人造草坪運動場對人體健康影響的研究進展

劉飛龔波陶然成董眾鳴庹偉

1上海體育學院體育教育訓練學院（上海 200438）

2成都體育學院體育教育訓練2系（成都 610041）

人造草坪運動場對人體健康影響的研究進展

劉飛1龔波1陶然成1董眾鳴1庹偉2

1上海體育學院體育教育訓練學院（上海 200438）

2成都體育學院體育教育訓練2系（成都 610041）

隨著人造草坪運動場被廣泛使用，其對人體健康的影響越來越受到關注。現(xiàn)有研究結(jié)果顯示：人造草坪運動場中的橡膠顆粒和人造草葉包含揮發(fā)性有機化合物（VOCs）、半揮發(fā)性有機化合物（SVOCs）、金屬和微粒物質(zhì)；VOCs和微粒物質(zhì)不易引起人體健康風險，而多環(huán)芳烴（PAHs）和金屬鉛引起人體健康風險的幾率較大。人體接觸這些化學物質(zhì)有3種途徑：皮膚、吞咽和呼吸；人體長期通過呼吸途徑接觸化學物質(zhì)可致健康風險，但另兩種接觸途徑也不應忽視，尤其對于青少年兒童來說。提示：人造草坪運動場對青少年兒童的健康影響需被重視及研究；我國人造草坪運動場的使用管理與健康風險研究、健康防護需盡快開展。

人造草坪；運動場；化學物質(zhì)；健康；接觸途徑

1 前言

人造草坪運動場和天然草坪運動場相比具有建造和維護費用低、節(jié)約水資源、可以全天候使用等優(yōu)點［1］。因而，為滿足公眾日漸增長的體育需求并減少政府公共開支，西方國家近些年建造了大量的人造草坪運動場。但球場的人造草葉和橡膠顆粒都由石油成品制成，在制造過程中會使用硫化劑、催化劑、抗氧化劑和增塑劑等多種添加劑以及苯和烷基等化合物［2］，可能引起人體健康風險。事實上國外已發(fā)生多起疑似人造草坪傷人案例，如美國足球教練Amy Griffin迄今搜集到了63例經(jīng)常在人造草坪運動場訓練和比賽的足球守門員罹患癌癥的病例[癌癥類型主要是淋巴瘤（如霍奇金淋巴瘤）和白血病][3]。美國知名新聞網(wǎng)NBC也就人造草坪運動場的健康影響做過系列專題報道[4]，社會反應強烈，相關政府部門和學者繼而進行了大量的實驗室研究和球場實地檢測研究以回應公眾的疑慮。然而我國在人造草坪運動場對人體健康影響的研究方面還處于空白。本文通過對國外已有研究進行系統(tǒng)歸納與梳理，為國內(nèi)開展相關系列研究提供借鑒和啟示，為完善人造草坪運動場建造標準，確保使用人群的健康提供參考。

2 人造草坪運動場包含的化學物質(zhì)和健康風險

1966年美國德克薩斯州休斯敦市建造了世界上第一個公開使用的人造草坪運動場——阿斯托洛體育場（AstroTurf），其球場表面鋪設了短絨塑料纖維（Chem?grass），纖維之間沒有填充任何具有彈性的材料。20世紀80年代第2代人造草坪運動場在人造草葉中填充了沙粒，但運動員普遍抱怨球場表面仍比天然草皮堅硬，從而帶來身體傷害。20世紀90年代后期，第3代人造草坪運動場在人造草葉中間填充了多由回收廢舊輪胎加工而成的橡膠顆粒[也有三元乙丙橡膠（EPDM）顆粒和熱塑彈性體（TPEs）顆粒，但這兩種類型填充物使用率較低]或橡膠顆粒和沙粒的混合物，人造草葉也由尼龍材料演變成尼龍、聚乙烯、聚丙烯以及尼龍和聚乙烯相混合的材料。這種結(jié)構(gòu)使人造草葉保持直立形狀并使球場表面更富彈性，增加沖力吸收能力和減少運動人群的受傷幾率?，F(xiàn)今普遍使用的是第3代人造草坪球場，但人造草葉和橡膠顆粒均由石油成品制成，其中包含多種化學物質(zhì)。

Dye等［5］研究發(fā)現(xiàn)，人造草坪運動場中包含將近100種化學物質(zhì)和微粒物質(zhì)，還有其余200種被檢測到但未正式確定的化學物質(zhì)。Hofstra［6］也發(fā)現(xiàn)由回收輪胎制成的橡膠顆粒向空氣中釋放了近乎同等數(shù)量和類型的化學物質(zhì)。挪威公共衛(wèi)生研究所和腫瘤醫(yī)院搜集了3個室內(nèi)人造草坪運動場的空氣樣本，在由橡膠顆粒作為填充物的Manglerudden運動場共檢測到234種化學物質(zhì)，能確定的為29種［7］。美國加州環(huán)境健康危害評估辦公室（OEHHA）指出，回收輪胎加工制成的橡膠顆?？舍尫懦?9種化學物質(zhì)［8］。美國康乃狄克州農(nóng)業(yè)實驗站利用氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）在橡膠顆粒中發(fā)現(xiàn)了25種化學物質(zhì)，其確定性為72%～99%［9］。美國紐約環(huán)境保護部和健康部［1］、紐約健康和心理衛(wèi)生部［10］對紐約市2個人造草坪運動場進行研究后分別發(fā)現(xiàn)了65種和85種化學物質(zhì)。美國耶魯大學的研究也發(fā)現(xiàn)，人造草葉和橡膠顆粒共包含96種化學物質(zhì)，多達一半化學物質(zhì)未進行毒性評估，在進行毒性評估的化學物質(zhì)中，20%是潛在致癌物[11]。綜上，人造草坪運動場的主要構(gòu)成材料——人造草葉和橡膠顆粒中含有幾十甚至上百種化學物質(zhì)，這些化學物質(zhì)可具體歸類為揮發(fā)性有機化合物（VOCs）、半揮發(fā)性有機化合物（SVOCs）、重金屬和微粒物質(zhì)［12］（見表1）。這些化學物可能被長期釋放到球場周圍環(huán)境中，具有生物累積性、致癌性、生殖毒性和突變性［13］。因而經(jīng)常在人造草坪運動場上運動的人遭受的健康風險更大。主要表現(xiàn)在以下3個方面：

