EEH专栏｜英国萨里大学GCARE团队：尾气之外——道路交通非尾气纳米颗粒物综述

环境人Environmentor · 公众号 · · 2025-01-24 12:44

正文

小编按： 应 Eco-Environment & Health （ EEH ）期刊编辑部提议，环境人 Environmentor 将与 EEH 期刊合作，推出 “EEH 专栏 ” ，将期刊上的优质论文及时推送给各位读者，欢迎大家关注！有意投稿的读者请直接与 EEH 编辑部联系。

EEH 期刊是一本由生态环境部南京环境科学研究所和南京大学共同创立，并由江桂斌院士、任洪强院士担任共同主编的国际性多学科同行评审期刊，目标是成为环境健康领域的旗舰期刊之一。

EEH 聚焦全健康（ One Health ）理念，助力绿色可持续发展，关注生态、环境与健康之间交互作用的过程、机制与干预，范畴包括生态安全、环境健康风险、生态与环境修复。重点方向为：生态与生物多样性保护，新污染物的环境归趋与生物过程，人体暴露与健康效应，环境风险评价、管理与调控。期刊特色为：快速评审、专属服务、免费图表打磨和文字润色、立体宣传以及前三年免文章出版费等。

研究背景导读

随着道路交通的电气化，尾气排放大幅减少，但非尾气排放（Non-Exhaust Emissions, NEEs）的影响却日益凸显。非尾气排放已成为道路交通颗粒物的主要来源，占比甚至高达90%，其中粒径小于100纳米的纳米颗粒物（PM _0.1 ）因其极小的尺寸能够深入肺部并穿透生物屏障，对人体健康和环境构成显著威胁。然而，尽管尾气排放已被广泛研究，非尾气排放，尤其是纳米颗粒物的生成机制、影响因素和治理对策，仍未受到足够的关注。本论文通过系统性综述，全面梳理了非尾气纳米颗粒物的来源、特性、暴露风险及减排策略，填补了现有研究的关键空白，呼吁更多针对这一污染物的深入研究和管理。

图1. 图文摘要

文章内容概要

英国萨里大学全球清洁空气研究中心（GCARE）团队 在《Eco-Environment & Health》期刊发表了题为 “Beyond the tailpipe: Review of non-exhaust airborne nanoparticles from road vehicles” 的综述文章。

研究发现，纳米颗粒主要由达到临界温度的刹车磨损和轮胎磨损产生，而道路磨损和扬尘再悬浮并不直接产生纳米颗粒。刹车磨损排放是在刹车过程中由于刹车片与旋转的刹车盘或刹车鼓之间的摩擦接触而产生的。该过程涉及机械磨损和热力学过程，导致各种尺寸的颗粒物的产生。两种主要机制导致刹车系统内气溶胶颗粒的形成。首先，滑动接触表面的机械磨损会将粗颗粒和细颗粒释放到大气中。其次，这些表面的摩擦生热会导致蒸汽的产生。蒸汽和空气之间的相互作用引发纳米颗粒的成核和随后的聚集。轮胎磨损颗粒是通过与轮胎-道路相互作用的各种机制产生的，包括转向、制动和驾驶过程中发生的剪切力和摩擦力。这些相互作用受到机械、热机械和热化学过程的影响。机械作用会导致粗颗粒的排放，而高温下的热降解、挥发和凝结则会导致细颗粒的产生。这些细颗粒通过轮胎材料的气溶胶化和凝结进一步转化，通过气体到颗粒的转化过程，显著增加环境空气中非排气纳米颗粒的排放。此外，纳米颗粒物的排放率变化显著，不同驾驶条件下的排放范围从1.2%到98.9%，表明极端驾驶行为（如急刹车和快速加速）会显著增加纳米颗粒物排放。

为了深入了解纳米颗粒物的特性，文章分析了多种实验与监测方法的优势与局限性。隧道实验表明，在高交通流量区域，纳米颗粒物浓度显著高于郊区背景值，而刹车频率、道路设计和风速等因素也会影响排放特性。实验室模拟测试进一步揭示了刹车片材料对颗粒物排放的影响，发现材料的热稳定性和磨损率是关键控制因素。为了准确测量PM0.1的排放特性，研究推荐使用高精度设备，如电低压撞击器（ELPI）和扫描移动颗粒仪（SMPS）。

文章进一步总结了NEEs纳米颗粒物对健康和环境的潜在威胁。这些颗粒物因其极小尺寸可穿透肺部屏障，进入血液循环，并可能引发炎症和氧化应激反应。尽管其健康风险尚未完全量化，但相关证据表明长期暴露可能对心血管系统和神经系统产生负面影响。

通过对现有研究的系统回顾和关键数据的综合分析，文章为非尾气纳米颗粒物研究提供了全面框架，并明确指出未来需要重点解决的问题，包括标准化测量工具的开发、纳米颗粒物对人体健康的系统评估，以及针对不同交通场景的精细化排放清单的构建。

文章引用

Yingyue Wei, Prashant Kumar*, Beyond the tailpipe: Review of non-exhaust airborne nanoparticles from road vehicles , Eco-Environment & Health ( Eco-Environ. Health ) , 2024

https://doi.org/10.1016/j.eehl.2024.11.003

第一作者简介

韦颖月 ，博士研究生，现就读于英国萨里大学土木与环境工程部门，英国萨里大学全球清洁空气研究中心（GCARE）以及英国Guildford Living Lab成员。主要从事空气污染治理研究。

通信作者简介

普拉尚特·库马尔（Prashant Kumar） ，博士，英国萨里大学全球清洁空气研究中心（GCARE）创始主任，空气质量与健康领域教授、学术带头人，同时担任萨里大学可持续发展研究所联合主任。他是Guildford Living Lab的创始人、ZERO信托基金会的受托人、爱尔兰都柏林三一学院兼职教授以及东南大学客座教授。库马尔教授曾获得剑桥大学工程学博士学位，期间荣获剑桥-尼赫鲁奖学金，并以优异成绩（CGPA 9.8/10）获得印度理工学院德里分校环境工程与管理硕士学位。他在空气质量研究方面取得了突出成就，入选科睿唯安“全球高被引科学家”前1%（2022和2023年），并因其对空气质量领域的卓越贡献荣获加州空气资源委员会2023年“Haagen-Smit清洁空气奖”（被誉为空气质量领域的“诺贝尔奖”）。库马尔教授发表学术论文400余篇，总引用次数超过27000次，H指数达78。他的研究涵盖空气污染监测与建模、低成本传感技术、自然解决方案和智慧城市发展，并通过多学科合作推进环境和公共健康的可持续发展。

来源： Eco Environ Health。投稿、合作、转载、进群，请添加小编微信Environmentor2020！环境人Environmentor是环境领域 最大的学术公号 ，拥有 20W+活跃读者 。由于微信修改了推送规则，请大家将环境人Environmentor加为星标，或每次看完后点击页面下端的 “在看” ，这样可以第一时间收到我们每日的推文！环境人Environmentor现有综合群、期刊投稿群、基金申请群、留学申请群、各研究领域群等共20余个，欢迎大家加小编微信Environmentor2020，我们会尽快拉您进入对应的群。