（环境工程专业论文）塑胶场地环境影响综合评价指标体系的构建.pdf

河北科技大学学位论文原创性声明 l i l l l1 1 1i i iii i i ii ii ii ii y 1714 3 6 5 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位敝作者躲多唧么 矽d 年r 月以日 指导教师签名 弘。年，月 河北科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 呼保密。 ( 请在以上方框内打“ ) j 学位论文作者签名：j 蠡即荔、 沙f 口年 月形曰 指导教师签名： 矽卜年，月以目 ， 一- 0 i ，j 二 r r 。 o 摘要 摘要 如今随着人们生活水平和思想素质的提高，运动逐渐成为人们生活的一部分， 体育运动场地逐渐成为是人类生活主要场所之一。所以体育运动场地的环境质量对 人类的身体健康有着重要影响。提供健康、舒适的运动环境是现代体育运动场地的 根本宗旨。 近年来，各大中小型学校运动场以及体育场馆都铺上了具有良好弹性的塑胶材 料。但这种材料在施工，使用以及废弃各个时期都会引起比较严重的环境问题，它 放出大量的有害物质，严重污染了空气环境，对人们的健康造成危害。为此，本论 文进行了体育运动场地塑胶材料的环境现状评价及预测体系的构建，力求为控制体 育运动场地的污染控制和改善提供科学依据和方法，以满足人们对健康的需求。 论文总结了国内外在体育运动塑胶场地研究方面的成果和存在的问题，重点讨 论塑胶材料( 主要是t d i ) 在不同的外界环境下释放出的污染物质，并对主要污染 物的理化性质、健康效应进行了分析和研究。依据现行的环境评价方法和种类，并 结合污染的特点，分别建立了塑胶场地的质量现状评价、影响评价的模式和方法， 并对方法进行了系统的阐述和说明。以此建立了一套适合体育运动塑胶场地的测评 价指标体系。 文章的最后还探讨了有关塑胶场地的环保应用前景及对策，提出了基本解决方 案。 关键词塑胶材料；空气质量；环境影响；评价模式；指标体系 、 河北科技大学硕士学位论文 ， a b s t r a c t n o w ， a sp e o p l el i v i n gs t a n d a r da n dq u a l i f fi m p r o v e m e n t ， s p o r ti sg r a d u a l l y b e c o m ep a r to fp e o p l e sl i f ea n ds p o r t sv e n u e sb e c o m eo n eo ft h ei m p o r t a n tp l a c e so f h u m a nl i f e s ot h ee n v i r o n m e n t a lq u a l i t yo fs p o r t sv e n u e sh a sa ni m p o r t a n te f f e c to n h u m a n sh e a l t h t op r o v i d eh e a l t h y ， c o m f o r t a b l ee n v i r o n m e n ti st h em a i nf a c t o rt o c o n s i d e ra b o u t w h i l eb u i l d i n gm o d e ms p o r t sv e n u e s i nr e c e n ty e a r s ，t h es c h o o l p l a y g r o u n da n dm e d i u mo fs p o r t sv e n u e sa r ec o v e r e dw i t he l a s t i cp l a s t i cm a t e r i a l s b u t t h i sk i n do fm a t e r i a li nt h ec o n s t r u c t i o n ， w h i c hg i v eo f fal o to fh a r m f u ls u b s t a n c e si 1 1 u s ea n da b a n d o n e dp e r i o d s ， c a nc a u s es e r i o u sp o l l u t i o no fa i re n v i r o n m e n t a n dt h o s e s e r i o u se n v i r o n m e n t a lp r o b l e m sd oh a r mt op e o p l e sh e a l t h t h e