轮胎衍生胶粒（Tyre-Derived Crumb Rubber）人造草坪与游乐场的人类健康风险——一项基于人工草坪与游乐场场景的文献综述

《Journal of Xenobiotics》：Human Health Risks Attributable to Tyre-Derived Crumb Rubber—A Literature Review on Artificial Turfs and Playgrounds

　　

摘要专业翻译 基于轮胎颗粒的人造草坪表面目前是一个备受争议的话题。大多数参与环境和健康保护的机构均声明其对健康的风险可忽略不计或几乎可忽略不计，并就新兴风险可能存在一事发出了普遍谨慎呼吁。自此类表面开始使用以来，对其潜在不利影响（尤其是对儿童）的担忧已引起广泛关注。本综述旨在描述当前科学文献与灰色文献中关于人类因暴露于含轮胎衍生胶粒的人造草坪或游乐场而可能面临的健康不良风险的相关知识。研究人员纳入了2006年至2025年间发表的20篇原创研究论文和13份报告。结果显示，目前关于该主题的知识仍高度碎片化，风险评估中采用的方法学路径和理论假设存在显著差异。然而，大多数研究和报告的结果具有一致性，在多数情况下评估认为职业球员和休闲运动参与者的风险为低风险/可忽略风险，尽管部分化学物质能够浸出或挥发，且在部分案例中，估算风险高于所采用风险评估方法常规应用的参考阈值。

论文主体内容学术总结

1. 引言

论文指出，含有报废轮胎胶粒（crumb rubber）的表面可能对生物体产生不利影响，这一议题仍存在争议。一方面，橡胶填充物中化学物质对环境和人类健康的潜在不良影响因缺乏生物可利用性数据而悬而未决；另一方面，大多数颗粒和纤维可归类为微塑料（microplastics），即粒径小于5 mm、含高聚物、不溶于水且不可降解的固体颗粒。然而，近期批判性综述指出，当前关于人造草坪中微塑料和化学物质的降解速率及释放规律的知识仍存在显著空白。

尽管大多数环境和健康保护机构评估认为大部分健康风险可忽略或几乎可忽略，并发出谨慎呼吁，但自这些表面广泛使用以来，潜在不利影响（尤其是对儿童）的担忧在媒体上引起了广泛关注。轮胎衍生胶粒自1966年起在美国、自1980年代起在欧洲被用作多种运动场地（足球、美式足球、橄榄球、盖尔运动、棒球、长曲棍球等）的填充材料，并作为儿童游乐场的安全地砖使用。仅欧盟范围内，注册和非注册的足球、盖尔运动、长曲棍球和橄榄球运动员人数估计超过3800万。

从监管角度看，全球情况参差不齐。在欧洲，运动表面使用的颗粒填充材料被视为有意添加至环境中的微塑料来源，经过过渡期后，其使用将从2031年10月起受到禁令限制。轮胎是复杂产品，其成分因类型、用途和制造商而异，通常包含丁苯橡胶（Styrene Butadiene Rubber, SBR）、天然橡胶和丁二烯橡胶的特定混合物，并配以独特的添加剂组合。因此，评估轮胎衍生胶粒暴露的潜在风险绝非易事，因为难以量化可能的具体或联合健康效应，以及导致这些效应的特定混合物或单一成分、其数量和来源。

当前关于填充材料暴露潜在毒性效应的研究仍在进行中，涉及多种途径，包括潜在的体外内分泌效应、胶粒颗粒上携带的环境持久性自由基暴露，以及新兴环境和健康关注污染物的定量分析。在此框架下，识别可视为安全或可耐受的暴露水平和场景是重中之重。此外，运动场地并非与周围环境隔离；人造草坪表面发现的部分污染物可能来源于胶粒以外的其他途径，需要对周边环境基础设施进行复杂分析。因此，需要进行适当的风险评估，识别危害、量化相对暴露量并评估所涉风险程度。

