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塑胶跑道对孩子和身体有害吗?

点击:5988 日期:2013-07-23 选择字号:

 合成面跑道现状


  近来,社会各界对学校场地建设中铺设TDI聚氨酯跑道会释放有毒气体,影响师生健康一事十分关注,并引起国家教育部高度重视。去年底教育部体卫艺司就“学校体育场地建设”召集有关专家进行研讨,与会者最终达成共识:我国大中小学校要继续大力提倡铺设塑胶跑道,这是学校体育发展的共同趋势,但在此过程中要严格执行国家有关塑胶场地检测和监测标准。针对目前可能存在的个别生产厂家在操作过程中的不规范现象,专家呼吁在塑胶跑道铺设过程中,要严格执行国家质量监督检验检疫总局20011210日发布的《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》和国家体育总局20039月发布的《人工材料体育场地使用要求及检验方法第1部分:室外合成面层田径场地》(征求意见稿)中对合成跑道施工过程中产生的游离甲苯二异氰酸酯游离指标不超过0.7%的一致规定。本次研讨会的决定,坚定了学校进行体育场地改造与建设的信心。但在具体实施过程中,校方选用什么材质的跑道,才能符合国际合成材料面层的发展趋势并没有一个公认的安全标准。

  对现有合成面层跑道的调查与分析:

  田径场合成材料面层,既塑胶跑道。主要分为浇筑弹性材料、树脂粘合橡胶碎粒、复合系统和预先备制的卷材四种类型。前三种铺设的为聚氨酯跑道多属于TDI体系,也有MDI体系;后一种为橡胶预制体系,在我国浇筑弹性材料是目前被广泛使用的面层类型。

  聚氨酯塑胶跑道,不管是哪种类型,其基本原料都是聚醚多元醇和异氰酸酯。其中异氰酸酯主要为甲苯24-二异氰酸酯(TDI)。 TDI是聚氨酯工业生产的重要原料,在配方中加入TDI组分的聚氨酯跑道,为TDI聚氨酯跑道。在工业生产中,TDI在空气中允许浓度为0.2mg/m3

  TDI聚氨酯跑道生产工艺一般为双组分工艺,即在原料厂按一定比例的TDI和聚醚多元醇反应,制得含异氰酸酯端基的预聚体(甲组分);以聚醚多元醇、MOCA(邻苯二甲酸二辛酯)、无机填料、颜料、催化剂和其他助剂等混配的乙组分。施工时,将甲、乙组分,按一定比例混合,然后均匀地铺在基础地面上,刮平,在室温下37天完全固化。一般10天后交付使用。

  跑道“隐形杀手”的危害

  在聚氨酯工业中,经常使用的化学制品多是高活性甚至是有害物质,在生产工艺过程中都要求有一定的防护措施。异氰酸酯根据对动物实验以及对人的作用,将其归类于危害性物料。异氰酸酯的毒性和其挥发度有关,室温下仅TDIHDI有挥发性,其它二异氰酸酯挥发性都很低,大气中的含量也很低,对健康影响不大。但在TDI在加热时挥发性很大,远远超过空气中的允异氰酸酯。吸入TDI可引起机体气道上皮、肺间质、肺内血管及免疫系统等方面损伤。国际卫生组织严格规定异氰酸酯聚合物中游离单体含量必须控制在0.5%以下。 在现行国家标准中,对游离TDI规定为油漆调配之后低于0.7%,就固化剂组份来讲实际上仍属于剧毒级,因为国内TDI聚合工业的水平问题,目前与发达国家差距甚大,所以从保护民族工业的角度出发,国家制定的标准范围较宽。

  第一,通常木材油漆需经过三道工序,一般耗油漆量在10m 2 kg,而聚氨酯跑道胶料只能铺设0.057m2/ kg(木器油漆干馍厚度为30μm,而聚氨酯跑道厚度为13mm)。如果用同样的标准,聚氨酯跑道每平米游离TDI含量将是溶剂型木器涂料的100倍。可以看出,用游离TDI 0.7%的标准,聚氨酯跑道游离TDI的含量将远远超过溶剂型木器涂料的总量。在20℃时,TDI饱和蒸汽浓度为142mg/kg,炎热天气时聚氨酯跑道的地表温度在60℃以上,会使场地空间TDI挥发气体的浓度剧增。一个标准的田径场面积在 10000m2左右,同时向大气中排放TDI气体的总量不可小视。