r e f o r e ，t h i sp a p e rm a k e s t h es p o r t sv e n u e s p l a s t i cm a t e r i a l e n v i r o n m e n ta s s e s s m e n ta n dp r e d i c t i o ns v s t e m e s t a b l i s h m e n t ，t oc o n t r o lt h ep o l l u t i o nc o n t r o lo fs p o r t sv e n u e sa n di m p r o v ep r o v i d e d s c i e n t i f i cb a s i sa n dm e t h o d ，i no r d e rt os a t i s f yt h ed e m a n do fh e a l t hf o rp e o p l e t h et h e s i ss u m m e du pi n s p o r t sf i e l dr e s e a r c ha c h i e v e m e n t so ft h ee x i s t i n g p r o b l e m s ， a n dt h ed i s c u s s i o no n p l a s t i cm a t e r i a l s ( m a i n l yt d i 、i n d i f f e r e n t e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nu n d e rt h er e l e a s eo fm a j o rp o l l u t a n t s ， a n dt h ep h y s i c a la n d c h e m i c a lp r o p e r t i e s ，t h eh e a l t he f f e c t sa r ea n a l y z e da n d s t u d i e d a c c o r d i n gt ot h e c u r r e n te n v i r o n m e n t a le v a l u a t i o nm e t h o d ， c o m b i n i n gw i t hk i n d so fp o l l u t i o n ， a n d e s t a b l i s h e dt h eq u a l i t ye v a l u a t i o n ，e v a l u a t i o nm o d e la n dm e t h o d ，一a n dt h em e t h o do f s y s t e ma n di n s t r u c t i o n s t oe s t a b l i s has e to fs p o r t sv e n u e se v a l u a t i o ns y s t e mo f p r e d i c t i o n ，a tt h ee n do ft h ea r t i c l ei ta l s od i s c u s s e da b o u tt h ep r o s p e c to fe n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o na n dc o u n t e r m e a s u r e s ， a n dp u t sf o r w a r ds o l u t i o n s 。 k e yw o r d sp l a s t i cm a t e r i a l s ；a i rq u a l i t y ：e n v i r o n m e n t a li m p a c t ；a s s e s s m e n tm o d e ： l n c l e xs y s t e m i l 目录 目录 摘要i a b s t r a c t 第1 章绪论1 1 1 前言 1 2 体育运动的塑胶场地的材料特性及潜在的环境问题l 1 2 1我国体育运动场地塑胶材料的应用现状和发展趋势”1 1 2 2 塑胶材料的化学成分及材料特性”3 1 2 3 体育运动塑胶场地潜在的环境问题4 1 3 塑胶材料相关国内外研究进展”6 1 3 1 材料挥发性污染物成分测试分析6 1 3 2 聚氨酯塑胶材料生产工艺改进”6汪。 1 3 3 塑胶运动场地使用材料选择7 1 3 4 铺装工艺过程改进8 1 4 本课题研究意义及工作内容1 0 第2 章塑胶场地环境影晌综合评价方法分析12 2 1 。