人造草坪目前被廣泛用于公園、幼兒園場地、球場和學校操場等地。但是對于人造草坪材料是否有毒有害，以及“熱島效應”對活動人群的安全問題，越來越引起人們的普遍關注。本文將通過對渭濱區小學的人造草坪的調查情況，結合專家對人造草坪調研的相關文獻和數據報告后，提出人造草坪對大氣環境和人體可能存在的危害因子。人造草坪中有害物質的揮發對大氣的污染問題各國都在積極尋找革新的辦法，隨著我國部分擁有知識產權有實力企業的崛起，我國的人造草坪質量會隨著全球一體化蓬勃發展而逐漸提高。

　　一、國內人造草坪現狀

　　人造草坪誕生于上個世紀60年代的美國，它是以非生命的塑料化纖產品為原料，采用人工方法制作的擬草坪。由于人造草坪養護簡單、排水迅速、場地平整等功效，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、公園和各個運動場館以及學校運動場地的建造。目前國內有20多家人造草坪的生產商，從規模、設備、技術、產品質量、銷售能力等指標來看，真正有實力的只有寥寥數家。其他生產商目前還處于小工廠、非專業生產的階段，甚至有些生產商是由地毯廠轉變而來。這些人造草坪生產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，缺乏一定的市場操作能力，缺乏非常專業的管理團隊和技術人員;致使國內的人造草坪質量參差不齊，低檔產品泛濫，同時國內編織低端產業發達，但核心材料草絲纖維制備高端產業空白。我國所使用的人造草坪大多依靠賴進口，昂貴的價格會使許多的學校望而卻步，有的不得不從一些小作坊式的生產廠家選購低價劣質的產品。

　　二、人造草坪的結構

　　人造草坪由3層材料組成。基礎層是由夯實土層、碎石層和瀝青或混凝土層組成。基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物。生產廠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脂便宜,故填料的加入能降低塑料的成本。

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

　　(3)增塑劑：為了提高塑料在加工時的可塑性和制品的柔韌性、彈性等，

　　在塑料制品的生產加工時要加入少量的增塑劑。增塑劑通常是具有不易揮發的分子量較低的固體或液體有機化合物。主要為脂類和酮類、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,它可對實驗動物的生殖器官、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程中,由于受熱、光氧的作用,過早地發生降解,氧化斷鏈、交聯等現象,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早老化而加入的少量能起穩定化作用的物質,例如,添加酚類和胺類等有機物能抗氧化,炭墨則可用作紫外線吸收劑; 熱穩定劑是除增塑劑外塑料制品中用得最多的添加劑。總的來說, 環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機物或磷酸酷類和含澳化合物等有機物。

　　(6)著色劑：為使塑料制品具有特定的色彩和光澤,可加入著色劑。著色劑按其在著色介質中的溶解性分為染料和顏料。染料皆為有機化合物,可溶于被著色的樹脂中;顏料一般為無機化合物,不溶于被著色介質,其著色性是通過本身的高分散性顆粒分散于被染介質,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,給人以顏色的視覺。顏料不僅對塑料具有著色性,同時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,有時還加入潤滑劑、抗靜電劑、發泡劑、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。

　　塑料纖維的生產原料來源極其復雜,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法見到的微生物。原料在加工的過程中,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過程中為掩蓋原料雜質多而加入著色劑,所以常見各種色彩炫麗的草坪。其滲透性、揮發性較強,遇油、熱時易滲出。若是有機著色劑,還含有苯并芘致癌物,可導致胃癌、腸癌等，有的再生塑料生產中加入大量的碳酸鈣及滑石粉等無機礦物填充料,衛生指標蒸發殘渣大大超標,學生在上面玩耍時誤食，進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, ,進入人體形成危害。

