塑胶跑道中TDI的检测方法及管理现状

2016-09-29

科技视界 2016年20期

徐晶晶

【摘要】随着毒跑道事件的曝光，全国中小学生的身体健康受到严重威胁，各种塑胶跑道的质量安全问题也引起了公众的极大关注。塑胶跑道当中主要存在的有毒有害物质主要是TDI。TDI有毒，会刺激人体的黏膜，引起咳嗽、呕吐，严重者会头晕等症状，如果是小孩，可能就会发生报道中流鼻血的症状。如果长时间的吸入TDI就可能对肾脏、肝脏等脏器造成伤害，这就表明我们研究塑胶跑道的重要性。本文对塑胶跑道中的有毒有害物质进行研究和分析，从而让人们真正的了解塑胶跑道。

【关键词】塑胶跑道；管理现状；TDI

Detection Method and Management Status of TDI in Plastic Track

XU Jing-jing

（Yancheng Institute of Industry Technology， Yancheng Jiangsu 224005， China）

【Abstract】With exposure of tainted track events， the health of the primary and middle school students causes a serious threat， the quality safety problems of all kinds of plastic track also caused great concern in the public. Plastic track has a lot of toxic and harmful substances， the primary substance is TDI.TDI is toxic， which will stimulate the body mucosa， causes cough， vomiting， etc. If its a child may reported flowing nosebleed symptoms. If long time inhalation of TDI may in the kidneys， liver and other organ damage， which shows the importance of our study of plastic runway. This paper on plastic runway of toxic and harmful substances of research and analysis， so that people truly understand plastic runway.

【Key words】Plastic track； Management status； TDI

0 前言

很多人都喜欢在学校的塑胶跑道上运动，跑步、踢球等，可是在运动的过程中，总是可以闻到一种气味。不管是新建的塑胶跑道还是投入使用一段时间的塑胶跑道或多或少都会散发出一种气味，新建的塑胶跑道气味更为浓烈。在全国中小学、幼儿园，不少孩子头晕、起疹、流鼻血，有的甚至戴口罩上课，这些都是这种气味造成的。这件事引发了社会各界的广泛关注和思考。因此，对塑胶跑道中的有毒有害物质、TDI的检测方法等方面进行研究也就显得尤为必要。

1 塑胶跑道概述

1.1 塑胶跑道简介

塑胶跑道最早是在美国出现的，又称为全天候田径运动跑道，它的主要成分有混合聚醚、聚氨酯预聚体、混合聚醚、废旧轮胎橡胶、三元乙丙橡胶（EPDM）橡胶粒和聚氨基甲酸酯（PU）颗粒，此外还有一些辅料，例如，填料、颜料、合剂等。

塑胶跑道平坦性好、耐压、耐磨、使用寿命长，硬度和弹性都较为适中。能让运动员发挥出真正的水平，在一定程度上能够起到保护作用，运动员不致受到严重的伤害。能有效地提高运动成绩，并且降低摔伤率，受到国内绝大多数运动爱好者的喜爱。

我国中小学、幼儿园基本上都采用塑胶跑道来作为运动场地。不管是刮风下雨还是春夏秋冬都不会影响塑胶跑道的使用，因此，国际上都认为它是最适合用来制造室外运动场地的材料。

1.2 塑胶跑道的分类

塑胶跑道根据用途、用料及施工结构可以大致分为四类：透气式塑胶跑道、复合式塑胶跑、预制式塑胶跑、混合式塑胶跑道[1]。

1.2.1 透气式塑胶跑道

透气式塑胶跑道是由基础层和面层组成的双层聚氨酯跑道。它是将聚氨酯树脂作为粘合剂，橡胶颗粒作为基础层，用有颜色的EDPM橡胶颗粒和聚氨酯混合在一起再喷射在基础层表面上[2]。

