揭开轮胎释放的微塑料的秘密

在瑞士，轮胎和道路磨损颗粒是释放到环境中的微塑料的最大来源之一，但这些颗粒中所含的化合物及其影响在很大程度上仍然是个谜。为了弥补这一知识差距，EPFL 和另外两个瑞士研究机构的科学家正在研究轮胎颗粒化合物的毒性以及它们被生物体吸收的难易程度。第一阶段的研究刚刚完成。

该研究于 2020 年 4 月开始，由领先轮胎制造商组成的联盟赞助。与 EPFL 合作的另外两个研究机构是负责协调该项目的瑞士应用生态毒理学中心 (Ecotox Centre) 和瑞士联邦水产科学技术研究所 (Eawag)。第一阶段以在Environmental Science & Technology上发表的两篇论文结束(分别于 2021 年 11 月下旬和 2022 年 10 月下旬)。CEL 的博士后 Thibault Masset 是这两篇论文的主要作者。这些文章专门研究了轮胎颗粒化合物在虹鳟鱼消化系统中的溶解和生物可及性。

食物共食的影响

为了进行他们的研究，科学家们使用了一种基于模拟胃液和肠液的创新体外方法。他们分析了 11 种化合物，发现它们在胃肠液中的溶解率在 0.06% 到 44.1% 之间，并且这个比率会根据食物是否被同时摄入而变化。

他们研究的一种特殊化合物是 6PPD-醌 (6PPD-Q)，它是 6PPD 氧化的有毒副产品，6PPD 是轮胎工业中广泛使用的一种抗氧化剂。如果含有 6PPD-Q 的轮胎颗粒与片脚类动物一起被摄入，溶解在鱼肠中的化合物将会增加。然而，与其他化合物共同摄入会产生相反的效果。正在进行其他实验以评估许多其他轮胎颗粒物质的毒性。

“这些化合物比聚苯乙烯和 PET 等标准聚合物更复杂，而且可能有数百种，”EPFL 中央环境实验室 (CEL) 负责人、两篇论文的通讯作者弗洛里安·布雷德 (Florian Breider) 说。

“目前大多数研究都集中在包装和垃圾产生的微塑料污染上，但轮胎产生的微塑料占环境塑料污染的 30-40%。因此这种污染也值得研究。”

副产品及其老化方式

该研究的最终目标是确定轮胎颗粒化合物和相关添加剂的生物可及性、生物蓄积性和毒性。第一阶段现已完成，科学家们将开始第二阶段，这将涉及研究化合物如何沿食物链向上传递——例如，从昆虫幼虫到虹鳟鱼。

科学家们还计划检查轮胎颗粒化合物的副产品以及这些化合物如何随时间分解。6PPD-Q 是一个例子，当 6PPD(在制造轮胎时添加到橡胶混合物中)与环境 O 2和 O 3接触时形成。根据 2021 年发表在《科学》杂志上的一项研究，6PPD-Q 是西雅图埃利奥特湾急性鲑鱼死亡事件的幕后推手。“轮胎制造商需要更全面地看待他们的产品，并考虑他们使用的一些化学品的不稳定性质，”Breider 说。“这些化学物质会分解并形成意外的副产品，这些副产品有时是有毒的。”

橡胶、煤烟和重金属

2022 年 9 月 23 日发布的一份关于环境中塑料的联邦报告发现，轮胎和道路磨损是该国微塑料污染的主要原因之一。所得颗粒由 60% 的橡胶、30% 的烟灰和 10% 的重金属组成。瑞士每年产生超过 13,500 公吨的此类颗粒，其中约 8,900 公吨被释放到我们的空气、土壤和水中。

2018 年发表在TrAC Trends in Analytical Chemistry上的 EPFL 研究表明，轮胎和道路磨损估计占进入日内瓦湖的微塑料的 61%。科学家们还没有完全掌握这些粒子中包含的所有化合物，也不知道可能产生什么后果。

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