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20有机颜料的毒性资料
20有机颜料的毒性
当前在染料行业和纺织行业中对人体有致癌作用的芳香胺以及禁用偶氮染料的问题在深入研究和被人们认识的同时，对由有致癌作用的芳香胺组成的有机颜料制成的涂料印花浆或涂料染色浆究竟是否具有与禁用偶氮染料相同的危害作用成为人们议论的又一个重点。
在开始讨论有机颜料时，我们就强调颜料的特定物理化学性质、毒性和生态环境的影响应倍加关注。
在研究与开发新的颜料，不应只考虑其工艺和应用性质，应同时考察其对环境、生态与人类的影响。
当今的颜料工业，应将颜料的毒性和对生态方面的影响作为重要的研究内容[1,2]。
和其它化学品类似，颜料的制备和使用主要考虑人身安全、空气排放、废水排放以及相关的废处理。
只有对颜料的物理、化学、毒性和生态性质做详细的研究，才能评价特定颜料的毒性和它对生态方面的危害，才能评价对环境的影响。
德国汉高公司的Klaus等人[3]根据毒理研究，综合评价了各类染料与颜料对环境和人类健康的潜在影响。
具体评价颜料的“履历”应包括以下几个方面：
生产（涉及起始原料、杂质及副产物）；
颜料应用的介质；
颜料的使用领域；
三废处理。
一般地说，有机颜料由于难溶，故它们中的大多数的毒性不大。
由于有机颜料和其它材料复合使用，典型的有机颜料体系除了颜料以外，其它的组分如粘合剂、溶剂和各种添加剂也会对生态、环境有重要的影响。
20.1生态影响
由于颜料实际在水中不溶，而且在其它常见的溶剂中也很难溶，所以颜料对生态的影响主要是由制造商和加工者负责。
这种影响主要来自废气和废水的排放。
废气：
有机颜料主要是由粉尘引起的污染，空气的有机颜料粉尘浓度不允许超过6mg/m3。
生产时可通过过滤净化后排放。
在颜料生产、研磨、分散和复配时，应注意颜料粉尘的污染。
为了防止颜料粉尘的可能接触，必须配带必要的防护设备。
废水：
颜料在生产过程中排出的污水经常含有致癌性物质（如芳胺、亚硝酸盐），可通过过滤、沉降等法净化。
如有必要，可采用生物处理。
所排的水应达到对鱼没有毒害，至少未有确凿的有害证据。
20.2毒性
毒性的研究涉及许多领域，主要包括以下几个方面：
急性毒性；
皮肤和粘膜的刺激；
不断接触使用的亚急性毒性；
过敏；
诱变；
慢性毒性；
致癌性。
20.2.1急性毒性
急性毒性定义为某种物质对人或动物在口服、皮肤或呼吸接触后的毒性。
动物试验（如老鼠、白兔）能提供短期接触对人体影响的初步信息。
有人研究了108种有机颜料对小老鼠的毒性[4]，研究表明，这些颜料的LD50值都高于5000mg/kg（体重）。
欧盟的化学条例规定，只有口服LD50值低于2000mg/kg才认为有毒。
相比较食盐的LD50值约为3000mg/kg，因此有机颜料实际上不呈急性毒性特性。
通常颜料一般通过肠胃排出，而不经尿液排出。
20.2.2皮肤及粘膜的刺激
表20-1概括了192个常用的、商品化的有机颜料对小白兔皮肤及粘膜的影响，其影响包括助剂的作用[5]。
表20-1有机颜料中对小白兔皮肤及粘膜有刺激效应的数目
颜料数目
皮肤
粘膜
没有刺激
186
168
轻微刺激
5
20
中等程度刺激
1
1
强刺激
0
3
表20-1表明，有机颜料有很高的LD50值，只有极少数有机颜料能对小白兔的皮肤及粘膜产生刺激。
20.2.3不断接触使用的亚急性中毒
亚急性毒性的研究都是以动物为对象，经不断重复的接触测试，持续的时间一般为30~90天，主要是通过消化或呼吸方法。
Leist曾给小白兔喂有机颜料黄1或颜料黄57：
