轨道交通车辆禁用限用物质标准研究

于全蕾，刁 朔，于文韬

(1.中车青岛四方车辆研究所有限公司，山东 青岛 266031；2.青岛爱尔家佳新材料股份有限公司，山东 青岛 266108)

轨道交通车辆内装材料中，由于功能需要和生产技术的局限性，可能含有石棉、重金属及其化合物等有害物质，这些有害物质一旦被人体吸收难以有效排出，会逐渐沉积在人体内，对人体各个系统造成严重的危害，从而影响人身健康。此外，含有有害物质的材料在废弃后若处置不当，也会造成资源浪费和环境污染。在有害物质的管控上，世界范围内有关的法律法规很多，如：欧洲铁路行业协会(UNIFE)的《Railway Industry Substance List》(UNIFE限制物质清单)[1]；欧盟的2011/65/EU《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质的指令》(RoHS指令)[2]，2013/2/EU《包装指令》[3]，2013/56/EU《电池和蓄电池指令》[4]，(EC)No 842/2006《氟化温室气体指令》[5]，(EU)2019/1021《持久性有机污染物(POPs)》[6]，(EC)No 1907/2006《化学品注册、评估、授权和限制的规定》(REACH法规)[7]，(EC)No 2037/2000《欧洲臭氧破坏物质禁用指令》[8]；美国的US 40 CFR Parts 700-766《有毒物质控制法》(TSCA)[9]、2008消费品安全改进法[10]、H.R. 2420《电气设备环保设计法案》(EDEE法案)[11]；加拿大的CAN Toxic Substances List《加拿大有毒物质清单》、《污染物排放登记制度》、SOR/2012-285《有毒物质禁用法案》[12]、庞巴迪集团的《禁用及限制使用物质的管理》(庞巴迪指令)；瑞士的CH SR 814.81 Annex 1& Annex 2《瑞士化学风险控制条例》附录一和附录二；澳大利亚的AUS SLI 2011 No.262《澳大利亚职业健康与安全法规2011》等等。

2013年某主机厂出口澳洲的机车被查出含有违禁物质石棉，遭到索赔后，禁用物质和限用物质的概念开始引入轨道交通行业。为了与欧盟接轨，加快互联互通，中国国家铁路集团有限公司、中国中车集团有限公司等先后以文件和标准的形式发布了关于禁用物质和限用物质的相关技术要求，这些要求都是参照欧盟的一些法律法规演化而来。铁总企标TJ/CL 342—2014《时速350公里中国标准动车组暂行技术条件》[13]和中车企标Q/CRRC J 26—2018《轨道交通装备产品禁用物质和限用物质》[14]规定了禁用物质和限用物质名单，加上历次发布的禁用限用物质，品种多达300余种，供应商需按照TJ/CL 342—2014或Q/CRRC J 26—2018标准的规定要求检测。但随着TB/T 3139—2021《机车车辆非金属材料及室内空气有害物质限量》[15]发布实施，各大主机厂开始执行最新的标准。

1 产品标准的比较

1.1 国外

国外的有关禁用物质和限用物质的法律法规经常用到的有庞巴迪指令、RoHS指令、REACH法规、UNIFE限制物质清单。

1.1.1庞巴迪指令

庞巴迪集团在2005年发布的指令文件《禁用及限制使用物质的管理》(庞巴迪指令)将管控物质分为禁用物质和限用物质。禁用物质是指不能在任何庞巴迪集团的产品中使用，限用物质是应该不要在庞巴迪集团的产品中使用。该禁用限用物质标准主要参考欧盟、加拿大等国家的法律法规。对于禁用物质又分为完全禁用和部分禁用，完全禁用指在所有产品中禁用，部分禁用指在部分产品中禁用；对于限用物质分为依据法律限用和自愿承诺限用。完全禁用物质共15类，部分禁用物质共6类，限用物质共25类。此外，还规定了禁用限用物质的适用范围，但未规定限值。

