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塑膠跑道對孩子和身體有害嗎?

近來,社會各界對學校場地建設中鋪設TDI聚氨酯跑道會釋放有毒氣體,影響師生健康一事十分關注,并引起國家教育部高度重視。去年底教育部體衛藝司就“學校體育場地建設”召集有關專家進行研討,與會者最終達成共識:我國大中小學校要繼續大力提倡鋪設塑膠跑道,這是學校體育發展的共同趨勢,但在此過程中要嚴格執行國家有關塑膠場地檢測和監測標準。針對目前可能存在的個別生產廠家在操作過程中的不規范現象,專家呼吁在塑膠跑道鋪設過程中,要嚴格執行國家質量監督檢驗檢疫總局2001年12月10日發布的《室內裝飾裝修材料溶劑型木器涂料中有害物質限量》和國家體育總局2003年9月發布的《人工材料體育場地使用要求及檢驗方法第1部分:室外合成面層田徑場地》(征求意見稿)中對合成跑道施工過程中產生的游離甲苯二異氰酸酯游離指標不超過0.7%的一致規定。本次研討會的決定,堅定了學校進行體育場地改造與建設的信心。但在具體實施過程中,校方選用什么材質的跑道,才能符合國際合成材料面層的發展趨勢并沒有一個公認的安全標準。
  對現有合成面層跑道的調查與分析:
  田徑場合成材料面層,既塑膠跑道。主要分為澆筑彈性材料、樹脂粘合橡膠碎粒、復合系統和預先備制的卷材四種類型。前三種鋪設的為聚氨酯跑道多屬于TDI體系,也有MDI體系;后一種為橡膠預制體系,在我國澆筑彈性材料是目前被廣泛使用的面層類型。
  聚氨酯塑膠跑道,不管是哪種類型,其基本原料都是聚醚多元醇和異氰酸酯。其中異氰酸酯主要為甲苯2,4-二異氰酸酯(TDI)。 TDI是聚氨酯工業生產的重要原料,在配方中加入TDI組分的聚氨酯跑道,為TDI聚氨酯跑道。在工業生產中,TDI在空氣中允許濃度為0.2mg/m3。
  TDI聚氨酯跑道生產工藝一般為雙組分工藝,即在原料廠按一定比例的TDI和聚醚多元醇反應,制得含異氰酸酯端基的預聚體(甲組分);以聚醚多元醇、MOCA(鄰苯二甲酸二辛酯)、無機填料、顏料、催化劑和其他助劑等混配的乙組分。施工時,將甲、乙組分,按一定比例混合,然后均勻地鋪在基礎地面上,刮平,在室溫下3~7天完全固化。一般10天后交付使用。
  跑道“隱形殺手”的危害
  在聚氨酯工業中,經常使用的化學制品多是高活性甚至是有害物質,在生產工藝過程中都要求有一定的防護措施。異氰酸酯根據對動物實驗以及對人的作用,將其歸類于危害性物料。異氰酸酯的毒性和其揮發度有關,室溫下僅TDI和HDI有揮發性,其它二異氰酸酯揮發性都很低,大氣中的含量也很低,對健康影響不大。但在TDI在加熱時揮發性很大,遠遠超過空氣中的允異氰酸酯。吸入TDI可引起機體氣道上皮、肺間質、肺內血管及免疫系統等方面損傷。國際衛生組織嚴格規定異氰酸酯聚合物中游離單體含量必須控制在0.5%以下。 在現行國家標準中,對游離TDI規定為油漆調配之后低于0.7%,就固化劑組份來講實際上仍屬于劇毒級,因為國內TDI聚合工業的水平問題,目前與發達國家差距甚大,所以從保護民族工業的角度出發,國家制定的標準范圍較寬。
  第一,通常木材油漆需經過三道工序,一般耗油漆量在10m 2 kg,而聚氨酯跑道膠料只能鋪設0.057m2/ kg(木器油漆干饃厚度為30μm,而聚氨酯跑道厚度為13mm)。如果用同樣的標準,聚氨酯跑道每平米游離TDI含量將是溶劑型木器涂料的100倍??梢钥闯?,用游離TDI 0.7%的標準,聚氨酯跑道游離TDI的含量將遠遠超過溶劑型木器涂料的總量。在20℃時,TDI飽和蒸汽濃度為142mg/kg,炎熱天氣時聚氨酯跑道的地表溫度在60℃以上,會使場地空間TDI揮發氣體的濃度劇增。一個標準的田徑場面積在 10000m2左右,同時向大氣中排放TDI氣體的總量不可小視。
