二氧化矽面面觀

前言

  日常生活中,許多用品的材質為矽膠,究竟矽膠製品在使用上有無需注意之處?而矽膠主要成分的二氧化矽,對人體健康是否有影響?本文從多面向來說明,提供讀者參考。

矽膠是什麼?

  矽膠(英語:Silica Gel),又稱為矽氧烷(分子式: (R2SiO)x,性質:含Si—O—Si鍵構成主鏈結構的聚合物),是介於合成橡膠和合成塑料聚合物之間的混種,它們可能做成不同的形式,並用於製造可延展的類橡膠物。矽氧烷對熱和化學試劑穩定,不被水潤濕,有突出的耐老化性能、優異的疏水性與電絕緣性。

  「純」矽膠本身的矽氧烷就具有延展可塑性,且單體與聚氯乙烯等需要添加塑化劑的塑膠結構完全不同,因此也不需要添加塑化劑。

  矽膠按其性質及成分可分為有機矽膠和無機矽膠兩大類:1.有機矽膠是一種有機矽化合物。有機矽主要分為矽橡膠、矽樹脂、矽油、矽烷偶聯劑四大類。2.無機矽膠根據其孔徑的大小分為:大孔矽膠、粗孔矽膠、B型矽膠、細孔矽膠。

  矽膠是一種高活性吸附材料,屬非晶態物質,可以是液體、膠體、油脂、或彈性體,不溶於水,化學性質穩定,矽膠除氫氟酸、強鹼外不與任何物質反應,有較高的機械強度。在我們周遭的日常生活用品,使用非常廣泛,如廚房用品、運動用品、嬰兒用品、工業用密封0型環,及美容保健物品,皆可看到用矽膠作成的製品。

矽膠製品的使用安全

  色彩鮮豔的矽膠廚具跟餐具正受歡迎,但是外觀看起來像塑膠,到底耐不耐熱?食藥署在食藥好文網中為大家解答,矽膠材質不是塑膠的一種,耐溫範圍較廣,大約可耐受零下40℃到220℃,尚可繼續使用。矽膠能夠耐受溫度廣,因此能用於電鍋、微波爐、烤箱、冷凍、冷藏、洗碗機、烘碗機、蒸飯箱。因為不含任何塑膠成分,加熱也不會溶出塑化劑或有毒物質,使用廣泛。

  至於矽膠製品的老化問題,一般分為環境因素和人為因素。環境因素就是矽膠製品所處的環境。一般來說矽膠本身是惰性很強的一種材料,大部分的化學元素都不能與其發生反應。能夠明顯加速老化的只有長時間的高溫照射和臭氧。人為的因素就比較多了,矽膠原料的調配,添加劑的使用,成型的方式,加工的工藝,這些都會影響矽膠製品最後的品質,進而影響老化的時間。另外就是矽膠製品的使用頻率,機械性疲勞也會使矽膠製品加速其老化(註1)。3年前國內經濟部標準檢驗局曾發布液化石油氣瓦斯桶開關部位防止漏氣之0型環因某家ㄨ安公司從海外進口,生產品質不良,造成瓦斯開關無法關閉,產生瓦斯桶漏氣等嚴重公安問題,緊急通知使用者召回。因而矽膠產品如未能落實管制,或品質不良,如產品混有PVC塑化材質在接觸高溫即有可能會造成有害物,影響健康。

探討二氧化矽對健康的影響

  矽膠的主要成分是二氧化矽(Silica)(分子式:SiO2),依照國家環境毒物研究中心表示,二氧化矽現存可能的危害有如下:

  二氧化矽自然存在環境中,它是由矽和氧製成的化合物。二氧化矽主要分為兩大類,結晶二氧化矽和無定型二氧化矽(非結晶二氧化矽)。

  二氧化矽可以在環境中的石頭、沙子、泥土、土壤、空氣、水中發現。二氧化矽用於多種商業產品,例如磚塊、玻璃和陶瓷、石膏、花崗岩、混凝土、清潔劑、皮膚護理產品、滑石粉。某些無定型的二氧化矽用於食品添加物、食品包裝材料、牙膏和化妝品。

  一般人會透過空氣、某些類型的室內粉塵(例如混凝土)、食物、水、土壤、某些消費性產品而暴露於二氧化矽。

  暴露於環境中或商業產品中(食品添加劑和包裝、牙膏和化妝品)的無定型二氧化矽對健康沒有影響(註2)。

  比較高關注的暴露是藉由空氣暴露。不過,一般人在空氣中面對的二氧化矽顆粒很大,沒辦法吸進肺部而引起病變問題。

  在某些產業工作的工人會比一般人暴露於更高濃度的二氧化矽。例如,從事爆破、切割、鑽孔或研磨含有二氧化矽的材料會導致工人吸入含有小顆粒(可吸入的)二氧化矽的粉塵。職業上涉及含有結晶二氧化矽的材料,例如建築、採礦、噴砂、製造瓷器等,對工人來說是嚴重的健康問題。工人暴露結晶二氧化矽被認為是重要的職業(工作)災害。