l c a 生命周期评价法1 2 2 1 1 生命周期评价的含义1 2 ， 2 1 2生命周期评价的主要特征 2 1 3 生命周期评价的流程”1 3 2 2 物料衡算法 2 3 现场实测、资料调研16 2 4 专家咨询法1 7 2 5 层次分析法 2 6 模糊数学法1 8 2 7 本章小结一1 9 第3 章塑胶场地环境影响综合评价指标体系的构建2 0 3 1 塑胶场地健身环境主观评价体系的指导思想2 0 3 2 塑胶健身环境评价指标的选取原则2 0 3 3 指标体系层次结构的建立2 1 3 4 指枥；筛选2 2 3 5 指标体系构成2 3 i i i 河北科技大学硕士学位论文 3 5 1 定性指标体系构成2 3 3 5 2 定量指标体系构成2 6 3 6 本章小结m “2 8 第4 章塑胶场地环境影响评价方法研究2 9 4 1 确定指标权重2 9 4 1 1 建立层次结构模型3 0 4 2 隶属函数、基准值的确定3 3 4 2 1 定量指标隶属函数、基准值的确定3 3 4 2 2 定性指标隶属函数、基准值的确定3 5 4 3 评价方案的确定及实施叩3 6 4 3 1 评价指标的选择3 6 4 3 2 评价方案的实施3 7 4 4 本章小结4 0 第5 章塑胶场地质量保证及使用、管理对策4 1 5 1 塑胶运动场地质量保证4 1 5 2 塑胶运动场地的使用与维护 5 3 降低塑胶运动场地危害的对策4 2 结论“：4 3 参考文献一”4 4 攻读硕士学位期间所发表的论文：4 7 致 射4 8 i v 第1 章绪论 1 1 前言 第1 章绪论 健身活动与健身环境有着密切关系，良好的健身环境既可以增强体质和增进健 康，又有利于缓解心理紧张、陶冶人的情操。恶劣的健身环境不但会加重人的心理 负担，破坏人的正常情绪，而且还会损害人的体质与健康。 塑胶运动场地为人们的健身活动创造了良好的活动环境，它不仅整体美观，平 整划一，而且色泽鲜艳，使运动者感觉赏心悦目。根据国家有关规定，塑胶跑道指 的是用具有橡胶性质的合成材料弹性体铺设的用于田径比赛的地场铺面面层。目前 我国大部分塑胶跑道中所使用的塑胶主要是由工业聚氨酯材料别名甲苯二异氰酸 酯，简称t d i 的材料制成的。聚氨酯弹性体材料具有弹性好、耐磨、耐老化、耐低 温、软硬程度可按需定制等特点，还可以根据使用要求现场铺设，灵活施工；聚氨 酯塑胶地面材料具有优良的防滑、阻燃、吸震性能优、抗静电、色彩美观、易t ：维 护，不易受气候条件影响等特点，可以帮助运动员提高成绩，减轻受伤程度【lj 。 聚氨酯用于铺地材料，多数情况是在现场将双组分液体组分进行混合，浇注到 地面上固化成型，并且可以在混合时添加填料等，也可在浇注抹平而未完全固化前 在其表面撤防滑颗粒等。还可以在铺设时就把各种场地的颜色标志设计好，分区铺 设，使得运动场地色彩美观，给人一种舒适感。 聚氨酯塑胶【2 j 是目前使用最为广泛的运动场地铺装材料。自1 9 6 8 年在墨西哥举 行的第1 9 届奥运会上使用聚氨酯跑道以来，聚氨酯塑胶运动场地1 3 j 在全世界得到了 空前的普及。它具有极好的耐磨性、防晒性、抗老化性，弹性适宜，能充分提高运 动速度，对运动员的关节有很好的缓冲、保护作用。聚氨酯塑胶铺设的运动场地整 体性强，色彩鲜艳，持久不褪，场地平坦均匀，易维护保养，不受气候等条件的影 响，因此该材料广泛应用于各级各类学校的田径场、室内外网球场、排球场和篮球 场等球类场地；也应用于全民健身路径、庭院、幼儿园地、公园游乐场道路铺面。 聚氨酯塑胶跑道是公认的优质运动场地，对体育运动的发展起着举足轻重的作用， 也是美化环境、整洁校园的重要部分，因此近年来塑胶跑道发展非常迅猛。 1 2 体育运动的塑胶场地的材料特性及潜在的环境问题 1 2 1我国体育运动场地塑胶材料的应用现状和发展趋势 l 、应用现状 1 河北科技大学硕士学位论文 我国是1 9 7 2 年开始研制合成材料运动场地用浇注型聚氨酯( p u ) 塑胶的，于 1 9 7 8 年进行部级鉴定。1 9 7 9 年9 月北京体育馆室内田径场首次采用p u 材料铺设， 面积45 0 0 m 2 。近几年塑胶跑道的发展更加迅速，铺设量逐年增加，范围已由原来的 体委系统扩大到大、中、小学等教育系统，原料生产能力及铺设面积均有了很大程 度地提耐1 1 。 目前我国大部分塑胶跑道中的所使用的塑胶材料，是由工业聚氨酯也就是甲苯 二异氰酸酯，简称t d i 的材料制成的。采用聚氨酯塑胶面层，可分为混合型、复合 型、全塑型和透气型等4 种。塑胶材料经系列生产工艺制成后添加粘合剂、固化剂 浆料预聚体黑胶粒催化剂 j j 土 一楗铺而腔 ， 土 图1 - l塑胶跑道的铺设工艺 f i g l - i t h ef l o wc h a r to f p l a s t i cn l n w a yp a v e m t 等原料后，铺设在设计好的跑道上，再经过一定的时间固化处理后，就建成了塑胶 跑道。