荧光增白剂5BM的毒理学数据及其使用安全性（一）

2018-06-19董仲生

中国洗涤用品工业 2018年6期

关键词：增白剂经口毒性

董仲生

（沈阳化工研究院，辽宁沈阳，110021）

1 荧光增白剂5BM简介

1.1 登记号、名称和结构

荧光增白剂5BM在化学文摘（Chemical Abstract）中的化合物登记号为：CAS No.13863-31-5。

荧光增白剂5BM的国内外生产商众多，商品牌号和名称也不少。国内常见的商品名称有：荧光增白剂5BM、5BM-X等。国外商品名称有：Tinopal 5BM、Tinopal 5BM-XC、Tinopal 5bm、Phorwhite RKH、Uvitex 4BM等。

荧光增白剂5BM的英文名称：Disodium 4,4'-bis((6-anilino-4-((2-hydroxyethyl)methylamino)-1,3,5-triazin-2-yl)amino)stilbene-2,2'-disulphonate。

中文名称：4,4'-二((6-苯胺基-4-((2-羟乙基)甲基-氨基)-1,3,5-均三嗪-2-基)氨基)二苯乙烯-2,2'-二磺酸钠。

荧光增白剂5BM的结构式如下：

1.2 荧光增白剂5BM的理化性质[1-2]

荧光增白剂5BM为淡黄色颗粒或均匀粉末，能溶于水，呈阴离子型，不易燃，不易挥发和水解。光谱最大吸收波长为350nm，荧光发射波长为440nm。20℃相对密度为1.585，20℃、pH9～10下水中溶解度为768mg/L。

荧光增白剂5BM的熔点高，常压下约400℃。辛醇/水分配系数LogKow =-2.21[1]。

1.3 荧光增白剂5BM的使用特点

(1) 用途广。主要用于洗涤剂、香皂、洗发膏等高档日化产品的增白，是洗涤剂工业常用荧光增白剂之一。还用于造纸、棉及聚酰胺等纺织品的增白和增艳。也可用于皮革和毛皮增白。

(2) 增白效果好。对被增白基质有中等至高的亲和力，良好的增白效果。

(3) 性能稳定、牢度高。对氯漂稳定性好。

(4) 用量少。无论是用于洗涤用品、纸张还是用于织物增白，使用较少的量都可以获得很好的增白效果。一般用量范围在0.01%～0.4%。用于洗涤剂喷雾干燥建议加入量为0.05%～0.4%。

(5) 毒性低，并且易于光降解和被污泥吸附。保障了其对人与环境的安全。

正是以上这些特点，使荧光增白剂5BM成为洗涤剂、造纸和纺织印染行业，尤其是洗涤剂行业广泛使用的品种之一，目前我国的年产量在数百吨，大量出口，销往世界各地。该产品在欧洲经济区制造和/或进口，每年约100吨[1]。

为叙述方便，在本文以下叙述中将“荧光增白剂5BM”简述为：FWA 5BM。

2 环境中FWA 5BM的来源、分布和转归

2.1 环境中FWA 5BM的来源

2.1.1 生产排放物

FWA 5BM在生产过程中可能通过废水排放到环境中。当排放到环境中时将主要分布在土壤和水中，分布到大气中的可忽略。由于FWA 5BM是有机盐，不能够挥发到空气中，它除了以颗粒形式存在外，在空气中不会被发现，以微粒形式进入空气中的数量也很少，并且它们可以通过湿或干沉降的方法被除掉[3]。

2.1.2 使用过程

FWA 5BM增白纤维、织物、皮革、纸、涂料和蜡等，导致它可能通过各种废水等途径排放到环境中[1]。

2.1.3 污水处理厂

FWA 5BM在污水处理系统中可被污泥吸附[1]。

2.2 环境中FWA 5BM的分布和转归

2.2.1 FWA 5BM在水中

FWA 5BM的水溶性较小。由于它没有易于水解的基团（酯类、氨基甲酸酯类等），所以在水中稳定，不会发生水解[3]。基于其化合物的离子性，来自于水表面的挥发可以忽略。