2009年庞巴迪集团发布了指令文件的更新版本，与2005版相比，管控物质种类增加到86类，所有物质同样分为禁用物质和限用物质两类，同时增加了物质的危害分类。与2005版不同点有：(1)同一物质根据使用目的国或应用领域不同，可以分为禁用(P)和限用(R)，如第14项的苯并[a]芘(BaP)，在瑞士对木材处理时禁用，而对其他国家为限用；(2)增加了物质的应用区域、控制范围及限值、危险级别，其中限值除有约定外均为0.1%，危险级别按照物质对人、环境的危险性质分为14类；(3)根据REACH法规附录17对限制物质和部分高关注度物质(Substances of Very High Concern，SVHC)进行了更新，同时增加了(EU)2019/1021《持久性有机污染物(POPs)》法规中管控的物质。

1.1.2RoHS指令

RoHS指令是欧盟为规范电子电气产品的材料及工艺标准，使之更加有利于人体健康及环境保护而颁布的指令。该指令限制在电子电气设备中使用铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚。2011年7月21日，2011/65/EU《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质的指令》(RoHS指令)正式生效；2015年6月4日，欧盟发布了RoHS 2.0指令，增加了对邻苯二甲酸酯(邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP))的管控限制，限值均为0.1%，实施日期是2019年7月22日。至此，欧盟RoHS指令管控的项目已经有10项。

1.1.3REACH法规

欧盟在有害物质的管控方面更多的是基于化学品进行管理。2006年12月18日，欧盟议会和欧盟理事会正式通过(EC)No 1907/2006《化学品注册、评估、授权和限制的规定》(REACH法规)。REACH法规是欧盟对进入其市场的所有化学品进行预防性管理的法规，涵盖了包括纺织服装、轻工及机电等几乎所有行业的产品，涉及的化学成分超过3万种。该法规于2007年6月1日正式生效，包括化学品的注册、评估、授权和限制4个部分。

REACH法规中的附录17(限制物质清单)和SVHC是需要重点关注的。限制物质主要指那些会对人体健康或环境造成不可接受风险的物质，包括偶氮染料、重金属、多氯联苯等，限制物质的使用需符合REACH法规附录17第二栏中的要求，目前已包含75项限制物质。如果产品里面含有限制物质，或者含量超过了限值是不可能进入欧盟市场的，并且需要被召回或销毁。

截至2021年7月，REACH法规中的SVHC更新到了219种，该清单为每半年更新一次，其中规定了有害物质的属性并预测了可能的用途。

1.1.4UNIFE限制物质清单

欧洲铁路行业协会(UNIFE)是代表铁路供应产业利益的国际性行业协会，联合德国铁路工业协会，参考欧盟、美国、加拿大、瑞士、澳大利亚等地已颁布的相关法律法规，针对轨道交通行业的实际，发布了《Railway Industry Substance List》(UNIFE限制物质清单)。该清单参考的法律法规或禁令主要包括(EC) No 1907/2006(REACH法规)、EC 2037/2000《欧洲臭氧破坏物质禁用指令》、US 40 CFR Ch.《美国环保法案》、CH SR 814.81 Annex 1& Annex 2《瑞士化学风险控制条例》、CAN Toxic Substances List《加拿大有毒物质清单》、CAN NPRI for 2010《加拿大国家政策效率释放库存变化2010报告的要求》、AUS SLI 2011 No.262《澳大利亚职业健康与安全法规2011》、DIRECTIVE 2011/65/EC(RoHS 2.0指令)、DIRECTIVE 2006/66/EC on Batteries and Accumulators(电池和蓄电池指令)、DIRECTIVE 2000/53/EC on End of Life Vehicles(ELV指令)等。

截至2021年3月，UNIFE限制物质清单更新到了411种物质，该清单每半年更新一次，明确了禁用限用物质名称和唯一代码(CAS号和EINEC号)、禁用限用物质的应用范围以及参考的法律法规。同时该清单对禁用限用物质进行了分类：第一类是严禁使用，代码为P(AR)，即在最终产品和零部件中均不能使用，其中有192种物质被禁用或部分禁用；第二类是申报物质，代码为D(FA)，申报评估的产品除非得到最终用户的授权方能使用，且在交付前需要提供公开书面申报给客户。