它的铺设工型2 j 大致可分五步，即各种原材料、浆料搅拌；摊铺底料；测厚度、 接边：摊铺面胶；撒颗粒、喷胶。具体流程见图1 1 。 受现有生产工艺的限制，塑胶跑道成品表面通常会存在未能粘接上去的橡胶粒， 运动员在塑胶跑道上面跑动时，表面游动颗粒由于运动员脚部力量的作用，容易飞 溅起来，击打运动员的腿部和踝关节，影响到运动员水平的正常发挥；游动颗粒的 存在，也影响体育场地的环境卫生。另外，塑胶跑道的表面颗粒在长期受到外力的 作用下容易脱离，从而影响到运动场地的外观和使用。 2 、发展趋势 。 2 第1 章绪论 随着我国市场经济的发展，聚氨酯铺装材料近年来发展势头十分迅猛。为了适 应市场需求，今后的聚氨酯塑胶跑道品种的发展趋势可归纳为表面无颗粒塑胶跑道、 表面颗粒包胶型跑道、低成本塑胶跑道和特殊要求的塑胶跑道4 种1 3 j 。 1 2 2 塑胶材料的化学成分及材料特性 聚氨酯塑胶是由聚醚( 聚酯) 多元醇与异氰酸酯在有多种助剂存在的条件下反 应而生成的具有弹性微孔的制品，二异氰酸酯类物质具有毒性，其毒性的大小因温 度的不同与其挥发度有关。据有关资料研究证实 t d i 在加热时挥发性很大，远远超 过空气中允许的含量标准。在室温条件下，仅六亚甲基二异氰酸酯( h d i ) 和t d i 有挥发性，其它二异氰酸酯大多挥发性很低，在空气中含量相对也较低，对人类健 康影响很小。聚氨酯塑胶化学成分较为复杂，其主要化学成分及其特性主要有以下 几点： 1 ) 催化剂 在聚氨酯工业中，经常会采用叔胺类化合物和有机酸的金属衍生物来作为催化 剂，这两种物质对人体都会有一定的毒性和腐蚀性，其中含有的有机金属盐类物质 如锡盐、汞盐等能引起皮肤过敏，导致局部皮炎：其蒸气被吸入后会对肝脏造成损 伤。此外，有机金属盐类催化剂还会损伤人体中枢神经和末梢神经系统。 有机汞催化剂酯酸苯汞 酯酸苯汞是不可燃的有毒物质，通常用于避孕药生产、分析试剂、防腐剂、除 草剂等方面，对呼吸道、皮肤和眼睛具有强烈的刺激作用，经皮肤接触或吸入后可 引起肺水肿，严重时能导致死亡。 铅催化剂 涉及到的铅类催化剂主要有2 乙基己酸铅( 辛酸铅) 、酯酸苯汞一2 一乙基己酸铅复 合催化剂、2 乙基己酸铅和2 乙基己酸复合催化剂、2 乙基己酸铅和2 一乙基己酸锌复 合催化剂等。此种材料中含有铅，铅作为重金属，对人类健康具有严重危害，主要 通过破坏神经系统和造血系统而影响人的发育、内分泌和免疫功能等，铅对儿童的 影响更为严重，可损伤认知功能、神经行为和学习记忆等脑功能。儿童铅中毒可导 致脑部永久性的不可恢复的损伤。 二丁基锡- - f l 桂酸酯 在二丁基锡二月桂酸酯中，锡的含量为一般为1 8 6 士0 6 ，不溶于水，溶于一般 溶剂及增塑剂。该物质毒性较大，空气中最高允许浓度为o 1 m g m 3 ，属有机毒品。 2 ) 甲苯二异氰酸酯 甲苯二异氰酸酯( t d l ) 也即甲苯2 ，4 二异氰酸酯，为致癌性有毒物质，具有 对眼睛、皮肤和呼吸道的腐蚀性。人体吸入少量t d i 可导致机体免疫系统、气道上 3 河北科技大学硕士学位论文 皮、肺间质及肺内血管等多方面的损伤：长时间接触t d i 可出现胸闷、打喷嚏、虚 脱等症状，引发肺气肿、化学性气管炎等病症；当皮肤接触或摄入极高浓度的t d i 时可导致皮肤过敏，严重可引起死亡。 3 ) 3 ，3 二氯4 ，4 二氨基二苯基甲烷( m o c a ) m o c a 为二元胺类的扩链剂，它与异氰酸酯快速反应的特性，通常仅用于以t d i 为主要原料的聚氨酯橡胶体系的合成。由于芳香族二胺类交联剂毒性较大，若人体 长期暴露在其中，可引发正铁血红蛋白的急性形成，导致血红蛋白失去输送氧的能 力，并刺激粘膜产生病变。 4 1 甲苯 甲苯为致癌物，对眼睛、皮肤、肺部等有刺激作用。慢性接触可引起头痛、疲 劳和恶心，严重者可导致可逆性神经损害甚至突然死亡。 7 5 ) 二甲苯 二甲苯对眼睛、皮肤和呼吸道有刺激作用，长期接触能损害心、肝、肾，引起 贫血、抑制中枢神经系统、肠道紊乱等，皮肤长时间反复接触此物质废溶剂可导致 进行性、永久性精神问题。 1 2 3 体育运动塑胶场地潜在的环境问题 铺设聚氨酯速胶跑道能起到美化环境、减少场地扬尘的作用，良好的健身环境 也吸引人们更加积极地进行体育锻炼。但是由于技术原因，国产的塑胶跑道主要还 是采用t d i 作为固化剂，其中的异氰酸酯基团( n c o ，结构式- - n = c = o ) 含有高度 不饱和键，化学性质非常活泼。t d i 跑道中含有多种有毒有害化学物质，当暴露在 空气中时，温度、湿度不同的情况下会有有毒物质挥发出来，在施工、使用中对人 体健康构成潜在的威胁。 。