邻苯二甲酸酯类增塑剂概况及法规标准现状

王笑妍，薛燕波，者东梅，高 昂，郭若海，高 静

(中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京 100013)

0 前言

增塑剂，又称塑化剂，是塑料及其制品中常用的添加剂，可用于改善材料的加工性能、延展性及柔韧性等。邻苯二甲酸酯(PAEs)又称酞酸酯，由邻苯二甲酸和醇类化合物酯化合成，是国内外用量最大的一类增塑剂，约85 %的增塑剂属于邻苯二甲酸酯类[1]。因邻苯二甲酸酯类增塑剂具有成本低廉、无色无味、增塑效果好、耐低温等优点，常被用于改善聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯共聚物、合成橡胶等高分子材料的性能，被广泛应用于食品包装材料、塑料家具、装饰装修材料、纺织品、化妆品、地板、玩具、医疗器具等行业。市场上，最常用的邻苯二甲酸酯类增塑剂(以下简称邻苯类增塑剂)有6种，如表1所示。

表1 6种常见邻苯二甲酸酯类增塑剂基本信息

除表1中6种常见的邻苯二甲酸酯类增塑剂外，市场上还有邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(DMEP)、邻苯二甲酸二戊酯(DPP)、邻苯二甲酸二己酯(DHXP)、邻苯二甲酸环已酯(DCHP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPhP)，邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸二壬酯(DNP)等几十种邻苯类增塑剂。按其相对分子质量大小，又可将邻苯类增塑剂分为两大类，小相对分子质量增塑剂(分子的支链碳数在8个及以内)和大相对分子质量增塑剂(分子的支链碳数在8个以上),常见大相对分子质量增塑剂包括DINP、DIDP等；小相对分子质量增塑剂包含DBP、BBP、DEHP等[2]89。欧盟的REACH法规，即《关于化学品注册、评估、许可和限制的法规》(Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals)中，认为大分子增塑剂毒性小，不会危害公众健康，可用于常规塑料制品中，但不允许用于玩具及儿童入口物品中；而小分子增塑剂毒性大，被列为1B有毒物质，不允许用于玩具、儿童用品及化妆品等与人类密切接触的物品中。

邻苯类增塑剂有毒性，且由于邻苯类增塑剂与塑料等材料仅为物理混合，很容易被油脂等溶出，迁移进入到我们赖以生存的环境当中，造成污染并危害人类健康。虽然到目前为止科学界对于邻苯类增塑剂的危害程度还未达成共识，但国内外已出台多项标准或法规限制邻苯类增塑剂的使用，美国、欧盟(EU)、世界卫生组织(WHO)、日本、中国等都将邻苯类增塑剂列入“优先控制污染物名单”。针对不同行业中的邻苯类增塑剂使用，我国已出台了多个限量标准及检测方法标准，以尽量降低邻苯类增塑剂的潜在风险。

1 邻苯二甲酸酯类增塑剂的毒性

对于邻苯类增塑剂的毒性，国内外大量研究已经确证其对啮齿类动物有毒害作用[3-7]；然而在对人体的毒性方面，由于试验方法不同及伦理问题等，尚未得到统一的结论。有研究表明邻苯类增塑剂对啮齿动物和人类的毒性作用存在物种差异，一些研究表明邻苯类增塑剂对人类健康无明显负面影响[8-9]，另一些研究则认为邻苯类增塑剂对人体有害[10-11]。

联合国出版的《全球化学品统一分类和标签制度》(Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals，GHS)中，列出了致癌、致突变、生殖毒性的物质，DEHP和BBP等被列于1B分类中[12]。GHS分类系统定义了2类有害物质。1类(CMR1)为已知或推测有致癌性、致突变或生殖毒性，2类(CMR2)为怀疑有致癌性、致突变或生殖毒性。其中1类又被分为两个亚类，1A为大量基于人类证据被认为有致癌性、致突变或生殖毒性；1B为大量基于动物实验结果，被认为是具有致癌性、致突变或生殖毒性。因邻苯类增塑剂具有潜在的毒性，目前欧盟、美国、中国等多个地区已限制DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP、DIDP应用于婴幼儿玩具和用品当中；除上述6种增塑剂外，其他多种邻苯类增塑剂也被限制应用于食品包装等材料中。