1长达30天，未发现毒性反应[6]。
20.2.4诱变
许多化学方法可测试化学品是否有诱变效应，即对遗传物质的影响。
其中有一种细菌测试法叫埃姆斯试验（AmesTest）快速且经济。
表10-2列出了用埃姆斯法测试24种颜料的诱变性，其中发现只有个别品种有机颜料有轻微的诱变效应。
表10-2用埃姆斯法测试种颜料的诱变性结果
颜料
染料索引结构号
结果
C.I.颜料黄1
11680
阴性
C.I.颜料黄12
21090
阴性
C.I.颜料黄74
11741
阴性
C.I.颜料橙.5
12075
弱阳性
C.I.颜料橙.13
21110
阴性
C.I.颜料红.1
12070
弱阳性
C.I.颜料红4
12085
阴性
C.I.颜料红22
12315
阴性
C.I.颜料红23
12355
阴性
C.I.颜料红48:
1
15865:
1
阴性
C.I.颜料红48:
2
15865:
2
阴性
C.I.颜料红49
15630
阴性
C.I.颜料红49:
1
15630:
1
阴性
C.I.颜料红49:
2
15630:
2
阴性
C.I.颜料红53:
1
15585:
1
阴性
C.I.颜料红57:
1
15850:
1
阴性
C.I.颜料红63:
1
15880:
1
阴性
C.I.颜料蓝15
74160
阴性
C.I.颜料蓝15:
1
74160:
1
阴性
C.I.颜料蓝15:
2
74160:
2
阴性
C.I.颜料蓝15:
3
74160:
3
阴性
C.I.颜料蓝15:
4
74160:
4
阴性
C.I.颜料绿7
74260
阴性
C.I.颜料绿36
74265
阴性
C.I.颜料紫19
73900
阴性
20.2.5慢性毒性与致癌性
除了急性和亚急性毒性以外，颜料是否会引起慢性毒性已引起关注，特别是致癌性[7-9]。
Kurdandsky等人[10]指出许多颜料由于不溶于水而不能被人体新陈代谢，但可被吸附。
例如铜钛菁可被血清中的蛋白质吸附，这种吸附积聚在生物体内不能被消除。
由于这种吸附积聚可导致血纤维蛋白结构破坏，而引起血液凝结力的改变。
有机颜料的致癌性问题一直存在不同的看法。
在1994年7月15日德国政府颁布的20种有害芳香胺以及其后欧共体在其指令67/1548附录C2级中增加的2种有害芳香胺，共计22种有害芳香胺中，能用作重氮组分生产偶氮类有机颜料的芳香胺只有8种，即联苯胺、3,3’-双氯联苯胺、3,3’-二甲基联苯胺、3,3’-二甲氧基联苯胺、对氯苯胺、邻氨基苯甲醚、2-甲基-5-硝基苯胺（即大红色基G）和2-甲基-4-氯苯胺等，其它14种有害芳香胺如4-氨基-联苯、4-氨基偶氮苯、邻甲苯胺、2,2’-二甲基-4-氨基偶氮苯、邻甲苯胺、2,2’-二甲基-4-氨基偶氮苯、4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯硫醚、4,4’-二氨基二苯甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷、2,4-二氨基苯甲醚、2,4,5-三甲基苯胺、2,4-二氨基甲苯、2-甲氧基-5-甲基苯胺（即克里西丁）和2-萘胺等，迄今还没有用来制造偶氮类有机颜料。
按照这个草案的内容，涉及到有《染料索引》号的有机颜料共有47只，而涉及到我国生成的颜料共有12只，即C.I.颜料黄12、14、17、63、83，C.I.颜料橙3、13、16，C.I.颜料红8、22，再加上无《染料索引》号的永固黄GR和7G。
德国政府把能分解产生有害芳香胺的有机颜料划入禁用行列，然而德国的许多化工大公司和欧洲的欧洲染料制造工业的生态学和毒理学协会（ETAD）对此有不同的看法。
