汽車輪胎用久后輪胎花紋會消失，鮮少有人去思考，這些消失的花紋成分是什么？它們?nèi)チ四睦铮?/p>

“大家每天都在開車，輪胎花紋慢慢變淺變平，被磨掉的輪胎去了哪里？隨著輪胎滾動時不斷地摩擦，以及路面高溫、緊急剎車等情況，導(dǎo)致輪胎表面不斷以微小尺寸磨屑甚至煙氣散發(fā)到空氣、路面土壤、河流、湖泊中，最終有相當(dāng)一部分進(jìn)入到海洋中，造成了一定的污染。”10月19日，在中咨公司、中國石化集團(tuán)有限公司共同舉辦的第二屆石化產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展論壇上，中國工程院院士、西安交通大學(xué)校長張立群表示。

輪胎在生產(chǎn)過程中，化學(xué)品被混合形成高端耐久橡膠，然后被澆鑄成輪胎形狀。成分包括多環(huán)芳烴(PAHS)、苯并唑、異戊二烯等有害物質(zhì)以及鋅和鉛等重金屬。輪胎磨損顆粒到底以什么形態(tài)、什么成分、以什么方式影響人體健康？

2023年2月，英國帝國理工學(xué)院發(fā)布了《輪胎磨損顆粒對我們和環(huán)境都是有毒的》研究報告，報告稱科學(xué)家建立了描述德國高速公路輪胎磨損顆粒行為的模型，估計總顆粒質(zhì)量的45%聚集在道路附近，而剩余的55%則通過各種機(jī)制最終進(jìn)入環(huán)境，在這些進(jìn)入環(huán)境的顆粒中其中82%由水?dāng)y帶，其余18%被排入空氣中。他們發(fā)現(xiàn)這些被稱為“超細(xì)粒子”的較小納米尺寸粒子被大量釋放，多數(shù)以PM2.5和 PM0.1顆粒存在。

在中國，科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)了輪胎磨損顆粒的存在。

2024年9月12日，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員張干團(tuán)隊(duì)與合作者在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》刊發(fā)了關(guān)于“城市大氣中的輪胎磨損化學(xué)物質(zhì)：輪胎磨損顆粒對 PM 2.5的重大貢獻(xiàn)”的研究成果。

該研究團(tuán)隊(duì)在珠江三角洲9個城市采集了72種氣態(tài)和PM2.5顆粒態(tài)樣品，對54種輪胎磨損相關(guān)化學(xué)品進(jìn)行了定量分析。其中，有28種被檢出，它們在氣態(tài)和顆粒態(tài)中的總濃度為3.1-317納克/立方米，氣態(tài)的占總濃度的73%，其中2-羥基苯并噻唑貢獻(xiàn)了氣相輪胎磨損顆粒的82%，苯并噻唑-2-磺酸貢獻(xiàn)了 PM2.5中輪胎磨損顆粒的74% 。此外，由于對苯二胺 (PPD) 在溶劑中不穩(wěn)定，導(dǎo)致其檢測率低。

眾所周知，苯并噻唑及其衍生物是有毒且生物降解性差的有機(jī)化合物，而且輪胎的材質(zhì)要解決耐磨性、節(jié)油性和安全性的“魔三角”難題，其材質(zhì)在自然界中難以降解。

科學(xué)家們對環(huán)境顆粒物(包括總懸浮顆粒物)的毒理學(xué)研究報告稱，這些顆粒物會對心肺、發(fā)育、生殖等領(lǐng)域產(chǎn)生負(fù)面影響。公眾只要行走在人行道上，路上，就會接觸到車輛排放的各種微粒，因?yàn)槲⑿秃图{米微粒小到足以在空氣中傳播。

前述帝國理工學(xué)院的報告稱，研究模型顯示，超細(xì)納米顆?？梢詡鞑?shù)百米。此類污染可能會對患有哮喘和慢性阻塞性肺病等疾病的人群造成特別大的影響，有資料表明，污染會加重這些疾病。因此，必須進(jìn)行風(fēng)險評估，以確定吸入輪胎磨損顆粒的“不可觀測的不良效應(yīng)濃度”。

