塑胶跑道挥发性有机气体的来源及毒性分析

       塑胶跑道是我国大中小学、竞技体育场、市政运动场等田径训练和市民休闲场地最常见的跑道类型。塑胶跑道常用的材料有聚氨酯(PU)、三元乙丙橡胶(EPDM)、废旧轮胎等，塑胶跑道具有易着色(颜色鲜艳)，能够较好地抵抗紫外线辐照，弹性好(可减少摔伤)等诸多优势，已得到国内外业界认可，成为最佳田径场地坪材料。然而，传统塑胶跑道的材料PU常用甲苯二异氰酸酯(TDI)与羟基化合物反应制得，含有残余有毒有害成分，并且铺设过程中使用的胶水含有挥发性有机气体；塑胶跑道中还含有铅等重金属，严重威胁人们的身体健康。在2015年前后，我国曾出现过一系列中小学生莫名鼻出血、皮肤瘙痒等症状，后来经核实都与塑胶跑道有关。因此，塑胶跑道的环保、安全问题亟需解决。在塑胶跑道的有毒成分中，挥发性有机气体能够随空气流动而扩散，给跑道及其周围的人们带来了极大的安全隐患，故必须将该有机气体控制在安全量以下，因此对其种类和含量的检测至关重要，常用的检测方法有色谱法、质谱法、分光光度法等，本文主要对其检测方法进行论述。
       塑胶跑道常用浇注法进行铺设，首先将合成PU的原料TDI、羟基化合物、扩链剂3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷(MOCA)以及各种催化剂、抗氧剂、颜料等按一定比例调配、混合均匀后，浇注于跑道基础面上，通过一定时间的固化反应而成。为了提高塑胶跑道不同面层、不同分区之间的结合强度，通常采用胶水进行黏合。残留的原料和胶水等经太阳光中的紫外线照射后，会产生多种挥发性有机气体，常见的有TDI、甲醛、苯类化合物、MOCA、邻苯类塑化剂、挥发性芳烃等。《GB/T14833—2011合成材料跑道面层》和《GB/T22517.6—2011体育场地使用要求即检验方法第6部分：田径场地》均规定了塑胶跑道面层中有毒成分的限量。

如表1所示

       塑胶跑道材料产生的挥发性有机气体会在跑道上方富集。对于挥发性有机气体含量，国家也有明确规定，如《GB16193—1996车间空气中二异氰酸甲苯酯(TDI)卫生标准》中规定，安全场所中TDI的浓度应控制在0.2mg/m3以下。
       TDI
       TDI主要来自于未反应完全的单体原料，TDI具有2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯两种异构体，即两个异氰酸酯基团(—N＝C＝O)在苯环上的取代位置不同，合成PU时通常使用两种异构体的混合物，这两种异构体均有较强的毒性，属于高度危害物。TDI极易挥发形成游离的TDI，游离TDI对人体的危害表现为致敏和刺激，吸入TDI会出现流泪、眼睛刺痛、皮肤红疹、咳嗽、胸闷等症状，长期呼吸混有TDI的空气可能会致癌。
       甲醛
       甲醛主要来自铺设塑胶跑道时使用的胶水，甲醛极易挥发，属于一级致癌物，对人的眼、鼻等具有强烈刺激作用，《GB/T18883—2002室内空气质量标准》规定，室内空气中的甲醛含量应≤0.1mg/m3。
       苯类化合物
       塑胶跑道的挥发性气体中，苯及苯的取代物也是重要的组成部分，其中苯、甲苯、二甲苯等极易挥发，也是一类强致癌物，极大损害人体的呼吸和神经系统。除了上述列出的几种挥发性有机气体外，邻苯类塑化剂、MOCA、多环芳烃等，在长期太阳光照射下也会挥发，产生刺鼻气味，引起人体不适。对塑胶跑道取样，制成小颗粒，用二甲基亚砜(DMSO)浸泡24h后，对浸提液进行XTT比色法细胞毒性测试，传代3次以上的细胞置于浸提液培养基中培养24h后，滴加XTT染色液，2h后测试波长为450nm的吸光度值，可得出细胞相对增殖率(RGR)：PU球场为(57.9±7.5)%，塑胶地垫为(36.3±7.0)%，EPDM塑胶跑道为(56.0±5.6)%，混合型塑胶跑道为(62.6±7.4)%，而空白对照组(不加浸提液，用纯水培养)为100%；空白对照组的细胞生长状况好，细胞个数也没有减少，各种塑胶跑道浸提液培养的细胞个数大量减少，细胞膜破裂，生长形状不规则；《ISO10993-5:2009医疗器械体外细胞毒性实验》规定。
       RGR低于70%的试验组存在细胞毒性，由此可见，各种塑胶跑道浸出液均有较强的细胞毒性；采用Ames试验(污染物致突变性检测)研究各种塑胶跑道样品的DMSO浸提液，也可得到类似的试验结果。可见塑胶跑道中残留的有毒有害化合物会严重危害人们的身体健康。