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Characterization of Individual Tire and Road Wear Particles in Environmental Road Dust, Tunnel Dust, and Sediment
Environmental Science & Technology Letters ( IF 8.9 ) Pub Date : 2021-11-11 , DOI: 10.1021/acs.estlett.1c00811 Michael Kovochich 1 , Jillian A. Parker 2 , Su Cheun Oh 3 , Jessica P. Lee 4 , Stephan Wagner 5 , Thorsten Reemtsma 5 , Kenneth M. Unice 6
Environmental Science & Technology Letters ( IF 8.9 ) Pub Date : 2021-11-11 , DOI: 10.1021/acs.estlett.1c00811 Michael Kovochich 1 , Jillian A. Parker 2 , Su Cheun Oh 3 , Jessica P. Lee 4 , Stephan Wagner 5 , Thorsten Reemtsma 5 , Kenneth M. Unice 6
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Tire and road wear particles (TRWPs) are generated from friction between tires and the road and contain polymer tread with pavement encrustations. Single particle analysis (SPA) of tire source contribution in environmental samples has been limited by interferences in common spectroscopic polymer techniques. This study extends a density separation and chemical mapping protocol for road simulator generated TRWPs toward the identification and characterization of individual TRWPs in more complex road dust, road-dust-spiked artificial sediment, tunnel dust, and environmental settling pond sediment samples. TRWPs were identified by a combination of physical (elongated/round shape with variable amounts of mineral encrustation) and elemental surface characteristics [co-localization of (S + Zn/Na) ± (Si, K, Mg, Ca, and Al)]. Organic surface markers (C7H7+), overlapping FTIR spectra with tread reference material, and resistance to heat-induced deformation were selectively used to confirm particle identification. The TRWP size displayed an increasing average trend of 54, 158, and 267 μm by number (94, 224, and 506 μm by volume) in tunnel dust, road dust, and environmental sediment, respectively. TRWP size distributions within road dust 10× diluted with artificial sediment agreed with those of pure road dust. Our SPA methodologies determined the size distribution of TRWPs in environmental sample types with increasing sample complexity.
中文翻译：
环境道路灰尘、隧道灰尘和沉积物中单个轮胎和道路磨损颗粒的表征
轮胎和道路磨损颗粒 (TRWP) 是由轮胎和道路之间的摩擦产生的，包含带有路面结壳的聚合物胎面。环境样品中轮胎源贡献的单粒子分析 (SPA) 受到常见光谱聚合物技术干扰的限制。这项研究扩展了道路模拟器生成的 TRWP 的密度分离和化学映射协议，以识别和表征更复杂的道路灰尘、道路灰尘掺入的人工沉积物、隧道灰尘和环境沉降池沉积物样品中的单个 TRWP。TRWP 是通过物理（细长/圆形和不同数量的矿物结壳）和元素表面特征的组合来确定的 [(S + Zn/Na) ± (Si、K、Mg、Ca 和 Al) 的共定位] . 有机表面标记（C7 H 7 + )、与胎面参考材料重叠的 FTIR 光谱和耐热变形性被选择性地用于确认颗粒识别。TRWP 大小在隧道灰尘、道路灰尘和环境沉积物中分别显示出 54、158 和 267 μm（按体积计94、224 和 506 μm）的平均增加趋势。用人工沉积物稀释 10 倍的道路灰尘中的 TRWP 粒径分布与纯道路灰尘的分布一致。我们的 SPA 方法确定了环境样本类型中 TRWP 的大小分布，随着样本复杂性的增加。
更新日期：2021-12-14
中文翻译：
环境道路灰尘、隧道灰尘和沉积物中单个轮胎和道路磨损颗粒的表征
轮胎和道路磨损颗粒 (TRWP) 是由轮胎和道路之间的摩擦产生的，包含带有路面结壳的聚合物胎面。环境样品中轮胎源贡献的单粒子分析 (SPA) 受到常见光谱聚合物技术干扰的限制。这项研究扩展了道路模拟器生成的 TRWP 的密度分离和化学映射协议，以识别和表征更复杂的道路灰尘、道路灰尘掺入的人工沉积物、隧道灰尘和环境沉降池沉积物样品中的单个 TRWP。TRWP 是通过物理（细长/圆形和不同数量的矿物结壳）和元素表面特征的组合来确定的 [(S + Zn/Na) ± (Si、K、Mg、Ca 和 Al) 的共定位] . 有机表面标记（C7 H 7 + )、与胎面参考材料重叠的 FTIR 光谱和耐热变形性被选择性地用于确认颗粒识别。TRWP 大小在隧道灰尘、道路灰尘和环境沉积物中分别显示出 54、158 和 267 μm（按体积计94、224 和 506 μm）的平均增加趋势。用人工沉积物稀释 10 倍的道路灰尘中的 TRWP 粒径分布与纯道路灰尘的分布一致。我们的 SPA 方法确定了环境样本类型中 TRWP 的大小分布，随着样本复杂性的增加。
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