人造草坪目前被廣泛用于公園、幼兒園場(chǎng)地、球場(chǎng)和學(xué)校操場(chǎng)等地。但是對于人造草坪材料是否有毒有害，以及“熱島效應”對活動(dòng)人群的安全問(wèn)題，越來(lái)越引起人們的普遍關(guān)注。本文將通過(guò)對渭濱區小學(xué)的人造草坪的調查情況，結合專(zhuān)家對人造草坪調研的相關(guān)文獻和數據報告后，提出人造草坪對大氣環(huán)境和人體可能存在的危害因子。人造草坪中有害物質(zhì)的揮發(fā)對大氣的污染問(wèn)題各國都在積極尋找革新的辦法，隨著(zhù)我國部分擁有知識產(chǎn)權有實(shí)力企業(yè)的崛起，我國的人造草坪質(zhì)量會(huì )隨著(zhù)全球一體化蓬勃發(fā)展而逐漸提高。 

一、國內人造草坪現狀 

人造草坪誕生于上個(gè)世紀60年代的美國，它是以非生命的塑料化纖產(chǎn)品為原料，采用人工方法制作的擬草坪。由于人造草坪養護簡(jiǎn)單、排水迅速、場(chǎng)地平整等功效，目前人造草坪已被廣泛用于兒童和成人休閑和游玩的草場(chǎng)、公園和各個(gè)運動(dòng)場(chǎng)館以及學(xué)校運動(dòng)場(chǎng)地的建造。目前國內有20多家人造草坪的生產(chǎn)商，從規模、設備、技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、銷(xiāo)售能力等指標來(lái)看，真正有實(shí)力的只有寥寥數家。其他生產(chǎn)商目前還處于小工廠(chǎng)、非專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)的階段，甚至有些生產(chǎn)商是由地毯廠(chǎng)轉變而來(lái)。這些人造草坪生產(chǎn)商大都集中在我國的南方以及上海等地區，它們之間的大多數都缺乏品牌意識，缺乏一定的市場(chǎng)操作能力，缺乏非常專(zhuān)業(yè)的管理團隊和技術(shù)人員;致使國內的人造草坪質(zhì)量參差不齊，低檔產(chǎn)品泛濫，同時(shí)國內編織低端產(chǎn)業(yè)發(fā)達，但核心材料草絲纖維制備高端產(chǎn)業(yè)空白。我國所使用的人造草坪大多依靠賴(lài)進(jìn)口，昂貴的價(jià)格會(huì )使許多的學(xué)校望而卻步，有的不得不從一些小作坊式的生產(chǎn)廠(chǎng)家選購低價(jià)劣質(zhì)的產(chǎn)品。 

二、人造草坪的結構 

人造草坪由3層材料組成�；�礎層是由夯實(shí)土層、碎石層和瀝青或混凝土層組成�；�礎層之上是一層緩沖層，通常為橡膠或泡沫塑料組成。第三層，也是表層，為草皮層。依制造的表面形狀有絨毛草皮、圓環(huán)形卷曲狀尼龍絲草皮、葉狀聚丙烯纖維草皮、尼龍絲編制的透水草皮等。 

三、草皮層有毒有害化學(xué)污染物的危害識別 

人造草坪是由聚乙烯和聚丙烯混合材料組成、編織起來(lái)可以模擬草葉。這種“草”被垂直鋪設，多為聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)為主，也可用聚氯乙烯和聚酰胺等。片葉上著(zhù)以仿天然草的綠色。 

塑料化纖材料包含了大量的已知或疑似能引起健康影響的化學(xué)物。生產(chǎn)廠(chǎng)家為了改善或彌補塑料材料的性能，往原料中加入添加劑是可以使具有更多的新的功能——仿天然草的顏色、阻燃特性、耐高溫、紫外線(xiàn)吸收劑、結構增強和耐磨性等。然而,往往是這些品種如此繁多的添加劑,在改善和增強了材料的某些性能之后,也成為人造草坪二次污染的主要危害因子。 

再生塑料常用的添加劑有: 