（1）人造草葉和橡膠顆粒由石油化學產(chǎn)品制成，具有高度可燃性、結(jié)構(gòu)非穩(wěn)定性。為增強人造草坪材料的阻燃特性、耐高溫性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐磨性等，在制造過程中會使用阻燃劑、著色劑、增塑劑、硫化劑和殺菌劑等。例如，為使橡膠顆粒柔軟且富有彈性，生產(chǎn)加工時會加入增塑劑，常見的有鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）和鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）等。我國目前使用最多、應用最普遍的是鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）[14]。眾多對大鼠的研究表明，DEHP不僅可以引起大鼠生殖與發(fā)育毒性、呼吸毒性、神經(jīng)毒性，其還具有致畸、致癌作用與內(nèi)分泌干擾作用。Voss等[15]在用300 mg/kg/d的DEHP對SD大鼠進行159周染毒后發(fā)現(xiàn)，DEHP誘導了SD大鼠肝臟及睪丸組織內(nèi)腫瘤的發(fā)生，并呈現(xiàn)出明顯的劑量依賴效應；在對小鼠進行類似的處理時，也發(fā)現(xiàn)了類似的效應。朱海濤等[16]的研究結(jié)果也表明，DEHP可以促進SK-N-SH細胞在體外生長，因而會促進神經(jīng)母細胞瘤等兒童腫瘤的發(fā)生發(fā)展。因此人體長期接觸人造草坪運動場中的化學物質(zhì)可能觸發(fā)健康風險。

（2）標準的人造草坪運動場可使用超過4噸的由廢舊橡膠制品（如汽車輪胎）制成的橡膠顆粒[17]。人們運動時，這些橡膠顆粒會被帶入到鞋子和衣服甚至是口、眼和頭發(fā)之中，增加了人體接觸毒物的機會。美國環(huán)境與人類健康公司（EHHI）調(diào)查了14個橡膠顆粒樣本，共發(fā)現(xiàn)92種化學物質(zhì)，其中有一半化學物質(zhì)未被政府部門制定健康標準，剩余化學物質(zhì)中有11種屬于致癌類物質(zhì)，20種化學物質(zhì)會對皮膚、眼睛和肺部產(chǎn)生刺激[18]。而且，隨著球場使用年限的增加，橡膠顆粒容易被磨損成包含某些致癌物的粉塵。粉塵一旦被吸入，會到達肺部的最深層組織，并經(jīng)過肺循環(huán)和血液循環(huán)遍及全身，從而引起血癌、淋巴癌等健康疾患。血癌和淋巴癌這兩種癌癥都極大地受環(huán)境中的毒物誘發(fā)。足球運動員尤其是守門員的患癌風險更大，如前述提及的美國足球教練Griffin迄今搜集到了63例足球守門員罹患癌癥的病例。

（3）夏季時人造草坪運動場的溫度高于周圍環(huán)境溫度。人造草葉由化學纖維制成，具有低密度質(zhì)量和不能使水汽化的特性，太陽照射下球場溫度快速升高，加之黑色的橡膠顆?？晌諢崃浚觿　盁釐u效應”。美國Mount Sinai醫(yī)學院兒童環(huán)境衛(wèi)生中心指出，夏季時人造草坪運動場上的溫度可高達173℉～199℉（≈78℃～93℃），而周圍環(huán)境溫度只有98℉（≈37℃），在溫度超過122℉（50℃）的球場表面呆10分鐘以上即可造成皮膚損傷[19]。另外，溫度過高易使化學物質(zhì)的特性和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，有毒物質(zhì)揮發(fā)速度加快，揮發(fā)的量也增多；加之人體運動時呼吸頻率加快，呼吸深度加深，因而夏季時人們在人造草坪上運動時更容易吸入這些化學物質(zhì)，從而增加健康風險。

表1 人造草坪運動場所包含的化學物質(zhì)

