鐘源，李人哲，關(guān)玲玲

（1.中車株洲電力機車有限公司大功率交流傳動電力機車系統(tǒng)集成國家重點實驗室，湖南株洲412001；2.華測檢測認證集團股份有限公司，廣東深圳518133）

0 引言

中國和歐盟處在“一帶一路”的兩端，“一帶一路”倡議為中、歐軌道交通行業(yè)貿(mào)易與合作提供了新的發(fā)展和機遇，例如中車株洲電力機車有限公司，先后與北馬其頓、捷克等國進行了項目合作［1-2］。但受環(huán)保水平制約，我國與歐盟之間的貿(mào)易摩擦越來越多，歐盟越來越嚴格的環(huán)境政策與法規(guī)，對我國外貿(mào)出口形成了明顯的環(huán)保綠色壁壘，直接或間接影響我國軌道交通車輛產(chǎn)品的國際競爭力。在國內(nèi)軌道交通產(chǎn)業(yè)“走出去”的大環(huán)境下［3］，軌道交通車輛產(chǎn)品正面臨出口車輛環(huán)保性能是否滿足目的地國法律法規(guī)要求的風險。歐盟和中國之間缺乏有約束力的協(xié)議，以保證相互間的軌道交通產(chǎn)業(yè)市場開放。鑒于這種情況，歐洲鐵路行業(yè)協(xié)會（UNIFE）敦促歐洲各機構(gòu)進行必要的立法和法律改革，使歐洲和中國鐵路供應行業(yè)能夠公平競爭［4］。基于歐盟環(huán)保法規(guī)和要求的分析理解，闡明UNIFE提出的管控措施作為軌道交通車輛產(chǎn)品進入歐洲市場的行業(yè)要求，對UNIFE管控的有害物質(zhì)檢測策略進行指引性的探討。

1 環(huán)保管控要求

1.1 UNIFE與歐盟其他環(huán)保法規(guī)

在眾多環(huán)保法規(guī)中，歐盟的法規(guī)最多且最嚴格，特別的是，環(huán)保政策在歐洲是作為法律、法規(guī)來頒布的，歐盟的環(huán)保政策不單獨針對某個行業(yè)而是所有行業(yè)領域都應該嚴格遵守，REACH法規(guī)（EC）No 1907/2006，即化學品的注冊、評估、授權(quán)和限制，于2007年6月1日正式生效，是對進入歐盟市場的所有化學品進行預防性管理的法規(guī)；RoHS指令是限制電子電氣產(chǎn)品中使用特定有害物質(zhì)的指令，目前有效版本為2011/65/EU及其修訂指令（EU）2015/863；POPs法規(guī)即持久性有機污染物管控法規(guī)，其有效版本為（EU）2019/1021，管控物質(zhì)若不符合相關(guān)豁免要求，將不得用于生產(chǎn)、投放市場和用于物質(zhì)、混合物或物品；物質(zhì)是指自然狀態(tài)下或通過生產(chǎn)過程獲得的化學元素及其化合物；混合物是指由2種或2種以上物質(zhì)組成的混合物或溶液，如油漆、潤滑劑；物品是指一種在制造過程中獲得特定的形狀、外觀或設計的物體，這些形狀、外觀或設計比其化學成分更能決定其功能，如座椅、桌板等。消耗臭氧層物質(zhì)法規(guī)（EC）No 1005/2009，對CFC、HCFC、哈龍、四氯化碳、1,1,1-三氯乙烷、甲基溴、含溴氟烴和含氫氯氟烴的生產(chǎn)、進出口、銷售、使用、回收、循環(huán)使用、再生和銷毀提出了逐步淘汰和控制使用要求。作為代表鐵路供應產(chǎn)業(yè)利益的國際性行業(yè)協(xié)會UNIFE，根據(jù)已頒布的REACH法規(guī)，和RoHS指令、WEEE指令、F-Gases法規(guī)等，在軌道交通行業(yè)制定了可執(zhí)行的管控要求。該管控要求可作為軌道交通車輛產(chǎn)品進入歐洲市場的行業(yè)要求，UNIFE管控要求在各法規(guī)中的分布情況見表1。