再者，t d i 材料中为了保护跑道不受微生物侵袭还加入了抗菌物质以及高分子 量的聚醚，聚醚的存在使报废的跑道在自然条件下很难降解，给环境造成相当程度 的污染。据统计聚氨酯塑胶跑道的使用寿命一般为八年左右，铺设一个标准的4 0 0 m 田径场大概需要1 00 0 0m 2 的t d i 塑胶面层，总重量约1 4 0 t ，废弃后可产生1 7 5 t 的 塑胶跑道垃圾。国内塑胶跑道市场容量潜力巨大，根据教育部的有关数据显示，目 前全国共有大、中、专院校共计3 0 0 0 所左右，其中中、小学校有2 0 万多所，如果 大、中专学校塑胶跑道按照50 0 0 m 2 、中小学校按照10 0 0 m 2 计算，则在国内的塑胶 跑道市场容量将达到2 1 5 亿m 2 ，其中现在有1 0 已经铺设完成，但还有将近2 亿 m 2 的市场缺口。随着经济条件的改善，在发达地区学校中聚氨酯跑道已开始大量使 用，并且呈现上升趋势。 1 2 3 1 施工过程的环境问题 4 塑胶跑道场地旌工多在校园内或居民生活区附近进行，施工现场就像一个小型 化的工厂，在现场配兑、搅拌、摊铺施工环节中会以蒸汽、粉尘、挥发等形式向大 气中挥发出有毒物质对周边环境造成污染。对于施工企业来讲，其通常很难履彳亍作 业场所安全使用化学品公约( 第1 7 0 号国际公约) 中作为雇主的责任相关条款( 第四 部分1 的职责，工人大多为招募的临时工，对材料的成分不了解，他们不能采取有效 的保护措施，暴露在不安全的工作环境中，成为首要的受害者。王文锦1 4 j 研究发现， 在模拟施工环境的试验中，空气中t d i 浓度与涂料中游离t d i 含量存在一定的正比 例对应关系。 t d i 聚氨酯材料在运输和露天堆放时会向大气中挥发有毒有害物质，可直接影 响运动场所的空气质量，对学校师生、健身运动者和施工者的健康构成威胁。若长 此以往还将涉及到劳动保护、职业病的救治和民事赔偿等法律纠纷。 1 2 3 2 使用过程中带来的环境问题 、 由于生产工艺的原因，聚氨酯塑胶材料的原材料之一聚氨酯弹性体制品在 合成后一段时间内还存在着不能完全反应的n o c ，即使铺装材料已经是固体状态 但在高温、紫外线照射的条件下还会释放出有毒有害气体，需要经过较长时间才会 完全反应。这样不但会危害体育运动者的身体健康，而且会对少年儿童的健康造成 严重危害。 t d i 聚氨酯塑胶跑道材料裂解物主要组分见表1 1 。 表1 1t d i 聚氨酯塑胶跑道材料裂解物主要组分5 】 t a b l e l - 1m a i nc o m p o n e n t so f t h ep y r o l y s i sp r o d u c t so f t d lp o l y u r e t h a n e t d l 汞氨酯塑胶材料释放给人体带来的危害主要有以下几点： i ) c 0 2 对于室内健身场地来说c 0 2 浓度达到一定程度，气体本身不会站机体造成伤害， 5 河北科技大学硕士学位论文 但人体呼出c 0 2 的同时，身体的其他部分在进行新陈代谢，不断排出污染物，并且 其浓度随c 0 2 浓度的增加而增加，导致室内空气质量恶化，人们感觉不舒服。 2 )c o c o 主要来源于室内燃气，研究表明人们长期接受低浓度c o 可导致心肌受损、 摄氧能力降低、血脂升高，削弱动脉硬化中的保护性因素，使冠心病危险性升高。 3 )游离t d i ( 又称m t d i ) m t d i 可导致过敏和刺激作用。眼睛接触r n t d i 后，会出现结膜充血、疼痛、 流泪等化学性结膜炎症状；人体吸入该物质会产生胸闷、咳嗽、哮喘症状、气急等 症状；皮肤暴露其中会产生接触性、过敏性皮炎【6 】、红色丘疹等。长时间反复接触该 物质还可对身体造成慢性损伤，严重的可致癌i 7 域导致死亡1 8 】。 4 )飘尘 飘尘【9 】在空气中具有很强的吸附能力，可吸附多种有毒物质，对人体危害最大。 吸附在飘尘表面的c o 、甲苯等有害气体可造成心脑、组织缺氧，诱发冠心病等。 1 2 3 3 使用后的环境问题( 废弃后的处理问题) 铺设塑胶运动场地已经成为一种发展趋势，但是由于使用寿命仅有很短的时间， 难以自然降解的t d i 聚氨酯跑道垃圾将会成为一种新的环保公害，加重环境的负担。 聚氨酯跑道内含有重金属物质，在使用过程中易被氧化，如里面含有的铅可、 被空气中的氧气氧化为氧化铅，以粉尘的形式存在于空气中，此污染物多积聚在距 离地面约l m 的大气中，对小学生的健康影响较大。另外，铅氧化物也会随降雨渗入 地下，对地下水源造成污染，甚至影响当地的环境保护生物链。人们饮用含有该污 染物的地下水，通过新陈代谢也会对肝、肾等器官造成损害。 聚氨酯跑道很难自然降解，简单的填埋处理会集中污染填埋地区，对周围的环 境构成潜在的威胁，使环境的负面效应急剧增加。 