依据估算的有机碳吸附系数LogKoc为8.7，认为如果FWA 5BM排放到水中，它会吸附到水中悬浮固体和沉积物上[3]。

FWA 5BM在水中的光转化，耗散半衰期（DT50）为4.083～5.033 h[1]。

2.2.2 光降解

同其他均二苯乙烯类荧光增白剂一样，由于FWA 5BM的分子中也有均二苯乙烯部分，在水中吸收紫外光，所以FWA 5BM在水中有直接光解的可能[4]。

因为FWA 5BM不易挥发，大气中的光降解不是一个可感知的或重要的降解途径，所以测试和模拟大气中的光降解将不作为研究对象[3]。

FWA 5BM在空中的光转化，其耗散半衰期（DT50）为25.99～26.68 min；顺式异构体DT50为26.68 min，反式异构体DT50为25.99 min[1]。

FWA 5BM在淡水或河口水中的半衰期T1/2≤40天；在自然光下，在湖水和河水的透光层中的光解迅速，在晴朗的夏天，在接近自然水体的表面其半衰期范围为4～5h[1]。

2.2.3 FWA 5BM的生物降解

依据多项水中生物降解筛选试验显示，FWA 5BM不易生物降解。在试验条件下没有发现生物降解（75%），固有的生物降解（25%）[1]。

1975年的一份筛选试验报告[1]显示，FWA 5BM在有氧条件下的5日生化需氧量BOD5=0mg O2/g FWA 5BM（沉淀）；化学需氧量COD=917mg O2/g FWA 5BM；BOD5/COD=0。

同样1979年的一份筛选试验报[1]告显示，FWA 5BM在有氧条件下的BOD5=106mg O2/g FWA 5BM（沉淀）；COD=887.7mg O2/g FWA 5BM；BOD5/COD=0.12。

结论是BOD5/COD比值结果低于0.5。根据ECHA“信息要求和化学品安全评估指南-R.7b章：终点具体指导”（2008.05版本1.1），如果BOD5/COD比值低于0.5，可以预期该物质不易生物降解。因此，可以得出结论认为这种物质不易生物降解[1]。

2.2.4 生物积累

基于FWA 5BM估算的有机碳吸附系数LogKoc为8.7，它在水中会吸附到悬浮固体和沉积物上。其生物浓缩因子BCF值小于2.1也预示其在水生生物体内的生物积累（富集）低[3]。

据1972年和1973年的研究报告[1]介绍，蓝腮太阳鱼暴露于含0.1mg/L FWA 5BM的动态溢流水槽中28天，在此之后，鱼被转移到无污染的水中7天。在暴露后的1、3、7、14、21和28天各取5条鱼，如果需要的话，有足够的鱼可用于进一步取样。在转移到无污染的水中之后，在1、3、7天取鱼样。每一条鱼用水和丙酮冲洗，取出内脏，尸体和内脏分别用铝箔包裹和标示。这些样品被冷冻，用于分析。结果见表1。

1974年Sturm R.N等人对FWA 5BM的急性鱼毒性和积累进行了研究。用来自于美国阿肯色州和宾夕法尼亚州蓝鳃太阳鱼和鲶鱼进行了试验，以测定它在鱼肉中的积累趋势。鱼被分别放置在含有不同浓度FWA 5BM的水中105天和90天。解剖鱼的样品，对鱼的内脏和尸体连同水样分别进行溶剂萃取，然后对萃取物进行薄层色谱分析，结果在检测限是10µg/kg的情况下，没有发现鱼的体内积累有FWA 5BM[4]。结果见表1。

1975年Ganz C.R.等人把蓝鳃太阳鱼暴露在有FWA 5BM的动态溢流水槽中，以测定 FWA 5BM在人类食用部分的鱼肉中积累到什么程度。测试浓度为0.1mg/L。暴露时间是35天，消除时间是7天。在试验过程中，定期取鱼样和水样分析。而且用14C-标记物在0.01和0.001mg/L浓度进行积累研究；暴露时间30天，消除时间为14天。结果见表1[1]。

表1 FWA 5BM的生物积累试验

据1973年的研究报告[1]介绍，在一个动态水槽中蓝鳃太阳鱼暴露在C-标记标称浓度为1µg/L和10µg/L，以及暴露在未标记标称浓度为10µg/L的FWA 5BM中长达30天，对其食用部分进行了分析。这项研究的目的是评估用14C-标记的FWA 5BM的积累速度和程度以及持续暴露到水中未标记的FWA 5BM在蓝腮太阳鱼中的残留；实验的目的还有，当鱼被放入没有污染的环境中时，鱼体中残留的FWA 5BM消除的速度和程度。