  第二,人在剧烈运动时的呼吸量是安静时的20倍以上,使肺通气量剧增,在短时间内可吸入大量气体,即使是吸入极低剂量的 TDI挥发气体,由于新陈代谢的提高会加速有毒气体在体内与血液的结合,从而影响运动者的健康。

  第三,大部分企业不具备检验游离TDI的仪器,原材料来源渠道多,产品质量不易控制。在中国如此广大的地域里,进行如此大规模多点的、施工水平参差不齐、投入和功能各不相同的学校体育场地施工,由哪些部门负责对现场施工材料进行全程、全面而有效的施工检测,是一个棘手的问题,如果不从根源上彻底解决材质问题,是很难达到监测目的的。

  第四,游离TDI不超过0.7%的标准,忽略了对TDI聚氨酯跑道组分中多种催化剂(含铅、汞、锡)、二元胺类扩链剂、有机分子增塑剂、溶剂、橡胶配合剂和双苯溶剂等有毒有害化学物质的监测。游离TDI可以在几年内挥发掉,但材料内有毒有害化学物质对人体的侵害,以及对环境造成的不良影响,会在相当长的时间内存在。北京物资学院、厦门大学体育场聚氨酯跑道在铺设后,师生感到跑道气味浓重;北京外交学院体育场跑道铺设后也与之相同,但严重的是体育场边的办公楼夏季不敢打开窗户,因为跑道散发的气味熏得头痛;进入国家体育总局田径馆馆内10分钟,双眼角膜就感到刺激感觉不适。

  第五,聚氨酯跑道不仅含有多种有毒有害化学物质、摊铺施工时公害严重,而且还因为在聚氨酯树脂组分中加入了抗细菌、酵母、真菌的杀虫剂及高分子量的聚醚,以免受微生物侵袭,致使 TDI聚氨酯跑道难于在自然条件下降解。

  铺设8000平米的TDI跑道胶面层需要140吨聚氨酯胶料,建造一个标准的400米田径场约10000m2,聚氨酯跑道设计寿命为10年,随后将产生175吨的跑道垃圾。按教育部统计,全国有大、中、专院校3000所,中、小学校20万所以上。大、中专学校塑胶跑道按照5000m2、中小学校按照1000m 2计算,国内塑胶跑道市场容量将达到2.15亿m 2,其中10%已经铺设完成,仍然保有近2亿m2 。今后十年每年的社会需求平均达到2000多万m2 ,在国内发达地区聚氨酯跑道已开始大量使用,并且呈现上升趋势。预计数年后我国每年将产生35万吨无法自然降解的、含有多种有毒有害物质的、难以处理的聚氨酯跑道垃圾,它会像快餐一样成为一种新的环保公害。

  对跑道“隐形杀手”认识的误区

  由于TDI聚氨酯跑道内含有的重金属物质,会在使用过程中氧化污染环境。如铅经氧化后变成氧化铅,以粉尘的形式影响运动者的健康。铅多积聚在离地面1米左右的大气中,正好为儿童的呼吸带,对小学生的健康影响较大。这些重金属还会随雨水排入河流深入地下水污染水源,影响当地的环保生物链条。而重金属排放物污染水源,又通过植物链在人体内长期积累,影响人的新陈代谢,影响人的肝、肾功能。如集中填埋这种污染力会集中于某一地区,负面效应也将急剧增加。

  环境污染引起的慢性中毒的潜伏期可以是几个月、几年甚至是几十年。由于慢性中毒的潜伏期长,病情具有进展不明显的特点,因此这种慢性侵害不易察觉,往往容易被人们忽视。而TDI聚氨酯跑道中有毒有害化学物质的释放造成对人体的侵害,正是这样一个缓慢的过程。当吸入这些有毒有害化学物质后,会在人体内沉积逐渐积累,最终在会某一时刻显现出来。

  近年来,由于对学校运动场地建设的招标、施工和使用存在着不少误区,以及施工的层层转包等原因,使得施工方会在施工用料上做文章;加之缺乏懂专业的体育场地施工监理队伍,因此难以保证施工质量。

  由于聚氨酯橡胶具有很大的宽泛性,选择不同数目的官能集团和不同类形的官能基,采用不同的合成工艺,能制备出性能各异、表现形式各种各样的聚氨酯产品。因此,TDI聚氨酯跑道的铺设可根据投资的多少在原料上加以调整,对于投资低的TDI聚氨酯跑道可用多加填料的方法进行施工,如将陶土的填量加大、掺入大量胶粒等。这种低成本多配方的施工方法虽然可以降低造价,但它是以偷工减料的方式进行的。由于甲方对铺设聚氨酯跑道技术的不甚了解,所以施工方会以降低成本的方式进行施工。这必然使场地面层的寿命会大打折扣,一般23年跑道就出现老化现象。一些企业为了降低成本施工方在配方中加入大量陶土,并使用廉价的石油工业提取的副产品石油碳5等作为橡胶配合剂,这种物质不仅毒性大,而且铺设的跑道气味重,使环保性能进一步降低。