2. 材料与方法

2.1 检索策略

本综述的检索策略细节已在先前研究中描述。研究人员调查了五个数据库，即PubMed、Embase、CAB Direct、Scopus和Web of Science。检索首次启动于2023年5月16日，随后更新至2025年9月1日。检索字符串包含关于含轮胎衍生胶粒的人造草坪表面的关键词（如"artificial turf"、"synthetic turf"、"crumb rubber"、"infill material"等）以及潜在健康不良影响的关键词（如"health"、"toxicity"、"risk assessment"、"carcinogens"、"mutagens"、"mortality"）。此外，通过Google和Google Scholar的特定查询将检索扩展至灰色文献，并通过滚雪球法从纳入文章的参考文献列表中补充。本综述被构想为由结构化文献检索支撑的叙述性综述，以增强证据识别过程的全面性和透明度。

2.2 纳入标准与数据提取

纳入标准包括：（i）发表在科学文献中的原创研究，聚焦于运动场地和游乐场中胶粒暴露对人类健康的潜在风险评估；（ii）来自环境和人类健康保护机构的灰色文献报告，基于原始数据或对先前记录数据的整理来评估运动场地和游乐场中胶粒暴露的潜在健康风险。未报告数据的全文文章、非英文文章以及综述、专家意见、社论、方案和会议论文被排除。数据提取内容包括：国家、目标人群、表面类型、表面年龄和条件、室内/室外设置、暴露场景、暴露类型、暴露污染物类别、风险评估方法、暴露途径、癌症和非癌症风险的主要发现、最坏情况场景、原始解读、研究特定基准和资助来源。

3. 结果

定性综合

五个生物医学和生命科学电子数据库的检索提供了8650篇文献。去重后剩余4881篇条目，经过多步骤筛选，最终纳入20篇原创研究论文和13份灰色文献报告。纳入的论文和报告涉及全球多个国家：中国（学术论文4篇）、丹麦（报告1篇）、埃及（学术论文1篇）、欧洲（报告3篇）、法国（报告1篇）、德国（学术论文1篇）、希腊（学术论文1篇）、意大利（学术论文3篇）、韩国（学术论文3篇）、荷兰（学术论文1篇、报告1篇）、挪威（报告1篇）、葡萄牙（学术论文1篇）、土耳其（学术论文1篇）和美国（学术论文4篇、报告6篇）。

研究最多的化学物质为多环芳烃（PAHs）（学术论文12篇、报告4篇）和金属（类）（学术论文10篇、报告6篇），其次为（半）挥发性有机化合物（(S)VOCs）（学术论文6篇、报告7篇）、邻苯二甲酸酯（学术论文3篇、报告3篇）、双酚A（BPA）（学术论文1篇、报告1篇）及其他有机化学物质（学术论文4篇、报告5篇）。皮肤接触是科学文献中研究最多的暴露途径（75%，20篇中15篇），而吸入是灰色文献中研究最多的途径（77%，13篇中10篇）。在科学文献中，85%（20篇中17篇）的纳入文章分析了致癌风险，其中12%（17篇中2篇）在至少一种研究场景中至少一种化学物质的风险高于参考阈值，47%（17篇中8篇）的风险介于参考阈值之间；65%（20篇中13篇）的论文研究了非致癌风险，其中15%（13篇中2篇）在至少一种研究场景中至少一种化学物质的风险大于1，23%（20篇中3篇）的风险接近1。关于报告，62%（13篇中8篇）分析了癌症风险，其中75%（8篇中6篇）在至少一个特定场景中风险介于参考阈值之间，而92%（13篇中12篇）分析了非致癌风险，其中8%（12篇中1篇）在至少一种研究场景中至少一种化学物质的风险高于参考基准，33.3%（12篇中4篇）的风险接近参考基准。

风险评估方法高度异质。在科学文献和灰色文献中，作者使用了多种风险评估方法、测量手段和理论假设（如暴露场景、体重、暴露持续时间和频率、吸入率、摄入率、每次事件摄入的橡胶颗粒量、皮肤吸收率、暴露于橡胶颗粒的皮肤面积、风险解读等）。部分作者提供了有助于更好理解胶粒化学物质暴露及其相对效应的结果：一项研究证实了胶粒中PAHs相对于饮食的贡献较小；另一项研究估算了血铅水平（Blood Lead Levels, BLL），假设美国环保署（EPA）胃肠道和肺部吸收率（分别为30%和32%）时，达到或超过美国疾病控制与预防中心（CDC）为1至5岁儿童设定的5 μg/dL参考值的概率低于0.5%，而假设100%吸收率时，6至7岁儿童的概率为22.5%，2至7岁儿童为34%。关于球员年龄与风险的关系，一项研究报告成年球员因暴露时间最长而致癌风险更高，而儿童的非癌症风险高于成年人，这与另一项研究报告儿童健康风险比成年人高3至5倍的结果一致，可能归因于儿童更易摄入灰尘和颗粒物。关于与周围环境的关联，有研究报告阳光和热量可能在增强化学物质的癌症和非癌症风险方面发挥作用，也有报告指出所测化学物质的来源可能并非胶粒，而来自周围环境，导致上风向和下风向样本浓度不同。