　　綜上所述,再生塑料纖維主要存在的污染因子及其對人體和環境的危害如表一所示。

塑料纖維和橡膠粒主要污染因子	對環境和人體的危害
固化劑(六亞甲基四胺、乙二胺、順丁烯二酸酐等)	六亞甲基四胺主要引起皮炎和濕疹。  乙二胺對粘膜和皮膚有強烈刺激性,接觸易引起結膜炎、支氣管炎、肺炎或肺水腫,并可發生接觸性皮炎,可引起肝、腎損害,皮膚和眼直接接觸其液體可致灼傷,還可引起職業性哮喘。  順丁烯二酸酐粉塵和蒸氣具有刺激性,吸入后可引起咽炎、喉炎和支氣管炎,可伴有腹痛,眼和皮膚直接接觸有明顯刺激作用,并引起灼傷。慢性影響:慢性結膜炎,鼻粘膜潰瘍和炎癥。有致敏性,可引起皮疹和哮喘。
增塑劑(鄰苯二甲酸二丁醋等	對皮膚粘膜有刺激作用,有輕度致敏作用。接觸者可引起多發性神經炎,脊髓神經炎及顱神經炎,過敏性鼻炎,皮炎及胃腸炎、有誤服后引起惡心、頭暈及中毒性腎炎等。
穩定劑(硬脂酸鉛等類)	鉛化合物健康危害:表現為頭痛、失眠、健忘、易興奮等,特別是對小兒更為嚴重,可以出現多動癥,并嚴重影響智力發育，干擾血紅素的合成,嚴重時會貧血、食欲減退、便秘、腹痛、可以出現肝臟腫大,壓痛及腎性高血壓。特別是對胎兒影響很大,易造成流產,胎兒異常等,對男性則有性功能減退,精子減少等癥狀。鈉化合物健康危害:運動系統表現為下肢肌肉疼痛，用力壓迫骨骼后有疼痛感，骨質疏松。咳嗽、呼吸困難,引發肺炎、肺水腫。引起慢性間質性腎炎、慢性腎功能衰竭、惡心、嘔吐、腹痛、嗅覺障礙、睡眠不安、虛脫。
阻燃劑(氧化銻、磷酸脂類和含溴化合物	通過食物鏈不斷地進入并累積于人體內,將導致發育性毒害神經效應,如自發意識的改變、學習能力和記憶能力的損害,還會影響嬰兒的大腦發育以及荷爾蒙平衡,出生嬰兒食用母乳時也可能會產生同樣后果。
有毒氣體(HCl等)	對眼和呼吸道粘膜有強烈的刺激作用。急性中毒:出現頭痛、頭昏、惡心、眼痛、咳嗽、痰中帶血、聲音嘶啞、呼吸困難、胸悶、胸痛。重者發生肺炎、肺水腫,眼角膜可見潰瘍或混濁。皮膚直接接觸可出現大量粟粒樣紅色小丘疹而呈潮紅痛熱。慢性影響:長期較高濃度接觸,可引起慢性支氣管炎、胃腸功能障礙及牙齒酸蝕癥。
著色劑(如苯并芘等）	強致癌物,可導致胃癌、腸癌等
	其他未知的毒物及微生物、病菌

表一 塑料纖維和橡膠粒主要污染因子及其危害

　　人造草坪通過加鋪一層由回收的輪胎制成的直徑為3毫米或更細小的橡膠顆粒作為墊子。有時橡膠粒還會混合以硅沙作為填料。

　　四、橡膠粒填充物的危害識別

　　最常見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，不同廠家添加配方也不同。輪胎橡膠還含有多環芳烴(PAHs)、鄰苯二甲酸酯和揮發性有機化合物(VOCs)。橡膠在燃燒后可能產生CO、SO2、H2S、HCN、NO2、HCI、砷、鎘、鉛、鎳、多環芳烴和揮發性有機化合物。一些研究顯示，這些化學物在橡膠燃燒時會被大量釋放，也可以在橡膠顆粒老化的過程中被緩慢釋放出來。

　　加州環境健康危害評估辦公室(OEHHA)在其2007年1月題為“運動場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，輪胎橡膠顆粒可釋放出49種化學物。基于一項模擬胃液消化的實驗，OEHHA估算了人終生一次攝入橡膠顆粒患腫瘤的風險為千萬分之1.2，遠低于百萬分之1的最低風險閾值。在一個手試實驗中，OEHHA估算人通過手、口途徑接觸橡膠顆粒填充物，攝入1，2-苯并芘(輪胎橡膠中發現的一種可疑人致癌物)而患腫瘤的風險增至百萬分之2.9。這一估算值是建立在常規運動場最初12年使用壽命的假設基礎上。作者認為該致癌風險“較最低水平略高。”

　　美國康乃狄克州環境與人群健康公司于2007年夏季委托康乃狄克州農業實驗站進行一項研究，以確定橡膠顆粒中的毒性物質能否釋放至空氣或水體。名為“人造草坪”的報告(Artificial Turf)中，用質譜-氣相色譜方法共檢測出25種化學物，其確定性為72～99%。肯定包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，這些填充顆粒可通過空氣傳播，被吸入體內，并可隨著衣物和運動器材被帶入屋內。對成人而言，黑色細小的橡膠顆粒充其量不過是惹人生厭。但是當兒童暴露于這些填充物時會不會有什么危害。非營利的草根環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?”

