评估科莫多国家公园的旅游重要性、绩效以及对发展的支持作用

《Environmental Challenges》：Evaluating tourist importance-performance and support for development in Komodo National Park

本研究分析了瑞典E18高速公路附近雪中轮胎磨损颗粒（TWP）的特性、丰度和空间分布，发现TWP浓度随距离道路增加而降低，细颗粒（1.6-20 μm）占比达48%，并与悬浮固体及多种金属离子强相关（r >0.7），揭示雪融化可能成为TWP排放的重要途径，建议改进道路维护和处置措施。

　　### 对轮胎磨损颗粒在近路雪环境中的特性、丰度及空间分布的科学解读

轮胎磨损颗粒（TWP）作为微塑料污染的重要来源，近年来引起了广泛的关注。这些微小颗粒通常由车辆在行驶过程中与路面摩擦产生，并随着风力扩散、溅射或融雪过程被运输至周围环境中。在道路附近的积雪中，TWP的积累现象尤为显著，且其在环境中的传播路径和浓度变化与道路类型、交通流量以及气候条件密切相关。本研究聚焦于瑞典高速公路E18附近环境中的TWP，通过多种分析方法，深入探讨了其在不同尺寸分级中的特性、丰度以及空间分布情况，从而为理解TWP在近路环境中的迁移行为提供了重要的科学依据。

#### TWP在雪中的浓度及其变化趋势

本研究中，通过气相色谱-质谱联用技术（PYR-GC/MS）对TWP的浓度进行了量化分析。结果显示，TWP在雪中的浓度范围为7.8至1300 mg/L，并且其浓度随着距离高速公路的增加而显著降低。在冬季雪层较厚的情况下，TWP的浓度在靠近道路的区域较高，而在远离道路的区域则逐渐减少。这种浓度的梯度分布表明，TWP主要来源于道路附近的车辆活动，如刹车、加速和转弯等。此外，研究还发现，TWP在细粒级（1.6–20 μm）中的比例高达48%，这一结果凸显了细粒级TWP在微塑料污染中的重要性。

值得注意的是，不同采样时间点的TWP浓度存在差异。在2022年12月采样时，TWP的浓度相对较低，而在2023年3月，由于气温上升导致雪融化，TWP的浓度显著增加。这一现象表明，雪融化过程可能是TWP释放到环境中的关键机制。在雪层较老的情况下，由于水分蒸发和颗粒沉积，TWP的浓度可能呈现出更高的积累效应。然而，研究结果表明，TWP的浓度在不同采样时间点和距离之间的变化不仅与物理因素有关，还受到化学成分、颗粒形态以及人为活动的影响。

#### TWP与其他污染物的关联性

研究还发现，TWP的浓度与雪中的悬浮固体、金属和其他有机污染物存在显著的正相关性。这一发现提示，TWP的迁移路径可能与这些污染物的运动方式相似，因此可以通过分析这些污染物的分布来推断TWP的运动规律。此外，TWP在细粒级中的比例较高，且其与溶解态金属和有机碳的关联性也较强，这表明细粒级TWP可能在环境中的迁移过程中具有更高的活性。在雪融化时，细粒级TWP更容易随水流进入水体，因此可能对水体中的微塑料污染贡献更大。

同时，TWP的浓度还与雪的电导率、离子浓度和总碳含量等水体参数存在相关性。这说明TWP可能与其他污染物一起，通过融雪过程进入水体。此外，研究还发现，TWP与总金属含量（如Al、As、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、Pb、V和Zn）之间存在很强的正相关性，这表明TWP可能与这些金属一起通过沉积过程被输送到雪层中，或者它们可能共享相似的运输路径。这些相关性为理解TWP在环境中的行为提供了重要的线索，但也提示需要进一步研究其与污染物之间的相互作用机制。

#### TWP的形态与元素组成

通过扫描电子显微镜结合能谱分析（SEM-EDX）和机器学习算法（ML），研究人员对TWP的形态和元素组成进行了深入分析。结果表明，TWP在雪中的形态较为多样，既有细长的颗粒，也有球形的颗粒。然而，与之前在路尘中分析的TWP相比，雪中的TWP形态更趋于圆润，这可能与其在雪中的沉积过程有关。此外，TWP的元素组成主要以氧、碳和硅为主，这与轮胎材料的化学特性相符。值得注意的是，TWP中的锌含量较低，这与轮胎材料中的锌含量相比可能略显不足，但这一现象在其他研究中也有类似报道。