研究表明，邻苯类增塑剂对啮齿动物有抗雄激素类作用，影响内分泌系统，具有生殖和发育毒性。对邻苯类增塑剂生殖毒性研究主要采用小鼠等啮齿类动物作为实验对象，Li等[3]报道DEHP会造成小鼠尿道下裂和肛门生殖器距离缩短等；Foster等[4]研究表明DBP会引起胎鼠的睾酮水平下降并增加睾丸间质细胞数目；Nagao等[5]研究表明大鼠口服BBP会造成血清睾酮含量下降，卵泡刺激素增加。邻苯类增塑剂对人类生殖健康的影响的研究相对有限，且没有定论。Huang等[10]研究了中国台湾PVC工厂男性工人暴露在DEHP环境中的情况，研究表明暴露于高浓度DEHP环境中，会降低人类精子活性并增加精子核染色体DNA损伤风险。然而，也有一些研究认为邻苯类增塑剂对灵长类和对啮齿类生物作用机理不同且物种敏感性差异很大，不会造成对人类的危害[8]。Hauser等[9]的研究表明人类精子质量(浓度、活性以及形态)与DEHP代谢产物无关。

邻苯类增塑剂还具有潜在致癌性。美国国家毒理学项目(National Toxicology Program)和国家癌症研究所(National Cancer Institute)[6]合作研究表明DEHP会增加大鼠和小鼠的肝癌风险。Cristina等[7]研究表明DEHP是大鼠肺癌和睾丸癌的致癌物质。Lizbeth等[11]实验证明尿液中MEP 含量与妇女绝经前的乳腺癌发病关系密切。

除上述严重危害之外，还有研究表明，邻苯类增塑剂可能与二型糖尿病发病相关[13]，会增加女性子宫内膜异位症风险[14]，增加儿童和成人哮喘和过敏的风险[15]，引发自闭症[16]等疾病。

另外，有研究表明邻苯二甲酸酯大相对分子质量增塑剂和小相对分子质量增塑剂的代谢方式存在差异，可能造成两者间毒性的差异。邻苯类增塑剂的侧链越短，其代谢越简单，随着链长增加，代谢过程也复杂化。小相对分子质量增塑剂主要代谢产物为其水解单酯产物，该步水解在酯酶和脂酶催化下进行；而大相对分子质量增塑剂，代谢成其水解单酯产物后会继续被氧化成为多种氧化产物，如图1所示，部分氧化产物还可在UDP-葡萄糖醛酸转移酶的作用生成葡萄糖苷酸结合物，氧化产物及其葡萄糖苷酸结合物的水溶性更好，在评估两类增塑剂毒性时，需考虑代谢产物差异[17]，不同邻苯二甲酸酯类增塑剂代谢产物的差异可能引起毒性差异。有研究表明DEHP的单酯代谢产物MEHP毒性要强于DEHP[18-19]。小相对分子质量增塑剂DBP和BBP，其代谢产物大多以单酯的形式(MBP和MBzP)排出体外[20-21]；而研究最多的DEHP的代谢产物相对复杂，除其单酯产物MEHP外，还有羟基化产物OH-MEHP以及氧化产物Oxo-MEHP等[22]；DINP的代谢产物更为复杂，还有羧基化产物cx-MINP生成[23]，上述4种邻苯类增塑剂的代谢产物比例见表2。

表2 DBP、BBP、DEHP及DINP的代谢产物比例

(注：R1/R2为烷烃支链；为烷烃支链被氧化后生成的含有羟基或羰基或羧基的结构)图1 邻苯二甲酸酯类增塑剂的代谢过程及代谢产物Fig.1 Metabolic processes and metabolites of PAEs

毒理学研究表明，邻苯类增塑剂的毒性机制之一是源于干扰卵泡刺激素(FSH)与睾丸支持细胞受体上的卵泡刺激素受体之间的相互作用[24-25]。邻苯类增塑剂对啮齿类动物毒性可能源于激活过氧化物酶体增殖剂激活受体(PPAR)[26]，而对灵长类动物则并不存在此种毒性作用机理。另外还有研究用理论计算模拟了DEHP分子与孕酮受体结合，从作用机理上推测DEHP分子可与激素分子竞争受体，从而影响生命体正常功能[27]。