拜耳公司曾发表文章明确指出由3,3’-双氯联苯胺制造的偶氮颜料有致癌性。
ETAD从70年代起，有组织地开展了一系列有机颜料毒理性与生态学的研究工作，没有发现由有害芳香胺制成的偶氮颜料有致癌性的问题。
尤其是采用动物长期接触的方法对10多只有机颜料进行致癌性测试，没有发现因内源代谢使有机颜料的偶氮键断裂而产生游离的3,3’-双氯联苯胺和2-甲基-5-硝基苯胺等有害芳香胺，也没有发现它们有引起肿瘤的活性，这些都表明有机颜料具有非致癌性。
德国的纺织环境最优化公司（Eco-tex）最近指出，由于使偶氮颜料中的偶氮键断裂的条件非常苛刻，迄今还没有一个合适的、定量的方法能用来检测偶氮颜料的偶氮键断裂，因此德国政府法令中提到的禁用有机颜料很难实施。
20.2.6颜料的杂质
在颜料中，杂质影响主要包括以下三个方面：
痕迹量的芳胺
痕迹量的重金属
多氯联苯
痕迹量的芳胺
在有机颜料中，大多数品种不可避免地会存在痕迹量的芳胺。
各国的法规对此有相应的含量限制规定。
如作为食品包装材料，颜料的芳胺含量不能超过500ppm。
对于有些会分解成致癌性（MAK-IIIA类）芳胺的偶氮颜料，更应注意其毒性，不过这些颜料许多已成为禁用颜料[11]。
痕迹量的重金属
早在1973年，美国染料生产协会（DCMA）对在美国市场上的商品颜料的重金属进行了综合测试与研究，表明颜料重金属含量都很低，符合法律规定的标准。
多氯联苯（PCB）
在美国和欧盟对于多氯联苯作了很严格的限制，因为这些化合物分布极广，且毒性持久。
典型的二噁因（dioxin）曾引起欧洲四国牛奶及奶制品市场的恐慌。
痕迹量PCB主要存在于两种颜料中，即：
1）偶氮颜料（包括使用一氯苯胺、二氯或四氯联苯胺）
2）采用二氯苯或三氯苯为溶剂生产颜料。
这些颜料在生产中可通过副反应产生痕迹量的多氯联苯。
由此可见，在通常的条件下有机颜料对生命体没有急性毒性和反复接触后的毒性，也没有明显的诱变性和致癌性，这里包括由3,3’-双氯联苯胺作重氮组分生产的偶氮类有机颜料。
因此，德国政府在1994年7月15日颁布的禁用着色剂只有染料，没有有机颜料。
显然由有机颜料制成的涂料印花浆或涂料染色浆即使用于纺织品的着色，同样是安全的，不会在特殊的条件下因偶氮键断裂而分解出有害的芳香胺。
不过作为有机颜料商品，必须注意在生产过程中添加的助剂和添加剂，试验发现它们往往会对有机颜料的毒性发生作用；同样要严格控制制造有机颜料的原料，不使其含有对人体有害的有机芳胺。
另外用3,3’-双氯联苯胺作重氮组分生产的偶氮颜料，当它处在240℃以上的环境中会发生热裂解，分解出对人体有害的双氯联苯胺；而且制造和应用双氯联苯胺系颜料时，由于废水中含有有机氯化合物，在焚烧时会产生二噁因和呋喃等突变物质，尽管它们与涂料印花浆或涂料染色浆一起用于纺织品的着色后，与人体接触的情况不同，但也是必须注意的。
20.3酞菁类化合物的生理活性和毒性
酞菁类化合物作为染（颜）料使用已有60年的历史，在这么长的时期内，人们研究的较多的是如何以低成本制备各种各样的酞菁化合物以及如何对它们进行物理改性从而得到高性能的染（颜）料。
很少有人研究酞菁化合物的生理活性及毒性。
事实上，在我国很难见到此类的研究报道；在国外有关这方面的研究报道也是零零星星，不成系统。
20.3.1酞菁类化合物的生理活性
酞菁类化合物具有非常特征的颜色，所以很早就有人将四取代的酞菁用作生物体组织（如：
多糖类物质，粘性物质，成纤维细胞，脑组织切片中的灰、白色物质）的示差性着色剂[12-16]。