在研究的暴露和消除阶段，蓝鳃太阳鱼食用部分14C-残余物的平均测量值（括号内的值为标准差），结果见表2。

表2 暴露不同时间蓝鳃太阳鱼食用部分14C-残余物的平均测量值

表2结果显示：在以上浓度，鱼没有表现出任何明显的积累。在用放射性材料进行的研究中，鱼组织中发现的放射性在鱼被转移到淡水中后快速消除，已没有FWA 5BM。因此，就其在鱼体中生物浓缩或持久性而言，可以认为FWA 5BM不存在潜在的环境危害。

另据其辛醇-水分配系数LogKow=-2.21。基于筛选基准辛醇-水分配系数LogKow≤4.5为非积累性和非高积累性物质（非B和非vB），ECHA认为该物质为非积累性和非高积累性物质。

另据REACH 法规附件XIII（为确认持久性、生物累积性和毒性物质及高持久性和高生物累积性物质的标准）中BCF≤2000L/kg为非B和非vB 。根据该物质的BCF＜2.1L/kg wet-wt（湿重）以及类似物CAS 16090-02-1的BCF=3.162L/kg wet-wt，认为该物质是非B和非vB。

2.2.5 FWA 5BM可被土壤、污泥吸附

基于由美国环保署（EPA）开发的用于估算化学物质的物理/化学性质和环境转归的评估软件，估算的有机碳吸附系数LogKoc为8.7，如果释放到土壤中，认为FWA 5BM是稳定的[5]。由于它的离子性和微不足道的蒸汽压，所以该化合物将不会从潮湿的或干燥土壤表面挥发[3]。

FWA 5BM不能快速生物降解，但在废水处理系统中可被污泥吸附[3]。

3 FWA 5BM的生态毒理学数据

3.1 急性鱼毒性

Binomics公司于1971年和Sturm等人于1975年，在静态条件下将红鳟鱼、斑点叉尾鮰（沟鲶）、蓝鳃太阳鱼分别暴露于试验物质FWA 5BM（浓度不详）中不同时间，对其毒性进行了研究[5]。根据试验物质浓度、存活时间的长短、生物体内积累的分析，对鱼进行评价。

红鳟鱼：采用USDA（美国农业部）农药法规管理局的动物生物部门提供的鱼-农药急性毒性试验方法。

试验容器中加入适当数量的FWA 5BM（混合在500mL水中）制成4个试验浓度的溶液（浓度不详）。每个浓度用10条鱼进行试验，质量/体积比≤1.0g鱼/L水。其24h和96h的半数致死浓度 LC50见表3[4]。

斑点叉尾鮰：采用USDA试验方法。用4个浓度（浓度不详）的FWA 5BM，每个浓度用9条鱼进行试验。质量/体积比≤1.0g鱼/L水。其LC50见表3[4]。

蓝鳃太阳鱼：试验物质FWA 5BM（浓度不详）的原液由乙二醇组成。鱼暴露于至少7个以对数级数（浓度不详）配制的浓度中。质量/体积比决不超过1.0g/L水（确切比例没有给出）。按美国公共卫生协会（APHA）的测定方法进行试验，每个浓度用10条鱼，同时进行对照试验。其LC50见表3[4]。

另据1978和1979的两份试验报告[1]介绍，用棕鳟鱼在14℃、pH=8～8.1的淡水中进行48h暴露试验，FWA 5BM的试验浓度为100和200mg/L，每组有鱼8条，结果见表3。

另据资料介绍FWA 5BM对鱼的短期毒性，其无观察效应浓度NOEC(14days)=859mg/L[1]。

3.2 水生无脊椎动物的急性毒性

1999年Warne和Schifko在静态（23±1）℃条件下，将水蚤（网纹蚤）暴露于不同浓度（呈几何级数的5个浓度，未说明浓度）的FWA 5BM中，每个浓度和阴性对照组均由3个250mL的玻璃烧杯中盛有200mL试验用水构成。每个烧杯中放置5个水蚤，循环光照16h/8h（光照/暗）。溶液表面的光强度在1000 lx（照度单位）以下。试验期间动物不进食。