(l)填料：多數填料起增強作用,同時(shí)也是塑料改性、制備復合材料的重要組成部分,例如石墨、二硫化鋁、石棉纖維和玻璃纖維等;又稱(chēng)填充劑或填料。填料在塑料組成材料中約占40%一70%,常用的填料有木粉、滑石粉、硅藻土、石灰石粉、鋁粉、炭黑、云母、二硫化鋁、石棉、玻璃纖維等。其中纖維填料可提高塑料的結構強度;石棉填料可改善塑料的耐熱性;云母填料能增強塑料的電絕緣性;石墨、二硫化鋁填料可改善塑料的磨擦和耐磨性能等。此外,由于填料一般都比合成樹(shù)脂便宜,故填料的加入能降低塑料的成本。 

(2)固化：又稱(chēng)硬化劑或熟化劑。其作用在于通過(guò)交聯(lián)使樹(shù)脂具有體型網(wǎng)狀結構,成為較堅硬和穩定的橡膠制品,不同品種的樹(shù)脂應采用不同品種的固化劑。例如,在酚醛樹(shù)脂中加入六亞甲基四胺,在環(huán)氧樹(shù)脂中加入乙二胺、順丁烯二酸酐等。 

(3)增塑劑：為了提高塑料在加工時(shí)的可塑性和制品的柔韌性、彈性等， 

在塑料制品的生產(chǎn)加工時(shí)要加入少量的增塑劑。增塑劑通常是具有不易揮發(fā)的分子量較低的固體或液體有機化合物。主要為脂類(lèi)和酮類(lèi)、常用的有鄰苯二甲酸二辛脂、磷酸二辛脂、磷酸二甲苯脂、己二酸脂、二苯甲酮等。例如,聚氯乙烯樹(shù)脂中加入鄰苯二甲酸二丁脂,可使塑料變得柔軟而有彈性,但研究表明,它可對實(shí)驗動(dòng)物的生殖器官、血液、腎臟、肺臟、肝臟等多種器官造成損傷,尤其是孕婦和發(fā)育期兒童對其的毒作用非常敏感。 

(4)穩定劑：人造草坪在成型加工和使用過(guò)程中,由于受熱、光氧的作用,過(guò)早地發(fā)生降解,氧化斷鏈、交聯(lián)等現象,使材料性能變壞。為了防止受熱、光照等的作用使塑料纖維過(guò)早老化而加入的少量能起穩定化作用的物質(zhì),例如,添加酚類(lèi)和胺類(lèi)等有機物能抗氧化,炭墨則可用作紫外線(xiàn)吸收劑; 熱穩定劑是除增塑劑外塑料制品中用得最多的添加劑�？偟膩�(lái)說(shuō), 環(huán)氧化的種子油或植物油如大豆油( ESBO) 等被大量用作塑料食品包裝材料的熱穩定劑、潤滑劑和增塑劑等。聚氯乙稀、聚偏二氯乙烯和聚苯乙烯等材料通常含有0. 1% ~ 27%不等的環(huán)氧化植物油。由于植物油中殘留的乙烯氧化物毒性極強, 因此油的純度將直接影響其毒性程度。通常, 其分子量越大(即溶解度越小), 毒性越弱。 

(5)阻燃劑：作用是阻止燃燒或造成自熄,比較成熟的阻燃劑有氧化銻等無(wú)機物或磷酸酷類(lèi)和含澳化合物等有機物。 

(6)著(zhù)色劑：為使塑料制品具有特定的色彩和光澤,可加入著(zhù)色劑。著(zhù)色劑按其在著(zhù)色介質(zhì)中的溶解性分為染料和顏料。染料皆為有機化合物,可溶于被著(zhù)色的樹(shù)脂中;顏料一般為無(wú)機化合物,不溶于被著(zhù)色介質(zhì),其著(zhù)色性是通過(guò)本身的高分散性顆粒分散于被染介質(zhì),其折射率與基體差別大,吸收一部分光,而又反射另一部分光線(xiàn),給人以顏色的視覺(jué)。顏料不僅對塑料具有著(zhù)色性,同時(shí)兼有填料和穩定劑的作用。此外,根據建筑塑料使用及成型加工中的需要,有時(shí)還加入潤滑劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、阻燃劑及防霉劑等。 