其中，阳离子性的酞菁常用作各种阴性生物体的着色[17]，而阴离子性的酞菁染料则用来使骨胶原[18]、鼠尾中的丝状蛋白纤维[19]、牛角膜[20]、鼠肺泡[21]、单键肌肉纤维[22]、狗关节软组织[23]和神经膜等着色[24]。
在浓度为1M的氯化镁溶液中，铜酞菁的磺酸盐对单股核糖核酸（RNA有专一的亲和性并可使之着色。
而对脱氧核糖核酸（DNA）、蛋白质、核酸多糖和磷甾体却无任何亲和性，不能使之着色。
此时，铜酞菁磺酸盐与嘌啉碱（主要是腺嘌啉）以非静电键络合。
如果没有氯化镁的参与，则铜酞菁磺酸盐既可使RNA也可使DNA着色[25]。
镁酞菁、铜酞菁及铅酞菁的偶氮衍生物可以与蛋白质组织发生作用，为此它们可用作电子显微镜试剂[26]。
将水不溶的铜酞菁制成胶体溶液，用注射的方法注入到异常的可渗透的血管中，由于悬浮着的有色微粒有一种机械性的滞后作用，故可用这种方法来检测脉管是否有病变[27]。
现在，用酞菁作光动力学疗法的试剂已是一种时髦。
在这类研究中，人们发现表皮肿瘤和头颅内肿瘤吸收铜酞菁磺酸盐的能力比其周围的正常组织要大得多[28]。
同样，人们还发现健康脑组织会排斥从静脉注射入的铀酞菁磺酸盐，而肿瘤组织却会吸收它。
此时，在健康脑组织中的染料浓度与肿瘤组织中染料浓度之比为1:
50[29]。
此后，人们利用放射性同位素的示踪性研究酞菁类化合物在生物组织中的积累，结果发现：
锝酞菁同位素（99TcPC）的四磺酸盐极易在肝、肾的内皮肿瘤组织中积累，较容易在卵巢和子宫肿瘤组织中积累。
经过连续24小时的测试，该染料在脑、肌肉和脂肪肿瘤组织中的浓度与血液中浓度的比值大多为5-10。
镓酞菁同位素（67GaPC）四磺酸盐在生物体内的分布情况与此略有不同。
肝胆系统的肿瘤组织与该染料的亲和性要明显小于99TcPC四磺酸盐。
这两种金属酞菁磺酸盐在生物体内分布的差异表明：
是中心络合原子的立体化学性能差异影响了整个金属酞菁分子的生物活性[30]。
在酞菁环上引入取代基既改变了分子的极性也改变了分子的溶解性。
不同取代的酞菁在生物体内的分布也不相同。
因此，水溶性的酞菁衍生物被注入血管后，比起脂溶性的硝基酞菁衍生物要容易消失，而两性的氨基酞菁衍生物的这种性质正好处于这两者之间。
进一步的实验发现：
水溶性的酞菁衍生物通过肾脏排出体外，而脂溶性的酞菁衍生物则靠胆汁来排泄[31]。
就肿瘤的光动力学疗法而言，脂溶性的酞菁衍生物其功效比水溶性的酞菁衍生物要好[29]。
将氯铝酞菁磺酸盐的水溶液通过静脉分别注射到患有结肠癌、胰腺癌和神经胶质瘤的小白鼠体内，肿瘤在24-48小时内吸收的染料量达到一个最大值，而其周围的正常组织吸收该染料的最大值出现在1-3小时内。
肿瘤外部中枢神经系统吸收染料的最大值与正常组织吸收染料的最大值之比为2-3:
1，而在肿瘤内部中枢神经系统吸收染料的最大值与正常组织吸收染料的最大值之比则高达28:
1[32]。
进一步的研究发现：
氯铝酞菁磺酸盐比起纯化的血卟啉（HPD）制备物更易被肿瘤吸收，而未取代的氯铝酞菁被肿瘤的吸收值则仅为HPD的1/2。
这两种氯铝酞菁均可被肾、脾和肝大量吸收。
其被皮肤吸收的量与被肿瘤吸收量的比值，比起HPD均要高[33-34]。
根据这个事实，人们发现在光动力学疗法中皮肤对血卟啉类光敏剂的过敏问题，可以通过改用氯铝酞菁磺酸盐作为光敏剂而得以解决[35]。
药物动力学分析表明：
将氯铝酞菁磺酸盐从静脉注射到健康的小白鼠体内后，经过1小时，染料便可从血液中消失。
超过一半量的染料在排出的尿及粪便中被检测到。
其余的染料主要累积在富含网状组织的器官内，而肝脏又是吸收染料最多的器官。
染料在该器官中被吸收的量在24-48小时内达到最大值。