2.1 揮發(fā)性有機化合物（VOCs）與健康風險

揮發(fā)性有機化合物（VOCs）可對健康造成各種不良影響，損害神經(jīng)系統(tǒng)、肝、腎、血液生成器官、遺傳物質(zhì)和生殖器官，并會造成過敏反應和觸發(fā)癌癥。VOCs對人體健康帶來不利影響的程度取決于個人接觸VOCs的持續(xù)時間和頻率，但目前很少有研究指出這類化學物質(zhì)的潛在健康危害［20］。挪威公共衛(wèi)生研究所和腫瘤醫(yī)院研究發(fā)現(xiàn)，3個室內(nèi)人造草坪運動場[兩個運動場分別使用了回收輪胎橡膠顆粒和丁苯橡膠（SBR）顆粒]總的VOCs濃度為716 μg/m3，第2次取樣期總的VOCs濃度為230 μg/m3。研究使用在瓦哈爾（Valhall）球場測量的234 μg/m3濃度來評價人們接觸VOCs的健康風險，最終得出急性的接觸風險可以忽略不計［7］。然而健康風險評估不應基于總的VOCs濃度，因為每個VOC具有不同的化學特性和毒性，且濃度值不等，因此評估健康風險應基于有毒性標準的特定VOCs［21］。Moretto［20］研究發(fā)現(xiàn)，人造草坪球場能釋放出9種VOCs，但這些VOCs的濃度不足以引起身體健康的風險。美國康涅狄格州衛(wèi)生中心檢測了11種不同類型人造草坪運動場中的VOCs，發(fā)現(xiàn)常見的VOCs是乙腈（60-300 ppbV）、二氯甲烷（20-430 ppbV）、甲醇（33-270 ppbV）和甲基異丁基酮（21-150 ppbV），在新建球場（球場編號為A、B和D）的橡膠顆粒中發(fā)現(xiàn)10余種VOCs，在其它使用年限不等的人造草坪運動場的橡膠顆粒中檢測到VOCs少于5種，這些化學物質(zhì)的濃度不足以對人體健康構(gòu)成風險［22］。美國紐約健康和心理衛(wèi)生部使用美國環(huán)境保護局（USEPA）的TO-15方法檢測到球場上空空氣中有8種主要的VOCs，但多數(shù)VOCs濃度都在各自的指導值之下，只有正己烷（2.9 μg/m3vs 0.043 μg/m3）和二氯甲烷的濃度（9 μg/m3vs 2.1 μg/m3）超過了各自的指導值，但該研究也指出在室內(nèi)運動場以及其它運動場中沒有檢測到正己烷以及二氯甲烷，兩者是實驗室常見的實驗用殘留化學物質(zhì)，人造草坪運動場中的VOCs不會給人體帶來健康風險［10］。

綜上，各研究均指出人造草坪運動場中的VOCs不會引起人體健康風險，但明顯存在以下不足：1）都基于短期研究，健康風險評估時間過短，缺乏長期性跟蹤試驗；2）現(xiàn)有的VOCs毒性標準都基于成人，較少探討VOCs對身體各器官、系統(tǒng)（尤其是呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)）發(fā)育尚不成熟的青少年兒童之影響；3）室內(nèi)人造草坪運動場因空氣流通性欠佳可能造成VOCs長期積聚，濃度較高，引起人體健康的風險也較大，然而這方面的探討甚少。上述幾個不足都是今后研究要關注的。

2.2 半揮發(fā)性有機化合物（SVOCs）與健康風險

在半揮發(fā)性有機化合物中，最重要也是檢測到最多的化學物質(zhì)是苯并噻唑（Benzothiazole）和多環(huán)芳烴（PAHs）。苯并噻唑有兩種存在形式，即氣態(tài)和液態(tài)，橡膠顆粒磨損或風化會釋放出這種化學物質(zhì)。苯并噻唑是一個過敏源，和它相接觸會引起過敏反應如接觸性皮炎。有研究指出一次性接觸25 mg的苯并噻唑會引發(fā)接觸性皮炎。紐約健康部研究發(fā)現(xiàn)，橡膠顆粒的瀝出液中包含多達526 ppb的苯并噻唑，但此濃度不會給人體健康帶來風險［1］。Brian等［23］指出，雖然在生物流體實驗中沒有發(fā)現(xiàn)苯并噻唑，但是發(fā)現(xiàn)了苯并噻唑的二量體——2.2苯并噻唑，其在消化液中的濃度為10 mg/kg，不會對人體健康帶來風險。

Dye等[5]在室內(nèi)人造草坪運動場中檢測到了22個濃度在1.0 ng/m3以上的PAHs，其中苊、芴、菲和蒽這4種PAHs因具有高揮發(fā)特性而濃度更高，經(jīng)常運動人群（如職業(yè)足球運動員）通過吸入途徑會帶來健康風險。OEHHA[24]指出，橡膠顆粒中有4種PAHs的濃度超過土壤健康標準值的3倍以上，其中（chrysene）是一種致癌物，運動年限超過12年由于慢性攝入而患癌的風險增加到百萬分之2.9（患癌最低風險基準值為百萬分之1）。羅格斯大學檢測了紐約市部分人造草坪球場中的橡膠顆粒，確定6個不同類型PAHs（都對人體具有高度致癌性）的濃度高于紐約州的住宅健康指導標準[18]。Zhang等[25]也指出，新的橡膠顆粒中PAHs的濃度高于紐約州的土壤健康標準，隨著球場使用年限的增加，PAHs濃度逐漸下降。但用新的橡膠顆替換掉老舊的橡膠顆粒后，PAHs濃度仍較高，人體長期接觸可能帶來健康風險。然而，Schiliro等[26]指出，在整個寒冷季節(jié)的監(jiān)測期內(nèi)，城市交通干道上空PAHs的總濃度在3～13ng/m3之間，被監(jiān)測的人造草坪運動場上空PAHs的總濃度在2.8～15.5ng/m3之間，兩者并未有顯著差異，由橡膠顆粒釋放出的PAHs量可以忽略不計。但是，多個研究已經(jīng)證實，夏季溫度較高時橡膠顆粒會發(fā)生解構(gòu)，那么PAHs是否更容易從中釋放出來從而使球場上空的PAHs濃度升高？該研究未進行探討，今后研究應予以關注。

