城市化进程的快速发展导致全球每年人均约0.81 kg的轮胎磨损颗粒排放，致使其成为环境中微塑料的重要来源，其中超过半数的轮胎磨损颗粒进入土壤，成为威胁土壤生态安全的重要隐患。N-（1，3-二甲基丁基）-N'-苯基对苯二胺-醌（6PPD-Q）是轮胎中的抗氧化剂组分N-（1，3-二甲基丁基）-N'-苯基对苯二胺（6PPD）的醌类衍生物，在城市水体样品、道路、地下停车场、车辆和房屋的飞灰样品、以及大气PM2.5中均检测到了较高浓度的6PPD-Q，其潜在环境风险不容忽视。然而目前关于6PPD-Q在轮胎磨损颗粒土壤老化过程中的累积和形成机制尚不清晰。
2023年3月，中科院城市环境研究所朱永官院士团队—李刚研究组在环境类Top期刊Environmental Science & Technology上 发表了题为Enhanced Formation of 6PPD-Q during the Aging of Tire Wear Particles in Anaerobic Flooded Soils: The Role of Iron Reduction and Environmentally Persistent Free Radicals的研究论文。该研究揭示了轮胎磨损颗粒的土壤老化过程中由铁还原与环境持久性自由基转化共同驱动的6PPD-Q形成机制，研究结果可为深入理解轮胎磨损颗粒的土壤生态环境风险提供理论依据。
该研究首先解析了不同水分模式和灭菌/非灭菌条件下轮胎磨损颗粒在土壤老化过程中的6PPD-Q动态累积规律，发现淹水环境促进了6PPD-Q的形成和累积。通过筛选影响6PPD-Q形成的潜在土壤因子，发现老化前30天内淹水土壤中6PPD-Q的增加趋势与微生物铁还原过程一致，并证实了该阶段厌氧淹水土壤中存在微生物铁还原耦合6PPD氧化形成6PPD-Q的过程。进一步分析发现老化后30天内淹水土壤中轮胎磨损颗粒表面环境持久性自由基发生明显的类型和信号强度转变，结合自由基猝灭对比实验证实了厌氧淹水环境有助于轮胎磨损颗粒表面环境持久性自由基产生超氧自由基，后者直接介导6PPD-Q的非生物形成。上述生物和非生物途径共同介导了轮胎磨损颗粒在厌氧淹水土壤老化过程中6PPD-Q的形成，该研究结果强调了评估轮胎磨损颗粒老化的环境风险以及6PPD-Q这一新型污染物生态风险的重要性和急迫性。
徐俏博士为第一作者，朱永官研究员和李刚副研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金青年科学基金项目以及国家自然科学基金创新研究群体项目的资助。
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图1 铁还原与环境持久性自由基转化共同驱动的6PPD-Q形成机制
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