1.2 国内

1.2.1TJ/CL 342—2014

2014年，中国铁路总公司以铁总科技[2014]50号文下发了TJ/CL 342—2014《时速350公里中国标准动车组暂行技术条件》[13]。标准中列举了19种禁用物质、40种限用物质的名称，但未规定试验方法和限值。最早执行TJ/CL 342—2014时，检测机构需要自行选用合适的方法标准，对于一些没有测试标准的物质，检测机构会根据日常检测经验，借用化学性能相似的物质的测试标准，或凭借经验使用自行开发的方法(即所谓的method in house)，后期有些主机厂也会规定禁用限用物质实施技术方案，明确规定禁用限用物质测试方法。标准中2-萘胺、对二氨基联苯、4-氨基联苯可合并到芳族胺及其盐类，单甲基二氯二苯甲烷(Ugilec 121或21)、单甲基四氯二苯甲烷(Ugilec 141)、单甲基二溴二苯甲烷(DBBT)可合并到卤代苄基甲烷，HFC(氢氟碳化物)、SF6(六氟化硫)可合并到氟化温室气体中，铅基油漆早已不在轨道交通行业使用，可以删除。

TJ/CL 342—2014中管控的物质与庞巴迪指令中管控的物质大致一致，但也有区别。其区别在于：(1)对物质的限定名称不同。庞巴迪指令文件中的禁用物质是指不能在任何庞巴迪集团的产品中使用，限用物质是不能在庞巴迪集团的产品中使用，且细化为完全禁用、特殊应用、法律基础、自愿4种。(2)限定的目标物质数量不同。TJ/CL 342—2014禁用物质增加了铅基油漆和高浓度卤素，但不含2005版庞巴迪指令完全禁用的HCFC-氟氯烃、木材(非法获取)，HCFC-氟氯烃在TJ/CL 342—2014中为限用；在TJ/CL 342—2014中为限用的(砷、镉、铅、汞)及其化合物、PBB-多溴联苯、PCB-多氯联苯，在2005版庞巴迪指令为部分禁用。(3)TJ/CL 342—2014中其他限用物质，除不含非持续性种植的木材外，均与庞巴迪指令相同。庞巴迪指令文件中在完全禁用和自愿任务中都对木材进行了限定，禁用非法采伐的木材、限制使用不可再生林。此外，庞巴迪指令中还对物质的应用范围进行了列举，但未规定限值。

1.2.2Q/CRRC J 26—2018

Q/CRRC J 26—2018《轨道交通装备产品禁用物质和限用物质》规定了轨道交通装备7种禁用物质，动车组18种禁用物质、25种限用物质，并规定了检测方法标准，但多数引用了美国环保局的EPA法规、国际电工协会的IEC标准，在一定程度上解决了没有试验方法可用的尴尬局面，但是所限制的物质没有在产品用途的基础上进行种类的划分，并且对应产品的检测方法与该产品的属性并不能匹配，缺乏合理性。美国环保局的EPA法规描述需要进一步细化，实际应用时要通过编写作业指导书才能付诸实施。

1.2.3TB/T 3139—2021

TB/T 3139—2021《机车车辆非金属材料及室内空气有害物质限量》将TJ/CL 342—2014中规定的物质展开，尽可能使每一种待测物质的检验方法都对应国标，确实没有国标的就将检测方法作为附录单独描述。其中引用的方法标准最大限度地与产品相匹配，但部分物质仍存在一些问题，例如：多环芳烃是限用物质，它是炭黑的主要成分，限制的指标也需要在实践中验证是否会使橡胶类制品的物理、机械和耐老化性能受到不良影响；滑石的限量限制了其在涂料中的应用，滑石粉是聚酯腻子提高打磨性的主要成分；钴及其化合物在全部产品中禁用，限制了不饱和聚酯腻子的使用，因为腻子固化靠环烷酸钴催干，虽然有替代品BPO体系，但无法满足轨道车辆对腻子柔韧性的要求；还有邻苯二甲酸酯类在不饱和聚酯腻子中作增塑剂，作为限用物质的限制量应该合理。诸如此类问题，应当给予特殊的使用说明，有待在标准修订时考虑。