下面以人造草坪的草皮層再生塑料纖維為例,來(lái)分析其主要成份再生塑料纖維中可能存在的危害因子。 

塑料纖維的生產(chǎn)原料來(lái)源極其復雜,不可避免地含有聚氯乙烯成分,或含有其他未知的毒物及大量肉眼無(wú)法見(jiàn)到的微生物。原料在加工的過(guò)程中,加入增塑劑以及塑料穩定劑如硬脂酸鉛, 再生塑料纖維在生產(chǎn)過(guò)程中為掩蓋原料雜質(zhì)多而加入著(zhù)色劑,所以常見(jiàn)各種色彩炫麗的草坪。其滲透性、揮發(fā)性較強,遇油、熱時(shí)易滲出。若是有機著(zhù)色劑,還含有苯并芘致癌物,可導致胃癌、腸癌等，有的再生塑料生產(chǎn)中加入大量的碳酸鈣及滑石粉等無(wú)機礦物填充料,衛生指標蒸發(fā)殘渣大大超標,學(xué)生在上面玩耍時(shí)誤食，進(jìn)入人體后易形成膽石癥等。有的再生塑料有一股刺鼻的氣味,釋放出有毒氣體HCl, ,進(jìn)入人體形成危害。 

四、橡膠粒填充物的危害識別 

最常見(jiàn)合成橡膠主要由乙烯-丙烯和苯乙烯-丁二烯組成，其中添加不同含量的硫化劑、填料、增塑劑和抗氧化劑，不同廠(chǎng)家添加配方也不同。輪胎橡膠還含有多環(huán)芳烴(PAHs)、鄰苯二甲酸酯和揮發(fā)性有機化合物(VOCs)。橡膠在燃燒后可能產(chǎn)生CO、SO2、H2S、HCN、NO2、HCI、砷、鎘、鉛、鎳、多環(huán)芳烴和揮發(fā)性有機化合物。一些研究顯示，這些化學(xué)物在橡膠燃燒時(shí)會(huì )被大量釋放，也可以在橡膠顆粒老化的過(guò)程中被緩慢釋放出來(lái)。 

加州環(huán)境健康危害評估辦公室(OEHHA)在其2007年1月題為“運動(dòng)場(chǎng)和田徑跑道使用的回收廢棄輪胎的健康效應評估”的報告中指出，輪胎橡膠顆�？舍尫懦�49種化學(xué)物�；�于一項模擬胃液消化的實(shí)驗，OEHHA估算了人終生一次攝入橡膠顆�；寄[瘤的風(fēng)險為千萬(wàn)分之1.2，遠低于百萬(wàn)分之1的最低風(fēng)險閾值。在一個(gè)手試實(shí)驗中，OEHHA估算人通過(guò)手、口途徑接觸橡膠顆粒填充物，攝入1，2-苯并芘(輪胎橡膠中發(fā)現的一種可疑人致癌物)而患腫瘤的風(fēng)險增至百萬(wàn)分之2.9。這一估算值是建立在常規運動(dòng)場(chǎng)最初12年使用壽命的假設基礎上。作者認為該致癌風(fēng)險“較最低水平略高�！� 

美國康乃狄克州環(huán)境與人群健康公司于2007年夏季委托康乃狄克州農業(yè)實(shí)驗站進(jìn)行一項研究，以確定橡膠顆粒中的毒性物質(zhì)能否釋放至空氣或水體。名為“人造草坪”的報告(Artificial Turf)中，用質(zhì)譜-氣相色譜方法共檢測出25種化學(xué)物，其確定性為72～99%�？隙ò�含的化合物包括刺激物苯并噻唑和正十六烷、致癌劑及疑似內分泌干擾物叔丁基對羥基茴香醚和可損害粘膜的腐蝕劑特辛基酚。 