4. 讨论

关于在体育馆和游乐场使用人造胶粒存在广泛分歧的立场，即使在科学领域也是如此。大多数参与环境和健康保护的机构已将人类健康风险定义为可忽略，并就新兴风险提出普遍谨慎呼吁。加州环境健康危害评估办公室（OEHHA）发布的人造草坪研究确认，基于评估方法和现有数据，球员、教练、裁判和观众在场内或场外暴露于人造草坪胶粒填充物中的化学物质不存在显著健康风险。另一方面，西奈山医学院儿童环境健康中心等机构建议将天然草坪作为儿童娱乐活动最安全的选择。尽管即将生效的新法规将导致人造草坪使用逐渐减少，但现有设施和游乐场仍将被大量人群继续使用，作为促进身体活动的基础设施。

2017年，欧洲化学品管理局（ECHA）指出了健康风险评估的几个局限性，如轮胎橡胶颗粒化学特征表征数据匮乏，以及可能存在尚未识别但具有不利影响的物质。此后，ERASSTRI项目试图澄清其中一些问题，但作者指出仍存在不确定性（如缺乏真实暴露的经验数据），且所采用的风险评估方法可能导致对真实风险的高估。

本综述的主要结果是现有文献的高度碎片化。原始文章和报告的作者在风险评估中采用了不同方法，关注不同类型的暴露。考虑到化学物质浓度的高度异质性（每个制造商对每种产品类型都有特定配方），且化学成分和生物可及性随时间受粒径和环境暴露影响，所得结果难以比较和推广。此外，风险评估中依赖的不同理论假设可能无法真实反映现实世界情况。

所考察的场景包括不同年龄段的职业、竞技型和休闲型使用者，部分研究根据角色（场上球员、守门员、教练和旁观者）估算暴露及相应风险。大多数情况下暴露场景的数据相互关联或重叠，无法确定各自的具体贡献。暴露频率和持续时间估算差异很大，部分研究按年龄和场上角色进行区分（如每年2至10个月、每周1至5次、每次1至6小时）。鉴于儿童和青少年对这些因素的敏感性，这些差异可能构成相关偏倚，摄入率（从患异食癖儿童的1000 mg/天到50 mg/天）、吸入率（不同年龄组差异很大）以及颗粒摄入量（从每次1 g到0.01 g）同样如此。

部分作者强调需要根据所研究的具体场景调整风险评估模型。有作者指出需要针对运动强度导致的通风率差异以及儿童的特殊性调整暴露浓度，因为可用的毒性值来自静息或轻度体力活动状态的动物或成人。根据美国EPA致癌风险评估早期生命阶段补充指南，作者对所有具有记录的致突变或致断裂特性的致癌物（即氯甲烷、二氯甲烷、苯并[a]芘及相关致癌PAHs和苯并噻唑）应用了增强效力因子，以考虑儿童更高的脆弱性。

关于年龄，儿童的风险值高于成人，因为年轻受试者对非致癌物质更敏感。在大多数研究中，估算风险低于基准值，而部分研究报告存在显著风险或值得进一步调查的风险。一项研究评估了最年幼群体的显著风险，该群体被假设患有异食癖（PICA）。另一项研究评估了成人致癌风险增加和儿童非致癌结局风险增加，但均低于风险基准。对于游乐场，儿童的风险也被估算为高于成人。

关于环境设置，室内环境的致癌风险估算比室外高2至3倍，尽管不显著。然而，即使风险评估针对室外环境，室内浓度也被用作最坏情况或高度保守的场景。关于角色或活动，大多数研究未估算运动员风险增加。最大值出现在场上球员和守门员中。部分研究估算了一些高于基准的风险（如金属和BPA，以及2-羟基苯并噻唑），但由于结果接近阈值，原始解读为不建议对相关运动员构成真实风险。

