《Journal of Water Process Engineering》：Tire wear particles in the environment: A critical review on key challenges and future perspectives in fate, risk, and mitigation
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•全球轮胎磨损颗粒的排放量约为每年600万吨。•6-PPD臭氧处理产生的有毒6-PPD-醌会危害水生生物。•颗粒大小决定了轮胎磨损颗粒在空气、水和土壤中的迁移规律。•现有方法无法在复杂环境中准确检测或量化纳米级的轮胎磨损颗粒。•应对措施需从源头控制、拦截以及政策干预入手。引言新兴
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全球轮胎磨损颗粒的排放量约为每年600万吨。
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6-PPD臭氧处理产生的有毒6-PPD-醌会危害水生生物。
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颗粒大小决定了轮胎磨损颗粒在空气、水和土壤中的迁移规律。
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现有方法无法在复杂环境中准确检测或量化纳米级的轮胎磨损颗粒。
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应对措施需从源头控制、拦截以及政策干预入手。
引言
新兴污染物——那些因环境持久性、生物累积潜力及生物毒性而被认定的有害化学物质——对生态系统和人类健康构成严重威胁[1]。这类污染物面临的特殊挑战在于，它们常常被排除在监管体系之外，或是现有的管理措施不够完善[2]。微塑料就是这类污染物的典型代表，其来源广泛且分布分散，给监测和控制带来了很大难度[3]。其中，轮胎磨损颗粒已被确认为全球微塑料污染的主要来源之一，且普遍存在，城市雨水径流则是其进入环境的主要途径[6]。
轮胎磨损颗粒是在轮胎与道路的接触面上，通过机械摩擦、热降解和化学老化作用产生的[7][8]。由于其复杂的化学成分，包括合成橡胶基体、硫化剂（如苯并噻唑）、增塑剂（如邻苯二甲酸盐）、抗氧化剂（如6-PPD）以及重金属（如锌、铅）等，这些颗粒具有潜在的危害性。尤其值得关注的是，其中的抗氧化剂6-PPD在与臭氧反应后会转化为6-PPD-醌，这是一种高毒性物质，会导致虹鳟鱼等水生生物死亡[1][9][10][11][12]。在城市水系统中频繁检测到6-PPD-醌及类似的轮胎衍生化学物质，反映出传统监管体系与新兴环境风险之间存在日益严重的脱节现象[13][14][15]。鉴于6-PPD在工业中的广泛应用、极高的急性毒性，以及作为轮胎磨损颗粒污染示踪剂的作用，它及其转化产物值得重点关注[16]。
轮胎磨损颗粒的环境行为十分复杂。它们的迁移和归趋在很大程度上取决于颗粒大小，从而导致其在不同环境介质中呈现不同的分布特征[17][18]。细小颗粒（PM2.5–PM10）能够长距离大气传输，还会吸附有机污染物，进而引发区域雾霾现象[19]。中等大小的颗粒（约50–100微米）则主要存在于水生环境中，会在沉积物中积累，并进入食物链[20][21]。值得注意的是，即使暴露在含10%（干重）轮胎磨损颗粒的环境中，沙蚕的组织和粪便中也能检测到这些颗粒，这证明了它们会被直接摄入和排出，也证实了即使生物的生长和存活率没有明显下降，它们依然可以从沉积物传递到底栖无脊椎动物体内[22]。悬浮在水柱中的轮胎磨损颗粒容易被滤食性生物摄入[23][24]，而与沉积物结合的颗粒则可通过底栖无脊椎动物的直接摄食进入食物链，例如在表层沉积物为食的情况下，某些贝类就会摄入轮胎颗粒[25]。这些受污染的底栖猎物随后可能被转移到更高等级的生物体内，从而完成从沉积物到水生食物链的传递过程。相比之下，较大的颗粒（大于100微米）则倾向于沉降在道路旁的土壤中，成为重金属的长期储存库，可能损害土壤健康[26][27]。此外，轮胎磨损颗粒还会干扰生物地球化学过程，比如抑制土壤硝化作用以及改变温室气体排放量[28]，但目前尚缺乏能够全面描述其在不同介质中迁移规律的整合模型。