人造草坪的填充物是細小的橡膠顆粒，這些填充顆�？赏ㄟ^(guò)空氣傳播，被吸入體內，并可隨著(zhù)衣物和運動(dòng)器材被帶入屋內。對成人而言，黑色細小的橡膠顆粒充其量不過(guò)是惹人生厭。但是當兒童暴露于這些填充物時(shí)會(huì )不會(huì )有什么危害。非營(yíng)利的草根環(huán)境教育組織的執行主任PattiWood認為：“由于其毒性，在廢渣填埋或海洋傾廢區處理這種橡膠粒本都是非法的，我們又怎么能讓孩子們在它們上面玩耍?” 

五、人造草坪對土壤和植物的危害識別 人造草坪在使用過(guò)程中可能影響到周?chē)�相當大的生態(tài)系統。人造草坪經(jīng)過(guò)日曬、雨淋、風(fēng)吹后，其中的有害物質(zhì)從塑料和橡膠中溶出，隨著(zhù)雨水等自然降水滲入到土壤中，對土壤產(chǎn)生污染。其對土壤的污染包括改變土壤的物理結構和化學(xué)性質(zhì),影響植物營(yíng)養吸收和生長(cháng);影響土壤中微生物的活動(dòng);破壞土壤內部的生態(tài)平衡;有害物質(zhì)在土壤中發(fā)生累積,致使土壤中有害物質(zhì)超標,妨礙植物生長(cháng),嚴重時(shí)甚至導致植物死亡。將土壤中的酶和與土壤關(guān)系密切的植物作為主要評價(jià)受體,通過(guò)測定土壤中不同酶的活性變化，以及在土壤中生長(cháng)的植物的生長(cháng)發(fā)育，測得再生聚乙烯廢塑料資源化工產(chǎn)品中污染物主要是重金屬,包括鉛、鎘、鉻、砷等,其中以重金屬鉛的濃度最高,影響最大。有害物質(zhì)還會(huì )通過(guò)植物吸收、轉移到果實(shí)體內,通過(guò)食物鏈影響人體健康和飼喂的動(dòng)物;此外,再生建筑材料攜帶的病菌還會(huì )傳播疾病,對環(huán)境形成生物危害。 

E H H I項目研究了人造草坪場(chǎng)地是否會(huì )通過(guò)雨水或水霧噴濺增加水污染。研究發(fā)現，橡膠填料中的25種化學(xué)物和4種金屬(鋅、硒、鉛和鎘)能釋放到水中，而且由于人造草坪不能吸收或過(guò)濾雨水，化學(xué)物沒(méi)有經(jīng)過(guò)植被的有效過(guò)濾，其中的有害物質(zhì)隨自然降水流入江河湖泊,使地表水污染;隨著(zhù)滲透水進(jìn)入土壤使得地下水受到污染，直接流入湖泊、河流或海洋,則會(huì )造成更大面積的水體污染。 

人造草坪的主要成分聚乙烯屬非生物降解材料，經(jīng)8至10年老化淘汰后，形成數以噸計的高聚物垃圾。因此必須合理處置這種廢棄材料。人造草坪委員會(huì )主席Rick Doyle說(shuō)，填充物可以清潔后再利用，用做其他用途，例如用做橡膠瀝青、焚化，鋪在土壤上以使土壤和填埋的垃圾分開(kāi)，或者回收利用。然而實(shí)際上，廢棄的人造草坪通常被掩埋。 

六、人造草坪的“熱島效應” 

