轮胎与道路磨损颗粒(TRWPs)的参数化区域化生命周期清单模型开发及其环境效应评估

为解决轮胎与道路磨损颗粒(TRWPs)排放量化中参数缺失和地理差异性问题，研究人员开发了首个参数化区域化清单模型，整合9项关键参数（如道路纹理、载重、驾驶行为等），区分大颗粒(10–500 μm)与细颗粒(<10 μm)排放机制。结果表明：道路纹理、驾驶行为和湿度主要影响大颗粒排放，而温度和载重主导细颗粒排放。该模型为生命周期评估(LCI)提供精准数据支撑，填补了微塑料污染源量化方法的空白。

　　

轮胎与道路磨损颗粒（Tire and Road Wear Particles, TRWPs）作为非尾气交通排放物，已成为全球微塑料污染的重要来源。这些由轮胎橡胶和道路颗粒降解形成的混合物，不仅对环境构成威胁，还可能通过食物链进入人体引发健康风险。然而，现有TRWPs量化方法存在明显缺陷：既未考虑车辆运行参数（如载重、速度）和环境因素（如温度、湿度）的动态影响，也缺乏地理差异性的评估。更棘手的是，传统方法无法区分不同粒径颗粒（大颗粒10–500 μm与细颗粒<10 μm）的排放规律，导致生命周期评估(Life Cycle Assessment, LCA)数据失真。

为突破这一瓶颈，由Anne-Marie Boulay和Manuele Margni领衔的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表了创新性研究。他们开发了首个参数化区域化清单模型，通过整合9项关键影响参数（道路纹理、载重、驾驶行为、速度、道路湿度、铺装类型、温度、湿度、轮胎类型），构建了车辆特异性排放因子(EFs)与参数乘数(f_p)的双重计算框架。研究采用自下而上(bottom-up)方法，系统分析了18类车辆的排放数据，首次揭示了不同参数对粒径特异性排放的差异化影响机制。

关键技术方法包括：1) 基于文献荟萃分析建立车辆特异性EFs数据库；2) 通过参数乘数(f_p)量化环境与操作参数的影响权重；3) 采用分粒径（大颗粒与PM₁₀）统计方法处理排放数据；4) 模型设计支持区域性参数输入以实现地理差异化评估。

主要研究结果

1. 排放因子的粒径特异性差异
   中型车辆的大颗粒排放EFs达12.3 mg/vkm，是乘用车的8倍；而PM₁₀排放受温度影响显著，温度每升高10°C，细颗粒排放增加15%。

2. 关键参数的影响机制

   • 大颗粒排放：道路纹理（粗糙表面使磨损增加200%）、急加速/制动（提升30-50%排放）、湿滑路面（促进颗粒剥离）
   • 细颗粒排放：载重超限（每增加10%载重导致排放上升8%）、夏季轮胎（比冬季胎高20%磨损率）

3. 地理差异性验证
   北欧地区因频繁使用防滑钉轮胎，TRWPs排放量较温带地区高35%；热带多雨环境则使细颗粒占比提升至总排放的12%。

结论与意义
该研究突破了传统排放模型的静态局限，其参数化设计允许动态更新以适应新技术（如低磨损轮胎）和政策（如载重限制）。通过区分粒径特异性排放规律，为微塑料的归因分析提供了新工具。模型已整合至生命周期清单(LCI)数据库，使TRWPs的环境影响评估首次实现从"模糊估算"到"精准溯源"的跨越。研究者特别指出，未来需重点监测<10 μm颗粒的生态毒性，这些可吸入颗粒物可能通过大气传输扩散至非道路环境。

这项研究不仅为政策制定者提供了量化工具（如欧盟轮胎标签制度修订），更开创了微塑料排放建模的新范式——将机械磨损参数、环境变量与地理特征进行系统性耦合分析。正如作者强调的："只有当TRWPs排放模型像尾气排放模型一样精确时，我们才能真正评估轮胎全生命周期的环境代价。"