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揭秘城市道路徑流中的隱秘威脅 | 輪胎相關(guān)化合物及其光解作用
朋友們,,你是否曾關(guān)注過我們?nèi)粘I钪械牡缆窂搅鳎克粌H是城市排水系統(tǒng)的一部分,,更是連接著城市地表和水體的關(guān)鍵途徑,。近日,,華南理工大學(xué)盧桂寧團(tuán)隊(duì)在 Science of the Total Environment 上發(fā)表“Non-targeted screening and photolysis transformation of tire-related compounds in roadway runoff”的研究論文,揭示道路徑流中的隱秘威脅--輪胎相關(guān)化合物及其光解作用,。

道路徑流是城市排水系統(tǒng)的重要組成部分,,它承擔(dān)著將城市表面雨水迅速排走的重要任務(wù)。然而,,道路徑流中含有的輪胎相關(guān)化合物卻可能成為水質(zhì)安全的潛在威脅,。這些輪胎相關(guān)化合物可能來源于車輛行駛過程中輪胎與地面摩擦過程中釋放的有機(jī)污染物。它們涵蓋多種類別,,包括抗氧化劑,、硫化劑、加速劑,、塑化劑,、交聯(lián)劑和其他長(zhǎng)鏈橡膠化學(xué)物質(zhì)等。
路面徑流中化合物組成的大量復(fù)雜數(shù)據(jù)對(duì)傳統(tǒng)的靶向分析方法構(gòu)成了重大挑戰(zhàn),。因此,,非靶向篩查被認(rèn)為是一種更加適用且高效的方法,可以有效地解決這一復(fù)雜的分析挑戰(zhàn),。為了深入了解道路徑流中輪胎源化合物,,華南理工大學(xué)盧桂寧團(tuán)隊(duì)利用 Agilent 高分辨率質(zhì)譜(HRMS)的非數(shù)據(jù)依賴型采集模式(DIA)和數(shù)據(jù)依賴型采集模式(DDA)對(duì)廣州市八條交通主干道的道路徑流以及輪胎滲濾液樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并使用 PyHRMS 程序(https://pypi.org/project/pyhrms/)對(duì)高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析,包括峰提取,、峰對(duì)齊以及數(shù)據(jù)庫(kù)匹配等,。基于路面徑流和輪胎滲濾液中化合物的質(zhì)譜信息,,研究區(qū)域的路面徑流中確定了 219 種新污染物(圖 1),。其中,29 種化合物(占 13.24%)被分級(jí)為 level 1,,164 種(占 74.89%)被分級(jí)為 level 2a,,30 種(占 13.70%)被分級(jí)為 level 4。

圖 1. 道路徑流的非靶向篩查結(jié)果,。
在篩查的化合物中,,路面徑流中鑒定出 22 種輪胎添加劑,其中包括 7 種雙環(huán)胺類化合物,、3 種三聚氰胺衍生物,、3 種酞酸酯類化合物、3 種苯并噻唑類化合物,、1 種酰胺,、4 種聚乙二醇化合物以及 1 種聚丙烯醚化合物。值得注意的是,,徑流中的高檢測(cè)率化合物(檢出率 ≥75%)數(shù)量達(dá)到了 13 個(gè),,占化合物總數(shù)的 26%。這些高頻檢測(cè)到的化合物中有超過 65% 是由輪胎添加劑引起的(圖 2),。其檢測(cè)頻率趨勢(shì)為:三聚氰胺類添加劑 ≥ 雙環(huán)胺類添加劑 > 其他輪胎添加劑 ≥ 其他輪胎相關(guān)化合物,。

圖 2. 路面徑流中輪胎源化合物的豐度。
盡管已有關(guān)于路面徑流中新污染物的非靶向篩查的研究報(bào)道,,但關(guān)于這些污染物光解行為的研究仍然有限,。為了填補(bǔ)這一研究空白,該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了路面徑流與輪胎滲濾液的紫外光降解實(shí)驗(yàn),。結(jié)果表明,,所有鑒定化合物均在一定程度上受到光化學(xué)反應(yīng)的影響,其豐度均經(jīng)歷了不同程度的削減,。結(jié)合輪胎源化合物的環(huán)境分布情況,可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象,,即光解速率緩慢的輪胎源污染物在實(shí)際環(huán)境中分布更加廣泛(圖 3),。

圖 3. 紫外光照射條件下路面徑流中輪胎源化合物的豐度變化。
路面徑流可以作為有機(jī)化合物從城市道路表面遷移到周圍水域的重要介質(zhì),,可能成為化學(xué)污染進(jìn)入水生生態(tài)系統(tǒng)的源頭,,并對(duì)周圍水域的生態(tài)平衡構(gòu)成潛在威脅。因此,針對(duì)道路徑流中主要污染物的篩查研究對(duì)于闡明環(huán)境污染動(dòng)態(tài)至關(guān)重要,。盧桂寧團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果表明,,輪胎磨損顆粒可能屬于水污染中潛在且重要的污染源頭之一,,強(qiáng)調(diào)了針對(duì)輪胎源污染物的環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)估策略的必要性,。讓我們共同努力,關(guān)注環(huán)境保護(hù),,守護(hù)我們的綠水青山,。
保護(hù)環(huán)境,我們需要你的參與,。
讓我們攜手共進(jìn),,
為我們的后代留下一個(gè)更美好的生活環(huán)境。
在研究過程中,,輪胎源化合物的全面篩查及定量分析在本研究中起著極為關(guān)鍵的作用,。而本研究的數(shù)據(jù)采集采用的是安捷倫 1290 超高效液相 – 6545 四極桿串聯(lián)飛行時(shí)間高分辨質(zhì)譜系統(tǒng) (Q-TOF) 聯(lián)用,并基于 PyHRMS 程序進(jìn)行非靶向數(shù)據(jù)分析和定量分析,,為本次研究提供了可靠的數(shù)據(jù)支持,。

作者簡(jiǎn)介
通訊作者:盧桂寧,華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院研究員,、博士生導(dǎo)師,、土壤污染控制與修復(fù)教研所所長(zhǎng),入選 2018 年國(guó)家重大人才工程青年學(xué)者,,廣東省杰出青年基金獲得者,、廣東特支計(jì)劃青年拔尖人才和本土創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)核心成員,中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)青年科學(xué)家獎(jiǎng)獲得者,;主要從事電子垃圾拆解區(qū)和金屬硫化物礦區(qū)水及土壤污染控制與修復(fù)研究,,主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(5 項(xiàng))、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題,、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃課題等科研項(xiàng)目 30 余項(xiàng),,在 ES&T、GCA,、EI 等知名期刊發(fā)表 SCI 論文 200 余篇(ES&T 封面論文 3 篇,、WoS 引用 5000 余次),獲授權(quán)發(fā)明專利 30 余項(xiàng)(國(guó)際專利 5 項(xiàng)),,出版學(xué)術(shù)專著 7 本和教材 4 本,,研究成果獲教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、廣東省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),、廣東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),、綠色礦山青年科技獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì);擔(dān)任 Eco-Environment & Health、土木與環(huán)境工程學(xué)報(bào),、生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)等期刊編委,,兼任中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)新污染物治理專業(yè)委員會(huì)副主任委員、廣東省土壤學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)主任委員,、廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)英才計(jì)劃校外導(dǎo)師等職務(wù),。
第一作者:陳錦帆,華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院博士研究生,。主要研究方向:新污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化,。目前在 Science of The Total Environment、Journal of Environmental Sciences 等知名期刊發(fā)表 SCI 論文 5 篇,,其中 1 篇為第一作者,。