近 50% 的微塑料污染來(lái)自汽車。原因如下。

每隔幾年，您汽車上的輪胎就會(huì)變薄，需要更換。但是丟失的輪胎材料去哪兒了？

不幸的是，答案通常是水道，輪胎合成橡膠中的微小微塑料顆粒攜帶在那里幾種化學(xué)品這可以轉(zhuǎn)移到魚、螃蟹，甚至可能轉(zhuǎn)移到吃它們的人身上。

我們是分析和環(huán)境化學(xué)家他們正在研究在這些微塑料到達(dá)水道和生活在那里的水生生物之前去除這些微塑料及其攜帶的有毒化學(xué)物質(zhì)的方法。

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微塑料，宏觀問題

數(shù)百萬(wàn)公噸塑料垃圾每年進(jìn)入世界海洋.近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)輪胎磨損顆粒約占45% 的微塑料在陸地和水生系統(tǒng)中。

輪胎在道路上行駛時(shí)會(huì)脫落微小的微塑料。雨水將這些輪胎磨損顆粒沖入溝渠，流入溪流、湖泊、河流和海洋。

一路上，魚、蟹、牡蠣和其他水生生物經(jīng)常在食物中發(fā)現(xiàn)這些輪胎磨損顆粒。每咬一口，魚也會(huì)消耗掉劇毒化學(xué)物質(zhì)，會(huì)影響魚本身無(wú)論任何生物吃掉它們。

一些魚類，如虹鱒魚、溪鱒魚和銀鮭魚，正在死于有毒化學(xué)品與輪胎磨損顆粒有關(guān)。

研究人員在 2020 年發(fā)現(xiàn)超過一半的銀鮭魚返回溪流在華盛頓州，在產(chǎn)卵前死亡，主要是因?yàn)?a>6PPD-Q，一種源自 6PPD 的化學(xué)物質(zhì)，添加到輪胎中以幫助防止輪胎降解。

但輪胎磨損顆粒的影響不僅僅對(duì)水生生物。人類和動(dòng)物都可能暴露在空氣中的輪胎磨損顆粒中，尤其是居住在主要道路附近的人和動(dòng)物.

在中國(guó)的一項(xiàng)研究中，還發(fā)現(xiàn)了相同的化學(xué)物質(zhì) 6PPD-Q在兒童和成人的尿液中.雖然這種化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體的影響仍在研究中，但最近的研究表明，接觸這種化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)傷害人體多個(gè)器官，包括肝臟、肺和腎臟.

在密西西比州牛津，我們發(fā)現(xiàn)了30,000 個(gè)輪胎磨損顆粒在兩次暴雨后從道路和停車場(chǎng)徑流的 24 升雨水中。在交通繁忙的地區(qū)，我們認(rèn)為集中可能會(huì)高得多.

這州際技術(shù)和監(jiān)管委員會(huì)由各州領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)盟在 2023 年建議在輪胎中確定和部署 6PPD 的替代品，以減少環(huán)境中的 6PPD-Q。但輪胎制造商表示沒有合適的替代品還。

社區(qū)可以做些什么來(lái)減少傷害？

在密西西比大學(xué)，我們正在試驗(yàn)可持續(xù)的方法，利用農(nóng)業(yè)廢棄物中可獲得且低成本的天然材料去除水道中的輪胎磨損顆粒。

這個(gè)想法很簡(jiǎn)單：在輪胎磨損顆粒到達(dá)溪流、河流和海洋之前捕獲它們。

在最近的一項(xiàng)研究中，我們測(cè)試了松木片和生物炭——一種在有限的氧氣室中加熱稻殼制成的形式或木炭，這一過程稱為熱解——并發(fā)現(xiàn)它們可以去除大約 90% 的輪胎磨損顆粒來(lái)自我們位于牛津的測(cè)試地點(diǎn)的徑流。

生物炭是一種用于去除的成熟材料水中的污染物由于其表面積和孔隙大，化學(xué)結(jié)合基團(tuán)豐富，穩(wěn)定性高，吸附能力強(qiáng)，成本低.

木片由于其豐富的天然有機(jī)化合物成分，也被證明可以去除污染物.其他科學(xué)家也使用用沙子過濾微塑料，但與生物炭相比，其去除率較低。

我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)生物過濾系統(tǒng)，使用過濾襪中的生物炭和木屑，并將其放置在排水口的入口處。然后，我們收集了雨水徑流樣本，并在兩個(gè)月的兩次風(fēng)暴中測(cè)量了生物過濾器就位前后的輪胎磨損顆粒。發(fā)現(xiàn)在生物過濾器就位后，輪胎磨損顆粒的濃度顯著降低。

獨(dú)特的細(xì)長(zhǎng)和輪胎磨損顆粒的鋸齒狀特征在暴風(fēng)雨事件期間，它們很容易被困或纏繞在這些材料的孔隙中。即使是最小的輪胎磨損顆粒也被困在這些材料的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò).

未來(lái)使用生物質(zhì)過濾器

我們相信，這種方法具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性潛力，可以減輕暴雨期間的輪胎磨損顆粒污染和其他污染物。

因?yàn)?a>生物炭和木屑可以從農(nóng)業(yè)廢棄物中產(chǎn)生，它們相對(duì)便宜，并且很容易為當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)提供。

需要進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)研究，特別是在交通繁忙的環(huán)境中，以充分確定該方法的有效性和可擴(kuò)展性。過濾材料的來(lái)源也很重要。人們擔(dān)心未經(jīng)熱解的未加工農(nóng)場(chǎng)廢棄物是否可以釋放有機(jī)污染物.

與大多數(shù)過濾器一樣，生物過濾器將需要更換隨著時(shí)間的推移 – 使用過的過濾器妥善處理– 因?yàn)槲廴疚飼?huì)積聚并且過濾器會(huì)降解。

塑料垃圾正在危害環(huán)境、人們所吃的食物以及潛在的人類健康。我們相信，由植物廢棄物制成的生物過濾器可能是一種有效且相對(duì)便宜的環(huán)保解決方案。

博盧瓦蒂費(fèi)·奧盧布索耶， 化學(xué)博士研究生，密西西比大學(xué)和詹姆斯五世·西茲齊爾，化學(xué)教授，密西西比大學(xué)

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