揭秘城市道路径流中的隐秘威胁 | 轮胎相关化合物及其光解作用

道路径流是城市排水系统的重要组成部分，它承担着将城市表面雨水迅速排走的重要任务。然而，道路径流中含有的轮胎相关化合物却可能成为水质安全的潜在威胁。这些轮胎相关化合物可能来源于车辆行驶过程中轮胎与地面摩擦过程中释放的有机污染物。它们涵盖多种类别，包括抗氧化剂、硫化剂、加速剂、塑化剂、交联剂和其他长链橡胶化学物质等。

路面径流中化合物组成的大量复杂数据对传统的靶向分析方法构成了重大挑战。因此，非靶向筛查被认为是一种更加适用且高效的方法，可以有效地解决这一复杂的分析挑战。为了深入了解道路径流中轮胎源化合物，华南理工大学卢桂宁团队利用 Agilent 高分辨率质谱（HRMS）的非数据依赖型采集模式（DIA）和数据依赖型采集模式（DDA）对广州市八条交通主干道的道路径流以及轮胎渗滤液样本进行数据采集，并使用 PyHRMS 程序（https://pypi.org/project/pyhrms/）对高分辨质谱数据进行处理与分析，包括峰提取、峰对齐以及数据库匹配等。基于路面径流和轮胎渗滤液中化合物的质谱信息，研究区域的路面径流中确定了 219 种新污染物（图 1）。其中，29 种化合物（占 13.24%）被分级为 level 1，164 种（占 74.89%）被分级为 level 2a，30 种（占 13.70%）被分级为 level 4。

在筛查的化合物中，路面径流中鉴定出 22 种轮胎添加剂，其中包括 7 种双环胺类化合物、3 种三聚氰胺衍生物、3 种酞酸酯类化合物、3 种苯并噻唑类化合物、1 种酰胺、4 种聚乙二醇化合物以及 1 种聚丙烯醚化合物。值得注意的是，径流中的高检测率化合物（检出率 ≥75%）数量达到了 13 个，占化合物总数的 26%。这些高频检测到的化合物中有超过 65% 是由轮胎添加剂引起的（图 2）。其检测频率趋势为：三聚氰胺类添加剂 ≥ 双环胺类添加剂 > 其他轮胎添加剂 ≥ 其他轮胎相关化合物。

尽管已有关于路面径流中新污染物的非靶向筛查的研究报道，但关于这些污染物光解行为的研究仍然有限。为了填补这一研究空白，该团队进行了路面径流与轮胎渗滤液的紫外光降解实验。结果表明，所有鉴定化合物均在一定程度上受到光化学反应的影响，其丰度均经历了不同程度的削减。结合轮胎源化合物的环境分布情况，可以发现一个现象，即光解速率缓慢的轮胎源污染物在实际环境中分布更加广泛（图 3）。

路面径流可以作为有机化合物从城市道路表面迁移到周围水域的重要介质，可能成为化学污染进入水生生态系统的源头，并对周围水域的生态平衡构成潜在威胁。因此，针对道路径流中主要污染物的筛查研究对于阐明环境污染动态至关重要。卢桂宁团队的研究结果表明，轮胎磨损颗粒可能属于水污染中潜在且重要的污染源头之一，强调了针对轮胎源污染物的环境监测和评估策略的必要性。让我们共同努力，关注环境保护，守护我们的绿水青山。

在研究过程中，轮胎源化合物的全面筛查及定量分析在本研究中起着极为关键的作用。而本研究的数据采集采用的是安捷伦 1290 超高效液相 – 6545 四极杆串联飞行时间高分辨质谱系统 (Q-TOF) 联用，并基于 PyHRMS 程序进行非靶向数据分析和定量分析，为本次研究提供了可靠的数据支持。