2.3 重金屬與健康風險

人造草坪運動場中檢測最多的重金屬是鉛。美國新澤西健康和服務部（NJDHSS）對該州12個人造草坪運動場進行的一項研究發(fā)現(xiàn)，10個聚乙烯材料制成的人造草葉中鉛濃度非常低或未檢測到鉛，但2個尼龍材料制成的人造草葉中鉛濃度非常高（每千克人造草葉中的鉛含量分別為3400毫克和4100毫克），這個濃度值高于新澤西環(huán)境保護部（NJDEP）的直接接觸土壤標準（RDCSCC）的鉛含量上限（400 mg/kg土壤），可能對人體帶來健康風險［27］。另外，NJDHSS在老化、磨損較嚴重的球場中發(fā)現(xiàn)了高濃度的鉛粉塵，還在實驗室檢測了分別從住宅和游樂場搜集的人造草葉樣品（都由尼龍或尼龍和聚乙烯相混合制成），結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個樣品中的鉛濃度（分別為4700和3500 mg/kg）都比RDC?SCC值高。Mayo Clinic[28]的研究也發(fā)現(xiàn)，由尼龍或尼龍和聚乙烯混合制成的人造草葉包含高濃度的鉛。Brian等［23］則在新加工的人造草葉樣本中發(fā)現(xiàn)了高濃度的鉛（4400 mg/kg），超過了NJDEP的土壤鉛致害水平（400 mg/kg），孩子長期接觸可能帶來不利健康影響。此外，一些運動場會使用特殊顏色（紅、綠、藍等顏色）的人造草葉，由于專業(yè)染料的使用，這些人造草葉的含鉛量非常高［29］。美國消費者產(chǎn)品安全委員會（CP?SC）指出，一些人造草坪球場的人造草葉包含濃度較高的鉛，這個發(fā)現(xiàn)和NJDHSS的發(fā)現(xiàn)相一致，同時CPSC指出隨著人造草坪球場使用年限的增加，球場表面的人造草葉會逐漸磨損或風化形成高濃度的鉛粉塵，長期接觸會促使孩子體內(nèi)鉛的總量積累［30］。美國疾病控制和預防中心（CDC）聯(lián)合有毒物質(zhì)和疾病登記部（ATS?DR）發(fā)布了一個健康忠告：人體接觸新建人造草坪球場的人造草葉所帶來的健康風險是低的，因為新的人造草葉完好無損，鉛不會被釋放出來，但是隨著人造球場使用年限的增加，人造草葉會風化或磨損形成高濃度的鉛粉塵，人體通過消化和吸入途徑接觸高濃度的鉛粉塵會引起健康風險［31］。美國環(huán)境保護部（USEPA）所做的一項監(jiān)測研究也發(fā)現(xiàn)：6個人造草坪運動場的人造草葉中鉛含量范圍在2 mg/kg到390 mg/kg之間，低于USEPA的土壤鉛含量上限標準（400 mg/kg），但在一個球場重復使用區(qū)域檢測到了高濃度的鉛（700 mg/kg）［32］。Simcox等［22］檢測了11個人造草坪球場人造草葉中的鉛含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鉛含量都在USEPA的土壤鉛含量標準之下，但USEPA的這個定義值只適用于建筑物和土壤，并不適用于人造草坪球場。

綜上，新建的或老化的由尼龍或尼龍和聚乙烯混合制成的人造草葉中含有超過健康標準安全值的鉛，可能對人體帶來健康風險，兒童尤甚。因為兒童身體的各個器官和機能系統(tǒng)尚未發(fā)育完全，比成人更容易受到鉛的影響，在少兒期即使接觸鉛的水平要低得多，也會影響孩子的智力和身體發(fā)育，造成學習困難、生長發(fā)育滯緩等，這是比較常見的。因此，未來的研究要繼續(xù)著重探討人造草葉或橡膠顆粒中的鉛等重金屬對青少年特別是7歲以下兒童的長期健康影響。

2.4 PM 2.5、PM10與健康風險

隨著人造草坪運動場使用年限的增加，橡膠顆粒和人造草葉會逐漸磨損或風化成直徑小于2.5或10的粉塵顆粒。由于其體積小，人在呼吸時會把這些微粒吸入到用于氣體交換的肺部，如果這些顆粒沉積在肺中，那么這些微粒所吸附的化學物質(zhì)或金屬會進入血液循環(huán)，從而引發(fā)心血管和呼吸系統(tǒng)疾?。?3］。Dye等［5］發(fā)現(xiàn)室內(nèi)人造草坪球場（填充物為橡膠顆粒）空氣中的PM2.5濃度達到了19 μg/m3。但該研究沒有檢測球場外空氣中的PM2.5濃度以作比較，因此對于探知室內(nèi)球場的PM2.5來源是非常困難的［34］。美國環(huán)境保護部（USEPA）［32］、紐約環(huán)境保護部和健康部［1］、紐約健康和心理衛(wèi)生部［10］都指出室外人造草坪運動場不會釋放出大量的PM2.5和PM10微粒物質(zhì)，且室外運動場空氣中的PM2.5濃度和球場逆方向空氣中的PM2.5濃度有差異，人造草坪球場并不是PM2.5的釋放來源。PM2.5的來源有很多，有化石燃料燃燒和燃油發(fā)電廠等固定源，柴油車輛等移動源和冶煉等某些工業(yè)源［10］，因此未來的研究要進一步明確人造草坪運動場上空空氣中的顆粒物來源。另外，室內(nèi)場館的通風條件不是很好，PM2.5/PM10和揮發(fā)性有機化合物是否會在場館內(nèi)積聚，未來的研究應對室內(nèi)、室外運動場空氣中的微粒物質(zhì)濃度進行對比分析以得出一個確切的結(jié)論。