表1 UNIFE RISL清單管控內(nèi)容在各法規(guī)中的分布情況

1.2 UNIFE管控

UNIFE和德國鐵路工業(yè)協(xié)會頒布了鐵路行業(yè)物質(zhì)清單（Railway Industry Substance List，RISL）（簡稱清單）。該清單根據(jù)各法規(guī)的修訂不斷更新，截至2019年12月，共有401條管控內(nèi)容，其中涉及有機物280條；有機金屬17條；無機物10條；無機金屬79條；礦物質(zhì)13條，此外還有2條特殊條款。清單提供了關(guān)于歐洲鐵路行業(yè)禁用化合物和需要進行申報評估的化合物信息及在各控制領域的適用性要求等。其中P（AR）是在整個供應鏈領域被禁止的化合物。申報又分為申報評估D（FA）和申報參考D（FI），被定義為申報評估的化合物除非得到最終用戶的評估授權(quán)，否則不允許在供應的材料中存在；被定義為申報參考的化合物不在UNIFE RISL清單中；但在CLP法規(guī)中，被定義為危險的化合物應被視為申報參考化合物，應該申報給客戶進行信息參考。UNIFE管控化合物含量要求和對應的管控措施見表2.

表2 UNIFE管控化合物含量要求和對應的管控措施

1.3 我國與歐盟環(huán)保管控差異

目前我國軌道交通車輛產(chǎn)品化學環(huán)保性能主要執(zhí)行TB/T 3139—2006、鐵總科技﹝2014﹞50號文件及中車企標等。與歐盟法規(guī)相比，主要存在以下3方面差異：

（1）管控對象范圍不同。歐盟法規(guī)管控全部材料，而國內(nèi)標準多數(shù)管控特定材料的有害物質(zhì)，比如TB/T 3139僅管控內(nèi)裝材料。

（2）管控的有害物質(zhì)種類不同。歐盟法規(guī)管控化合物遠遠多于國內(nèi)標準，達400多個條款。

（3）管控方式不同。歐盟主要采取從原材料生產(chǎn)開始，信息逐級傳遞申報的方式，而我國主要采取主機廠驗收的方式。這是形成中、歐環(huán)保綠色壁壘的主要原因。

2 環(huán)保符合性檢測方法

2.1 拆分與送檢

2.1.1 拆分要求和必要性

與REACH和POPs等法規(guī)相比，UNIFE對有害物質(zhì)的管控并不是按物品區(qū)分，而是按材料、物質(zhì)或混合物2個維度進行區(qū)分。同時有害物質(zhì)含量限值也是基于材料、物質(zhì)或混合物計算，因此最終進行測試的產(chǎn)品只能以這2種形式呈現(xiàn)。成品和非均質(zhì)材料（能通過機械手段進一步分離）并不適合直接檢測分析。正確地拆分成品將直接提升產(chǎn)品中有害物質(zhì)檢測的準確性和經(jīng)濟性，降低檢測風險。

2.1.2 拆分與送檢

軌道交通車輛產(chǎn)品材料種類繁多、數(shù)量龐大。根據(jù)構(gòu)成該材料的物質(zhì)及元素種類，可劃分為有機材料、無機材料和金屬材料三大類［5］。原則上所有模塊或部件都需要被拆分成均質(zhì)材料（不能通過機械手段進一步分離），每種材料作為1個測試對象，避免相互干擾。參照電子電器行業(yè)成品拆分規(guī)則［6-8］，軌道交通車輛產(chǎn)品拆分流程見圖1。拆分總體原則是獲取可被直接測試的均質(zhì)材料，但仍然存在一些難以拆分的非均質(zhì)材料。以下結(jié)合實際情況討論軌道交通車輛產(chǎn)品不同送檢方式的建議：