1.2.2 复合式塑胶跑道

复合式塑胶跑道是双层浇铸的聚氨酯跑道，底层为聚氨酯树脂粘合的黑色橡胶粒，表层是把有色的EPDM橡胶颗粒浇铸在聚氨酯树脂中。

1.2.3 预制式塑胶跑道

预制式塑胶跑道是将天然橡胶及人工橡胶为基础，矿物质填充剂、稳定剂和色料混合均匀，再经压延处理，高温一体化成型制成的一种卷材跑道。这种跑道施工安装方便，只需顾客量得运动场地的实际面积，然后计算得出需要的卷材数量和规格，顾客自己也可以完成整个运动场地的铺设。

1.2.4 混合式塑胶跑道

混合式塑胶跑道的底部使用PU和橡胶颗粒混合制成的，上面再铺设一层PU颗粒或彩色EPDM颗粒。铺设安装方便，厚度大约在13mm，符合国际上对于比赛场地的要求。

1.3 塑胶跑道的特性

1）任何季节及温差，都不会影响塑胶跑道的使用，从而提高了场地的使用率；

2）塑胶跑道具有适度的弹性，可以减少体力的浪费，从而提高运动员的比赛成绩；

3）塑胶跑道具有一定的缓冲能力，可以减少运动造成的伤害，很适合作为练习和比赛场地使用；

4）塑胶跑道能吸收强劲的冲击力，能减少表面的磨损，可以长期保持鲜艳的色泽，使用寿命长；

5）塑胶跑道的表面非常平整，适合用作比赛场地。塑胶跑道可防止跌倒所发生的运动伤害；

6）塑胶跑道施工维护方便，无须进行特别的管理[3]。

2 塑胶跑道中有毒有害物质的来源

2.1 有毒原料

巨大的市场需求，而国家检测标准却不完善，使蜂拥而来的塑胶跑道生产厂家陷入恶性竞争。据权威人士透露，近年来，全国新增的塑胶跑道原料供应商中，占有半数以上的市场份额的是黑作坊。没有任何经验资质、技术。

黑作坊为了赚取高额利润还违法采用劣质原料来生产塑胶跑道，并在其中添加有毒助剂，例如，甲苯、二甲苯、丙酮。这样生产出来的塑胶跑会发出刺鼻的气味。为了掩盖这种气味，一些厂家甚至采用芳烃类的剧毒化学物品，使得生产出来的塑胶跑道毒性更加剧烈[4]。

2.2 塑胶跑道中的主要有毒物质

铺设塑胶跑道的材料主要是由聚醚（聚酯）、多元醇、异醇、甲苯二异氰酸脂以及一些助剂等铺设而成。其中剧毒的是甲苯二异氰酸酯（TDI），这也是塑胶跑道中最主要的有毒有害物质，对人类的危害程度也是最大的。TDI对人体的呼吸道和皮肤都有强烈的刺激作用。人吸进这种气体会引发支气管炎，接触到它的液体会引起皮炎，如果接触到眼睛也会对眼睛造成严重伤害，若清理不及时则会对眼睛造成永久性的伤害。研究中表明[5]：甲苯二异氰酸酯是污染预防的重点对象，它的潜在毒性最大，潜伏时期最长，造成的危害最重。

有专家经过充分研究后指出[6]，当前我国大多数田径运动场上铺设的聚氨酯塑胶跑道，都有很多有毒有害的物质，在长时间的紫外线照射下会释放出更多的有害物质。如果对其进行铺设的人是不专业的，在铺设过程中没有将毒气进行有效释放，则会将其铺设成一个毒气罐，随时释放毒气。

3 TDI概述

3.1 TDI的物化性质

甲苯二异氰酸酯又称为甲苯-2，4-二异氰酸酯，无色到淡黄色透明的液体，熔点13.2℃，沸点118℃，遇明火、高热可燃，易发生氧化反应。和胺类、纯碱类还有热水反应剧烈，能引起燃烧或者爆炸[7]。