人造草坪的坪床結構由橡膠、混凝土或瀝青組成，基本不能起到涵養水源的作用，所以不能降低地表溫度，而且其熱容量小，導致表面溫度大幅高于空氣溫度，特別是在封閉式的體育場(chǎng)中這一問(wèn)題更為嚴重。夏季中午時(shí)分，人造草坪場(chǎng)地上可以觀(guān)察到地表附近的空氣有明顯的受熱扭曲現象。有關(guān)實(shí)驗數據表明，30℃以上的高溫條件下，天然草坪的表面平均溫度低于氣溫2℃至3℃，而人造草坪表面溫度則高于氣溫6℃至11℃，且隨氣溫升高。人造草坪表面溫度上升幅度要明顯高于天然草坪。哥倫比亞大學(xué)氣候系統研究中心的副研究員Stuart Gaffin在進(jìn)行城市樹(shù)木和公園的致涼爽收益項目研究時(shí)，開(kāi)始涉及人造草坪運動(dòng)場(chǎng)的溫度問(wèn)題研究。利用熱紅外衛星圖像和地理信息系統，Gaffin發(fā)現城市里很多最熱的地方是人造草坪場(chǎng)地�，F場(chǎng)研究的直接溫度測量數據顯示，人造草坪運動(dòng)場(chǎng)的溫度可以比天然草坪高出60℉，夏季的表面溫度可達160℉。例如，2007年7月6日，中午的空氣溫度為78℉，太陽(yáng)直射的天然草坪的溫度是85℉，而鄰近的人造草坪運動(dòng)場(chǎng)的溫度則達到了140℉。 

人造草坪的許多物理特性，包括黑色素、低密度質(zhì)量、不能使水氣化以降低周?chē)�空氣溫度，使其在太�?yáng)照射下能快速升高溫度。這不僅對在運動(dòng)場(chǎng)上活動(dòng)的人有害，還會(huì )加劇“熱島效應”——由于黑色的人造表面(如屋頂和瀝青)可吸收熱量，造成城市比周邊區域更熱。通過(guò)對黑色屋頂和人造草坪場(chǎng)地的多次現場(chǎng)調查，Gaffin認為，在升高表面溫度方面，人造草坪和黑色屋頂不相上下。Mount Sinai醫學(xué)院兒童環(huán)境衛生特別小組的醫學(xué)主任Joel Formans說(shuō)過(guò)：“在溫度超過(guò)122℉的表面上呆10分鐘以上即可造成皮膚損傷，因此這個(gè)問(wèn)題的確實(shí)需要關(guān)注�！� 

七、人造草坪可以藏匿更多的細菌 

空氣中大部分細菌對人類(lèi)沒(méi)有危害, 但是也存在一些病原菌, 并且能夠向周?chē)�的環(huán)境中擴散, 導致人類(lèi)過(guò)敏反應, 對免疫力低下的人們造成嚴重的健康危害。這些細菌可能包括溶血性鏈球菌、結核桿菌、肺炎球菌等致病性微生物。 人造草坪縫隙中通風(fēng)不良，空氣濕度大、細菌可保持較長(cháng)生存時(shí)間和致病性。為了解人造草坪細菌分布及物種組成情況,我們對我市部分學(xué)校的人造草坪跑道、籃球場(chǎng)、升旗臺不同場(chǎng)所細菌分布狀況于2003年元月進(jìn)行了檢測。 

材料和方法 

1、培養基 

營(yíng)養瓊脂培養基, 以及富集培養基、分離培養基、保存培養基、生理生化試劑和無(wú)菌水等。 

2、儀器和鑒定卡 

VITEK- 32 全自動(dòng)微生物分析儀、革蘭氏陰性菌鑒定卡( GNI) 、快速革蘭氏陰性菌鑒定卡( GNI) 、革蘭氏陽(yáng)性菌鑒定卡( GPI) , 

3、采樣布點(diǎn) 

2013年元月7日至10日、對6所學(xué)校3個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行草坪真菌總數監測。 

4、采樣方法 

采用自然沉降法, 將營(yíng)養瓊脂培養基占取采樣點(diǎn)5min 后, 放置于37℃生物培養箱中, 經(jīng)48個(gè)小時(shí)培養后, 直接計數平皿中菌落總數。 

以空氣細菌總數15個(gè)/皿為評價(jià)標準。升旗臺中細菌總數監測合格率很高, 跑道和籃球場(chǎng)合格率則較低, 表明了活動(dòng)時(shí)間長(cháng)、運動(dòng)劇烈、學(xué)生活動(dòng)頻繁有很大的關(guān)系。 

