《Environmental Pollution》:Environmental exposure risk of typical rubber antioxidant 6PPD and its oxidation product 6PPD-Q
编辑推荐:
•来源远近决定了6PPD和6PPD-Q的暴露强度。•6PPD的转化以物种特异性方式改变其毒性和危害性。•径流影响的水体成为6PPD-Q生态风险的关键热点区域。引言在橡胶产品尤其是轮胎中,关键的抗降解功能由N,N-取代的p-苯二胺(PPDs)实现,其典型用量为0.4–2.0 w
- •
来源远近决定了6PPD和6PPD-Q的暴露强度。
- •
6PPD的转化以物种特异性方式改变其毒性和危害性。
- •
径流影响的水体成为6PPD-Q生态风险的关键热点区域。
引言
在橡胶产品尤其是轮胎中,关键的抗降解功能由N,N-取代的p-苯二胺(PPDs)实现,其典型用量为0.4–2.0 wt%(Li等,2023)。在这些PPD抗降解剂中,6PPD(N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-p-苯二胺)是占主导地位的品种,占全球市场的50%以上。据2020年报告估计,美国6PPD年产量约为22,700–45,400吨,欧洲为10,000–100,000吨(Jin等,2023a),中国为200,000吨,其中6PPD约占橡胶抗降解剂总产量的54.0%(Zhou等,2023)。其臭氧化产物——N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-p-苯二胺醌(6PPD-Q),因其显著的毒性以及与城市径流事件中鲑鱼急性死亡之间的因果关系而受到科学界的密切关注(Tian等,2021)。
全球汽车数量从2001年的5,630万辆增加到2020年的15.5亿辆,仅中国在同一时期就从1,100万辆增加到2.8亿辆(Zhang等,2023a)。轮胎与路面摩擦会产生轮胎磨耗颗粒(TWPs),并沿道路走廊累积(Chen等,2023)。一辆四轮汽车在其使用寿命期内大约释放140–700 g的6PPD和1.4–500 g的6PPD-Q。这些输入物很少停留在路面上。多介质分配将这两种化合物分散到水、土壤、空气和尘埃中——现在这些基质中已常规检测到这两种物质。由此产生的化学足迹远远超出交通区域,引发生态和人体暴露方面的担忧。阐明与TWPs相关的轮胎来源污染物的环境轨迹,需要对发生、转化和风险证据进行重点综合研究。
章节摘要
文献选取与检索策略
检索了四个数据库:Web of Science核心合集、Scopus、PubMed和ScienceDirect,涵盖截至2026年8月发表的同行评议文章。化合物标识符("6PPD"、"6PPD-Q"、"6PPD醌"、"PPD抗氧化剂")与基质术语("轮胎磨耗颗粒"、"道路径流"、"地表水"、"废水"、"尘埃"、"土壤"、"沉积物")以及转化、毒性、人体暴露和生态风险等关键词进行组合检索。仅纳入提供了实测浓度、来源
环境介质中的分布与丰度
现有监测数据表明,6PPD和6PPD-Q在水生态系统、大气颗粒物、沉降尘埃和土壤中广泛分布,报告的浓度跨越数个数量级。通常在交通密集、封闭或靠近来源的环境中观察到较高的负荷。水体浓度受径流事件和排水连通性的强烈影响,而尘埃和土壤中的负荷则反映来源远近、颗粒特性,
6PPD和6PPD-Q的毒性、毒代动力学及对人体健康的影响
6PPD-Q在多种生物模型中表现出显著的毒性。在线虫中,暴露会破坏肠道屏障、激活胰岛素信号通路,并缩短健康寿命和总寿命(Hua和Wang,2023)。6PPD和6PPD-Q均能在水生生物中引发毒性反应,尽管它们的相对毒性在不同物种、生命周期阶段和终点指标上存在差异。在斑马鱼中,报道的不良结果包括孵化异常、发育和行为毒性、心脏毒性、氧化应激以及
总结与展望
现有证据表明,6PPD和6PPD-Q的发生、暴露和风险特征受来源强度、跨介质传输、环境转化和受体特性的影响。靠近来源的环境通常与较高的人类暴露模拟值相关,而径流影响的水体则代表生态风险的关键热点。6PPD的转化改变了特定化合物的环境归趋和危害特征,且并未一致性地增加
CRediT作者贡献声明
邓晓:撰写–审阅与编辑、指导。李肖:验证、调查、数据整理。郑杨:验证、调查、数据整理。韩佩怡:方法学、调查、数据整理。李利:撰写–初稿、可视化、方法学、调查、数据整理、概念化。罗思:撰写–审阅与编辑、可视化、验证、指导、项目管理、概念化。江金林:撰写–审阅与编辑、可视化,
未引用参考文献
Hiki和Yamamoto,2022;Johannessen等,2022a;Johannessen和Metcalfe,2022b;Marques Dos Santos和Snyder,2023;Meland等,2024。
利益冲突
作者声明不存在可能影响本文工作的利益冲突或人际关系。
稿件准备过程中生成式人工智能和人工智能辅助技术的声明
在本文准备过程中,作者使用了ChatGPT进行语言润色并协助图片的制作。在使用该工具/服务后,作者对人工智能辅助生成的内容和图片进行了仔细的审阅、核实和必要的编辑,以确保其科学准确性并与基础数据保持一致。
竞争利益声明
? 作者声明不存在已知的竞争性经济利益或可能影响本文报告工作的个人关系。
致谢
本研究由中国湖南省自然科学基金(编号:2021JJ30357)、湖南省科技重大专项(2025AQ2034)以及国家重点研发计划(2022YFD1700102)资助。
李利|韩佩怡|郑杨|李肖|邓晓|江金林|罗思