1 3 塑胶材料相关国内外研究进展 1 3 1材料挥发性污染物成分测试分析 目前聚氨酯成分测试主要采用分光光度法【l o 】、色谱分析【l l 】的方法，采用溶剂萃 取，毛细管气相色谱质谱法分离鉴定了t d i 聚氨酯塑胶跑道中的有机化合物，用总 离子流色谱峰面积归一化方法进行定量。可以分离出7 0 余个色谱峰，鉴定出5 3 种 化合物，采用热裂解气相色谱质谱( p y g c m s ) 技术分析了t d i 聚氨酯塑胶跑道材 料，鉴定出3 5 种化合物。具体物质见表1 2 。 1 3 2 聚氨酯塑胶材料生产工艺改进 6 第1 章绪论 宙= 墨j = ：= 昌：= e 重昌一鲁目i | ：皇重= ：宣：霉皇胃墨昌| 高宣昌昌；皇皇昌昌南昌昌宣置昌昌= = = 穹阜昌皇龟昌宣瞄皇昌蕾= 鲁= 昌昌j 毫罩车薯目甘宣薯嗣薯昌昌= 譬 目前聚氨酯塑胶材料的生产工艺一般为双组份工艺旧，主要工艺流程见图1 - 2 。 t d i 聚氨酯材料生产工艺的改进，能有效降低游离t d i ，主要通过尽可能提高异氰酸 酯单体的转化率和对含有一定量m t d i 单体的粗产品进行精制，经脱除或转化该单 体而达到技术标准要求。目前降低m t d i 的技术方法可分为物理法和化学法2 种【l 3 l ， 其中，物理法主要是采用分子蒸馏的孜术来实现聚氨酯的分离【1 4 】；化学法则以加入 催化剂如胺、磷、金属皂类等使剩余单体自聚或加入特定物质i l5 】如醇类于剩余单体 反应2 种方法。 过量的多异氰酸酯 + 聚醚多元醇聚醚多元醇、无机填料、颜料、催化剂、助剂 图1 2 塑胶跑道生产工艺流程图 f i g l - 2 p l a s t i cr u n w a yp r o d u c t i o np r o c e s s 1 3 3 塑胶运动场地使用材料选择 由于塑胶跑道良好的田径运动使用性，其仍然是运动场所铺设的主流。近几年， 国家参照国际上的做法，制定了一系列限制聚氨酯等合成材料有毒物质挥发限制的 标准。在室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量( g b l 8 5 8 1 2 0 0 1 ) ，室内 装饰装修材料地毯、地毯衬垫及地毯胶粘剂有害物质释放限量( g b l 8 5 8 7 2 0 0 1 ) 中 对使用物质中的游离t d i 含量都有明文规定，并在高校内强制实行。尽管国标的出 台可以有效地控制塑胶跑道的质量，避免有毒物质对环境及人体的影响，但是开发 可以避免游离t d i 的材料已经成为业界共识。 m d i ( 二苯基甲烷二异氰酸酯) ，属于异氰酸酯类型的化学物质。m d i 本身具有 一定毒性，但在工厂加工过程中，有毒物质被分解，经现场铺设后，固化的m d i 基 本上没有毒性，且异氰酸酯类化学物质比较活泼，易与水发生反应，即使铺设后的 7 河北科技大学硕士学位论文 跑道中含有少量游离的m d i 残留，经过一两场雨水的冲刷后，残留的有毒成分也会 被分解，因此m d i 是避免游离t d i 材料的理想的选择【1 6 】。m d i 与t d i 对比分析见 表1 2 。 表1 2t d i 与m d i 运动面层的性能指标对照【1 7 】 t a b l e l - 2t h ep e r f o r m a n c ei n d e xo f t d la n dm d ic o n t r o ls u r f a c em o v e m e n t 1 3 3 2 异氰酸酯原料的选择 为保护环境、减少污染、尽量无游离t d i 释放，同时减少对操作人员身体的损 害，综合比较t d i 与m d i 各项性能，选用液化m d i 作为合成聚氨酯跑道的异氰酸 脂原料。液化m d i 是一种改性m d i i s 。m d i 熔点为3 7 - - 一4 1 常温下是固体，使用 前必须加热熔化成液体，反复加热将影响m d i 的质量，而且操作复杂。液化m d i 可克服此缺点，且性能没什么变化。选用液化m d i 作为合成聚氨酯跑道的异氰酸醣 原料，合成相同含量n c o 的预聚体所用液化m d i 质量比用t d i 要多，这样有可能 增加产品材料成本。这是因为液化m d i 的n c o 含量在2 8 - - - 3 1 ，而t d i 的n c o 含量在4 7 左右。但由于液化m d i 的蒸汽压比t d i 低，生产操作安全性好，从环保 角度出发，应坚持选用液化m d i 。t d l 2 0 时蒸汽压为2 8 p a ，2 5 时蒸汽压3 3 p a 。 动物试验证明，m d i 毒性比t d i 毒性弱。所以应优先选用液化m d i 作为合成聚 氨酯跑道的异氰酸原料。 