《Chemosphere》：Urban road dust as a dynamic reservoir for microplastics: Quantifying precipitation washout, recovery patterns, and traffic influence in Bahía Blanca, Argentina
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微塑料动态迁移研究：巴利亚布莱卡道路灰尘中微塑料浓度、来源及降水影响分析，发现 paved道路以轮胎磨损颗粒为主（37.2%），unpaved道路纤维占比高（67.9%）。250-500μm颗粒占21.6%，降水导致 paved道路洗刷率高达43.5%（unpaved仅13.5%）。光谱确认PET/PP/PE/PA为主，含铜酞菁（32.8%）等污染物。
A. 贝伦·维拉法涅（A. Belén Villafa?e）| 卢卡斯·S·罗德里格斯·皮拉尼（Lucas S. Rodríguez Pirani）| 阿洛雷娜·皮科内（A. Lorena Picone）| 罗萨娜·M·罗曼诺（Rosana M. Romano）| 马塞洛·佩雷拉（Marcelo Pereyra）| 安德烈斯·H·阿里亚斯（Andrés H. Arias）
阿根廷海洋研究所（IADO），阿根廷国家科学技术研究委员会（CONICET）下属机构，位于阿根廷巴伊亚布兰卡（Bahía Blanca）
摘要
在南美洲，城市道路灰尘中的微塑料污染问题仍知之甚少。本研究调查了阿根廷巴伊亚布兰卡地区微塑料的动态变化，考察了降雨、表面类型和交通流量对微塑料的影响（共采集30个样本）。通过密度分离法（使用1.2克/立方厘米的NaCl溶液）分离出直径在1至5000微米之间的颗粒，对于直径大于或等于50微米的颗粒则通过立体显微镜进行视觉识别，并结合ATR-FTIR和微拉曼光谱技术进行聚合物成分分析。研究发现，无论是铺设过的道路还是未铺设过的道路，所有样本中都检测到了微塑料，平均浓度为1,526±795毫克/千克。一次26毫米的降雨事件导致31.9%的微塑料颗粒被冲走；其中，铺设过的道路表面有43.5%的颗粒被冲走，50.9%的颗粒被重新悬浮到空气中；而未铺设过的道路表面则有13.5%的颗粒被冲走，5.2%的颗粒被重新悬浮。这一现象表明微塑料的移动性受到道路表面的显著影响。
形态学分析揭示了不同的污染来源：在铺设过的道路表面，轮胎磨损颗粒（TWP）占主导地位（37.2%）；而在未铺设过的道路表面，纤维状颗粒更为常见（67.9%）。交通流量与轮胎磨损颗粒分布之间存在非线性关系——低交通流量的停车区（每小时26辆车）的轮胎磨损颗粒比例（60.3%）高于高交通流量的区域（每小时1,784辆车，36.4%），这表明微塑料的重新悬浮过程受到驾驶模式和大气条件的共同影响，而不仅仅是交通流量的影响。光谱分析确认了常见的聚合物类型（PET、PP、PE、PA）以及与纺织品相关的色素（铜酞菁32.8%，靛蓝10.0%）。直径在250至500微米之间的颗粒占总颗粒的21.6%，这类颗粒的重新悬浮和迁移具有特别重要的意义。研究结果表明，城市道路灰尘是一个动态的微塑料储存库，微塑料通过水文和大气途径被迁移，这对雨水管理和河口污染具有重要的影响，因为道路灰尘最终会通过降雨径流进入巴伊亚布兰卡河口。
引言
环境研究人员日益关注塑料材料在海洋和淡水系统中的普遍存在问题，这一问题已成为当前最紧迫的环境、社会经济和公共卫生挑战之一。微塑料（MPs）是指直径在1至5000微米之间的小型合成颗粒，它们既可以人工制造用于工业用途（初级微塑料），也可以由较大塑料或宏观塑料分解产生（次级微塑料）（Frias和Nash，2019年）。微塑料由多种聚合物构成（包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚氨酯），其中含有阻燃剂、稳定剂、抗氧化剂和增塑剂等化学添加剂（Hahladakis等人，2018年）。这些颗粒本身具有多种环境危害：它们可能通过摄入或积累对人体造成伤害；所含添加剂可能从聚合物基质中渗出并污染周围环境；颗粒表面还能吸附外部污染物，从而成为污染物传播的载体（Dai等人，2022年）。微塑料主要来源于陆地，通过地表径流进入水体（Monira等人，2022年）。大多数微塑料来自非点源污染（Boucher和Friot，2017年），其中道路灰尘是主要的污染源（Vogelsang等人，2020年）。在道路环境中，车辆排放的非排气颗粒是道路灰尘中微塑料的主要来源（Sommer等人，2018年）。不同类型的车辆轮胎胎面成分不同：卡车和公交车轮胎胎面主要由天然橡胶（NR）制成，含有少量丁二烯橡胶（BR）；而乘用车轮胎胎面则主要由苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）制成，并添加了炭黑、二氧化硅等添加剂（Chae和Choi，2024年）。轮胎磨损颗粒（TWP）因其半合成聚合物结构、固态特性以及符合微塑料尺寸范围而属于微塑料范畴（Baensch-Baltruschat等人，2020年）。最新研究表明，轮胎磨损颗粒可能是环境中最常见但报道最少的塑料污染物之一（Parker-Jurd等人，2024年）。
