在城市化进程中利用绿色人力资本和循环经济：通过资源保护和绿色技术提升水资源韧性

《Environmental Challenges》：Harnessing Green Human Capital and Circular Economy in Urbanization: Advancing Water Resilience through Resource Conservation and Green Technology

轮胎磨损颗粒（TWP）作为微塑料污染的重要来源，其冬季积雪中的分布特征及环境行为被系统研究。通过PYR-GC/MS和SEM-EDX+ML技术分析瑞典高速公路周边5米范围内积雪，发现TWP浓度在道路表面最高达1300 mg/L，随距离增加显著递减（r=-0.73，p<0.001），且与总悬浮固体呈强正相关（r=0.90）。细颗粒（1.6-20 μm）占比达0.3%-98%，平均46%，其与钙、钠、镁等离子存在显著关联（r>0.7）。形态学显示TWP在雪中呈现更圆钝的形态（平均长宽比1.55）与道路粉尘差异明显。研究证实积雪是TWP的浓缩载体，建议加强融雪管理及废弃物处理以控制春季溶雪排放。

　　该研究聚焦于公路附近雪地中的轮胎磨损颗粒（TWP）特征、数量及空间分布情况。通过采用热解-气相色谱/质谱（PYR-GC/MS）方法，结合扫描电子显微镜与能量色散X射线分析（SEM-EDX），研究人员深入分析了TWP的形态和元素组成，并探讨了其与道路附近其他污染物和参数之间的关系。研究结果显示，TWP在雪中的浓度范围在7.8至1300毫克/升之间，并且随着距离公路的增加而显著降低。在1.6–20微米的细颗粒中，TWP占比高达0.3%至98%，平均为48%。这一结果表明，细颗粒中的TWP含量可能被低估，从而影响对环境浓度的全面评估。

在交通相关的污染物中，TWP被认为是一个主要来源，特别是在欧洲的河流和海洋中。TWP可能对生态环境产生毒性影响，这不仅源于颗粒本身，还可能通过添加剂的淋溶和降解过程发生。由于雪地可以有效捕捉和浓缩来自道路的污染物，因此雪在理解TWP在公路环境中的沉积动态方面具有重要意义。此外，雪还被提出作为交通污染物的被动采样器，并且可以作为城市空气中重金属污染的指示器。

在研究过程中，雪样采集地点覆盖了距离公路0至5.6米的范围，包括一个常规的公路排水沟（Ditch 1）、部分被路缘石包围的公路区域（Kerb 1–5）以及一个同时接收公路表面和雨水排放的排水沟（Ditch 2）。在这些采样点，研究人员发现TWP的浓度呈现出明显的空间分布差异，靠近公路的区域浓度显著高于远离公路的区域。这一趋势与之前在其他研究中发现的类似污染物（如金属、多环芳烃和悬浮固体）的分布模式一致，表明TWP在公路附近的沉积过程可能受到交通活动和环境条件的影响。

对于细颗粒（1.6–20微米）中的TWP，其浓度在采样期间的波动较大，但平均值为69 ± 130毫克/升，占总TWP浓度的46 ± 28%。这一比例的显著变化可能与交通产生的湍流有关，即靠近公路的区域更容易沉积TWP。同时，研究还发现TWP与细颗粒中其他污染物（如金属、离子和有机碳）存在显著的相关性，表明它们可能通过相似的传输路径进入环境。此外，TWP在细颗粒中的存在比例可能与其在水和沉积物中的表现类似，显示出不同的运输行为。

研究还分析了TWP的形态学和元素组成。通过SEM-EDX与机器学习（ML）相结合的方法，研究人员发现雪中的颗粒主要由矿物、沥青和TWP组成，其中矿物是占比最大的材料类别。TWP和沥青颗粒在细颗粒中表现出较高的相对丰度，但它们的形态和元素组成与之前分析的公路尘土中的颗粒有所不同，TWP和沥青颗粒在雪中显得不那么延伸。这一发现可能与雪的物理环境有关，也可能反映了TWP在不同沉积介质中的行为差异。

在研究过程中，TWP的浓度与多个参数存在显著的相关性，包括固体浓度、溶解和总金属、离子以及有机碳。这些参数的变化趋势与TWP的分布模式一致，表明它们可能共享相似的传输机制。例如，TWP与总金属的强相关性（如铝、砷、钡、钙、镉、钴、铬、铜、铁、钾、镁、锰、钼、钠、镍、铅、钒和锌）表明，这些金属可能主要通过颗粒形式传输，并且TWP可能在某些情况下作为这些金属的载体。此外，TWP与溶解金属之间的相关性较弱，但依然显著，可能意味着部分金属能够通过与TWP的吸附或结合过程被携带。

该研究进一步探讨了TWP在雪地中的运输行为及其对环境的影响。在高交通密度地区，雪可能成为TWP急性释放的集中来源，尤其是在春季融雪期间。由于雪地可以长期积累污染物，融化过程可能将这些污染物迅速释放到周围环境中。此外，TWP在土壤中的分布也可能受到道路距离和雪地特性的影响，可能在接近公路的区域更容易沉积，但并非所有研究都显示出相同的趋势。

研究还指出，目前对TWP的量化仍面临诸多挑战，例如缺乏标准化的分析方法和全球范围内的轮胎成分数据。因此，为了更准确地评估TWP的环境影响，需要进一步开发和优化分析技术。此外，研究建议采取一些缓解措施，如改进雪管理与处置方法，以减少TWP的排放和扩散。例如，使用多孔沥青和道路清扫措施已被证明可能有助于减少TWP的扩散。对于那些通过雨水系统排水的道路，可以考虑采用雨水花园和生物滞留池等措施来减少TWP的排放。

综上所述，该研究不仅提供了关于TWP在公路附近雪地中的浓度和分布的新信息，还揭示了TWP与其他污染物之间的潜在关联。这些发现有助于更全面地理解TWP在公路环境中的传输机制及其对生态系统的潜在影响。然而，由于TWP的量化仍存在不确定性，以及其在不同环境条件下的行为可能不同，未来的研究需要进一步探索TWP的环境命运、降解过程以及对生物体的毒性影响，以更准确地评估其对环境的威胁。同时，研究还强调了建立统一的分析方法和加强全球范围内的数据收集的重要性，以支持更有效的环境管理策略。