细胞检验表明：
氯铝酞菁磺酸盐主要累积在巨噬细胞和内皮细胞中[36]。
水不溶的锌酞菁与小脂粒混在一起注射到患肿瘤的小白鼠体内后，经过9小时其在血清中的浓度就降低了一半。
24小时后，其在肿瘤中的浓度与正常组织中的浓度之比为7.5[37]。
氯铝酞菁易于与蛋白质生成复合物，光谱研究的结果表明：
当染料浓度较低时，氯铝酞菁、铁酞菁和钴酞菁的四磺酸盐均可与人血清蛋白生成1:
1的分子复合物[38]。
染料与蛋白质键合的位置主要位于靠近赖氨酸199处。
这种复合物的颜色为绿色且易受氧化剂的作用而断键[39]。
由于酞菁化合物的光电量子产率两倍于21种常见的氨基酸，且氨基酸的光吸收范围主要在200-240nm，所以可利用上述实验事实将酞菁用作生物体表面的光电标识物[40]。
20.3.2酞菁类化合物的毒性
早在1954年铜酞菁在德国就已被允许用作食品着色剂[41]，1985年美国又通过立法，将铜酞菁作为永久的医用着色剂。
它可用于聚丙烯手术缝合线（尤其是眼科手术）的着色[42]。
颜料酞菁蓝一直作为塑料着色剂使用着，这些有色塑料被各行各业采用，并且被用作食品的包装材料。
C.I.颜料蓝15和C.I.颜料绿7的LD50值都超过了10g/kg体重[43]。
将铜酞菁磺酸盐给小白鼠、豚鼠、兔子、狗、猫等动物口服，当剂量达到100mg/kg时，仍未发现这些动物有任何中毒迹象[28]。
将两种商品形式的铜酞菁磺酸盐溶于水中，当浓度达到5000ppm时，对于原生动物、小的甲壳类动物、软体腔肠动物和小鱼等水生动物是无毒害的，将这种溶液注射入兔子、田鼠和豚鼠体内也不会对它们造成伤害[44]。
连续5天对小白鼠注射铀酞菁四磺酸盐溶液，总的剂量达到5000mg/kg，未发现它们有不良反应，跟踪观察了19个月仍未发现这些小白鼠有任何不良反应，甚至在它们的后代身上也未发生任何畸变[45]。
将铜酞菁的悬浮液以剂量30mg/kg通过静脉注射到田鼠体内，一个月后未发现有中毒反应[27]。
将锝酞菁四磺酸盐注射入田鼠体内后，未发现有中毒迹象[45]。
分别将锶酞菁磺酸盐（11mg/kg）、氯镓酞菁磺酸盐（15mg/kg）、氯铝酞菁磺酸盐（28mg/kg）注射到小白鼠体内，未发现有明显的暗毒性（Darktoxicity）[46]。
对用铜酞菁着色的蓝色粉笔进行诱变性试验的结果表明：
在商品形式的该颜料中含有一种未知结构的诱变剂，它的存在导致工业级的此颜料会诱发一些疾病[47]，这个事实提醒生产厂家在生产时要尽可能除去各种杂质，以生产出高纯度的酞菁蓝颜料。
酞菁磺酸盐对鸡胚胎的发育有影响，实验表明：
酞菁磺酸盐可导致新生的小鸡畸型，主要是头、尾的畸变综合型，如长嘴巴或无尾巴，以及各种各样的鸡翅膀畸型。
显微镜观察发现：
鸡胚胎在生长期间接触到酞菁磺酸盐后，它的尾椎器官、中肾器官及翅膀的发育均受到干扰，起初的病理学现象是组织坏死及尾椎器官局部出血，尿囊发育很差，有的根本就没有尿囊生成。
骨胳的畸型有肋骨、脊椎骨的排列不整齐，有的甚至无腰带骨，这些畸变引起了较高的死亡率。
用氯化铜作对比实验后发现，引起上述畸变的原因在于铜原子的病原学作用[48]。
阳离子型的铜酞菁对DNA会造成伤害，其表现是导致雌性染色单体与植物细胞染色体过多的交换[49]。
氯铝酞菁磺酸盐对正常小白鼠的毒性较低，将其以100mg/kg的剂量从静脉注射入小白鼠体内后，将小白鼠置于暗室中未发现有中毒现象。
在相同的条件下，当剂量加大到200mg/kg则会引起7%的发病率[50]。
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