这种微塑料是由轮胎在道路表面磨损产生的副产品。在道路表面磨损过程中，轮胎磨损颗粒会与道路灰尘和其他物质结合形成聚集体，称为轮胎和道路磨损颗粒（TRWP）（Baensch-Baltruschat等人，2020年）。TRWP是一种复杂的混合物，包含合成橡胶、天然橡胶、炭黑、二氧化硅、硫磺和多种添加剂，是废水系统、河流、湖泊和海洋中微塑料污染的主要来源之一。由于TRWP含有来自路面的矿物质，其密度介于1.1克/立方厘米至1.9克/立方厘米之间（Baensch-Baltruschat等人，2020年），因此在没有水流作用的情况下，它们会在水中下沉。然而，新产生的TRWP由于含有较少的矿物质，密度较低（1.0-1.18克/立方厘米），更接近纯橡胶的密度。除了作为物理污染物外，TRWP还因其含有轮胎添加剂及其转化产物而具有化学毒性，这些物质会对水生生物造成毒性影响（Sun等人，2025年）。通过雨水径流，TRWP从道路灰尘传输到水生生态系统，不仅构成了微塑料污染的途径，还将轮胎中的化学物质带入敏感的水域。
城市道路中的微塑料还可能来源于其他来源，如城市道路废弃物（包括饮料瓶、包装材料和合成衣物）、人造草坪以及建筑材料（Monira等人，2021年）。根据颗粒大小，它们可能通过车辆行驶被悬浮在空气中，并受到区域风力和降雨的影响而迁移。然而，据估计，PM10中的TRWP占比不到1%（Panko等人，2013年），这意味着超过99%的微塑料仍停留在地面上。雨水径流是微塑料从道路灰尘传输到水生环境的主要途径，降雨事件会有效冲走道路表面的微塑料颗粒，使其进入水生生态系统（Yamahara等人，2024年）。
尽管全球对此问题的关注日益增加，但阿根廷道路灰尘中微塑料的存在情况仍不甚明了。不过，对巴伊亚布兰卡地区微塑料分布的研究表明，由于城市化和工业活动频繁，该地区积累了大量微塑料。已有证据显示，微塑料污染影响了河口鱼类（Arias等人，2019年）、海滩沉积物（Arias等人，2023a）和雨水（Villafa?e等人，2023年），说明城市道路灰尘的污染途径多种多样。由于微塑料会随降雨进入水生环境，因此降雨后道路灰尘中的微塑料浓度应会下降。此外，如果车辆行驶能够将微塑料重新悬浮到空气中，那么车辆通行量与微塑料浓度之间应存在关联。本研究的目的是确定道路灰尘中微塑料（包括TRWP）的丰度和特性，并评估降雨事件、地面类型（铺设道路与未铺设道路）以及交通流量对其空间分布和浓度模式的影响。
地点选择与样本采集
巴伊亚布兰卡市位于阿根廷布宜诺斯艾利斯省西南部（图1），人口约35万。该市具备良好的交通枢纽、深水港口和重要的工业区，为农村和城市经济发展提供了有利条件。
道路灰尘中微塑料的识别与定量
在分析的所有道路灰尘样本中（无论是铺设道路还是未铺设道路），均检测到了微塑料。在为期三天的研究期间，共在十个采样点采集并鉴定了1,516个微塑料颗粒：六个采样点位于铺设道路上（A-F），四个采样点位于未铺设道路上（A′-D′）。微塑料浓度随降雨事件发生显著变化（图2）。所有采样点的平均浓度为1,788.7±762.3毫克/千克。
微塑料浓度与空间变异性
本研究测得的微塑料浓度（降雨前的平均浓度为1,788.7±762.3毫克/千克）为南美洲此类研究提供了重要基准数据。所有样本中均检测到微塑料，说明城市道路灰尘是微塑料的普遍储存库。值得注意的是，E采样点（D1日浓度为2,647.5毫克/千克）位于商业区附近，该区域交通繁忙且零售店众多，这表明消费活动是微塑料的主要来源。
结论
本研究实现了三个具体研究目标：（1）量化巴伊亚布兰卡城市道路灰尘中微塑料的丰度和特性；（2）评估降雨对微塑料浓度的影响；（3）分析表面类型和交通流量对微塑料空间分布模式的影响。
微塑料在道路灰尘中普遍存在，十个采样点共检测到1,518个微塑料颗粒。
CRediT作者贡献声明
贝伦·维拉法涅（A. Belén Villafa?e）：负责撰写初稿、方法论设计、数据分析、概念构建。卢卡斯·S·罗德里格斯·皮拉尼（Lucas S. Rodríguez Pirani）：负责撰写、编辑、方法论设计、数据分析、调查及数据管理。阿洛雷娜·皮科内（A. Lorena Picone）：负责撰写、编辑、方法论设计、调查、数据分析。罗萨娜·M·罗曼诺（Rosana M. Romano）：负责撰写、编辑、方法论设计、调查、数据分析。马塞洛·佩雷拉（Marcelo Pereyra）：负责撰写、编辑、结果验证。
利益冲突声明
作者声明以下可能的利益冲突：安德烈斯·H·阿里亚斯（Andres H. Arias）表示获得了南方国立大学（Universidad Nacional del Sur）、威廉姆斯基金会（Williams Foundation）和阿根廷国家科学技术促进局（Agencia Nacional de Promocion Científica y Tecnológica ANPCyT）的财政支持；贝伦·维拉法涅（Belen Villafa?e）表示与阿根廷国家科学技术研究委员会（Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas）存在关联。
致谢
本研究未发现任何实际或潜在的利益冲突。本研究得到了阿根廷国家科学技术研究委员会（CONICET，项目编号PIP 21/23 3201）和南方国立大学（Universidad Nacional del Sur，项目编号PGI 24/Q144）的资助（资助对象为安德烈斯·H·阿里亚斯）。
我们衷心感谢南方国立大学精确科学学院（UNLP-11/X8971）、阿根廷国家科学技术研究委员会（CONICET）的财政支持。