2 邻苯二甲酸酯类增塑剂的检测方法

近年来，随着仪器分析水平的提高，越来越多的邻苯类增塑剂检测方法被开发出来。邻苯类增塑剂检测过程主要分为两部分：一部分是样品前处理，即将样品中的邻苯类增塑剂用适当的方法提取出来；另一部分是仪器分析检测，即用仪器对已提取的样品中邻苯类增塑剂的种类及含量进行检测[28]402。提取方法有索氏提取[29]，超声提取[30-31]，固相萃取[32]，液液萃取[33]，固相微萃取[34]，微波辅助萃取[28]，磁固相萃取[35]276等方法，其中超声提取及索式提取是最常用的方法。检测方法主要依赖于仪器分析，所用到的方法有气相色谱法[35]，气相色谱-质谱联用法[36-37]，高效液相色谱[38]，高效液相色谱-质谱联用法[39]，近红外光谱法[40]，免疫分析法[41]等，目前常用的检测方法为气相色谱-质谱联用法。

我国标准中最常见的增塑剂提取方法是超声提取，检测方法是气质联用仪(GC-MS)检测。此外，还有的标准中用到索氏提取器、微波萃取仪、溶剂萃取器等提取样品中的邻苯类增塑剂；用液质联用仪(LC-MS)、高效液相色谱仪(HPLC)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等进行检测。提取所选溶剂有正己烷、丁酮、二氯甲烷、乙酸乙酯等。邻苯二甲酸酯类增塑剂的检出含量受提取方法的影响很大，对于需要检测的样品，要根据样品的种类选择对应的标准进行测定。值得注意的是，新出台的国家标准GB/T 35772—2017《聚氯乙烯制品中邻苯二甲酸酯的快速检测方法-红外光谱法》，首次采用了红外光谱法，对样品中的邻苯类物质的总含量进行快速的原位检测，此类方法快速便捷，未来可能会被推广。以下列举几项我国标准中邻苯类增塑剂的检测方法，如表3所示。

3 国内外邻苯类增塑剂法规标准现状

随着人们对邻苯类增塑剂认知的加深，以及近些年增塑剂所造成的食品安全事件的发生，越来越多的国家和团体更加关注增塑剂的安全使用问题，并出台了限制邻苯类增塑剂的法规和标准，其中主要限制领域集中在儿童用品和食品包装材料方面；另外，塑料家具、医疗用品、护肤化妆品等其他塑料制品也有涉及。

3.1 玩具及儿童用品领域

邻苯类增塑剂具有环境激素类毒性和可迁移性，婴幼儿对邻苯类增塑剂耐受性低且暴露水平高于成人，国际上对婴幼儿用品使用增塑剂出台了严格的限制规定[2]89。欧盟的REACH法规“限制物质清单2016”附件XVII(REACH Annex XVII 2016)限定所有玩具和儿童用品中的DEHP、BBP、DBP总量不得超过0.1 %，可放入口中的玩具和儿童用品中DINP、DIDP、DNOP总含量不得超过0.1 %。美国《消费品安全改进法案》(The Consumer Product Safety Improvement Act, CPSIA)第108条规定所有玩具和儿童用品中DEHP、DBP或BBP含量均不得超过0.1 %，可放入口中的玩具或儿童用品中DINP、DIDP、DNOP含量均不得超过0.1 %，此外，日本、韩国、加拿大等国家也出台了相关法规。我国以及国际上在玩具及儿童用品行业，涉及邻苯类增塑剂的部分标准，如下表4及表5所示。

表3 国内邻苯二甲酸酯类增塑剂的检测方法标准

表4 儿童用品行业涉及邻苯二甲酸酯类增塑剂的中国标准

表5 儿童用品行业涉及邻苯二甲酸酯类增塑剂的国际标准

3.2 食品及食品接触材料领域

我国在食品及食品接触材料领域已于2016年新修订出台了食品安全国家标准GB 9685—2016，标准中细化了食品包装材料的分类：(1)塑料材料，(2)涂料和涂层，(3)橡胶材料，(4)黏合剂，(5)纸和纸板材料，(6)其他食品接触材料(硅橡胶等)，其中有五大类限定了邻苯类增塑剂的使用。另外还有其他关于邻苯类增塑剂测定方法的国家标准，涉及邻苯类增塑剂的我国国家标准如表6所示。