3 接觸橡膠顆粒和人造草葉中化學物質(zhì)的路徑分析與健康風險

人們接觸人造草葉和橡膠顆粒中的化學物質(zhì)有3種途徑：（1）手接觸橡膠顆粒和人造草葉后將手放入口中，或不洗手直接吃東西而被誤食，或直接吞食橡膠顆粒和人造草葉；（2）人體運動時呼吸道和肺部吸入橡膠顆粒和人造草葉產(chǎn)生的微粒和化學物質(zhì)或蒸汽（人造草坪球場表面溫度比周圍環(huán)境溫度更高，使球場上空的空氣發(fā)生扭曲）；（3）裸露的皮膚直接接觸橡膠顆粒和人造草葉。圖1顯示了人體接觸人造草坪運動場中化學物質(zhì)和微粒物質(zhì)的3種途徑：吞咽（消化接觸）、呼吸（吸入接觸）以及皮膚附著或摩擦（皮膚接觸）［2，7，8，12，35-37］。接觸這些化學物質(zhì)對人體所造成的潛在健康影響程度依賴于人體接觸化學物質(zhì)的數(shù)量、化學物質(zhì)進入身體的方式（吞咽、呼吸和皮膚附著或摩擦）、接觸化學物質(zhì)的頻率以及這些化學物質(zhì)的毒性［35］。

3.1 運動時呼吸和健康風險

人體通過呼吸吸入橡膠顆粒和人造草葉釋放的VOCs、SVOCs和微粒物質(zhì)是一個重要的接觸途徑，特別是對于具有高通氣率的運動員來說［2］。Menichini等［38］研究發(fā)現(xiàn)，如果職業(yè)運動員在人造草坪運動場進行為期30年的大活動量（大活動量定義為全年每周5天，每天5小時），那么吸入人造草坪運動場釋放的多環(huán)芳烴（PAHs）類化學物質(zhì)所帶來的患癌風險超過了百萬分之一標準值，但對不頻繁使用運動場人群和業(yè)余運動員不會造成健康風險。Moretto［20］研究發(fā)現(xiàn)，人造草坪球場安裝28天后所釋放的VOCs濃度下降了70%，因此，VOCs濃度的大幅度下降使青少年吸入VOCs所帶來的患癌風險降低到百萬分之一標準值以下。但是，如果使用在室內(nèi)人造草坪球場測量的VOCs數(shù)據(jù)來評估通過吸入途徑對人體所造成的健康風險時，總體的患癌風險率仍超過了百萬分之一標準值［39］。另外，人造草坪球場能夠吸收熱量，從而導致運動場表面溫度比周圍空氣的溫度要高得多。美國猶他州楊百翰大學（BYU）在2002年6月監(jiān)測到人造草坪運動場的平均表面溫度為117°F（47.2℃），而天然草地和瀝青場地的平均表面溫度分別為78°F（25.6℃）和110°F（43.3℃）［35］。在高溫或烈日照射條件下，人造草坪球場的橡膠顆粒和人造草葉會釋放出一些化學物質(zhì)，包括VOCs［1］，人們長期在這種條件下運動會對健康帶來不利影響。挪威公共衛(wèi)生研究所和腫瘤醫(yī)院指出運動員在訓練或比賽時會吸入橡膠顆粒釋放出的VOCs，根據(jù)橡膠顆粒釋放的VOCs最小量計算對運動員造成的健康風險：根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和知識，即使是易受影響人群（如兒童、老人等）在室內(nèi)人造草坪運動場運動時不會帶來健康風險，但現(xiàn)有的關于室內(nèi)人造草坪運動場中的許多VOCs的毒理學數(shù)據(jù)很少或根本沒有，而且也未能鑒別出室內(nèi)球場空氣中所有的VOCs。因此，需要更多的接觸橡膠顆粒中化學物質(zhì)的相關哮喘和呼吸道過敏等數(shù)據(jù)［7］。

圖1 人體接觸人造草坪運動場中化學物質(zhì)和微粒的路徑

綜上，經(jīng)常在人造草坪運動場運動的人（如運動員）通過吸入途徑接觸化學物質(zhì)可能造成人體健康風險。另外，在相同的環(huán)境和身體活動條件下，兒童每千克體重呼吸的空氣比成人更多，這就增加了通過呼吸接觸化學物質(zhì)的總量；而且兒童的呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)發(fā)育不健全，如果吸入過量的化學物質(zhì)會延緩或損害這些系統(tǒng)的發(fā)育，從而造成終身傷害。未來的研究要更多地探討吸入人造草坪球場釋放的化學物質(zhì)對兒童身體健康的影響，并確定一個行之有效的評價指標。