3.2 TDI的危害

TDI会损害呼吸系统，对眼、皮肤、黏膜产生刺激作用。其具体表现为眼刺痛、流泪、结膜充血、视线模糊、干咳、胸痛、气急、呼吸困难、昏迷。国外有机构调查后发现[8]，大概有20%的职业哮喘病是由TDI引起，长期的吸入TDI者将出现胸闷虚脱等症状。接触TDI浓度过高时，甚至会导致死亡。

4 TDI的检测方法

4.1 气相色谱法

气相色谱法是一种以气体为流动相，采用冲洗法的柱色谱分离技术。载气是不与被测物反应的，只是作为载体用来载送试样的惰性气体，例如，氢气、氮气等。当载气携带着混合物样品通过色谱柱时，其中的一部分物质就会被固定相吸附。随着固定相中物质浓度的增大，固定相中也会有等量的物质挥发到气相中，最终达到动态平衡[9]。

4.1.1 气相色谱法原理

试样经气化后通过色谱柱，使待测的游离TDI与其它组分分离，用氢火焰离子化检测器检测，采用内标法测定。主要步骤为取样→稀释→气相色谱定量。

4.1.2 气相色谱法具体操作

色谱条件：柱温为150℃，汽化温度为150℃，载气（氮气）流速为50mL/min，空气流速为500mL/min，进样量为1μL。

1）校正因子的测定

称取1.0000g偏三氯代苯，放入烧杯中，搅拌至溶解。移入100mL的容量瓶中，用乙酸乙酯定容且摇匀，标注为1号溶液。

称取0.2500gTDI，溶解并移入容量瓶中，再加入10mL1号溶液，定容至100mL，充分摇匀，静置20分钟，标为2号溶液。

按上述色谱条件进行分析并计算校正因子。

2）样品溶液的配制

称取5.0000g试样放入25mL的容量瓶中，用移液管取1mL1号溶液密封后充分摇匀，待测[10]。

3）样品分析

先用进样器注入约1？滋L纯TDI，使色谱柱很快达到饱和，然后注入1？滋L样品溶液进行分析。样品中如有溶剂影响内标物和甲苯二异氰酸酯峰时，可能会产生拖尾峰现象，此时应回归到基线，否则会分析结果带来很大误差。

4）结果计算

4.1.3 气相色谱法特点

气相色谱法是目前最常用的TDI检测方法，该法简便，干扰因素少，特别适合气体分析。但是难以做到进样量固定和操作条件稳定，因此测定结果精密度不高，误差较大。

4.2 对二甲胺基苯甲醛分光光度法

4.2.1 对二甲胺基苯甲醛分光光度法原理

对二甲胺基苯甲醛（DABA）分光光度法。是用溶液吸收法采集空气中TDI，将TDI水解为相应的芳香胺，芳香胺与DABA缩合，产生黄色化合物，再用分光光度法测定[11]。

4.2.2 对二甲胺基苯甲醛分光光度法具体操作

用对二甲胺基苯甲醛分光光度法测定所用试剂主要是1%DABA的40%醋酸溶液。测定时，取该溶液于吸收管中，用溶液吸收法采样。之后放置10～15分钟即可进行测定，不需要再进行酸度调整、显色等操作。第一标准物质用甲苯二铵盐酸盐[12]。

4.2.3 对二甲胺基苯甲醛分光光度法特点

该方法简便快捷，灵敏度极高，容易推广应用。

5 塑胶跑道管理现状

世界卫生组织明确规定[13]，异氰酸酯聚合物中TDI的含量不允许超过0.5%。我国制作TDI方面的技术水平较为落后，无法和发达国家相比，很难解决游离TDI的超标等问题。塑胶跑道的毒性散发浓度和温度有着很大关系，温度增加，TDI散发浓度将会增大。塑胶跑道中含有多种有毒有害物质，除了TDI之外还有二元胺类扩链剂、有机分子增塑剂、溶剂等等。塑胶跑道中的游离物质能够在几年之内挥发掉，但是其内部存在的有毒物质却会一直残留，对人体造成伤害[14]。