表6 食品及食品接触材料行业涉及邻苯二甲酸酯类增塑剂的我国国家标准

国外在食品及食品接触材料领域，涉及邻苯类增塑剂的标准大多以法规或指令形式限定邻苯类增塑剂的使用，如欧盟“食品接触塑料材料和制品法规”(10/2011/EU, Plastic materials and articles intended to come into contact with food)中规定了DEHP、DBP、DINP、DIDP、BBP的限量。限量要求为BBP、DEHP、DINP、DIDP含量≤0.1 %，DBP含量≤0.05 %，同时也给出了相关物质的特定迁移限量和迁移总量限量。另外，欧盟2007/19/EC指令，该指令是对指令2002/72/EC“与食品接触的塑料材料和制品”(Plastic materials and articles intended to come into contact with food)和指令85/572/EEC “对食品接触的塑料材料制品的组分迁移检测使用的模拟物清单”(The list of simulants to be used for testing migration of constituents of plastic materials and articles intended to come into contact with foodstuffs)进行修订，其中同样规定了BBP、DEHP、DIDP、DINP含量≤0.1 %，DBP含量≤0.05 %。

3.3 医疗器械领域

添加邻苯类增塑剂的PVC塑料也广泛应用于医疗器械领域，主要添加的增塑剂为DEHP，被用于生产医用手套、输液器、血袋、透析袋、静脉注射管、气管插管等。由于此类医疗器械直接与人体接触，而增塑剂又可析出，从而会对人体健康产生威胁。国际标准ISO 3826—1:2013 人体血液和血液成分用可折叠塑料容器 第1部分：常规容器 (Plastics collapsible containers for human blood and blood components. Part 1: Conventional containers)规定了“可提取增塑剂”(如DEHP)含量最高为15 mg /100 mL。我国也有相关国家标准和行业标准规范邻苯类增塑剂在医疗领域的使用，相关标准见表7。

表7 医疗器械领域涉及邻苯二甲酸酯类增塑剂的我国标准

3.4 其他领域

食品及食品包装，玩具及儿童用品，医疗器械领域是目前国内外重点监管的邻苯类增塑剂使用的领域，除此之外，弹性PVC地板、壁纸、电线电缆、化妆品、纺织品、鞋类、塑料家具、胶黏剂、电子产品等也会添加邻苯类增塑剂，其中一些行业出台了关于邻苯类增塑剂的法规和标准。欧盟在2015年颁布的指令(EU)2015/863对“关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令”(The restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment)的限用物质清单(2011/65/EU, RoHS 2.0, Annex II)进行修订，将四种邻苯二甲酸酯(DEHP、BBP、DBP和DIBP)列入到限用物质清单中，限值均为0.1 %，2019年7月22日起该指令将实施，届时所有输入欧洲的电子电气产品均须满足该限制要求。国内外的标准大部分为检测方法标准，针对邻苯类增塑剂的限量标准目前很少。我国除了食品、儿童用品、医疗器械领域，在其他领域与邻苯类增塑剂相关的标准见表8，国际上的标准在表9中例举。

表8 其他领域涉及邻苯二甲酸酯类增塑剂的我国国家标准

表9 其他领域涉及邻苯二甲酸酯类增塑剂的国际标准

4 环保型增塑剂

虽然邻苯类增塑剂在市场上所占比重最大，但近年来，受环境安全等要求的限制，其发展前景不明晰，由此越来越多的新型环保增塑剂被开发应用，以代替邻苯类增塑剂[12]，被应用于食品、医疗用品等敏感领域。目前最常见的环保增塑剂为柠檬酸酯类增塑剂，代表物质主要有乙酰柠檬酸三正丁酯[42](ATBC)、柠檬酸三正丁酯(TBC)，除此以外，还有环己烷二羧酸酯类(如：1,2-环己烷二羧酸二异壬酯)，磷酸酯类(如：磷酸三辛酯)，环氧酯类(如：环氧大豆油)，蓖麻油衍生酯类(如：乙酰化蓖麻油酸甘油二甲酯)等环保型增塑剂。