  第二,人在劇烈運動時的呼吸量是安靜時的20倍以上,使肺通氣量劇增,在短時間內可吸入大量氣體,即使是吸入極低劑量的 TDI揮發氣體,由于新陳代謝的提高會加速有毒氣體在體內與血液的結合,從而影響運動者的健康。
  第三,大部分企業不具備檢驗游離TDI的儀器,原材料來源渠道多,產品質量不易控制。在中國如此廣大的地域里,進行如此大規模多點的、施工水平參差不齊、投入和功能各不相同的學校體育場地施工,由哪些部門負責對現場施工材料進行全程、全面而有效的施工檢測,是一個棘手的問題,如果不從根源上徹底解決材質問題,是很難達到監測目的的。
  第四,游離TDI不超過0.7%的標準,忽略了對TDI聚氨酯跑道組分中多種催化劑(含鉛、汞、錫)、二元胺類擴鏈劑、有機分子增塑劑、溶劑、橡膠配合劑和雙苯溶劑等有毒有害化學物質的監測。游離TDI可以在幾年內揮發掉,但材料內有毒有害化學物質對人體的侵害,以及對環境造成的不良影響,會在相當長的時間內存在。北京物資學院、廈門大學體育場聚氨酯跑道在鋪設后,師生感到跑道氣味濃重;北京外交學院體育場跑道鋪設后也與之相同,但嚴重的是體育場邊的辦公樓夏季不敢打開窗戶,因為跑道散發的氣味熏得頭痛;進入國家體育總局田徑館館內10分鐘,雙眼角膜就感到刺激感覺不適。
  第五,聚氨酯跑道不僅含有多種有毒有害化學物質、攤鋪施工時公害嚴重,而且還因為在聚氨酯樹脂組分中加入了抗細菌、酵母、真菌的殺蟲劑及高分子量的聚醚,以免受微生物侵襲,致使 TDI聚氨酯跑道難于在自然條件下降解。
  鋪設8000平米的TDI跑道膠面層需要140噸聚氨酯膠料,建造一個標準的400米田徑場約10000m2,聚氨酯跑道設計壽命為8 至10年,隨后將產生175噸的跑道垃圾。按教育部統計,全國有大、中、專院校3000所,中、小學校20萬所以上。大、中專學校塑膠跑道按照5000m2、中小學校按照1000m 2計算,國內塑膠跑道市場容量將達到2.15億m 2,其中10%已經鋪設完成,仍然保有近2億m2 。今后十年每年的社會需求平均達到2000多萬m2 ,在國內發達地區聚氨酯跑道已開始大量使用,并且呈現上升趨勢。預計數年后我國每年將產生35萬噸無法自然降解的、含有多種有毒有害物質的、難以處理的聚氨酯跑道垃圾,它會像快餐一樣成為一種新的環保公害。
  對跑道“隱形殺手”認識的誤區
  由于TDI聚氨酯跑道內含有的重金屬物質,會在使用過程中氧化污染環境。如鉛經氧化后變成氧化鉛,以粉塵的形式影響運動者的健康。鉛多積聚在離地面1米左右的大氣中,正好為兒童的呼吸帶,對小學生的健康影響較大。這些重金屬還會隨雨水排入河流深入地下水污染水源,影響當地的環保生物鏈條。而重金屬排放物污染水源,又通過植物鏈在人體內長期積累,影響人的新陳代謝,影響人的肝、腎功能。如集中填埋這種污染力會集中于某一地區,負面效應也將急劇增加。
  環境污染引起的慢性中毒的潛伏期可以是幾個月、幾年甚至是幾十年。由于慢性中毒的潛伏期長,病情具有進展不明顯的特點,因此這種慢性侵害不易察覺,往往容易被人們忽視。而TDI聚氨酯跑道中有毒有害化學物質的釋放造成對人體的侵害,正是這樣一個緩慢的過程。當吸入這些有毒有害化學物質后,會在人體內沉積逐漸積累,最終在會某一時刻顯現出來。
  近年來,由于對學校運動場地建設的招標、施工和使用存在著不少誤區,以及施工的層層轉包等原因,使得施工方會在施工用料上做文章;加之缺乏懂專業的體育場地施工監理隊伍,因此難以保證施工質量。
  由于聚氨酯橡膠具有很大的寬泛性,選擇不同數目的官能集團和不同類形的官能基,采用不同的合成工藝,能制備出性能各異、表現形式各種各樣的聚氨酯產品。因此,TDI聚氨酯跑道的鋪設可根據投資的多少在原料上加以調整,對于投資低的TDI聚氨酯跑道可用多加填料的方法進行施工,如將陶土的填量加大、摻入大量膠粒等。這種低成本多配方的施工方法雖然可以降低造價,但它是以偷工減料的方式進行的。由于甲方對鋪設聚氨酯跑道技術的不甚了解,所以施工方會以降低成本的方式進行施工。這必然使場地面層的壽命會大打折扣,一般2至3年跑道就出現老化現象。一些企業為了降低成本施工方在配方中加入大量陶土,并使用廉價的石油工業提取的副產品石油碳5等作為橡膠配合劑,這種物質不僅毒性大,而且鋪設的跑道氣味重,使環保性能進一步降低。
