塑膠跑道中有害物質(zhì)含量及釋放量檢測研究與分析

郭舒

（1.安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計院綠色建筑與裝配式建造安徽省重點(diǎn)實(shí)驗室，安徽 合肥 230032；2.安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 230032）

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，塑膠跑道在全國體育場及校園范圍內(nèi)大規(guī)模鋪設(shè)，用在幼兒園及中小學(xué)校園操場的尤其多[1]。塑膠跑道的原材料主要包括聚氨酯 （PU）、廢舊輪胎以及三元乙丙橡膠（EPDM）等，其具備易著色、彈性好等諸多優(yōu)勢，受到國內(nèi)外業(yè)界人員的廣泛認(rèn)可，成為田徑場地坪材料的最佳選擇之一。然而傳統(tǒng)的塑膠跑道原材料中的聚氨酯PU常用甲苯二異氰酸酯(TDI)與羥基化合物反應(yīng)制得，含有殘余有毒有害成分，且跑道鋪設(shè)過程中使用的膠水在紫外線的照射下常揮發(fā)出有毒氣體[2,3]。中小學(xué)生長期接觸此類有毒氣體會出現(xiàn)氣管炎、哮喘等病癥，嚴(yán)重危害其身體健康。近些年我國出現(xiàn)了多起中小學(xué)生莫名鼻出血及皮膚瘙癢等狀況，后經(jīng)有關(guān)部門核實(shí)大多與塑膠跑道質(zhì)量不合格相關(guān)[4]。因此，2018年針對中小學(xué)合成材料面層頒發(fā)新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：《中小學(xué)合成面層運(yùn)動場地》（GB36246-2018），有效地扼制了“毒跑道”事件的發(fā)生。塑膠跑道有害物質(zhì)的檢測作為其質(zhì)量驗收的重要環(huán)節(jié)，更是重中之重。目前，工程上常采用色譜法以及氣相色譜-質(zhì)譜法、分光光度法等方法對有害物質(zhì)的種類及含量進(jìn)行檢測，本文主要對以上檢測方法進(jìn)行論述。

2 有害物質(zhì)來源及毒性分析

塑膠跑道一般使用澆筑法鋪設(shè)完成。該法先將合成聚氨酯PU的TDI、羥基化合物以及擴(kuò)鏈劑3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷(MOCA)與各類催化劑、抗氧化劑等按照一定比例混合均勻，然后將混合好的混合物均勻澆筑于跑道基礎(chǔ)面上，通過一段時間的固化反應(yīng)形成。同時，為了使跑道各層面間連接牢靠，常使用膠水對其連接。塑膠跑道施工完成后，殘留的有機(jī)物原料及膠水在紫外線的照射下會產(chǎn)生多種有毒揮發(fā)性氣體，主要的有TVOC、甲醛、苯類化合物以及二硫化碳等。現(xiàn)行的《合成材料跑道面層》（GB/T 14833-2011）[5]僅對塑膠跑道有毒成分的含量進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定，而《中小學(xué)合成材料面層運(yùn)動場地》（GB 36246-2018）[6]對塑膠跑道有害物質(zhì)的含量及有害物質(zhì)釋放量均進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定。

TDI對人體的危害主要表現(xiàn)為致敏和刺激，中小學(xué)生的身體抵抗力較弱，吸入TDI后極易導(dǎo)致流淚、咳嗽、胸悶等情況，長期吸入后還有可能有致癌風(fēng)險。

甲醛主要來自于跑道中殘留的膠水，其自身在空氣中極易揮發(fā)，對人體的眼、鼻有強(qiáng)烈刺激作用，長期吸入同樣具備致癌風(fēng)險。

苯類化合物主要包括苯及甲苯、二甲苯，其中苯、甲苯等也極易揮發(fā)，屬于一級致癌物，長期吸入會對人體的神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)造成極大損害。

3 有害物質(zhì)含量及釋放量的檢測

由上文可知，塑膠跑道在紫外線照射下產(chǎn)生的有毒揮發(fā)性氣體會對人體的健康造成極大危害，故對其檢測并根據(jù)結(jié)果采取措施控制其在空氣中的含量顯得至關(guān)重要。對有毒揮發(fā)性氣體進(jìn)行檢測主要分為采樣及氣體檢測這兩個步驟，下文主要對這兩個步驟進(jìn)行詳述。