圖1 軌道交通車輛產(chǎn)品拆分流程圖

（1）原材料。原材料按狀態(tài)分為干材和濕材兩大類，聚合物材料和金屬材料等屬于干材，其中未經(jīng)表面處理的材料可直接送檢測試；表面涂膜或噴漆處理的材料需要評估是否可以進一步分離，如可分離，則分成均質(zhì)材料分別測試，如不可分離，則參照復合材料進行測試。油漆涂料、膠黏劑、潤滑劑等屬于濕材，這類材料按照車輛實際使用狀態(tài)送檢測試更為合適。如油漆涂料，可按照施工工藝制備成漆膜后進行測試。

（2）復合材料。復合材料在軌道交通車輛產(chǎn)品中應用較多，如鋁塑復合板、蜂窩板、貼面膠合板等。以鋁塑復合板為例，其結(jié)構(gòu)組成依次是鋁板、聚乙烯芯材、鋁板、表面噴漆板。這類材料可采用機械手段分離，分離后進行測試。貼面膠合板是通過粘接工藝將貼面材料附著在膠合板基材上，很難實現(xiàn)機械分離，針對這種情況可采取粉碎工藝制備成均質(zhì)材料或獲取原材料的方式進行檢測。無論哪種方式都存在一定風險，對于粉碎檢測，遇到檢測結(jié)果超標的情況無法判斷其真實來源。對于原材料檢測，檢測對象與實際產(chǎn)品不同，需要結(jié)合工藝過程評估檢測結(jié)果的有效性。

（3）部件和模塊整機。對于零件和材料成分較少的小部件可按照拆分流程拆解后測試，但對于大部件和整機模塊由于其零部件眾多，材料成分多樣，造價成本高，可依據(jù)其BOM清單進行分解，采用提供BOM清單中原材料（最小級別）的方式進行送檢，此外考慮到拆分后材料數(shù)量眾多，檢測成本偏高，在充分風險評估的基礎上，也可參照合并同類項的原則，選擇有代表性的材料進行送檢，具體執(zhí)行要求為相同材料（包括基材和添加劑）被用于生產(chǎn)不同部件時，也可將其視為同一個檢測單元。拆解過程中遇到不可進一步拆分的非均質(zhì)材料，可參照復合材料進行測試。以某軌道車輛司機室電氣柜產(chǎn)品為例做進一步說明，電氣柜產(chǎn)品BOM清單及送檢測試分析匯總見表3，清單共包含24種材料，其中復合材料3種，化工產(chǎn)品2種，均質(zhì)材料19種。按照前述的送檢規(guī)則，復合材料為鋁蜂窩板，由于其生產(chǎn)過程中涉及膠接及噴涂工藝，不易分離，因此將鋁蜂窩板原材料（鋁板、膠黏劑、蜂窩芯和油漆等）送檢測試；膠和漆類的化工產(chǎn)品固化后送檢測試，其他均質(zhì)材料需要逐一確認是否有相同材質(zhì)，對于相同材質(zhì)的零部件進行檢測單元合并，最終確認需要送檢的材料共19種。

2.2 材料檢測

2.2.1 檢測規(guī)則

一般而言，物質(zhì)的化學組成及結(jié)構(gòu)決定了它的理化性質(zhì)和毒理性質(zhì)，進而決定了能形成的材料和材料的應用范圍［9］?；诖朔治?，非有機材料中出現(xiàn)有機化合物的可能性極低。因此在檢測過程中，首要任務是將收到的材料按類別進行分類，依據(jù)分類選擇需要管控的目標物，以降低檢測成本。材料分類及管控數(shù)量見表4，針對金屬材料和無機材料只需要管控105條，包括無機金屬、部分無機物、部分礦物質(zhì)及2條特殊條款，針對有機材料、物質(zhì)或混合物等需要管控401條。除材料分類外，對于管控限值遠高于方法檢出限的化合物，合理采用材料合測（幾種材料在同一次檢測中完成）的方法也是各檢測執(zhí)行方可以提供的一種降低成本的途徑，這一應用在REACH高關(guān)注度物質(zhì)（SVHC）和RoHS檢測中很常見［10］。但是對于UNIFE管控，這個方式不能完全效仿。主要原因在于UNIFE對個別化合物的管控限值非常低，例如四溴二苯醚的限值要求是10 mg/kg，已經(jīng)接近方法檢出限，由于檢測技術(shù)水平的限制，合測難度大，風險高。需要研發(fā)更適合的檢測方法才能實現(xiàn)合測的目的。