1 3 4 铺装工艺过程改进 1 3 4 1塑胶跑道的构造 在众多的工程实例中，塑胶跑道场地的构造从上到下大致可分为5 层： 1 )塑胶面层 塑胶面层包括主跑道区、辅助部分、起跳、起跑区等，其厚度分别为主跑道1 3 m m ， 8 第1 章绪论 辅助部分9 m m ，起跳、起跑区1 8 m m 。 2 ) 沥青混凝土层 该层也分为上下2 层。上层为细石沥青混凝土层，下层为粗石沥青混凝土。两 者的厚度分别为4 0 r a m 和6 0 m m 。 3 )四合土层 四合土层由1 5 石灰、2 0 炉渣、3 0 石子和3 5 黄土均匀拌合而成，碾压后一 般厚度为1 5 0 m m 。 4 )三合土层 三合土层由石灰、炉渣和卵石按1 0 ，4 0 和5 0 的比例拌合而成，均匀铺平， 一般厚度为1 5 0 m r n , , 5 )地基 1 3 4 2 塑胶田径运动场基础施工 塑胶跑道构造中沥青混凝土等以下均属基础工程【1 9 1 。 1 )地基 地基处理前必须先清除有机质土，然后进行整平处理。用8 1 2 t 碾压机碾e5 r 遍。行走速度2 5 3 0 m m i n 。由边向中间重叠碾压至平整坚实。要求密实度不小于9 5 。 2 )三合士层 在施工时应洒一定量水，然后用一定吨位的碾压机( 通常8 1 2 t ) 碾压5 8 遍。 行走速度一般控制在2 5 3 0 m m i n 。由边向中间重叠碾压至平整密实、无碾痕为止。 3 )四合土层 施工前在配比好的四合土中加入适量的水，搅拌均匀平铺在场地上，用1 0 t 以上 的碾压机压实5 8 遍。行走速度控制在3 0 3 5m m i n 。按照施工的要求，该土层表 面必须平整，测量工具使用3 m 直尺，要求偏差大于4 m m 的点数不超过5 0 ，偏差 大于l o m m 的不超过2 。标高严格按照设计标准执行，坡度准确；在边角地方碾压 机不能到达，应采用人工的方法进行平整压实处理，每层虚铺厚度一般不大于 lo o m m ，并且施工过程中，各层要严格控制含水率。 4 ) 沥青混凝土层【2 0 1 此部分是在整个塑胶地面施工中至关重要，是基础的关键部位，其质量好坏， 将直接影响塑胶地面的使用寿命。沥青混凝土层沥青混凝土配合比、沥青混凝土层 施工的温湿度及压力，都是保障土层平整的重压因素。 1 3 4 3 塑胶面层施工 塑胶面层的施工工作一般按照由内向外的顺序进行，即先对靠近草地的水沟边、 南北半圆部分、主跑道区施工，以此展开工作面；然后进行四角、跳远道及撑杆跳 高道、辅助部分的施工。施工中要尽量减少不必要的接头，合理安排施工区，避免 o 河北科技大学硕士学位论文 碾压跑道f 2 1 1 。 一 1 ) 配料 检查材料情况是否存在异常情况，对材料确认无误后按配比计量，并将计量误 差控制在允许范围之内。 2 )搅拌 将配比混合好的两种原料导入搅拌机搅拌，催化剂在开动机器后才可以放入。 严格控制搅拌时间，搅拌充分后立即倒出运往施工现场，防止跑道不熟、起跑等影 响施工质量问题的出现。 3 ) 刮胶 i 7 刮胶时应注意尽量将刮板放平，用力力求均匀，速度保持一致，避免波浪的出 现：摊铺时要按照要求定量定面积，控制好铺胶的厚度。刮胶时为了防止成品的污 染，应选择靠成品一侧的胶不能上道。刮胶完成后为了保证接缝的平整、顺直及整 体美观，还要注意修边。 4 ) 撤胶粒 掌握好时间是撒胶粒的关键，时间过早过晚都将影响场地的施工质量。时间过 早，会因为胶粒沉入胶层中而出现泛胶的现象；过晚则会因为粘结不牢而出现光面 的现象。为了使胶粒尽量均匀粘结牢固应做到定量定面积撒胶粒。为了避免材料的 浪费，应将硬结以后的浮粒清扫，待以后使用。 5 ) 测量划线 测量划线要严格执行体育运动场地的施工工艺要求，做到准确细致。认真复核 每一组数据，减少重复工作量。划线时， 虚边、马边、漏边的出现。 1 4 本课题研究意义及工作内容 要保持油漆的颜色一致，宽度一致。避免 本课题旨在通过系统分析研究，在比较目前的评价方法基础上，总结出适合我 国国情的综合方法，对塑胶运动场地环境建立现状评价、预评价的评价系统，并据 此提出在塑胶运动场地使用和管理过程中的对策。因而本文的研究将为我国学校运 动场地的建设提供些改进意见，具有一定的现实意义。 本课题的主要工作内容有以下几点： 1 、了解塑胶跑道的使用情况及发展趋势。 2 、通过查阅相关文献和工程实例，全面了解塑胶跑道在施工、使用过程及报废 中存在的环境问题。 3 、通过筛选合适的评价参数，采用科学的方法技术和数学模型，建立塑胶跑道 环境影响评价指标体系。 1 0 第1 章绪论 昌昌目e 昌：昌：；昌= ：昌：；昌_ 皇一冒_ _ 蕾墨：_ l _ = 置昌昌昌昌昌盛昌瞄昌昌昌茸皇= 暑葛幂昌誓昌昌昌昌= 昌= = = 罩盲昌譬昌昌昌昌畜= 皇= = 昌昌昌= 冒高昌皇= = 4 、通过建立的环境影响评价体系，评价建设塑胶跑道项目对环境的影响程度， 并针对具体问题提出改进措施。 