3.1 氣體采樣途徑

對塑膠跑道上方空氣進(jìn)行采樣的方法主要有直接采樣和濃縮采樣兩種。直接采樣法適用于空氣中揮發(fā)性氣體濃度高且檢測方法靈敏度高的情況，該法得到的是空氣中瞬時濃度或短時間內(nèi)的平均濃度，主要分為注射器采樣、氣袋采樣等采樣途徑；濃縮采樣適用于空氣中揮發(fā)性氣體濃度較低的情況，該法檢測的結(jié)果是采樣時間內(nèi)空氣中揮發(fā)性氣體的平均濃度，主要包括溶液吸收法和吸附劑阻留法。在實(shí)際檢測過程中，通常將兩種采樣途徑相結(jié)合，提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要注意的是，對采取的氣體樣品需盡快檢測分析，以減少誤差。

3.2 有害物質(zhì)含量及釋放量的檢測方法

3.2.1 氣相色譜、氣相色譜 -質(zhì)譜法

氣相色譜法的原理主要是利用混合氣體中每種氣體物理性質(zhì)的不同對每種氣體進(jìn)行區(qū)分，進(jìn)而對其含量進(jìn)行檢測。氣相色譜法檢測揮發(fā)氣體中的甲苯有很好的效果。對甲苯含量進(jìn)行檢測時，需要按照相關(guān)規(guī)范要求配置一系列不同濃度的甲苯樣品，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后在相同的試驗條件下得出被測氣體的測試曲線，然后與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比，進(jìn)而獲得被測氣體中的甲苯含量。已有的研究表明[7]：被測氣體樣品在6h內(nèi)進(jìn)行甲苯含量檢測能獲得較好的效果，故對獲得的氣體應(yīng)盡快進(jìn)行檢測，避免測得的結(jié)果誤差性較大。

氣相色譜-質(zhì)譜法即在氣相色譜中對有機(jī)化合物進(jìn)行有效的分離，使其中的化合物逐個進(jìn)入質(zhì)譜儀的離子源，真空中利用電子束轟擊待測化學(xué)物質(zhì)的分子，將該分子打散成一個一個的帶電荷的分子離子片段，再根據(jù)質(zhì)譜儀上各個分子離子片段的出峰位置和強(qiáng)度，最終顯示出各個離子的分子量以及相應(yīng)濃度。該法在《中小學(xué)合成材料面層運(yùn)動場地》（GB 36246-2018）中得到了充分的利用，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法使得檢測結(jié)果更加可靠。

3.2.2 分光光度法

分光光度法是通過測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸收度，對該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。它具有靈敏度高、操作簡便、快速等優(yōu)點(diǎn)。原子吸收分光光度法主要用于塑膠跑道原材料及合成面層成品試樣中的重金屬含量的測定；可見分光光度法主要用于檢測塑膠跑道非固體原料中的游離甲醛含量以及合成面層成品樣塊中在小型環(huán)境艙中甲醛釋放量的測定。

3.2.3 小型環(huán)境艙法

隨著科技的不斷的進(jìn)步，近些年已經(jīng)可以對塑膠跑道的成品樣塊進(jìn)行相關(guān)模擬試驗。針對現(xiàn)澆型和預(yù)制型面層成品中的有害物質(zhì)釋放量，將成品樣塊按照規(guī)定的艙荷比放置于環(huán)境艙中，設(shè)置艙內(nèi)空氣的溫度、濕度以及交換速率等條件，穩(wěn)定后測試其有害物質(zhì)揮發(fā)物的釋放量。該法省去了現(xiàn)場采樣的不確定因素，同時可以對每種塑膠跑道成品樣塊的有害物質(zhì)釋放量進(jìn)行評測，為不同的塑膠跑道成品樣塊在實(shí)際中的應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

校園塑膠跑道作為深受中小學(xué)生青睞的一種運(yùn)動場地，保障其質(zhì)量合格就是保障中小學(xué)生的身體健康，不容忽視。要想從源頭上杜絕“毒跑道”現(xiàn)象的發(fā)生，就要從源頭上采取措施，從原材料、施工流程以及后期維護(hù)等多途徑出發(fā)，將責(zé)任落實(shí)到每一個相關(guān)部門，讓責(zé)任跑在每一個環(huán)節(jié)前面，防患于未然，才能凈化校園中跑道上方的空氣，還中小學(xué)生一個健康的成長環(huán)境。作為檢測單位，同樣應(yīng)在原材料上保障塑膠跑道原材料質(zhì)量的合格，堅決不讓不合格的原材料進(jìn)入校園，為校園跑道環(huán)境的凈化提供自己的力量。