学校体育场地或是室外运动场所铺设的塑胶其主要成分是工业聚氨酯材料TDI，使用TDI在遇到强光时会释放出大量的有毒有害气体。国家体育总局及中国装饰协会将TDI列为高级污染化学物质，但是这种物质又是铺设体育跑道所必须要用到的物质，所以对其加强检测和质量把关尤为重要。TDI在炎热的天气里会释放出有毒的气体，但是这些气体也具有扩散性，在流动的空气中会慢慢稀释。通常来说，只要等于或是小于0.7%的标准塑胶场地散发出来的有毒物质就不会对人体健康造成威胁，但是国家田径协会田管中心副秘书长陈雷表示这个0.7%标准没有科学依据。实际上，TDI中存在着大量的有毒气体，只用一个0.7%的室内检测标准很难解决其污染问题。当前，我国塑胶跑道方面仅仅是在铺设完工后检验一下质量问题，但很少有人对其化学达标问题进行验收。

从对我国青少年身体有利的长远发展来看[15]，我们必须向许多西方的发达国家看齐，引进高质量、低污染的塑胶跑道材料。据报道[16]，发达国家早就已经明令禁止学校继续使用塑胶跑道。在我国，这种有毒的塑胶跑道还很普遍。这种由橡胶颗粒和聚氨酯制成的跑道中含有大量的有毒有害物质，特别是TDI。它的表面是由颗粒组成的。灰尘容易嵌入颗粒之间的缝隙。清洁起来很不方便，且绝缘、隔音性能差、难降解，对环境造成极大的污染[17]。

6 结束语

塑胶跑道有很多优点，但我国大多数塑胶跑道都含有大量的TDI和其它有毒有害物质。TDI会腐蚀人的眼睛、皮肤和呼吸道。导致塑胶跑道中有TDI和其它有毒有害物质的主要原因是[18]：国内技术落后，铺设塑胶跑道必须使用TDI作为固化剂；生产厂家为了赚取高额利润，在生产塑胶跑道的原料中添加甲苯、二甲苯、丙酮以及还有过量重金属的催化剂、溶剂等；当前我国许多化工企业是不具备检验游离的TDI器材的，导致了市场上各类TDI原材料质量参差不齐；检验方法欠缺，无法控制其质量。

我们应当想办法减少塑胶跑道中的有毒有害物质，各个行业部门应该高度重视，制定相关的化学检测标准体系，加大对非法生产塑胶跑道的商家打击力度。同时，生产厂家应该抓紧开发性能先进、绿色环保的运动场地材料，从而减少TDI对人类的危害。

【参考文献】

[1]刘新民.深圳大学体育场塑胶跑道工程的监理[J].水运工程，2002（1）：45-46.

[2]徐启章.透气型塑胶跑道施工[J].建筑工人，2007（12）：10-13.

[3]刘棋.塑胶跑道面层开裂的预防和处治措施[J].科技传播，2012（5）：110-113.

[4]梁方余.塑胶跑道的特点、应用和维护[J].黑龙江科技信息，2007（1）：18-19.

[5]田勇.浅析塑胶跑道裂缝预控[J].工程质量，2012（52）：10-13.

[6]国家体育总局.体育建筑设计规范[M].中国建筑工业出版社，2013（32）：5-6.

[7]李华，符斌.简明溶剂手册[M].北京：化学工业出版社，2009（22）：52-53.

[8]裘式纶，霍庆洲，肖丰收.塑胶跑道的质量控制[M].1998：155-156.

[9]程素兰.塑胶场地的施工工艺与技术[M].山西建筑出版社，2009：52-53.

[10]高小燕.塑胶体育场地施工工艺及施工质量控制研究[J].科技风，2013（5）：88-89.