ISO 226382024 橡胶轮胎和道路磨损颗粒（TRWP）的产生和收集道路模拟器实验室方法标准立项发展报告

标题：橡胶轮胎和道路磨损颗粒（TRWP）的产生和收集道路模拟器实验室方法标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Rubber—GenerationandCollectionofTyreandRoadWearParticles(TRWP)—Roadsimulatorlaboratorymethod摘要随着全球机动车保有量的持续增长，轮胎与道路磨损颗粒（TyreandRoadWearParticles,TRWP）作为非尾气排放源的重要组成部分，其对生态环境和公共健康构成的潜在风险日益受到国际社会的广泛关注。为科学评估TRWP的排放特性、环境影响及其迁移转化规律，亟需一套统一、标准化的实验室产生与收集方法。本标准（ISO22638:2024）由国际标准化组织（ISO）发布，旨在通过道路模拟器技术，建立一套国际通用的、可重复的TRWP实验室制备与收集流程。报告详细阐述了本标准立项的背景，即微塑料污染与空气颗粒物污染治理的迫切需求；系统介绍了标准的核心技术内容，包括模拟器规格、试验工况、取样装置及质量控制要求。通过本标准的实施，将为科研机构、汽车工业及环境管理部门提供关键的技术支撑，统一全球TRWP研究的数据基础，从而推动相关环保法规制定和污染防控技术的进步。本报告基于标准文本及相关技术文献，对该标准的制定背景、技术内涵、核心价值及未来发展方向进行了深入分析，旨在为相关领域的专业人员提供权威、详实的参考。关键词轮胎与道路磨损颗粒；道路模拟器；实验室方法；微塑料；颗粒物排放；标准化；ISO22638Keywords:TyreandRoadWearParticles(TRWP);RoadSimulator;LaboratoryMethod;Microplastics;ParticulateMatterEmission;Standardization;ISO22638正文1.引言：标准立项的背景与意义在“双碳”目标与全球环境保护政策日益严格的背景下，交通运输领域的排放控制已从单一的尾气管理转向全面评估。非尾气排放，特别是轮胎、刹车片和道路表面的磨损所产生的颗粒物，其环境负效应正被不断揭示。轮胎与道路磨损颗粒（TRWP）是一种由轮胎橡胶与路面材料（如沥青、骨料）在机械摩擦作用下形成的复合颗粒物。由于其粒径分布广泛（涵盖PM10、PM2.5乃至微塑料范畴），且含有多种化学添加剂（如抗氧化剂、硫化剂、炭黑）及路面材料中可能存在的多环芳烃等物质，TRWP被公认为环境中微塑料的重要来源之一，对土壤、水体和大气质量构成潜在威胁。长期以来，由于缺乏标准化的TRWP产生和收集方法，全球范围内不同研究机构所获得的数据之间存在巨大差异，难以进行有效对比和科学评估。这严重制约了学术界对TRWP环境行为、生物毒性及其健康风险的深入研究，也阻碍了轮胎工业针对低磨损性产品开发的标准化验证进程。正是在这一背景下，ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）启动了ISO22638的制定工作，并于2024年7月31日正式发布。该标准的诞生填补了国际标准化体系在TRWP实验室研究方法论上的空白，为全球环境科学界和轮胎工业提供了一个公认的技术基准，具有里程碑式的意义。2.标准技术内容解析ISO22638:2024《橡胶—轮胎和道路磨损颗粒（TRWP）的产生和收集—道路模拟器实验室方法》是一部包含程序、设备和验收条件的综合性技术规范。其核心目标是提供一种在受控实验室条件下，使用道路模拟器产生并收集具有代表性TRWP的标准化方法。2.1道路模拟器的技术要求标准明确规定了用于产生TRWP的道路模拟器（RoadSimulator）的结构和性能要求。*鼓轮与路面：模拟器通常由一对旋转鼓轮组成，鼓轮表面覆盖有标准化的道路路面材料（一般为沥青混凝土）。路面材料的级配、硬度、表面纹理（如粗糙度）均有明确规定，以确保与真实道路条件的相关性，同时保证试验的可重复性。*轮胎安装与加载：标准规定了测试轮胎的规格、充气压力以及施加于轮胎与鼓轮间的垂直载荷。加载方式应能模拟车辆实际行驶中的轴荷分布。*控制与监测系统：设备需配备精确的速度、载荷和温度控制系统。温度是影响轮胎磨损率的关键因素，因此标准要求在试验过程中必须连续监测鼓轮表面和轮胎胎面温度，并维持在指定范围内。