  根據1994年國際運動跑道技術協會提出:“在歐共體范圍不再接受使用含有TDI成分的聚氨酯系統的運動跑道”的建議,中國田徑協會于1997年就召集聚氨酯生產企業研制新型環保運動面層材料,在與國際接軌的同時為“入世”作好充分的準備。由于我國目前還沒有體育場地運動面層材料的環保規定和環保測試標準,在場地鋪設之后,只對鋪設的場地面層材料進行物理指標的測試。所以,無法對體育場地面層施工的企業進行制約,致使TDI聚氨酯跑道生產企業只顧眼前利益,而不肯下大力氣研制新型環保材料。一些TDI聚氨酯跑道鋪設企業為迎合環保潮流,打著環保的幌子、做著文字游戲擠入這個市場,欺瞞不了解情況的甲方?,F在,有部分國內廠家可能具備國產MDI聚氨酯跑道的生產能力。但就目前一般的檢測部門力量,還難以對跑道樣塊進行異氰酸酯類型的驗測。因為,在跑道樣塊中反應的和未反應的異氰酸酯重疊在一起,一般的實驗室很難對其成分進行檢測。如果廠家以MDI為名,實際上鋪設的是TDI跑道,甲方也無法通過取樣到檢測部門檢測來加以確定。
  將有毒跑道趕出校園
  在滿足比賽、訓練、使用和確保材質的彈性、耐磨度及斷裂伸長度等物理指標的前提下,國際上合成材料跑道具有以下發展趨勢:注重合成材料面層的環保功能,可回收利用;向機械化施工方向發展;向預制體系方向發展。
  目前,國產的聚氨酯塑膠跑道由于技術原因,只能用TDI作為固化劑,因此國內鋪設的合成跑道多屬于TDI體系。由于異氰酸酯化合物含有高度不飽和鍵的易氰酸酯基團(NCO),因而化學性質非?;顫?。聚氨酯彈性體制品合成后的一段時間內,體系中還存在著未反應的NCO,在固體狀態下,需較長時間才能完全反應。預炎熱天氣或紫外線照射下跑道會加速釋放出有害氣體,如游離 TDI含量越高,對學生和運動者身體健康的危害就越大,其中對少年兒童健康的危害反應的問題會更多一些。
  TDI聚氨酯跑道中游離TDI的釋放量,不僅與工藝配方、預聚體純度有關,而且還與季節、地域有關。由于在炎熱的季節和地域鋪設TDI型聚氨酯跑道,材料中游離TDI和其他有毒有害化學物質的釋放量,會受天氣和氣溫的影響而急劇增加。因此,在我國南方的大部分省市中鋪設TDI聚氨酯跑道,其危害問題將更為突出。
  對合成跑道施工過程中產生的游離TDI游離指標不超過0.7%的一致規定,由于沒有考慮到跑道材料的厚度問題,因而標準制定偏低。組分中添加的多種催化劑、二元胺類擴鏈劑、有機分子增塑劑、橡膠配合劑等會對人體和環境造成一定程度的影響。組分中的有機溶劑易揮發、氣味大、使用時造成空氣污染,具有或多或少的毒性。
  在學校體育場地建設中慎重選擇鋪設材料和施工企業,不在室內鋪設TDI體系聚氨酯跑道材料。在目前條件下,對施工過程中產生的游離TDI游離指標不超過0.7%的規定進行修訂,從而制定出更為嚴格的標準。
  研制和使用對人體危害較小的MDI合成面層材料,在近3年內逐步淘汰TDI體系。研制不含NCO基團、無溶劑、無臭味、無污染、低成本的水性聚氨酯跑道材料。應加大力度研制、推廣、開發性能先進、高科技含量的、安全的、可再生的、適合各種條件下使用的環保型合成材料面層。有條件的學??梢徊降轿?,使用預制型卷材。
  由國家體育總局田徑運動管理中心、國家體育總局體育設施標準化工作公辦室牽頭,與環保部門合作,盡快對合成運動面層材料進行環保立項,切實做好材料的立項、環保檢測工作。并參照國際標準,建立體育場館合成材料面層環保標準及檢測和監控體系。確定檢測與監控職能部門,加大學校體育場地施工監理人員的監理力度,在施工全過程及驗收過程中對鋪設材料進行環保檢測。