48h后停止试验，清点不动的水蚤数。静止不动被定义为试验溶液在温和的搅拌下在15s内无可见的活动。结果其半数有效浓度EC50(48h)为42.51 mg/L[4]。

3.3 水生藻类和蓝藻细菌的毒性

据资料介绍，FWA 5BM对水生藻类和蓝藻细菌的毒性，其EC50(72h)为100mg/L[1]。

3.4 微生物毒性

据介绍，FWA 5BM对微生物的毒性，其EC50(4 h)为1 g/L；半抑制浓度IC50(3 h)为100 mg/L[1]。

这些结果表明，FWA 5BM对在污水处理厂或天然水体中的微生物活性没有大的影响，FWA 5BM对微生物的毒性低[3]。

3.5 水生无脊椎动物的慢性毒性

据介绍，FWA 5BM对水生无脊椎动物的慢性毒性NOEC(21 days)为 6.59～31.6 mg/L[1]。

3.6 对环境的危害评估

预测无效应浓度（PNEC）值是一种物质浓度，在该浓度以下预计不会对环境产生不利影响[1]。FWA 5BM对水生生物和其他方面的危害评估见表4、表5[1]。

表3 鱼暴露于FWA 5BM下的半数致死浓度LC50

表4 对水生生物的危害评估

表5 其他危害评估

虽然没有给出FWA 5BM在河流、沉积物以及土壤中的浓度，但是估计不会比其产量和用量更高的类似产品荧光增白剂CXT在河流、沉积物和土壤中的浓度高。荧光增白剂CXT在德国和瑞士境内河和湖的17个采样点的平均浓度为107ng/L，在日本河流中的最大浓度为0.85mg/L；欧洲状况最差的一个区域瑞士格里芬湖中沉积物内荧光增白剂CXT浓度在0.17～1.597mg/kg；瑞士高浓度区域的土壤中荧光增白剂CXT浓度为0.45mg/kg[6]。参比表4和表5，如此低的浓度不会对生态、人类及动物产生不良影响。

4 FWA 5BM的毒理学数据

4.1 毒物动力学（又称毒代动力学）

(1) Keplinger M.L等人[7]在1974年和Lyman,F. L.等人[8]在1975年用40、200和1000mg/kg (约为2、8和40mg/kg bw/day，其中kg bw/day表示每天每千克体重)剂量的FWA 5BM给大鼠和狗喂食两年的亚慢性和慢性试验之后，对组织样本的残留进行了分析。结果显示：没有生物积累潜能。

(2) 1975年Muecke W.等人[9]使用14C-标记的化合物对品系为SIV50大鼠（动物数/性别/剂量：4只，体重约200g）体内FWA 5BM的新陈代谢行为进行了研究。并对大鼠体内14C-标记的FWA 5BM的转归进行追踪。

动物被关在全玻璃的代谢笼中。大鼠一次性经口灌胃服用荧光增白剂剂量为（5.97±0.33）mg/kg。宰杀前采集尿、粪便和呼出的CO2样品，并进行检测。在96h后杀死动物，对其血液、肝脏、肾脏、脑、肌肉和脂肪组织进行采样分析。

采样时间和频率：在给药后16或24h，40或48h，64或72h。

测定和定量限：0.01mg/kg。放射性：通过燃烧法测定干物质中的放射性。粪便：用TLC（薄层色谱法）法分析。结果见表6。

FWA 5BM的吸收、分布、代谢与排泄结果如下：

吸收：结果表明，实际上没有从肠道吸收FWA 5BM。

在组织中的分布：在所有研究组织中残留量在0.005～0.01mg/kg。低于定量测定限0.01mg/kg。

排泄物：粪便被证明实际上是消除放射物的唯一途径。大约90%的放射物在施药24h内在粪便中被排出，表明有较短的半衰期，没有明显数量的FWA5BM经胃肠道（消化系统）被吸收。

表6 大鼠经口给药（口服剂量）后放射性物质的排泄

尿液中的放射性在测定限（0.02%。应用剂量）。

呼出的气体中没有发现放射性 (＜ 0.01 %)。没有观察到性别差异。

使用药物消除（24h排泄值）净速率系数计算的排泄半衰期显示，在服用FWA 5BM后的7～13h内服用剂量的50%被排泄出来。

代谢物细节：FWA 5BM没被大鼠代谢。在48h内，服用的放射性物质超过90%被排泄出来。

结论：粪便被证明实际上是消除FWA 5BM的唯一路径，其排泄半衰期为7～13h，在消化道无明显数量的荧光增白剂被吸收。在给药之后的96h在血液、肝脏、肾、脑、肌肉或脂肪中没有发现放射性物质残留。

