一种评估地表水与铺路材料相互作用过程中化学物质浸出的新方法，该方法适用于再生轮胎再利用产品

《Environmental Science: Processes & Impacts》：A novel method for assessing chemical leaching from surface water–pavement interactions applied to recycled-tyre reuse products

本研究提出一种新型静态表面渗漏方法（SSLP），用于评估再生轮胎路面材料中的化学物质渗漏情况。与传统高液固比搅拌的ASLP方法相比，SSLP模拟了实际环境中水与路面表面的接触，显示其能更真实反映化学物质（如1,3-DPG、HMMM和6PPD-Q）的渗漏行为。实验表明，SSLP测得的渗漏浓度普遍低于ASLP，且与ECOSAR预测的毒性阈值相符，未对水生生物造成显著风险。该方法为再生材料安全评估提供了简单可重复的实验室方案，并适用于其他场景如PFAS渗漏检测。

　　随着全球对可持续发展的重视，循环经济已成为应对资源浪费和环境污染的重要策略。其中，废旧轮胎的再利用是一个关键环节，因为这些材料往往占据大量土地资源并可能对环境造成危害。废旧轮胎被广泛用于制造橡胶化路面材料，如橡胶化沥青、软地材料以及多孔路面等，这些应用在减少填埋需求和资源再利用方面具有显著意义。然而，随着这些材料在环境中的使用，其潜在的化学释放问题也日益受到关注。这些材料可能含有多种化学物质，它们可能随着雨水或地表径流渗出，进而对水体和生物造成威胁。因此，建立一种更贴近实际应用场景的化学释放评估方法变得至关重要。

目前，常用的实验室释放测试方法如美国环保署的LEAF和澳大利亚标准释放测试（ASLP）通常采用高液固比例和搅拌方式，以模拟极端条件下的释放行为。这些方法虽然在评估危险物质的释放潜力方面具有一定的科学性，但它们并不能准确反映实际环境中，如路面材料与雨水接触时的释放过程。这种差异可能导致对材料安全性评估的偏差，从而影响其在实际应用中的推广和使用。

为了弥补这一不足，研究人员开发了一种新的静态表面释放测试方法（SSLP），该方法旨在更真实地模拟路面材料在自然条件下的化学释放过程。SSLP的设计基于一个简单的实验框架，其中水仅与材料表面接触，而不涉及全面浸泡。这种方法在实验室条件下可以进行多次重复测试，同时能够更准确地反映实际环境中可能发生的释放情况。SSLP测试通常在2小时至14天的时间段内进行，目的是捕捉与实际暴露条件相符的释放行为。

在本研究中，SSLP被应用于两种含有不同比例废旧轮胎橡胶碎屑的路面材料（P1和P2）进行测试。P2的橡胶含量是P1的十倍，这使得P2在释放某些化学物质方面表现出更高的趋势。研究发现，P1和P2在ASLP和SSLP测试中释放的化学物质浓度存在显著差异。在ASLP测试中，某些化学物质如1,3-二苯基胍（1,3-DPG）和六甲氧甲基蜜胺（HMMM）的释放率较高，分别达到34%和30%。然而，无论是通过ASLP还是SSLP测试，这些化学物质的释放浓度均低于使用ECOSAR模型预测的对鱼类和水蚤的毒性阈值。这表明，尽管这些化学物质具有一定的毒性，但它们在实际环境中的释放量可能不足以造成显著的生态风险。

进一步的分析显示，SSLP方法更倾向于模拟一维扩散过程，而非剧烈的对流或混合。这种特性使得SSLP能够在更长的时间段内提供稳定的释放数据，同时也减少了实验过程中可能引入的干扰因素。在实验中，研究人员采用了三组重复测试，以确保数据的可靠性和可重复性。此外，实验中使用了超纯水（Milli-Q?）作为释放介质，以减少杂质对测试结果的影响。

SSLP方法的另一个优势在于其操作简便性和成本效益。与需要密封材料表面和使用复杂设备的LEAF方法相比，SSLP避免了这些复杂步骤，使得该方法在商业实验室中更容易实施。这种方法特别适用于评估橡胶化路面材料中可能释放的化学物质，同时也为其他类似材料如混凝土和沥青路面中全氟和多氟烷基物质（PFAS）的释放评估提供了参考。

研究还发现，尽管SSLP方法在某些时间点（如7天和14天）的释放浓度高于ASLP方法，但在较短的时间段（如2小时）内，SSLP的释放浓度却低于ASLP。这表明，不同暴露条件下的释放行为存在显著差异，SSLP方法能够更准确地反映实际环境中，如雨水在路面表面的短期接触情况。

此外，研究中还对释放的化学物质进行了详细的分析，包括金属、碳氢化合物、卤代和非卤代酚类化合物、邻苯二甲酸酯、多环芳烃（PAHs）以及三唑类化合物等。这些物质的释放浓度和百分比被用来评估其对环境的潜在影响。例如，对于1,3-DPG和6PPD-quinone（6PPD-Q）等物质，尽管在ASLP测试中其释放浓度较高，但在SSLP测试中，由于其释放过程更接近自然条件，释放浓度仍然低于毒性阈值。

研究还指出，尽管SSLP方法在某些方面表现良好，但仍然存在一些局限性。例如，释放测试的时间范围和条件的不确定性，以及可能的毛细作用影响实验结果的准确性。为了克服这些局限，未来的研究可以考虑改进实验设计，如密封材料表面以减少水的渗透，或者在不同气候条件下测试以增强方法的普适性。

总的来说，SSLP方法为评估路面材料中的化学释放提供了一种新的、更贴近实际应用的工具。该方法不仅有助于更好地理解化学物质在不同材料中的释放行为，还为环境管理和政策制定提供了科学依据。通过这种方法，可以更准确地评估材料的安全性，从而支持循环经济目标的实现。此外，SSLP方法也为其他材料如PFAS的释放评估提供了基础，未来可以进一步扩展该方法的应用范围，以全面评估不同材料在环境中的潜在影响。