苯和苯系物是合成材料面层原料中可能含有的对人体危害较大的一类有害物质,苯、甲苯和乙苯都被列入我国《危险化学品目录(2015 版)》,苯的生殖细胞致突变性为类别1B、致癌性为类别 1A,反复接触特异性靶器官毒性为类别 1,吸入危害分类为 1 类,是典型的中枢神经危害物和致白血病物质。甲苯和乙苯的吸入危害都是类别 1。甲苯、二甲苯的毒性及化学性质相似,在合成材料面层运动场地施工中的作用相同,主要作为溶剂使用。抽样检测结果显示这两种物质均有不同程度的检出。根据表 38,以空气接触浓度为计算依据,并结合行业技术水平现状,对计算值进一步加严,将苯的有害物质释放量指标定为≤0.10 mg/(m2·h),拟通过指标设定引导企业不使用苯和含苯的原料,并在生产工艺中严格控制苯的残余量;将甲苯、二甲苯、乙苯三种类似物质以总和的形式作为释放量指标,并充分考虑此类物质的危害性,将总和有害物质释放量指标定为≤1.0mg/(m2·h),引导企业减少使用含有苯系物的原料,开发替代型工艺,由此有效保障学生远离此类苯系物的伤害,保证学生身体健康。
二硫化碳是损害神经和血管的毒物,急性中毒表现为头晕、头痛、眼及鼻粘膜刺激症状,重度中毒可呈短时间的兴奋状态,继之出现谵妄、昏迷、意识丧失,并可因呼吸中枢麻痹而死亡,严重中毒后可遗留神衰综合征,中枢和周围神经永久性损害。橡胶需要通过硫化把塑性的胶料转变成具有高弹性的橡胶,二硫化碳是该过程中的重要反应溶剂。尽管硫化温度较高,但是二硫化碳可能以单体形式被包裹在橡胶的网状结构中,没有挥发完全。在后期的使用过程中,紫外线、温湿度和表层材料的破损等自然或人为情况会导致游离二硫化碳重新被释放出来,造成学生健康损害。因此,需要严格控制合成材料运动场地面层中二硫化碳的释放量。本标准以空气接触浓度为计算依据,取其中较严格的指标,设定合成材料运动场地面层成品中二硫化碳的释放量限值为≤1 mg/(m2?h)。
3.2.2.4 有害物质释放量测试方法
3.2.2.4.1 方法提出
在确定采用环境舱法测试合成材料面层成品在 60℃条件下有害物质释放量的前提下,本标准对于 TVOC,苯,甲苯/二甲苯/乙苯总和,二硫化碳和甲醛的采样及分析全部引用表40 所示的标准方法进行。但是考虑到分光光度法测试效率的问题,本标准在二硫化碳的测试上增加了附录 I 的 I.7 部分,该部分内容主要参考了 GB.Z 160.33 和美国 EPA TO17 的方法。GB.Z160.33 使用活性炭做吸附剂富集二硫化碳,苯解吸后用分光光度法或气相色谱定量检测,其中洗脱剂苯长期实验使用,污染环境并且不利于实验人员健康。EPA TO17 使用 Spherocarb 吸附管富集二硫化碳,热解吸洗脱后气相色谱质谱联用定量,但是Spherocarb 极易被高沸点挥发性化合物污染,而且较少使用。考虑到合成场地面层相对于普通材料而言高沸点挥发性有机化合物释放量较高,本标准结合实际实验数据确定采用活性炭管富集、热解吸后气相色谱质谱法定量的方法进行二硫化碳的释放量测试。
3.2.2.4.2 二硫化碳测试方法的实验验证
(1)标准曲线绘制
分别取1μ L,2μ L,3μ L,5μ L,10μ L的100 μ g/L的CS2标准溶液注入活性炭吸附管,同时用 100mL/min 的惰性气体进行吹扫。5 min 后取下吸附管密封,按照附录 I.7 部分进行。以峰面积为纵坐标 CS2浓度为横坐标绘制标准曲线,具体如图 3 所示。
(2)热解吸效率验证
分别取 2μ L 1000 μ g/L 的 CS2标准溶液注入 6 根活性炭吸附管,同时用 100 mL/min的惰性气体进行吹扫,于 5 min 后取下吸附管。用热解吸仪将每根吸附管重复解吸两遍并对其结果进行比较(具体如图 4 所示)。结果表明,用热解吸系统可以 100%将 CS2从活性炭管中解吸,完全可以替代现有方法中的溶剂解吸过程,且附录 I.7 所述方法更为环保。
(3)吸附管存储环境
为表征吸附管存储温度和时间对测试结果的影响,将吸附管在室温和-18℃分别存放不同的时间,按本标准附录 I.7 所述方法对其结果进行表征,结果如表 42 所示。
由上表可见,吸附管中 CS2浓度并未随着保存时间的延长而损失,采集样品吸附管至少可以保存 3 天;常温或是低温保存所得结果无显著差异,实验过程中选择常温保存即可。
3.2.3 合成材料面层成品的气味等级
评价材料的安全性一方面是其化学物质含量或释放量是否达到了危害健康的水平,另一方面其气味也是评价是否会对人的嗅觉造成刺激的主要手段。尽管“有害的化学物质不一定有气味,有气味的化学物质也不一定有害”,但是合成材料运动场地的气味是人可直接感受到的,刺激性气味会引起运动场地使用者的担忧。2015 年以来,塑胶跑道之所以成为学生家长和媒体关注的焦点,其气味问题是一个重要的诱因。
目前,在室内装饰装修材料、纺织品、食品接触材料、汽车内饰材料等很多领域中,引入气味评价法控制材料的环保水平已经是一种通用的做法,相关的标准体系也较为成熟,相关部分标准见表 43,这些标准的操作方法类似,都是采用嗅觉分级的方式评价材料的气味等级,只是在温度、承载率等细节规定上有所不同。
考虑到合成材料面层中大量使用胶粘剂,从材料相关性角度出发,本标准主要参照HG/T 4065-2008《胶粘剂气味评价方法》中规定的气味等级评定法进行气味等级评价,并结合合成材料面层的实际特点进行优化,具体调整见表 44。