热解-气相色谱/质谱法、热重分析-气相色谱/质谱法以及扫描电子显微镜结合能散射X射线光谱分析法等分析技术，虽然有助于识别轮胎磨损颗粒，但在检测小于1微米的纳米级颗粒，以及准确量化复杂环境介质中的轮胎磨损颗粒含量方面仍存在局限[29]。这些方法上的不足会导致风险评估出现较大不确定性。此外，目前的缓解策略往往较为零散，缺乏涵盖轮胎设计、道路工程、雨水管理以及末端处理等全生命周期的综合性方案[30][31][32]。
针对上述问题，本综述从批判性角度梳理了目前关于轮胎磨损颗粒的研究现状，重点分析现有研究中的关键问题，并为未来的研究方向提供指导。本文旨在：一）系统阐述轮胎磨损颗粒的来源、化学成分、释放过程、迁移规律以及在不同介质中的归趋；二）评估其带来的生态和人类健康风险，重点分析复杂的毒性机制；三）深入分析现有分析方法和缓解措施的局限性；四）明确未来研究重点，包括开发更先进的检测方法、构建综合迁移模型以及制定可持续的控制策略，从而为基于科学的风险管理和政策制定提供依据。
章节概要
颗粒特性与分析鉴定
要系统了解轮胎磨损颗粒，首先需要明确其基本的物理化学特性，以及用于检测它们的分析方法。
环境释放、迁移与归趋
第二部分所确定的轮胎磨损颗粒的物理化学特性，尤其是与其颗粒大小相关的移动性、表面反应性以及添加剂组成，决定了它们的环境释放过程及后续的迁移路径。了解这些内在特性是追踪轮胎磨损颗粒从轮胎与道路的接触面开始，经过大气、水生和陆地环境后的去向的基础。因此，本部分将探讨轮胎磨损颗粒的主要生成机制及其
毒性影响：生态与人类健康风险
第三部分详细介绍的轮胎磨损颗粒的广泛积累及其多介质迁移路径，直接决定了它们会在哪些特定的暴露场景和环境介质中产生毒性作用。无论是通过吸入空气中的细小颗粒，摄入受污染的水体，还是直接接触道路旁的土壤，这些由迁移过程导致的暴露途径，都会决定生态和健康风险的类型与程度。基于这种多介质传播的特点
预防与控制策略：现有方法与效果
第四部分描述的涉及植物毒性、土壤生态毒性以及水生生物生物累积等问题的系统性生态与人类健康风险，凸显出在整个污染生命周期中采取有效工程干预措施的迫切需求。鉴于轮胎磨损颗粒复杂的環境行为，仅将其视为末端处理的问题显然是不够的。如图4所示，需要建立一个综合框架，在三个相互关联的环节对轮胎磨损颗粒进行防控
知识缺口与未来研究方向
尽管“成分-释放-迁移-归趋-毒性-控制”这一框架有助于系统理解轮胎磨损颗粒，但在这一完整链条上仍存在若干重要的知识空白。
结论
轮胎磨损颗粒体现了人类世时期普遍且复杂的環境问题。本综述综合了当前的相关研究，证实由于轮胎磨损颗粒的排放量大、化学成分复杂（包含聚合物、重金属以及6-PPD这类高活性有机添加剂），且在多种环境介质中都能存在，因此它们会对生态系统完整性及人类健康带来多方面的风险。从轮胎与道路的接触面开始，这些颗粒会经过大气、水生等环境介质
作者贡献说明
邹宁玲：撰写原始稿件、数据可视化、软件应用、实验研究、正式分析、数据整理。肖洪军：撰写原始稿件、数据可视化、软件应用、实验研究、数据整理。邹高举：资源协调、研究方法设计、实验研究、数据整理。杜德华：资源协调、研究方法设计、实验研究、正式分析。刘振：撰写审稿与编辑稿件、项目管理工作、正式分析。张世新：撰写审稿与编辑稿件、正式分析。朱佳悦：软件应用
关于写作过程中使用生成式AI及AI辅助技术的声明
在修改本文时，作者使用了Deepseek/Gemini工具来优化语言表达。在使用该工具后，作者对内容进行了必要的审阅和修改，并对最终发表的内容负全部责任。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了以下项目的资助：重庆市技术创新与应用发展项目（编号CSTB2022TIAD-KPX0200）、重庆市博士后特别研究资助项目（编号2411013576242400）、重庆市研究生科研创新项目（编号CYS260531），以及重庆交通大学研究生联合培养基地项目（编号XJLHPYJD2025002）。
邹宁玲|肖洪军|邹高举|杜德华|刘振|张世新|朱佳悦|杨帆|王凯峰|杜安科|陈瑶
