揭開(kāi)輪胎釋放的微塑料的秘密

在瑞士，輪胎和道路磨損顆粒是釋放到環(huán)境中的微塑料的最大來(lái)源之一，但這些顆粒中所含的化合物及其影響在很大程度上仍然是個(gè)謎。為了彌補(bǔ)這一知識(shí)差距，EPFL 和另外兩個(gè)瑞士研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家正在研究輪胎顆?；衔锏亩拘砸约八鼈儽簧矬w吸收的難易程度。第一階段的研究剛剛完成。

該研究于 2020 年 4 月開(kāi)始，由領(lǐng)先輪胎制造商組成的聯(lián)盟贊助。與 EPFL 合作的另外兩個(gè)研究機(jī)構(gòu)是負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)該項(xiàng)目的瑞士應(yīng)用生態(tài)毒理學(xué)中心 (Ecotox Centre) 和瑞士聯(lián)邦水產(chǎn)科學(xué)技術(shù)研究所 (Eawag)。第一階段以在Environmental Science & Technology上發(fā)表的兩篇論文結(jié)束(分別于 2021 年 11 月下旬和 2022 年 10 月下旬)。CEL 的博士后 Thibault Masset 是這兩篇論文的主要作者。這些文章專門(mén)研究了輪胎顆粒化合物在虹鱒魚(yú)消化系統(tǒng)中的溶解和生物可及性。

食物共食的影響

為了進(jìn)行他們的研究，科學(xué)家們使用了一種基于模擬胃液和腸液的創(chuàng)新體外方法。他們分析了 11 種化合物，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谖改c液中的溶解率在 0.06% 到 44.1% 之間，并且這個(gè)比率會(huì)根據(jù)食物是否被同時(shí)攝入而變化。

他們研究的一種特殊化合物是 6PPD-醌 (6PPD-Q)，它是 6PPD 氧化的有毒副產(chǎn)品，6PPD 是輪胎工業(yè)中廣泛使用的一種抗氧化劑。如果含有 6PPD-Q 的輪胎顆粒與片腳類動(dòng)物一起被攝入，溶解在魚(yú)腸中的化合物將會(huì)增加。然而，與其他化合物共同攝入會(huì)產(chǎn)生相反的效果。正在進(jìn)行其他實(shí)驗(yàn)以評(píng)估許多其他輪胎顆粒物質(zhì)的毒性。

“這些化合物比聚苯乙烯和 PET 等標(biāo)準(zhǔn)聚合物更復(fù)雜，而且可能有數(shù)百種，”EPFL 中央環(huán)境實(shí)驗(yàn)室 (CEL) 負(fù)責(zé)人、兩篇論文的通訊作者弗洛里安·布雷德 (Florian Breider) 說(shuō)。

“目前大多數(shù)研究都集中在包裝和垃圾產(chǎn)生的微塑料污染上，但輪胎產(chǎn)生的微塑料占環(huán)境塑料污染的 30-40%。因此這種污染也值得研究。”

副產(chǎn)品及其老化方式

該研究的最終目標(biāo)是確定輪胎顆?；衔锖拖嚓P(guān)添加劑的生物可及性、生物蓄積性和毒性。第一階段現(xiàn)已完成，科學(xué)家們將開(kāi)始第二階段，這將涉及研究化合物如何沿食物鏈向上傳遞——例如，從昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)到虹鱒魚(yú)。

科學(xué)家們還計(jì)劃?rùn)z查輪胎顆?；衔锏母碑a(chǎn)品以及這些化合物如何隨時(shí)間分解。6PPD-Q 是一個(gè)例子，當(dāng) 6PPD(在制造輪胎時(shí)添加到橡膠混合物中)與環(huán)境 O 2和 O 3接觸時(shí)形成。根據(jù) 2021 年發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究，6PPD-Q 是西雅圖埃利奧特灣急性鮭魚(yú)死亡事件的幕后推手。“輪胎制造商需要更全面地看待他們的產(chǎn)品，并考慮他們使用的一些化學(xué)品的不穩(wěn)定性質(zhì)，”Breider 說(shuō)。“這些化學(xué)物質(zhì)會(huì)分解并形成意外的副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品有時(shí)是有毒的。”

橡膠、煤煙和重金屬

2022 年 9 月 23 日發(fā)布的一份關(guān)于環(huán)境中塑料的聯(lián)邦報(bào)告發(fā)現(xiàn)，輪胎和道路磨損是該國(guó)微塑料污染的主要原因之一。所得顆粒由 60% 的橡膠、30% 的煙灰和 10% 的重金屬組成。瑞士每年產(chǎn)生超過(guò) 13,500 公噸的此類顆粒，其中約 8,900 公噸被釋放到我們的空氣、土壤和水中。

2018 年發(fā)表在TrAC Trends in Analytical Chemistry上的 EPFL 研究表明，輪胎和道路磨損估計(jì)占進(jìn)入日內(nèi)瓦湖的微塑料的 61%?？茖W(xué)家們還沒(méi)有完全掌握這些粒子中包含的所有化合物，也不知道可能產(chǎn)生什么后果。

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