基于以上研究结果，认为FWA 5BM无生物积累潜能。

4.2 皮肤吸收

1975年有专家按照OECD指南427（皮肤吸收：体内法），用3只喜马拉雅雄性兔子进行了经皮吸收试验。标称剂量约2mg/只动物=20µg/cm2，使用带有钝圆形皮下注射针头的注射器均匀施药[1]。用14C标记。

皮肤试验点用电动兽医剪刀去毛发，然后用脱毛剂处理。暴露面积100cm2。FWA 5BM用铝箔、弹性网套固定，最后用石膏包裹防护。FWA 5BM在72h后去除。

在对每个兔子施药前进行血液、粪便和尿液的本底测量。用于本底测量的皮肤、皮下组织和肌肉样品取自于一只在试验条件下供养的对照兔子，但未施用放射性物质。来自于该对照兔子的样品也被用作加标样品试验以测定放射性物质的回收率。除了石膏，只有85%的放射性物质被回收外，所有材料的回收率都在（100±5）%之间。获得值没有校正为100%回收率。

结果和结论：在局部施药20µg/cm²14C-FWA 5BM三天后，放射性物质在雄性兔子身上的分布（以剂量百分比给出的值）见表7。

在雄性兔子局部施用14C-FWA 5BM后血液中放射性物质的浓度（以剂量百分比给出的值，假设血量占体重的5%）见表8。

结论：在该项研究中通过局部试验，FWA 5BM不会被兔子吸收。

4.3 急性经口毒性

(1)工业生物-检验实验室（IBT）在1972年进行了一项非-GLP（优良实验室规范）试验，获得成年大鼠暴露于FWA 5BM下的经口LD50＞2562.5mg/L[3]。

试验用白化大鼠（2只/性别，体重150～187g）多组，经口灌胃剂量3 0 3 8、4 5 5 6、6 8 3 4和10250mg/kg的试验物质FWA 5BM，FWA 5BM以25.0%（w/v）的玉米油悬浮液施用。观察大鼠14天，结果无动物死亡，重量的增加不受处理的影响，因此，LD50＞2562.5mg/L。

(2) 另一项试验采用类似于OECD指南423（急性经口毒性-急性毒性分类方法）的方法。白化大鼠（3只/性别/剂量）经口灌胃剂量为5000 mg/kg 的FWA 5BM，然后跟踪给药观察14天，在该项研究中没有死亡发生，其LD50＞5000mg/kg[5]。

(3) 1975年毒理学家按照OECD 指南401（急性经口毒性），用Tif RAIf品系的大鼠，体重160～180g，以6000、7750 和10000 mg/kg bw的剂量经口灌胃FWA 5BM，每个剂量5只雄性和5只雌性，对两种性别大鼠的急性经口LD50进行了试验[1]。观察动物时间为14天。结果无死亡发生。在大鼠给药后的所有剂量组，在2h内表现出镇静、呼吸困难、弯曲姿势和皮毛皱褶。动物在8天内恢复。LD50＞10000mg/kg bw。

表7 局部施药三天后放射性物质在雄性兔子身上的分布

表8 雄性兔子局部施用14C-FWA 5BM后血液中放射性物质的浓度

全身病理学观察：没有观察到与物质相关的全身器官改变。

(1) 1974年毒理学家按照OECD 指南401 (急性经口毒性)，用Tif MAG品系的小鼠（体重17.5～29.5g），以100、300、1000、3000、6000、9000和15000mg/kg bw的剂量灌胃FWA 5BM，对小鼠的急性毒性LD50进行了试验[1]。每个剂量雌、雄性动物数各5只。给药后观察时间为14天。

临床症状：剂量100mg/kg bw：无症状；剂量300和1000mg/kg bw：反射亢进持续大约3h；剂量3000mg/kg bw：反射亢进持续大约3h，自发运动性降低，共济失调换气不足，肌肉张力减退。3天后症状消失。

剂量6000、9000和15000mg/kg bw：反射亢进持续大约3h，自发运动性降低，共济失调换气不足，肌肉张力减退。