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本文以轮胎微塑料(TMP)为研究对象,通过查阅文献,运用不同种类轮胎微塑料总量计算公式,估算了2008年-2018年轮胎磨损颗粒(TWP)、2020年修补轮胎细颗粒(TRD)与2014年运动场地回收轮胎细颗粒(RTC)的总量,并结合了结构方程模型、DNN、CNN神经网络模型与多元回归模型,对TWP进行了预测分析,以了解当前汽车驾驶产生的轮胎磨损颗粒的污染水平和未来可能存在的风险隐患;同时通过测定TRD与RTC中重金属Zn、As、Cd的含量,模拟不同环境下两类轮胎微塑料的重金属释放量,探究了轮胎微塑料中重金属的释放特性,进而分析了轮胎微塑料的潜在污染风险,可为轮胎微塑料的生态风险与环境污染管理提供较为科学的基础。具体结果如下所示:(1)中国轮胎磨损颗粒(TWP)占TMP的90%以上,在全球的TWP排放量中排名第二。TWP污染主要分布在沿海地区,2018年山东省(14.76×10~4tons)排放量最大,其次是广东省(11.77×10~4tons)。TWP大部分排放到乡村地区,占总量的78%,进入到高速公路中的最少,仅占4%。另外,TWP主要沉积在土壤中占67%,地表水中最少为5%。RTC的排放量是TMP的第二大排放量。2014年广东省(2716.62tons)的RTC排放量最多,其余省份均在1000 tons以下。本文通过问卷调查估算分析了TRD排放的分布情况,2020年广州省(23.54 tons)和山东省(22.22 tons)排放量最为突出;其中内陆地区,四川省(12.39 tons)的污染较为严重。三类轮胎微塑料中修补轮胎细颗粒的数量占据最少。蒙特卡洛不确定性分析表明全国TWP估算结果均在95%置信区间内,表明结果可信。(2)结构方程模型发现交通影响因素对TWP的影响最大,标准化系数为0.991,经济因素对TWP的影响较小,标准化系数为0.102。从中选取了五个高度相关的发展指标作为预测模型的特征因子,分别是:居民消费水平、快递量、温度、交通电力消费量、教育经费。通过均方根误差、纳什效率系数和R-squared系数的比较,使用CNN、DNN和多元回归方程3类模型对TWP的预测结果进行分析,结果显示,CNN模型的RMSE指数最小,NSE与R-squared指数最接近1,多元回归模型的预测精度表现较差。因此,将CNN模型用于TWP的情景预测分析。预测结果表明,在快递量以60%的速度快速增长时,TWP的排放量迅速上升,在以60%的速度下降的同时,TWP的排放量缓慢下降。当居民消费水平以15%的速度快速增长时,TWP排放量增加,且增长率越大,TWP排放量越多。当教育经费以年均25%的速度增长时,TWP排放量将迅速上升。交通用电量的增加将导致TWP数量的增加。当温度以年均0.02°C缓慢下降或上升时,TWP的排放量会缓慢增加,而低温会导致TWP曲线急剧上升,而TWP的急剧变化(年变化率1°C),会导致TWP降低(3)在TRD与RTC两种轮胎微塑料Zn、As、Cd重金属总量中,Zn含量最高;北方城市TRD的Zn、As、Cd(Zn:11.70±4.86 g/kg、As:0.82±0.08 mg/kg、Cd:4.54±1.32mg/kg)皆高于南方城市;正新品牌TRD所含有的Zn、As、Cd(Zn:6.65±0.46 g/kg、As:16.46±0.82 mg/kg、Cd:12.63±0.63 mg/kg)重金属较高。而RTC中Zn、As、Cd的总量随着操场修建时间的增长随之增加,且北方城市RTC的Zn、As、Cd总量(Zn:1.67±0.35 g/kg、As:4.02±0.20 mg/kg、Cd:6.11±0.29 mg/kg)相对于南方城市更高。(4)不同模拟环境中TRD与RTC中Zn的释放量远远高于As、Cd。固特异品牌TRD在海水中相较于其他品牌存在较大的生态风险,米其林轮胎的生态风险最小;修建时间越长的运动场地RTC进入海洋环境后存在的生态风险越大。酸雨条件下,固特异品牌TRD中重金属的释放量最高,北方城市RTC重金属释放量大于南方城市,长时间的酸雨和海水浸泡都会加剧重金属离子的溶出,且As和Cd可能存在潜在风险。在胃相中,各个品牌TRD中不同重金属的生物可给性皆存在较大差异,其中As表现出较高的生物可利用性;北方城市TRD中As皆为生物可利用性(K>0.8)元素,而南方城市TRD中的As具有潜在生物可利用性(0.2<K<0.8);Zn、Cd为生物不可利用元素(K<0.2)。在肠相中,米其林、普利司通和固特异品牌TRD中As、Cd具有潜在生物可利用性,北方城市的TRD相较于南方城市具有较高的毒性风险。RTC中Zn、Cd在南北皆为不可以利用性元素,而As在北方城市为生物可利用性,在南方城市具有潜在生物可利用性,重金属的释放主要在胃相中。与其他微塑料相比,轮胎微塑料中的重金属风险性更大,Zn的重金属含量最高,As和Cd的含量较低,但As具有较强的生物可给性,Cd暂未发现较高风险。