关于PAHs，使用动物致癌阈值作为橡胶颗粒中PAHs的毒理学参考值引入了进一步的不确定性。此外，不同研究调查的PAHs可能不同，可能导致估算不同毒性结局；除REACH识别的八种PAHs外，其他PAHs可能的遗传毒性特性可能导致进一步的风险低估。ECHA指出，为不超过风险阈值，橡胶颗粒中八种REACH PAHs总和的最高可能浓度应为6.5 mg/kg。关于金属的额外暴露，该机构声明Cr、Ni、Se、Be、Mg、V和Li的风险可视为可忽略，同时建议对Zn和Co进行更精细的风险评估。

部分所调查化学物质的暴露也可通过饮食发生。一项研究强调，与荷兰通过食物对该金属的中位暴露相比，橡胶颗粒对Pb暴露的贡献有限。假设生物可利用部分完全吸收，儿童每次需摄入0.2 g颗粒才能暴露于相同量的Pb。

胶粒表面并非与周围环境隔离，而是其不可分割的组成部分。颗粒橡胶和草坪上方空气中发现的许多化学物质也可在草坪周围土壤和空气中以及草坪浸出液中发现。在天然土壤上玩耍不能被视为无风险，但可能导致暴露于危险化学物质（如重金属）和可吸入颗粒物。另一项研究报告称，覆盖胶粒表面的儿童游乐场灰尘中发现的金属来源于周围土壤和大气沉降。

主要暴露途径与不同化合物的物理化学性质相关。即使在这方面，所采用的方法也高度异质。部分作者调查了所有三种暴露途径（摄入、皮肤接触和吸入），而其他作者基于理论基础关注主要途径。摄入在大多数情况下被认为是主要贡献者，而吸入被认为可忽略，尤其是在室外场地。相反，部分作者指出由于靠近草坪表面以及训练/比赛期间高呼吸率，吸入不可忽视。有作者采用了校正因子来考虑成人和不同年龄儿童之间通气率的差异（生命前3年3倍因子，4至10岁儿童1.5倍因子）。此外，部分作者还考虑了年幼儿童的手到口和物体到口行为。

关于儿童在训练/比赛期间假定的橡胶颗粒摄入量，存在争议。美国EPA和荷兰国家公共卫生与环境研究所（RIVM）建议成人0.05 g、儿童0.2 g，后者最近被修正为0.09 g。另一方面，ECHA建议儿童0.05 g、成人0.01 g，而OEHHA估计摄入量可达1汤匙（10.4 g）。此外，由于并非所有暴露途径的化学物质吸收率都已知，风险评估基于保守假设。现实情况下，足球运动员和休闲球员的暴露远低于假设值。

关于暴露于人造草坪与淋巴瘤发病率之间所谓的关联（在2000年代初引起巨大媒体关注），本综述纳入的研究不支持此类假设。华盛顿州卫生部报告称，一组华盛顿大学足球运动员中的癌症病例数并未高于基于人群癌症率的预期值。已知或怀疑与该癌症类型相关的化学物质在分析的颗粒样本中未检出，或含量低于药理活性浓度，而癌症风险（当存在时）最可能归因于PAHs的存在。淋巴瘤发病率与人造草坪密度之间因社会经济地位差异而产生的关联也未得到证实。

5. 结论

尽管与使用人造草坪相关的潜在危险效应和健康安全担忧引起了高度关注，但关于该主题的知识仍高度碎片化。大多数研究和报告的结果一致，在典型暴露条件下评估大多数情况为低/可忽略的估计健康风险。然而，部分研究报告的估计值高于所采用风险评估方法常规应用的参考阈值，因为某些化学物质能够浸出或挥发，或可能具有生物可利用性。尽管这些表明潜在关注的结果通常与特定暴露场景或最坏情况场景相关，不能轻易推广，但其可能发生不应被忽视。鉴于暴露途径的复杂性和可变性，以及现有证据中实质性方法学局限性和不确定性（如来源归属不确定、经验暴露数据稀少、混合物和环境条件暴露产生的化学物质表征不完整、原始轮胎混合物成分的极端变异性以及缺乏健康结局研究），应保持谨慎。进一步研究应弥合这些差距，提供对该主题广泛而全面的分析，优先收集关于暴露评估和可能长期结局的经验数据，特别关注脆弱群体。