溶液化学条件对轮胎添加剂在饱和多孔介质中迁移行为的影响机制研究

为解决轮胎添加剂（如6PPD-quinone、IPPD和2-OH-BTH）因环境释放导致的生态风险问题，研究人员系统探究了pH、离子强度（IS）等溶液化学条件对其在石英砂多孔介质中迁移行为的影响。结果表明，低pH和高IS促进添加剂迁移，而高pH增强其在石英砂表面的吸附；2-OH-BTH因亲水性（log Kow较低）表现出更高迁移性。研究通过FT-IR和XPS表征吸附机制，发现其符合准二级动力学模型和Langmuir模型，为轮胎添加剂的环境风险评估和污染控制提供了理论依据。

　　

轮胎作为现代交通的核心部件，每年全球产量高达15亿条，但其磨损释放的颗粒和添加剂（如抗氧化剂6PPD、IPPD及硫化促进剂2-OH-BTH）正成为新兴环境污染物。这些物质通过雨水径流、空气颗粒等途径广泛分布于水体、土壤中，甚至进入生物链。例如，6PPD-quinone因对褐鳟鱼的急性毒性被高度关注，而IPPD可诱发斑马鱼幼体甲状腺激素紊乱。尽管已有研究聚焦其生物毒性，但对其在多孔介质中的迁移行为及环境归趋的认知仍属空白。为此，陕西省某研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表论文，首次揭示了溶液化学条件对轮胎添加剂迁移的关键调控机制。

研究采用饱和石英砂柱实验，结合傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）表征技术，系统分析了pH（4-10）和离子强度（IS）对6PPD-quinone、IPPD及2-OH-BTH迁移的影响。通过测定突破曲线（BTC）和吸附动力学模型，量化了不同条件下的迁移效率与吸附机制。

Effect of pH on the transport of three tire additives
实验显示，pH显著影响添加剂迁移：6PPD-quinone和IPPD在pH 4时的回收率（分别为0.668和0.83）显著高于pH 10（0.382和0.443），表明酸性条件促进迁移。2-OH-BTH因高亲水性（羟基基团）在所有pH下均表现出高迁移性（pH 4-10回收率0.912-0.883）。FT-IR证实高pH下石英砂表面硅羟基（Si-OH）与添加剂极性基团的氢键作用增强，导致吸附增加。

Effect of ionic strength on transport
离子强度（IS）通过静电屏蔽效应调控迁移。高IS（如100 mM NaCl）削弱添加剂与石英砂间的静电斥力，促进其在介质中的扩散。XPS分析表明，Na⁺竞争吸附位点进一步降低了6PPD-quinone的滞留率。

Conclusions
研究首次阐明轮胎添加剂的迁移行为受pH和IS的协同调控：低pH和高IS促进迁移，而高pH增强吸附。2-OH-BTH因亲水性表现出最高环境流动性。吸附机制符合准二级动力学模型和Langmuir模型，表明其为单层化学吸附。该成果填补了轮胎添加剂环境行为研究的空白，为制定针对性管控策略（如调节废水pH以降低地下水污染风险）提供了科学依据，对保护敏感水生生态系统和人类健康具有重要意义。