對已采樣的人造草坪已鑒定的細菌共有6種,其中革蘭陽(yáng)性菌較多( 約占72.5%) , 革蘭陰性菌較少( 約占32.6%) , 其中優(yōu)勢細菌屬為微球菌屬、芽孢桿菌屬、假單胞菌屬和葡萄球菌屬,分別占總細菌的33.5.0%、24%、17.5%、15.9%, 這與引起呼吸系統感染病的病原菌種類(lèi)相一致。 

人造草坪不同場(chǎng)所細菌總數合格率 

人造草坪制造商Sprinturf資助的一項工業(yè)研究發(fā)現，與單純橡膠填充物相比，含有沙和橡膠混合物的填充物內細菌數量高5萬(wàn)倍。這些致病細菌會(huì )隨著(zhù)粉塵的風(fēng)揚和學(xué)生的運動(dòng)被帶到空氣中，可引起吸入性過(guò)敏性霉塵病。病人胸悶、咳嗽、發(fā)熱、乏力、關(guān)節痛等。尤其對一天在人造草坪中帶領(lǐng)學(xué)生活動(dòng)超過(guò)3小時(shí)的體育教師人身健康構成很大的威脅。 

綜合上述可知，廉價(jià)人造草坪本身的有毒有害物質(zhì)是導致校園環(huán)境和學(xué)生安全問(wèn)題的重要因素之一。目前，世界各地的人們越來(lái)越重視環(huán)境污染對人體危害的問(wèn)題，低廉人造草坪中有害物質(zhì)的揮發(fā)對大氣的污染不容忽視，對于人造草坪填充物的關(guān)注，歐洲公司也在尋找革新的辦法，例如，意大利正嘗試在市場(chǎng)上推行無(wú)毒的新型熱塑性材料作為填料的人造草坪。一家地板商MONDO產(chǎn)生的ECOFILL,是一種專(zhuān)項技術(shù)的聚烯氫顆粒，專(zhuān)用于人造草坪。該公司聲稱(chēng)，這種材料更有效散熱，不含聚氯乙烯、乙烯、增塑劑、重金屬和其他有害物質(zhì)，并可100%的回收。另一種替代方式是用植物原料的材料制成填充物。近年來(lái)，各國對人造草坪的質(zhì)量安全問(wèn)題也制定了越來(lái)越嚴格的限量標準。國際足聯(lián)(FIFA)提出了人造草坪足球場(chǎng)的評估標準—— “FIFA推薦標志”的認證。FIFA推薦標志只頒發(fā)給那些通過(guò)了一系列嚴格的實(shí)驗室及場(chǎng)地測試的人造草坪足球場(chǎng)，而不僅是單塊草皮，因此，制造商首先必須通過(guò)實(shí)驗室測試，包括產(chǎn)品鑒定、耐久性、耐侯性、球員(或球)與草皮表面的相互作用性能等測試。通過(guò)了這些測試后，對所有鋪裝好的足球場(chǎng)進(jìn)行現場(chǎng)測試，其中包括場(chǎng)地結構測試以及測試球員(或球)與草皮表面的相互作用性能等。自國際足聯(lián)推行人造草坪場(chǎng)地品質(zhì)認證以來(lái)，全世界6大區的270個(gè)成員國中，有19個(gè)公司鋪設的106塊場(chǎng)地獲得認證。

獲得品質(zhì)認證的場(chǎng)地數量與分布 

從表中可以看出，歐洲人造草坪場(chǎng)地通過(guò)認證的數量最多、級別最高;亞洲僅有19塊場(chǎng)地通過(guò)1星級別認證，而中國尚無(wú)通過(guò)FIFA品質(zhì)認證的場(chǎng)地。隨著(zhù)中國人造草坪行業(yè)的發(fā)展，我們相信將出現追求卓越品質(zhì)的企業(yè)積極申請FIFA品質(zhì)認證，并期待通過(guò)推行FIFA品質(zhì)概念，遏制中國人造草坪行業(yè)良莠不齊、魚(yú)目混珠的現象，讓我們少年兒童在潔凈的天空下快樂(lè )的成長(cháng)。