柠檬酸酯类增塑剂，因其安全无毒、耐低温、可降解等优点，且在对PVC增塑效果上几乎可以媲美DEHP，已成为国内外首选的环保型增塑剂，国内柠檬酸原料充足，为生产柠檬酸类增塑剂提供良好的基础。环己烷二羧酸酯类增塑剂增塑性能比DEHP稍差，其他性能与邻苯类增塑剂持平，具有良好的热稳定性。磷酸酯类增塑剂不单有良好增塑效果同时具有阻燃作用。环氧酯类增塑剂增塑效果好，同时可延长PVC使用寿命。 蓖麻油类增塑剂具有良好的增塑效果和热稳定性，无毒可降解。

环保型增塑剂的发展主要受限于成本。ATBC、TBC以及环氧大豆油的生产有一个重要问题需要解决，生产过程长期以来都采用浓硫酸等强酸为催化剂，浓硫酸的使用会导致副反应的发生，产物纯化困难，同时脱酸过程产生大量废水，浓硫酸还对生产设备有腐蚀性，大大增加了生产成本，寻找高效环保成本低廉的催化剂是推进这几种增塑剂生产的关键[43-44]。环己烷二羧酸酯类增塑剂一种生产方法是在邻苯类增塑剂基础上加氢，相较邻苯类增塑剂多了一步反应过程，且反应需要用到Ru催化剂和高压反应器，生产成本高[45]。另外，很多新型环保增塑剂尚在科研开发阶段，距离工业化还需时日。环保型增塑剂受限于生产成本及成果转化，目前在国内发展还比较滞后，开发和生产新型环保高效增塑剂、降低环保增塑剂成本是未来增塑剂行业的一大发展趋势。

5 结语

邻苯类增塑剂是世界上消耗量最大的一类增塑剂，对塑料制品具有良好的增塑效果。研究已确证其对啮齿动物的毒性，也有大量研究表明其对人类的毒性，因此各国及组织出台法规、标准等限制邻苯类增塑剂的使用。随着国际上对邻苯类增塑剂的限制愈发严苛，我国科研和标准化工作者还有三方面的工作需要努力跟进以应对国际环境中的机遇和挑战。

一方面，由于邻苯类增塑剂对人类的毒性还存在一定争议：各邻苯类增塑剂的代谢及毒性存在差异，同种增塑剂不同实验方法得出相反结论，动物实验结果在对人的实验中结论不相同等。到目前为止，针对邻苯类增塑剂的研究很多，但由于实验方法的差异及实验设计缺陷等原因，科研工作者在对邻苯类增塑剂的毒性研究尚未得到统一的结论。我们需要在此方面进行更为全面严谨的研究，确定更准确可靠的实验方法，尤其是针对各个邻苯增塑剂的毒理学研究以及针对增塑剂工厂中生产工人等的流行病学研究，此类研究利于确定邻苯类增塑剂对人类毒性的真实情况，并指导法规、标准的合理制定；

另一方面，在法规和标准的制修订方面，我们需要学习借鉴国际上相关的法规和标准，合理制定限制邻苯类增塑剂的标准。现有标准大多是检测方法标准，限量标准很少，这不利于市场监管，相关限量标准也应尽快出台。另外，虽然我国已有很多涉及邻苯类增塑剂的标准，但在其主要应用领域，如电线电缆、地板、壁纸等领域的标准缺失，虽然这些产品不与人类直接接触，但其大量存在于环境当中，对人类健康存在间接威胁，也应出台相关标准规范其使用。邻苯类增塑剂正在被应用到越来越多的新兴领域，对于新兴领域中添加有增塑剂的产品，相关增塑剂检测和限定标准也要尽快制定出台。

最后，国家越来越重视环保问题，环境安全事关我们每一个人，既要金山银山也要绿水青山，需要我们从源头上解决邻苯类增塑剂的毒害污染问题。研发新型环保无毒增塑剂，寻找高效低廉的反应催化剂，降低新型增塑剂的生产成本，提高增塑性能，将现有的优秀研发成果产业化，也是我国科研工作者的一个努力方向。