3.2 吞咽接觸和健康風險

成人故意或偶然地通過口腔攝入橡膠顆粒和人造草葉的可能性很小，不是接觸這些化學物質(zhì)的主要途徑，但這種可能性會發(fā)生在小孩身上，因為小孩經(jīng)常有用手把東西放到口中或者直接用嘴咬或吃的行為，且其良好的健康習慣尚未形成，如運動后洗手。因此，對孩子通過口腔攝入化學物質(zhì)所帶來的健康風險進行評估是必要的。挪威公共健康研究所和腫瘤醫(yī)院評估了小孩通過口腔攝入橡膠顆粒中化學物質(zhì)所帶來的健康風險，得出的結(jié)論是兒童通過口腔攝入橡膠顆粒的健康風險很低［7］。但是，美國新澤西健康和服務部進行了模擬人體消化系統(tǒng)的實驗室測試，測試發(fā)現(xiàn)攝入含鉛粉塵或橡膠顆粒后，在人體消化過程中這些鉛會被釋放出來從而被小腸吸收進入人體的血液循環(huán)，長此以往血液中的鉛水平會積聚形成血鉛，給人體健康帶來風險［40］。美國加州環(huán)境健康危害評估辦公室（OE?HHA）也進行了一項模擬胃液消化的實驗，估算了人攝入橡膠顆粒后患腫瘤的風險，患癌幾率為千萬分之1.2，遠低于百萬分之一的最低風險值；但在手拭實驗中，OEHHA估算了人們通過手-口方式接觸橡膠顆粒（包含的化學物質(zhì)為1，2笨并菲，輪胎橡膠中發(fā)現(xiàn)的一種可疑致癌物）后的患癌風險增至百萬分之2.9，略高于百萬分之一標準值，這一估算的假設基礎是人們使用人造草坪運動場的年限超過12年［25］。Sunduk等[41]的研究也發(fā)現(xiàn)，橡膠顆粒和人造草葉會風化和磨損成250 μm或更小的含鉛微粒物質(zhì)，低年級小學生通過攝入途徑消化吸收的鉛含量為每天1.56×10－4mg/kg，初中和高中學生每天接觸的含鉛量為4.87×10－5mg/kg，兩個值都高于百萬分之一標準值，會增加人體健康的風險。

綜上，人們在使用人造草坪運動場運動后，如無良好健康習慣的養(yǎng)成，如洗手、洗澡等，長期接觸會對人體帶來健康風險，孩子尤甚。

3.3 皮膚接觸和健康風險

人們在人造草坪運動場訓練或比賽時，裸露的皮膚可能接觸橡膠顆?；蛉嗽觳萑~［7］，尤其對于特定人群如足球運動員來說皮膚接觸化學物質(zhì)和微粒的頻率和時間更多。挪威公共健康研究所和腫瘤醫(yī)院（Nor?wegian Institute of Public Health and the Radium Hospital）基于使用室內(nèi)場地最壞的情景和100%的皮膚接觸估算了通過皮膚接觸到的化學物質(zhì)和微粒量，殘留在皮膚上的化學物質(zhì)含量最大值是1.0 mg/cm2，這個值不會對人體健康造成不利的影響，但皮膚接觸微粒物質(zhì)的量可能達到最大［7］。兩項生物監(jiān)測研究也指出：成年足球運動員大量接觸人造草坪球場的橡膠顆粒后，其尿液中反映人體接觸多環(huán)芳香烴（PAHs）類物質(zhì)的一個生物標志物1-羥基芘的濃度并沒有增加，因此皮膚直接接觸PAHs對人體健康的影響可以忽略不計［36，37］。得出沒有健康影響的結(jié)論是因為運動員在訓練或比賽時會穿戴鞋子和衣服，并且運動員具有自我保護意識［13］。美國橡膠制造商協(xié)會（USRAM）也指出：人體的皮膚具有天然的保護機制，且實際上接觸橡膠顆粒的時間非常短，因此皮膚接觸化學物質(zhì)不會引起系統(tǒng)的毒性［42］。

綜上，通過皮膚接觸人造草坪運動場中的化學物質(zhì)不會對成人帶來健康風險，但是兒童尤其是7歲以下兒童的皮膚保護角化層沒有成人發(fā)達，兒童愛玩、追逐、打鬧的天性增加了皮膚化學物質(zhì)的接觸時間和頻率，因此，兒童皮膚接觸化學物質(zhì)的量和對化學物質(zhì)的反應如過敏、感染等比成人要嚴重?，F(xiàn)有對皮膚接觸的研究都針對成人，目前尚未有針對兒童的皮膚接觸研究，未來應予以考慮。

4 啟示

4.1 我國開展人造草坪運動場健康風險研究是當務之急

《中國足球改革發(fā)展總體方案》等文件的頒布實施必然促使社會和學校修建大量的人造草坪運動場，但目前我國對建造人造草坪運動場無相關國家標準，大規(guī)模建設中會出現(xiàn)魚龍混雜的局面，建造材料使用不當、驗收機制不健全等問題常見。加之國內(nèi)缺乏對人造草坪運動場的健康風險研究，可能對頻繁使用人群尤其是青少年兒童帶來某種程度的健康不利影響。新華社曾在校園足球系列調(diào)研報道中撰文指出“莫讓校園人工草坪成健康殺手”[43]，已對“毒草坪”問題予以關切。為了保護青少年健康，我國學者和相關部門應盡快對人造草坪運動場進行嚴謹?shù)膶嶒炇液颓驁鰧嵉貦z測研究，以確定其對人體健康的影響，杜絕傷害事故發(fā)生。

4.2 建立健全國內(nèi)人造草坪場地國家標準

我國目前現(xiàn)行的只有《人造草坪纖維中總鉛含量規(guī)范》（標準號：ANSI/ASTM F2765-2009）這一標準（這一標準還是推薦標準，不是強制標準），缺乏關于人造草坪運動場的建造、施工、使用材料、材料中所含化學物質(zhì)上限、對空氣質(zhì)量的影響以及運動場上空空氣質(zhì)量要求等相關國家標準。且我國對于修建人造草坪運動場沒有相應的認證標準制度，國內(nèi)安裝鋪設的原材料供應商和承建商資質(zhì)、實力和鋪裝工藝參差不齊，修建的人造草坪球場質(zhì)量難以得到很好的保證。未來國家相關部門應建立人造草坪行業(yè)準入機制，規(guī)范人造草坪運動場修建的流程和驗收程序，對人造草坪運動場地的建設材料和填充物質(zhì)制定國家標準，確定化學物質(zhì)的健康標準值，以確保使用人群的安全。