研究还发现，TWP在雪中的分布与矿物颗粒和沥青颗粒存在明显的关联。矿物颗粒在雪中的丰度最高，其次是沥青颗粒，而TWP则处于第三位。这一结果表明，雪中的颗粒物主要来源于自然沉积和道路维护过程中的材料，如道路标线、刹车粉尘和路面磨损颗粒。此外，研究还发现，TWP在细粒级中的丰度较高，但其形态和元素组成与其他颗粒物存在一定的差异，这提示TWP在雪中的沉积过程可能受到多种因素的影响，包括交通类型、道路维护措施以及气候条件。

#### TWP的运输机制与环境影响

研究进一步探讨了TWP在雪中的运输机制。结果显示，TWP在细粒级中的迁移能力较强，可能更容易通过融雪过程进入水体。而粗粒级TWP的迁移能力相对较弱，可能更多地沉积在道路附近。这一发现为理解TWP在不同粒径下的环境行为提供了重要参考。此外，TWP在雪中的积累可能受到道路维护活动的影响，如雪铲和融雪剂的使用。研究指出，雪铲将雪从道路表面转移到边缘，导致TWP的重新分布，并可能影响雪的密度。这一现象表明，道路维护活动在TWP的沉积和扩散过程中起着重要作用。

另一方面，TWP的高浓度也可能对环境产生显著影响。由于TWP可能携带有毒物质，其释放到水体或土壤中可能对生态系统造成潜在威胁。此外，TWP在融雪过程中可能与其他污染物（如重金属、有机污染物和颗粒物）共同进入水体，从而加剧水体污染问题。因此，研究建议采取更有效的雪管理措施，如改进道路维护方法、减少融雪剂的使用，以及在雪融化前进行适当的处理，以降低TWP对环境的潜在影响。

#### 研究的局限性与未来展望

尽管本研究提供了关于TWP在雪中的浓度、分布和迁移行为的重要信息，但其仍存在一定的局限性。首先，TWP的定量分析仍然面临挑战，尤其是在缺乏标准化技术的情况下，不同研究可能采用不同的分析方法，导致结果的可比性降低。其次，TWP的形态和元素组成分析依赖于机器学习算法，尽管该方法在其他研究中已被证明是有效的，但其准确性仍需进一步验证。

此外，本研究中TWP的浓度计算基于多个标记物的组合，这可能受到轮胎材料成分变化的影响。因此，未来的TWP研究需要更加精确的标记物选择，并结合更全面的化学分析方法，以提高定量结果的可靠性。同时，还需要对TWP在不同环境中的长期积累和迁移行为进行更深入的研究，以评估其对生态系统和人类健康的潜在影响。

#### 对环境管理的启示

本研究的结果为制定更有效的环境管理措施提供了科学依据。由于TWP在雪中的浓度较高，且其可能通过融雪过程释放到水体中，因此需要特别关注其在融雪过程中的释放机制。特别是在北欧等寒冷地区，长期的雪覆盖可能导致TWP的积累，而春季的快速融化则可能成为污染物释放的关键时机。因此，采取措施减少TWP的生成和扩散，如优化道路维护方法、改进雪管理实践以及使用更环保的融雪剂，对于降低微塑料污染具有重要意义。

此外，TWP的高浓度还提示，道路附近的积雪应被视为一种高污染介质。因此，在环境评估中，应加强对道路附近积雪的监测，以识别其作为污染源的潜在作用。同时，针对TWP的治理措施也应考虑其在雪中的沉积和迁移特性，如通过道路设计减少TWP的生成，或通过城市排水系统优化减少TWP的扩散。

综上所述，本研究通过多维度的分析方法，揭示了TWP在雪中的浓度分布、形态特征以及与其他污染物的关联性。这些发现不仅加深了我们对TWP在近路环境中的行为的理解，也为制定更有效的环境管理措施提供了科学支持。未来的研究应进一步探讨TWP在不同环境条件下的迁移机制，以及其对生态系统和人类健康的潜在影响，以推动更全面的环境保护策略。