塑胶场地环境影响综合评价技术路线见图1 - 3 。 图1 3塑胶场地环境影响综合评价技术路线图 c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no ft h ee n v i r o n m e n t a li m p a c to fp l a s t i cs p a c ct c c h n o l o g yr o a d m a p 河北科技大学硕士学位论文 第2 章塑胶场地环境影响综合评价方法分析 环境影响综合评价，是指按照一定的评价目的，把项目对各环境要素的影响从 总体上综合起来，对环境影响进行定性活定量的评定。其目的是通过对评价项目进 行环境影响评价，查清项目所在评价区内的环境质量现状( 背景) ；预测项目建成后 可能对环境产生的影响，并做出评价；设计中拟采取的污染防治措施进行可行性论 证，并提出建议，使项目建成后对环境的影响控制在环境质量标准容许的范围内。 ： 2 1 l g 给生命周期评价法 2 1 1生命周期评价的含义 产品的生命周期1 2 2 】是指一种产品从原材料开采环节起，经过原料加工、产品制 造、产品包装、运输和销售等各个环节，然后由消费者使用、回用和维修后，最终 再循环或作为废弃物处理和处置的整个过程。生命周期评价是一种过程，主要目的 是在评价产品、工艺或者活动从原材料采集到产品生产、运输、销售使用、回收、 维护和最终处置整个生命周期阶段有关的环境负荷【2 3 1 。这种评价方法首先要确定和 量化整个生命周期阶段中能量与物质的消耗以及向环境的释放情况，第二步评价上 述各种物质消耗和释放对环境的影响程度，并最后确定和评价减少这些影响的方法。 生命周期评价可作为一个实用的分析工具，不仅可以用来为支持环境行为评价收集 信息，还可以为政府部门及管理机构的产品分析提供相关的信息。它的广泛应用将 对以生产经营活动为主的生产企业产生巨大而深远的影响【2 4 】。生命周期评价其重点 在于研究整个系统在资源消耗、人类健康及生态健康等领域内的环境影响。 2 1 2 生命周期评价的主要特征 生命周期评价方法的主要特征主要有以下几点【2 5 】： 1 ) 全过程生命周期评价是指针对某种产品从获取原材料开始直到最终处置整 个过程的环境因素进行系统而充分的分析过程。 2 ) 透明性生命周期评价研究的范围、假定、数据质量描述、方法和结果等具有 透明性，在生命周期评价研究中，应讨论并记载数据来源，并对数据给予明确的、 适当的交流。 3 )生命周期评价研究的深度、时间和跨度主要取决于所确定的范围和目的。 4 ) 不确定性生命周期评价方法的最主要特点是具有不确定性。因为在被分析系 1 2 第2 章塑胶场地环境影响综合评价方法分析 统生命周期的各阶段中，大多存在着复杂性和折衷因素，将l c a 的结果简化为单一 的综合得分或数字还不具备科学依据，所以在研究中使用不同的l c a 方法，会得出 不尽相同的结论。 5 ) 开放性生命周期评价方法学具有开放性的特点，可以容纳与最新技术发展和 新的科学发现。 2 1 3 生命周期评价的流程 生命周期评价主要是由相互联系的4 部分组成的，可作为一项技术，用于评估 产品的环境因素与潜在影响。其框架组成见下图，这是在i s 0 1 4 0 4 0 中确定的l c a 的实施步骤。 l 目标和范围定义 二二= j l 结指导运用 1r果产品开发和优化 l清单分析 二二! 解 战略规划 j l 析 制定公共政策 开拓市场 其他 r i影响评价e i t m ! 图2 - 1生命周期评价框架图 f i g 2 - 1 l i f ec y c l ea s s e s s m e n tf r a m e w o r kc h a r t 2 1 3 1 目标定义和范围界定 生命周期评价中关键的一步亦即第一步是评价目的与范围的确定。评价目的要 对项目开展生命周期评价的目的和意义进行清楚地说明，还要对预计的使用目的进 行研究并取得结果( 这里所指的使用目的包括用在环境声明或获得环境标志，提高 评价系统的环境性能等方面) 。其通常包括功能单位、时间范围、系统边界、影响评 价范围、数据质量要求。对项目的评价目标控制着范围确定的深度和广度。 2 1 3 2 清单分析 清单分析是对评价系统内外物质流和能量流进行定性描述的一种方法，其任务 是通过收集相关数据采用相关计算给出评价系统内产品的各种输入输出，并且还可 以作为进一步环境评价的依据。在计算能源方面要充分考虑各种形式的能量转化和 分配效率。该系统内能源的输入与输出是一个重要的影响因素。 运用清单分析法是一个反复过程。对于清单分析方法，在取得评价系统内相关 1 3 河北科技大学硕士学位论文 数据的过程中，能够对系统有更多的认识，但对于可能要补充新的数据或系统还存 在一定