4.3 明確基于健康風險的場地使用與管理措施

鑒于目前人造草坪運動場對人體健康影響的數(shù)據(jù)和研究較少，為了謹慎起見，有關部門和使用人群應遵循以下建議：1）人造草坪運動場的管理者、建造者、供應商要確定人造草葉以及橡膠顆粒是否含有鉛等化學物質(zhì)，如果檢測到，最謹慎、最保守的方法就是限制人們接觸人造草坪運動場的時間和頻率；2）經(jīng)常使用人造草坪運動場運動的人群，應在運動之后立即洗手或洗澡，并且所穿衣物要分開洗滌，這能減少人身上化學物質(zhì)的附著量；3）已安裝、正在安裝或計劃安裝人造草坪運動場的學校、社區(qū)和企事業(yè)單位應要求供應商進行相應的測試，以確定球場中人造草葉和填充材料的潛在污染物含量是否符合國家目前的標準；4）建造人造草坪球場時應盡量避免使用由尼龍或尼龍和聚乙烯混合制成的人造草葉，因為研究已經(jīng)證實尼龍制成的人造草葉中含有高濃度的鉛；5）對人造草坪運動場進行經(jīng)常性的澆水可有效減少含鉛粉塵和微粒物質(zhì)如PM2.5/PM10的積聚，但這只是權(quán)宜之計，重要的是要對老化、磨損嚴重的球場材料進行及時更換。

[1] New York State Department of Environment Conservation，New York State Department of Health．Assessment of Chemical Leaching，Releases to Air and Temperature at Crumb-Rubber Infilled Synthetic Turf Fields[R].2009.

[2] New York State City Department of Health and Mental Hygiene．A View of The Potential Health and Safety Risks from Synthetic Turf Fields Containing Crumb Rub?ber Infill[R].2008.

[3] Stephanie Gosk，Hannah Rappleye，and Kevin Monahan. Mom of Goalie Who Died of Cancer Wants Answers on Artificial Turf [EB/OL].http：//www.cnbc.com/2015/10/01/ mom-of-goalie-who-died-of-cancer-wants-answers-on-ar?tificial-turf.html.

[4] ArtificialTurf Debate[EB/OL].http：//www.nbcnews.com/ storyline/artificial-turf-debate.

[5] Dye C，Bjerke A，Schmidbauer N，et al.Measurement ofAir Pollution in Indoor Artificial Turf Halls[R].Norwe?gian Institute for Air Research，Norway，2006．

[6] Hofstra.Follow-up Study of The Environmental Aspects of Rubber Infill，A laboratory Study（Perform Weathering Tests）and A Field Study Rubber Crumb from Car Tyre as Infill on Artificial Turf[R].2008．

[7] Synthetic Turf Pitches—An Assessment of Health Risks forFootballPlayer[R].Norwegian InstituteofPublic Health and the Radium Hospital，Oslo，Norway，2006.

[8] OEHHA. Safety Study of Artificial Turf Containing Crumb Rubber Infill Made From Recycled Tires：Measure?ments of Chemicals and Particulates in the Air，Bacteria in the Turf，and Skin Abrasions Caused by Contact with the Surface[R].Office of Environmental Health Hazard Assessment Pesticide and Environmental Toxicology Branch，2010.10.

[9] University of Connecticut Health Center Connecticut Agri?cultural Experiment Station，Department of Public Health，Connecticut Department of Environmental Protection.An Evaluation of the Health and Environmental Impacts As?sociated with Synthetic Turf Playing Fields[R].2010-7.

[10]New York City Department of Health and Mental Hy?giene.Air quality survey of synthetic turf fields contain?ing crumb rubber infill[R].TRC，Windsor，CT.2009-3.

[11]Blumenthal，Nelson Demand Independent Federal Investi?gation into Health Risks from Children’s Playgrounds and ArtificialTurfs Made with Crumb Rubberfrom Scrap Tires[EB/OL].[2015-11-4].http：//www.blumenthal. senate.gov/newsroom/press/release/blumenthal- nelson- de?mand-independent-federal-investigation-into-health-risksfrom-childrens-playgrounds-and-artificial-turfs-madewith-crumb-rubber-from-scrap-tires.

[12]Connecticut Department of Public Health． Human Health Risk Assessment of Artificial Turf Fields Based UponResultsfrom Five Fields in Connecticut[R].2010-7-28.

[13]Diplling，Christa Hametner.Evaluation ofhealth risks caused by skin contact with rubber granulates used in synthetic turf pitches[R].2007-3.

[14]秦逍云.塑化劑DEHP對雄性動物的生殖毒性研究[D].廣東：深圳大學碩士學位論文，2015.

[15]Voss C，Zerban H，Bannasch P，et al.Lifelong exposure to di-（2-ethylhexyl）-phthalate induces tumors in liver and testes of Sprague-Dawley rats[J].Toxicology，2005，206（3）：359-371.

[16]朱海濤，肖現(xiàn)民，鄭繼翠，等.鄰苯二甲酸二（2-乙基已基）酯對人神經(jīng)母細胞瘤細胞增殖的影響[J].復旦學報醫(yī)學版，2009，36（4）：407-412.

[17]EHHI.12 Reasons Why Synthetic Turf Fields Pose a Health Risk[R].Environment and Human Health，INC.