  根据1994年国际运动跑道技术协会提出:“在欧共体范围不再接受使用含有TDI成分的聚氨酯系统的运动跑道”的建议,中国田径协会于1997年就召集聚氨酯生产企业研制新型环保运动面层材料,在与国际接轨的同时为“入世”作好充分的准备。由于我国目前还没有体育场地运动面层材料的环保规定和环保测试标准,在场地铺设之后,只对铺设的场地面层材料进行物理指标的测试。所以,无法对体育场地面层施工的企业进行制约,致使TDI聚氨酯跑道生产企业只顾眼前利益,而不肯下大力气研制新型环保材料。一些TDI聚氨酯跑道铺设企业为迎合环保潮流,打着环保的幌子、做着文字游戏挤入这个市场,欺瞒不了解情况的甲方。现在,有部分国内厂家可能具备国产MDI聚氨酯跑道的生产能力。但就目前一般的检测部门力量,还难以对跑道样块进行异氰酸酯类型的验测。因为,在跑道样块中反应的和未反应的异氰酸酯重叠在一起,一般的实验室很难对其成分进行检测。如果厂家以MDI为名,实际上铺设的是TDI跑道,甲方也无法通过取样到检测部门检测来加以确定。

  将有毒跑道赶出校园

  在满足比赛、训练、使用和确保材质的弹性、耐磨度及断裂伸长度等物理指标的前提下,国际上合成材料跑道具有以下发展趋势:注重合成材料面层的环保功能,可回收利用;向机械化施工方向发展;向预制体系方向发展。

  目前,国产的聚氨酯塑胶跑道由于技术原因,只能用TDI作为固化剂,因此国内铺设的合成跑道多属于TDI体系。由于异氰酸酯化合物含有高度不饱和键的易氰酸酯基团(NCO),因而化学性质非常活泼。聚氨酯弹性体制品合成后的一段时间内,体系中还存在着未反应的NCO,在固体状态下,需较长时间才能完全反应。预炎热天气或紫外线照射下跑道会加速释放出有害气体,如游离 TDI含量越高,对学生和运动者身体健康的危害就越大,其中对少年儿童健康的危害反应的问题会更多一些。

  TDI聚氨酯跑道中游离TDI的释放量,不仅与工艺配方、预聚体纯度有关,而且还与季节、地域有关。由于在炎热的季节和地域铺设TDI型聚氨酯跑道,材料中游离TDI和其他有毒有害化学物质的释放量,会受天气和气温的影响而急剧增加。因此,在我国南方的大部分省市中铺设TDI聚氨酯跑道,其危害问题将更为突出。

  对合成跑道施工过程中产生的游离TDI游离指标不超过0.7%的一致规定,由于没有考虑到跑道材料的厚度问题,因而标准制定偏低。组分中添加的多种催化剂、二元胺类扩链剂、有机分子增塑剂、橡胶配合剂等会对人体和环境造成一定程度的影响。组分中的有机溶剂易挥发、气味大、使用时造成空气污染,具有或多或少的毒性。

  在学校体育场地建设中慎重选择铺设材料和施工企业,不在室内铺设TDI体系聚氨酯跑道材料。在目前条件下,对施工过程中产生的游离TDI游离指标不超过0.7%的规定进行修订,从而制定出更为严格的标准。

  研制和使用对人体危害较小的MDI合成面层材料,在近3年内逐步淘汰TDI体系。研制不含NCO基团、无溶剂、无臭味、无污染、低成本的水性聚氨酯跑道材料。应加大力度研制、推广、开发性能先进、高科技含量的、安全的、可再生的、适合各种条件下使用的环保型合成材料面层。有条件的学校可一步到位,使用预制型卷材。

  由国家体育总局田径运动管理中心、国家体育总局体育设施标准化工作公办室牵头,与环保部门合作,尽快对合成运动面层材料进行环保立项,切实做好材料的立项、环保检测工作。并参照国际标准,建立体育场馆合成材料面层环保标准及检测和监控体系。确定检测与监控职能部门,加大学校体育场地施工监理人员的监理力度,在施工全过程及验收过程中对铺设材料进行环保检测。

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