今年1月份，英國普利茅斯大學(xué)和?？巳卮髮W(xué)發(fā)布了關(guān)于水蚤的測試結(jié)果，研究結(jié)果表明，傳統(tǒng)道路輪胎向環(huán)境中釋放的塑料微粒對水蚤的繁殖和發(fā)育帶來不利影響，其消化道中可見顆粒被吸收。其中含有大量的鋅、鈦、鍶和多種有機(jī)化學(xué)物質(zhì)?？茖W(xué)家在一系列流行輪胎品牌中發(fā)現(xiàn)了50多種此類化學(xué)物質(zhì)，其中許多被歸類為劇毒。結(jié)果表明，這些顆粒對水蚤的毒性比更常見的聚乙烯微塑料更大。

有專家認(rèn)為，汽車輪胎磨損產(chǎn)生的橡膠微粒，雖然目前對我們的健康和生態(tài)系統(tǒng)造成的長期影響還不得而知，但這些輪胎磨損顆粒會進(jìn)入河流和海洋，對野生動物造成破壞性影響，還會累積到食物鏈中，最終對食物鏈造成重大威脅。

“輪胎的主要材質(zhì)之一是橡膠。這些橡膠一部分來自天然橡膠，一部分來自化工合成橡膠，兩者之間性能互補(bǔ)。但生產(chǎn)一公斤的合成橡膠，要排放將近三公斤左右的二氧化碳，輪胎橡膠的可持續(xù)性和碳排放問題需要考慮；其次是輪胎磨屑不可降解導(dǎo)致的環(huán)境污染問題。”張立群表示。

針對輪胎磨損顆粒潛在的危害，早在若干年前，張立群便帶領(lǐng)北京化工大學(xué)先進(jìn)彈性體材料研究中心團(tuán)隊(duì)發(fā)出了“輪胎磨損對環(huán)境和資源的影響不容忽視”的聲音，提出輪胎研發(fā)人員應(yīng)充分認(rèn)識橡膠磨損造成的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的嚴(yán)重程度。從自身做起，通過提高輪胎耐磨性能來減少輪胎磨損。

張立群帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，瞄準(zhǔn)原創(chuàng)橡膠品種，國際上首次提出生物基工程彈性體的概念，并率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制出生物基聚酯彈性體、衣康酸酯彈性體、大豆油彈性體等，成功開發(fā)了我國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物基可降解聚酯橡膠和生物基衣康酸酯橡膠品種。這兩種橡膠具有低碳、環(huán)保的特點(diǎn)，能對傳統(tǒng)石油基橡膠產(chǎn)生一定程度的替代，其中生物基聚酯橡膠材料的性能更為獨(dú)特，已被制成出耐低溫耐油密封圈、可降解輪胎、可降解鞋子、聚乳酸增韌劑等產(chǎn)品。

“我們研發(fā)的可降解輪胎磨損顆粒，在自然海水里，三個月左右失重率可達(dá)到80%；在靜止的河水，時間要稍微長一點(diǎn)，三個月可降解20%左右；在堆肥土壤里，70%可降解成水和二氧化碳。”張立群表示。

除了可降解生物基聚酯橡膠和生物基衣康酸酯橡膠，針對創(chuàng)新支撐橡膠工業(yè)可持續(xù)發(fā)展路徑中，張立群強(qiáng)調(diào)了天然橡膠的重要性，其在全生命周期內(nèi)碳排放比合成橡膠低4.3倍。但中國天然橡膠80%依賴進(jìn)口，已經(jīng)突破了戰(zhàn)略警戒線，所以，他提到了第二天然橡膠蒲公英橡膠的發(fā)展，目前，已在多地試種，并建成百噸級綠色水基蒲公英橡膠中試裝置。

此外，廢舊輪胎綠色高值化再利用也是實(shí)現(xiàn)輪胎可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了多項(xiàng)國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，開發(fā)了連續(xù)綠色再生橡膠制備技術(shù)、高品質(zhì)膠粉改性瀝青技術(shù)、高性能膠粉基熱塑性彈性體、連續(xù)熱裂解及裂解炭黑復(fù)活改性技術(shù)等。其中：多階螺桿連續(xù)脫硫綠色制備再生橡膠技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了制備過程的環(huán)保、安全、連續(xù)清潔、自動化，以及產(chǎn)品性能的優(yōu)異穩(wěn)定，該技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用推廣，先后建立30條生產(chǎn)線，年制備約15萬噸再生膠，年處理廢載重輪胎近30萬噸，并出口到了國外。