表3 電氣柜產(chǎn)品BOM清單及送檢測試分析匯總

表4 材料分類及管控數(shù)量

2.2.2 無機化合物檢測

由于無機化合物結(jié)構(gòu)的特殊性和檢測技術(shù)瓶頸，目前采用元素檢測后再換算的方式進行檢測。通常參照US EPA 3052、US EPA 3050B等標準，選用不同的酸溶解樣品后，使用ICP-OES、ICP-MS等儀器測試樣品中元素的含量。對于一些特殊的無機化合物不能采用單一元素換算方式，以砷酸鉛為例，當砷或鉛元素有1種未檢出的時候，可判斷材料中無砷酸鉛這一化合物，當兩個元素都有檢出的時候，需要分別以砷或鉛來進行換算，取換算結(jié)果最小的數(shù)據(jù)作為材料中砷酸鉛化合物的含量值。類似情況還有纖維類物質(zhì)，在實施元素檢測前，還需要對其纖維特征進行定性鑒別。只有當纖維特征與元素檢測都匹配的時候，才能判斷此類物質(zhì)的存在。

2.2.3 有機化合物檢測

有機化合物是管控重點，也是檢測難點。UNIFE清單中的有機物根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能的相似性可分為鄰苯類、鹵系阻燃劑類、芳香胺類、紫外吸收劑類、ODS類、全氟化合物類、溶劑類等等，由于其性質(zhì)相差很大，難以用1組條件完成全部測試。因此可以將物質(zhì)分成幾類，針對每一類采用適合的提取和分析方法。有機測試的前處理方法較多，如超聲提取、索式提取、加速溶劑萃取等，通常選擇簡單易行的超聲提取方式。在提取溶劑選擇方面，正己烷、丙酮、甲苯、甲醇、二氯甲烷是經(jīng)常使用的溶劑，為了適用于更多類型的材料也可以選擇混合溶劑。儀器分析優(yōu)選采用氣相質(zhì)譜法或液相串聯(lián)質(zhì)譜法，提高分離分析的效率；為適應不同類型的化合物可選擇頂空氣相色譜質(zhì)譜法或高效液相色譜法。如氣相質(zhì)譜法檢測芳香胺、鄰苯和多溴聯(lián)苯等，液相串聯(lián)質(zhì)譜法分析全氟化合物、染料類等，頂空氣相色譜質(zhì)譜法分析ODS類和溶劑類化合物。

3 結(jié)論

UNIFE管控在于限制、消減、逐步取消有害物質(zhì)的使用，提高軌道交通車輛產(chǎn)品的環(huán)保安全系數(shù)。相關(guān)單位應當履行責任，認識到有害物質(zhì)的檢測只是環(huán)保監(jiān)管的方式之一，但并不是唯一的方式。由于管控內(nèi)容繁多，檢測費用高昂，檢測技術(shù)限制等多方面因素，需要結(jié)合產(chǎn)品特征制定合理可行的管控措施。面對不斷更新的管控要求，建議從以下幾個方面準備，持續(xù)做好產(chǎn)品綠色質(zhì)量提升。一是確立綠色環(huán)保產(chǎn)品定位，制定長期計劃；二是形成程序文件，從研發(fā)設計、工藝過程、采購等整個體系進行管控；三是注重源頭管控。通過設計和供應鏈管理，從原材料選擇、供應鏈流轉(zhuǎn)、工藝過程等環(huán)節(jié)管控有害物質(zhì)的傳遞。這樣才能更好地規(guī)避復雜的UNIFE管控要求帶來的歐洲軌道交通車輛產(chǎn)品綠色貿(mào)易壁壘，提升產(chǎn)品競爭力。