　　綜上所述,橡膠粒主要存在的污染因子及其對人體和環境的危害如表二所示。

橡膠粒主要污染因子	對環境和人體的危害
烷烴、芳香烴碳氫化合物	烷烴:蒸氣具有麻醉和痙攣作用;芳香烴:致癌效用。
多環芳烴	對人體的主要危害部位是呼吸道和皮膚。常見癥狀有日光性皮炎,座瘡型皮炎、毛囊炎及疣狀生物等。多環芳烴落在植物葉片上,會堵塞葉片呼吸孔,使其變色,萎縮,卷曲,直至脫落,影響植物的正常生長和結果。
含硫化合物(H2S、硫醇類和SO)	H2S:通過呼吸道進入體內,易引起中毒;硫醇類:主要作用于中樞神經系統,吸入低濃度可引起頭疼惡心、高濃度引起呼吸麻痹致死;SO:對眼及呼吸道粘膜有強烈的刺激作用,大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息。
CO	進入機體后很快與血紅蛋白結合,加重組織缺氧,導致低氧血癥,引起腦缺氧和腦水腫,還可誘發心血管疾病。
NO2	主要作用于深部呼吸道、細支氣管及肺泡,對肺組織產生刺激和腐蝕作用,引起肺水腫。
顆粒物	進入呼吸道后,能刺激和腐蝕呼吸道黏膜和肺細胞,降低呼吸道防御機能,使呼吸道發病率增高,甚至使死亡率增加。

　　五、人造草坪對土壤和植物的危害識別

　　人造草坪在使用過程中可能影響到周圍相當大的生態系統。人造草坪經過日曬、雨淋、風吹后，其中的有害物質從塑料和橡膠中溶出，隨著雨水等自然降水滲入到土壤中，對土壤產生污染。其對土壤的污染包括改變土壤的物理結構和化學性質,影響植物營養吸收和生長;影響土壤中微生物的活動;破壞土壤內部的生態平衡;有害物質在土壤中發生累積,致使土壤中有害物質超標,妨礙植物生長,嚴重時甚至導致植物死亡。將土壤中的酶和與土壤關系密切的植物作為主要評價受體,通過測定土壤中不同酶的活性變化，以及在土壤中生長的植物的生長發育，測得再生聚乙烯廢塑料資源化工產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。有害物質還會通過植物吸收、轉移到果實體內,通過食物鏈影響人體健康和飼喂的動物;此外,再生建筑材料攜帶的病菌還會傳播疾病,對環境形成生物危害。

　　E H H I項目研究了人造草坪場地是否會通過雨水或水霧噴濺增加水污染。研究發現，橡膠填料中的25種化學物和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濾雨水，化學物沒有經過植被的有效過濾，其中的有害物質隨自然降水流入江河湖泊,使地表水污染;隨著滲透水進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。人造草坪委員會主席Rick Doyle說，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，或者回收利用。然而實際上，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中這一問題更為嚴重。夏季中午時分，人造草坪場地上可以觀察到地表附近的空氣有明顯的受熱扭曲現象。有關實驗數據表明，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。哥倫比亞大學氣候系統研究中心的副研究員Stuart Gaffin在進行城市樹木和公園的致涼爽收益項目研究時，開始涉及人造草坪運動場的溫度問題研究。利用熱紅外衛星圖像和地理信息系統，Gaffin發現城市里很多最熱的地方是人造草坪場地。現場研究的直接溫度測量數據顯示，人造草坪運動場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℉，太陽直射的天然草坪的溫度是85℉，而鄰近的人造草坪運動場的溫度則達到了140℉。

　　人造草坪的許多物理特性，包括黑色素、低密度質量、不能使水氣化以降低周圍空氣溫度，使其在太陽照射下能快速升高溫度。這不僅對在運動場上活動的人有害，還會加劇“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。通過對黑色屋頂和人造草坪場地的多次現場調查，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醫學院兒童環境衛生特別小組的醫學主任Joel Formans說過：“在溫度超過122℉的表面上呆10分鐘以上即可造成皮膚損傷，因此這個問題的確實需要關注。”

