瑞典公路积雪中轮胎磨损颗粒的特征与空间分布：这些颗粒对路边沟渠的污染以及融雪时可能带来的排放风险

《Environmental Challenges》：Characterisation and Spatial Distribution of Tyre Wear Particles in Swedish Highway Snow: Loads into Roadside ditches and Risk of Emissions with Snowmelt

中国轮胎磨损颗粒在道路周边积雪中的分布特征、含量及其与污染物相关性研究。采用PYR-GC/MS和SEM-EDX+ML方法分析发现，积雪中<500微米轮胎颗粒浓度达1300 mg/L，随距道路距离增加显著降低，细颗粒（1.6-20微米）占比平均48%。TWP与固体颗粒、重金属（Al、As、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、Pb、V、Zn）及导电性等参数强相关，形态较道路尘埃更接近球形。研究揭示积雪作为交通污染物蓄积载体具有显著风险，建议加强道路维护和积雪管理以控制微塑料扩散。

　　轮胎磨损颗粒（TWP）是微塑料污染的重要来源之一，这些颗粒能够积累在靠近道路的积雪中，对环境造成潜在威胁。本研究聚焦于高速公路附近环境中的TWP特征、数量和空间分布，特别关注两种粒径范围：小于500微米和1.6至20微米。通过使用热解-气相色谱/质谱（PYR-GC/MS）进行量化分析，结合扫描电子显微镜与能量色散X射线分析（SEM-EDX）来研究TWP的形态和元素组成。同时，研究还探讨了TWP与风暴水相关参数之间的运输行为，如电导率、纳米颗粒浓度、总和溶解碳及有机碳、离子、总和溶解金属等。

研究结果显示，积雪中的TWP浓度范围在7.8至1300毫克/升之间，并且随着距离高速公路的远近而逐渐降低。在细颗粒（1.6–20微米）中，TWP的比例变化较大，从0.3%到98%不等，平均为48%。TWP与固体和金属浓度之间表现出强烈的相关性，这表明它们可能通过相似的运输过程进入环境。SEM-EDX结合机器学习（ML）的分析显示，沥青和轮胎磨损颗粒是积雪中固体物质的第二和第三大成分，而矿物则为最大成分。与之前在同一条高速公路上分析的路面灰尘相比，轮胎和沥青磨损颗粒在积雪中显得不那么细长。这些发现有助于进一步理解TWP在高速公路附近积雪环境中的运输和分布特性。

考虑到积雪在春季融化时可能引起TWP的急性释放，因此需要采取措施来减少TWP的排放和扩散，包括改进积雪管理与处理方法。本研究进一步分析了TWP在积雪中的分布模式，揭示了其在不同距离下的变化趋势，并指出其可能的运输路径。TWP的浓度在靠近道路的位置较高，而随着距离的增加逐渐减少，这种趋势与其它道路相关污染物类似。例如，在芬兰的某些城市中，金属、多环芳烃和总悬浮固体（TSS）的浓度在距离道路5米的位置显著下降。此外，TWP与溶解金属之间的强相关性可能意味着它们共享相似的运输路径，这为评估TWP的环境影响提供了重要线索。

本研究的发现表明，TWP在积雪中的高浓度可能使积雪成为环境中微塑料污染的潜在热点。因此，对于积雪中TWP的处理和管理应当引起高度重视。特别是在北方气候条件下，积雪的长期积累可能使TWP成为重要的污染源。未来的研究需要进一步探讨TWP在积雪融化过程中的环境命运，包括其在生态系统中的积累、可能的降解过程以及对生物的毒性效应。此外，由于TWP的量化仍面临诸多挑战，包括缺乏标准化技术以及全球范围内轮胎成分数据的不完善，因此有必要加强分析方法的统一性，以更准确地评估其环境影响。

本研究采用了多种分析方法，包括PYR-GC/MS和SEM-EDX+ML，这些方法在不同粒径范围内的应用，有助于全面理解TWP的特征和分布情况。PYR-GC/MS方法能够提供TWP的总质量，而SEM-EDX+ML则能够揭示TWP的形态和元素组成。两种方法的结合不仅提高了研究的全面性，还为TWP的来源分析提供了更多维度的信息。例如，通过SEM-EDX+ML分析发现，TWP与沥青磨损颗粒在细粒径范围内难以区分，因此将它们归为同一类别（TBWP）。同时，研究还发现，TWP的形态特征与在路面灰尘中观察到的有所不同，这可能与积雪的物理特性以及运输过程中的环境因素有关。

本研究的局限性在于，由于积雪的收集和处理过程较为复杂，TWP的量化存在一定的不确定性。尤其是在测量积雪质量负载时，由于难以完全收集积雪，可能导致结果的偏差。此外，不同的预处理方法可能会对粒径分布产生影响，但目前尚不清楚这些影响的具体程度。因此，未来的研究需要进一步优化采样和分析方法，以提高数据的准确性和可靠性。

总体而言，本研究为理解TWP在高速公路附近积雪环境中的分布和运输提供了新的视角。同时，也强调了积雪作为潜在污染物载体的重要性，特别是在微塑料和金属等污染物的运输过程中。这些发现不仅有助于评估TWP对环境的潜在影响，也为制定有效的管理措施提供了科学依据。例如，通过改进积雪处理和管理方法，减少TWP的排放和扩散，可以有效缓解其对环境造成的污染。此外，积雪中的TWP可能通过融雪水进入水体，因此有必要进一步研究其在不同环境中的迁移路径，以全面评估其生态风险。