2 禁用限用物质的特点

禁用限用物质可以分为重金属、消耗臭氧层物质(氟化温室气体)、矿物纤维、卤素、阻燃剂、偶氮染料和着色剂、邻苯二甲酸酯类增塑剂、多环芳烃、挥发性有机化合物、纺织品助剂、防腐剂、杀虫剂和杀菌剂等十二大类。其中，重金属、阻燃剂、增塑剂、多环芳烃、卤素的用途十分广泛，需要添加在制品中才能保证其性能。但是此类物质会对人体造成伤害，因此被不同程度地限制使用，也存在部分属于需要进行申报的禁用物质。氟化温室气体性能稳定，作为发泡剂、制冷剂和清洗剂应用，当它们被释放上升到平流层时，受到强烈的太阳紫外线照射后会分解出Cl和Br自由基，这些自由基又会很快与臭氧进行反应，一个Cl自由基可以摧毁10万个臭氧分子，考虑到大气环保的要求，其使用需要被严格管控；矿物纤维本身无毒，危害来自于其形成的粉尘，细小的粉尘沉积在人体肺部，会造成人体肺部疾病；偶氮染料、着色剂、纺织品助剂等有机物会分解出致癌芳香胺；防腐剂、杀虫剂和杀菌剂中含有剧毒，通常作为一种功能性助剂出现，会对人体造成伤害，所以多数法规是禁止使用的。

3 验证试验

对轨道交通车辆用大部分内装材料，如聚酯玻璃钢、橡胶制品、复合材料、纺织品、垫材、复合铝箔、地板布、木材、胶合板、胶粘剂、油漆等产品进行了验证试验，累计测试上千次，测试结果见表1，表中只列出了检测中呈阳性的物质。

表1 内装材料禁用限用物质检测情况 mg/kg

由表1可以看出，某些材料检出了磷酸三苯酯、高浓度卤素等，这些阻燃剂很多属于禁用限用物质的范畴，这是由于轨道交通车辆内装材料必须符合TB/T 3237—2010《动车组用内装材料阻燃技术条件》、TB/T 3138—2018《机车车辆用材料阻燃技术要求》、Q/CR 699—2018《铁路客车非金属材料阻燃技术条件》、EN 45545-2：2020《铁路应用 铁路车辆的防火保护 第2部分：材料及部件的防火要求》等标准的防火阻燃指标要求，故材料中添加了大量的阻燃剂；而涂料产品要保持各种颜色，就必须添加着色颜料，这些颜料在入厂检验时控制不严格会混入铅等重金属化合物，这就给油漆产品间接带入了禁用限用物质；不饱和聚酯腻子中检出了禁用物质氯化钴，限用物质邻苯二甲酸二甲酯严重超标，这些物质要么找不到替代品，要么替代品无法满足产品的物理、机械性能。此外，大量的验证试验也表明，有些材料是不可能存在某些禁用限用物质的，目前某些主机厂要求对每一种产品进行所有的禁用限用物质检测缺乏合理性。

4 建议

(1) 从生产工艺的角度出发，有些物质在某些材料中是不会存在的，而有些物质是组成某些产品不可或缺的组分，需要确定一个合理的限值。从经济、合理的角度出发，考虑到乘客对客室环保质量的需求，当前工作的重点应该是评估轨道交通车辆所用材料中可能含有的有害物质种类，并规定合理的限值，不宜将要管控的物质全部进行“地毯式”检测，以便节约生产成本。

(2) 建立申报和档案制度，对新产品和老产品区别对待。新产品在定型阶段，需对所有的禁用限用物质进行检测，一旦定型则采用档案管理制度；老产品可采用申报制度，但如果配方、原材料供应商、生产工艺发生改变，需按照新产品的办法执行。