　　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沒有危害, 但是也存在一些病原菌, 并且能夠向周圍的環境中擴散, 導致人類過敏反應, 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不良，空氣濕度大、細菌可保持較長生存時間和致病性。為了解人造草坪細菌分布及物種組成情況,我們對我市部分學校的人造草坪跑道、籃球場、升旗臺不同場所細菌分布狀況于2003年元月進行了檢測。

　　材料和方法

　　1、培養基

　　營養瓊脂培養基, 以及富集培養基、分離培養基、保存培養基、生理生化試劑和無菌水等。

　　2、儀器和鑒定卡

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

　　3、采樣布點

　　2013年元月7日至10日、對6所學校3個采樣點進行草坪真菌總數監測。

　　4、采樣方法

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

　　以空氣細菌總數15個/皿為評價標準。升旗臺中細菌總數監測合格率很高, 跑道和籃球場合格率則較低, 表明了活動時間長、運動劇烈、學生活動頻繁有很大的關系。

場所	樣品份數	合格份數	合格率
跑道	12	2	16%
籃球場	10	3	30%
升旗臺	11	7	64%

　　對已采樣的人造草坪已鑒定的細菌共有6種,其中革蘭陽性菌較多( 約占72.5%) , 革蘭陰性菌較少( 約占32.6%) , 其中優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相一致。

物種	跑道	籃球場	升旗臺	平均
革蘭氏陽性菌71.	77.3	79.5	60.7	72.5
芽孢桿菌屬	26.3	28.7	17	24
微球菌屬	37.6	38.8	24	33.5
葡萄球菌屬1	19.7	16	12	15.9
微桿菌屬	3．5	2.7	1.7	2.6
革蘭氏陰性菌28.	33	35.7	29	32.6
假單胞菌屬	18.8	19.7	14	17.5
產堿桿菌屬7.	9.6	8.8	7.3
未鑒定	7.9	6	8

場所	樣品份數	合格份數	合格率
跑道	12	2	16%
籃球場	10	3	30%
升旗臺	11	7	64%

　　人造草坪制造商Sprinturf資助的一項工業研究發現，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5萬倍。這些致病細菌會隨著粉塵的風揚和學生的運動被帶到空氣中，可引起吸入性過敏性霉塵病。病人胸悶、咳嗽、發熱、乏力、關節痛等。尤其對一天在人造草坪中帶領學生活動超過3小時的體育教師人身健康構成很大的威脅。

　　結 語

　　綜合上述可知，廉價人造草坪本身的有毒有害物質是導致校園環境和學生安全問題的重要因素之一。目前，世界各地的人們越來越重視環境污染對人體危害的問題，低廉人造草坪中有害物質的揮發對大氣的污染不容忽視，對于人造草坪填充物的關注，歐洲公司也在尋找革新的辦法，例如，意大利正嘗試在市場上推行無毒的新型熱塑性材料作為填料的人造草坪。一家地板商MONDO產生的ECOFILL,是一種專項技術的聚烯氫顆粒，專用于人造草坪。該公司聲稱，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，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，各國對人造草坪的質量安全問題也制定了越來越嚴格的限量標準。國際足聯(FIFA)提出了人造草坪足球場的評估標準—— “FIFA推薦標志”的認證。FIFA推薦標志只頒發給那些通過了一系列嚴格的實驗室及場地測試的人造草坪足球場，而不僅是單塊草皮，因此，制造商首先必須通過實驗室測試，包括產品鑒定、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。通過了這些測試后，對所有鋪裝好的足球場進行現場測試，其中包括場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。自國際足聯推行人造草坪場地品質認證以來，全世界6大區的270個成員國中，有19個公司鋪設的106塊場地獲得認證。6大區足聯獲得FIFA推薦2星和FIFA推薦1星認證的場地數量如下表所列。

區域	FIFA推薦2星	FIFA推薦1星
歐洲（UEFA）	19	52
亞洲（AFC）	0	19
大洋洲（OFC）	0	0
非洲（CAF）	1	2
北美洲（CONCACAF）	0	8
南美洲（CONMEBOL）	4	1

　　從表中可以看出，歐洲人造草坪場地通過認證的數量最多、級別最高;亞洲僅有19塊場地通過1星級別認證，而中國尚無通過FIFA品質認證的場地。隨著中國人造草坪行業的發展，我們相信將出現追求卓越品質的企業積極申請FIFA品質認證，并期待通過推行FIFA品質概念，遏制中國人造草坪行業良莠不齊、魚目混珠的現象，讓我們少年兒童在潔凈的天空下快樂的成長。