  許多工人的研究調查顯示,暴露於結晶二氧化矽環境中與不良健康影響之間可能的關係。這些研究顯示,工人長時間(通常為數年)吸入小顆粒的結晶二氧化矽,會發展成矽肺病(Silicosis),這是一種嚴重的肺部疾病,也可說結晶二氧化矽是導致矽肺病的唯一化合物。工人的研究也證實,二氧化矽會導致慢性阻塞性肺病(COPD)、肺癌、腎衰竭、自體免疫疾病,並增加對結核病的易感性(註3)。

  有一些報告認為,無定型二氧化矽會導致工人罹患呼吸系統疾病(但無矽肺病)。動物實驗顯示,雖然吸入無定型二氧化矽會導致肺炎和損傷,但其傷害遠不及結晶二氧化矽。

  已開發國家的孩童不太可能會暴露到足以造成二氧化矽相關疾病風險的量。開發中國家如果雇用童工,讓孩童暴露於大量小顆粒結晶二氧化矽中,他們可能會導致和成人類似疾病之風險。

  美國聯邦和國際機構的結論是,暴露於顆粒夠小且可以到達肺部的結晶二氧化矽會導致肺癌。美國衛生與人群服務部(The Department of Health and Human Services,DHHS)與國際癌症研究中心(the International Agency for Research on Cancer,IARC)將結晶二氧化矽(可吸入尺寸)歸類為已知人類致癌物(IARC分類為Group 1)中之一級致癌物。無定型二氧化矽在工人和動物的研究中並未發現有癌症疾病之風險。

  一般人若沒有肺部疾病(例如氣喘),暴露於大顆粒的結晶或無定型二氧化矽不會造成任何健康影響。因此人們在日常生活中無需採取任何特殊措施來避免接觸二氧化矽或含有二氧化矽的產品。然而,如果從事研磨或切割含二氧化矽的材料,而產生細小粉塵,則應該佩戴防護設備(例如面罩)。暴露二氧化矽的工人應避免將衣服上的粉塵帶回家,否則會有將結晶型二氧化矽帶入家中的風險。

滅火器中的二氧化矽

  由於二氧化矽使用廣泛,包括乾粉滅火器為了防止壓力造成粉末結塊,有近30%添加物,其中就有使用滑石粉,但市面為了節省成本,早期多半用二氧化矽為主成分,其中不乏結晶型二氧化矽,而日本乾粉藥劑多半添加雲母,但逾期乾粉應由銷售單位或生產原廠進行回收,避免造成大地汙染。然此結晶型二氧化矽對人類有健康危害性,消防署亦曾於2022年3月21日邀集行政院環保署、勞動部職業安全衛生署等單位開會決議依照IS0 7202 5.6規定:在正常的滅火使用條件下,滅火器的藥劑添加物應符合對人體無毒無害,其中結晶型二氧化矽係國際認定為一級致癌物,應零檢出,或濃度不得超過0.1 ppm,藉以保障人民身體建康。

  依照現有規範,消防署於2020年6月8日以消署預字第10905007241號及2020年7月20日以消署預字第1090501008號函,為了有效管理並為建置網頁連結或專區,以揭露乾粉滅火器中結晶型二氧化矽成分含量,在辦理滅火藥劑相關認可作業時,須提具安全資料表(SDS)以證明滅火藥劑無顯著毒性或腐蝕外,亦需針對SDS所列二氧化矽成分含量出具國内第三方公證機構檢測報告;其結晶型二氧化矽成分應備註在成分辨識資料内。其中危害辨識、成分辨識、毒性資料須詳填,確保國人生命安全。然監察院去(2022)年卻針對消防署提出糾正案,糾正消防署執行滅火器認證違失,監察院抽查時發現在國內市場標示環保署認證為有機乾粉滅火藥劑成分中仍含有結晶型二氧化矽,主管機關未能落實市場實地查核,為杜絕廠商標示不實,影響人民權益而提出糾正案。立法委員亦曾於2022年12月19日於立法院研究大樓809會議室,為監察院糾正消防署執行滅火器認證違失檢討會會議紀錄提出《財團法人法》係於2018年時才訂定,對於重要事項之認證、認可、檢測推動,應以公設財團法人方式辦理較為公正,並請消防署對目前登錄機構管理辦法全面檢討改進。消基會於2022年12月30日出席研商「乾粉滅火藥劑含結晶型二氧化矽策進管理」會議,亦提出檢測滅火藥劑應遵守三原則,即性能檢測一致性、毒性檢測一致性、生物分解檢測一致性,避免廠商拿著不同檢測標的分別在不同檢測部門進行檢測,才會發生主管單位登錄不實事件。

結語

  由於國內亦開始開發儲能櫃、電動汽車、電動機車及自行車日漸增多,而車用滅火毯亦開始在市面銷售,其材質有玻璃纖維或氧化纖維,其中玻璃纖維主要成分有98%為二氧化矽,然是否為結晶型二氧化矽卻未有主管機關重視,尤其鋰電池無論是三元鋰或鋰鐵電池,一旦引燃會釋放大量氫及有毒氣體,並產生高溫,如再加上一級致癌物的結晶型二氧化矽,對人體危害衝擊更不可小覷,應及早防範。

  註:1.參考維基百科。2.參考國家環境毒物研究中心。3.參考美國國家職業安全衛生研究所。

編者按/作者/莊啟忠(消基會日用品委員會委員)