随着数据和模型质量的提高,不确定性的数量会减少。因此,可以通过开发改进的数据库来减少不确定性。

6 结论

白乳胶中甲醛的风险结论如下(见表9)。

表9 白乳胶中甲醛的风险结论

1)释放期(0～1年)的非致癌性风险和致癌性风险。根据上述评估结果,当白乳胶中甲醛含量符合标准要求时,各年龄段非致癌性风险水平值均小于1,致癌性风险水平值均大于1×10-6,表明在当前条件下,白乳胶产品中甲醛不存在非致癌性风险,存在致癌性风险;当白乳胶中甲醛含量不符合标准要求时,各年龄段非致癌性风险水平值均大于1,致癌性风险水平值均大于1×10-6,表明在当前条件下,白乳胶中甲醛存在非致癌性风险和致癌性风险。结果还表明:当白乳胶中甲醛含量不符合标准要求时,风险水平较高,且学龄前儿童的风险高于少青中年及老年,对于学龄前儿童非致癌性风险水平最高超过标准9倍,致癌性风险最高超过1 000倍。

2)释放期(1～10年)的非致癌性风险和致癌性风险。根据上述评估结果,当白乳胶中甲醛含量符合标准要求时,各年龄段非致癌性风险水平值均小于1,致癌性风险水平值均小于1×10-6(学龄前儿童刚好在标准线上),表明在当前条件下,白乳胶中甲醛不存在非致癌性风险和致癌性风险;当白乳胶中甲醛含量不符合标准要求时,各年龄段非致癌性风险水平值均小于1,致癌性风险水平值均大于1×10-6,表明在当前条件下,白乳胶中甲醛不存在非致癌性风险,存在致癌性风险。结果还表明:白乳胶中甲醛含量越高,风险越大,学龄前儿童的风险水平高于少青中年及老年。

综上,白乳胶中甲醛的健康安全风险主要由甲醛含量是否符合标准要求及释放期长短决定,含量越高,风险越大,释放期越短,风险越大。白乳胶中甲醛含量超过标准GB 18583—2008要求,释放期不满1年的情况下,白乳胶中甲醛存在较大安全风险。结果还表明,学龄前儿童的安全风险水平高于少青中年及老年。