[18]EHHI.Artificial Turf Exposures To Ground-Up Rubber Tires[R].Environment and Human Health，INC.2007.

[19]What to Know About Artificial Turf Fields[R].Mount Si?nai Children's Environmental Health Center.2011.

[20]Moretto R.Environmental and Health Assessment of the Use of Elastomer Granulates（virgin and from used tires）as Filling in Third-generation Artificial Turf [R]. ALIAPUR and ADEME.2007.

[21]UMDNJ-EOHSI Crumb Infill and Turf Report.Crumb Infill and Turf Characterization for Trace Elements and Organic Materials[R].2011-10-31.

[22]Nancy Simcox，Anne Bracker，John Meyer.Artificial Turf Field Investigation in Connecticut Final Report[R].Sec?tion of Occupational and Environmental Medicine Uni?versity of Connecticut Heath Center．2010-7-27．

[23]Brian T，Pavilonis，Clifford P，et al.Bioaccessibility and Risk ofExposuretoMetalsand SVOCsin Artificial Turf Field Fill Materials and Fibers[J].Risk Analysis，2014，34（1）：1-22．

[24]OEHHA. Evaluation of Health Effects of Recycled Waste Tires in Playground and Track Products.Office of Environmental Health Hazard Assessment.2007.

[25]Zhang J，Han IK，Zhang L，et al.Hazardous chemicals in synthetic turf materials and their bioaccessibility in diges?tive fluids[J].J Expo Sci Environ Epidemiol，2008，18（6）：600-607.

[26]Schilirò T，Traversi D，Degan R，et al.Artificial turf foot?ball fields：environmental and mutagenicity assessment[J]. Arch Environ Contam Toxicol，2012，64（1）：1-11.

[27]U.S.Consumer Product Safety Commission．Update：New Jersey Investigation of Artificial Turf and Human Health Concerns[R].2008-6．

[28]Mayo Clinic’s tips to protect children from lead in artifi?cial turf[EB/OL].[2015-4].http：//www.mayoclinic.org/dis?eases-conditions/lead-poisoning/in-depth/lead-exposure/art-20044627?pg=1．

[29]Beware oflead contentin exotic colorartificialturf fields[EB/OL].[2012-09].http：//www.synturf.org/lead.html.

[30]Bethesda A．Staff Analysis and Assessment of Synthetic Turf Grass Blades[R]．Consumer Product Safety Commit?tee．2008．

[31]Artificial Turf[EB/OL].Centers for Disease Control and prevention.[2008-6-18]． http：//www.cdc.gov/nceh/lead/ tips/artificialturf.htm．

[32]U.S.Environmental Protection Agency（USEPA）.A Scop?ing LevelField Monitoring Study ofSynthetic Turf Fields and Playgrounds[R].EPA/600/R-09/135，Washing，DC.2009.

[33]Office of Environmental Health Hazard Assessment Pesti?cide and Environmental Toxicology Branch，California De?partment of Resources Recycling and Recovery．Contrac?tor’s report：Safety Study of Artificial Turf ContainingCrumb Rubber Infill Made From Recycled Tires，Measure?ments of Chemicals and Particulates in the Air，Bacteria in the Turf and Skin Abrasions Caused by Contact with the Surface[R]．2010-10．

[34]Bjerke A，Schmidbauer N，Mano S．Measurement of Air Pollution in IndoorArtificialTurfHalls[R].Norwegian Pollution ControlAuthority，Norwegian InstituteforAir Research.2006．

[35]State of New York DepartmentHealth.Fact Sheet Crumb-Rubber Infilled Synthetic Turf Athletic Fields[R]. 2008-8．

[36]Van Rooij JG，Jongeneelen FJ．Hydroxypyrene in Urine ofFootballPlayers afterPlaying on ArtificialSports Field with Tire Crumb infill[J]．Int Arch Occup Environ Health，2010，83（1）：105-110．

[37]Hofstra U.Environmental and Health Risks of Rubber In?fill.Rubber Crumb from Car Tyres As Infill on Synthetic Turf[R].The Netherlands，Intron，2007.

[38]Menichini E，Abate V，Attia S L，et al.Artificial-turf Playing Fields：Contents of Metals，PAHs，PCBs，PCDDs and PCDFs，Inhalation Exposure to PAHs and Related Preliminary Risk Assessment[J].Sci Total Environ，2011，409（23）：4950-4957.

[39]Michael Johns D.Initial Evaluation of Potential Human Health Risks Associated with Playing on Synthetic Turf Fields on Bainbridge Island[R].Windward Environmental LLC 200 West Mercer St，Suite 401 Seattle，WA 98119．

[40]New Jersey Department of Health and Senior Services（NJDHSS）.Lead and ArtificialTurfFactSheet[R]. Trenton，NJ，2008．

[41]Sunduk Kim，Ji-Yeon Yang，Ho-Hyun Kim，et al.Health Risk Assessment of Lead Ingestion Exposure by Particle Sizes in Crumb Rubber on Artificial Turf Considering Bioavailability[J].Environ Health Toxicol，2012，27：7.

[42]Review of the Human Health&Ecological Safety of Ex?posure to Recycled Tire Rubber Found at Playgrounds and Synthetic Turf Fields[R].Washington，DC，2008．

[43]校園足球系列之四：莫讓校園人工草坪成健康“殺手”[EB/ OL].[2015-08-06].http：//news.xinhuanet.com/sports/2015-08/06/c_128099729.htm.

2016.01.08

國家社會科學基金項目（編號：14BTY026）

第1作者：劉飛，Email：1124250162@qq.com；

：龔波，Email：gbok2001@sina.com