2.2试验工况与程序标准的试验程序设计严谨，旨在模拟典型的城市或城际驾驶工况。*工况设定：通常包含恒速巡航、加速、减速、制动等模式，以产生粒径和化学组成不同的TRWP。标准规定了具体的车速、滑移率、制动强度等参数。*预处理与调校：在正式试验前，轮胎需进行一定里程的磨合，以消除制造工艺差异带来的影响。所有仪器设备必须经过校准，以确保测量精度。*取样与采集：这是标准的核心环节。TRWP的收集采用组合式取样系统：*空气动力学取样：利用气旋（Cyclone）或冲击器（Impactor）等设备，在模拟器周围形成定向气流，收集悬浮在空气中的微米级和亚微米级颗粒物（如PM10、PM2.5）。*物理剥离收集：通过真空吸尘或压缩空气吹扫等方式，收集沉降在鼓轮、轮胎及设备表面的较大颗粒（通常肉眼可见）。*冷却水路收集：部分模拟器采用水力冷却鼓轮表面，此时TRWP会进入冷却水中，需通过过滤或离心分离方法进行回收。*质量控制与数据记录：标准要求对整个试验过程的温度、湿度、压力、振动、轮胎磨损率、功率消耗等参数进行连续记录，以保证数据的完整性和可追溯性。2.3颗粒物的表征与报告标准不仅规定了如何产生和收集颗粒，还强调了对其特性的表征。虽然具体的化学分析方法不属于本标准范围，但它提供了一个清晰的逻辑框架。*称量：记录收集到的颗粒总质量，计算磨损率（mg/km）。*粒径分布：建议至少报告质量中值粒径（MMD）或使用激光衍射等方法给出完整的粒径分布曲线。*形态学观察：鼓励使用扫描电子显微镜（SEM）等工具观察颗粒的微观形貌（如纤维状、块状）和元素组成。*报告格式：标准给出了标准的报告模板，要求详细记录试验条件、设备参数、取样方法以及所有测量结果，确保不同实验室间的结果可进行元分析。3.主导单位与标委会介绍本标准的制定主体为国际标准化组织橡胶与橡胶制品技术委员会（ISO/TC45），其秘书处由马来西亚标准局（DepartmentofStandardsMalaysia,DSM）担任。机构详解：国际标准化组织橡胶与橡胶制品技术委员会（ISO/TC45）ISO/TC45是全球橡胶及橡胶制品领域最具权威的国际标准化机构。其工作范围涵盖从天然橡胶、合成橡胶等原料，到轮胎、胶管、胶带、密封件、橡胶杂品等终端产品的所有技术领域。该技术委员会下设有多个分技术委员会（SC）和工作组（WG），分别负责不同专业方向的标准制修订工作。在TRWP领域，ISO/TC45/WG16“轮胎和道路磨损颗粒”工作组承担了ISO22638的具体起草工作。该工作组的专家来自全球各大轮胎制造商（如米其林、普利司通、固特异、大陆集团等）、独立科研机构（如德国联邦公路研究所BASt、美国环境保护署EPA的代表）、大学（如瑞典查尔姆斯理工大学）以及检测认证机构。在标准制定过程中，各方专家通过多次面对面会议和线上讨论，反复论证了道路模拟器的设计方案、取样效率的验证方法、以及如何规避交叉污染等关键难题。标准最终获ISO/TC45绝大多数成员国赞成通过，体现了全球工业界和学术界对标准化实验室方法的高度共识。马来西亚标准局（DSM）作为ISO/TC45的秘书处承担单位，发挥了重要的组织协调作用。DSM隶属于马来西亚国际贸易与工业部（MITI），是国家标准机构。在ISO/TC45的管理中，DSM负责处理技术委员会的日常事务，包括组织会议、分发文件、协调投票等。ISO/TC45的成功运作，也反映了马来西亚在标准化管理领域的专业能力，以及其作为橡胶主产国在相关技术领域的话语权。4.结论与展望ISO22638:2024的发布，标志着全球对TRWP问题的科学研究进入了一个数据可比、结果可靠的新阶段。该标准通过提供一个严谨的实验室方法论，解决了长期以来阻碍TRWP环境研究的核心障碍——缺乏统一的、可重复的生成与取样流程。其价值体现在：*科研领域：为毒理学研究、环境归趋模型验证、以及气候影响评估提供了标准化的试验粒子来源，使得不同研究团队得出的结论更具说服力和普适性。*工业领域：轮胎制造商可以据此标准开发“低磨损”轮胎配方与胎面设计，并以此作为产品性能的量化指标，促进绿色轮胎技术的迭代。道路材料供应商同样可以利用该标准评估不同路面（如橡胶沥青路面、高改性沥青路面）对磨损颗粒产生的影响。*政策领域：环保监管机构（如欧盟委员会、美国EPA）可依据本标准的测试数据，为制定针对非尾气颗粒物排放的法规提供科学依据。例如，在未来的欧7排放标准中，TRWP的实验室测试方法或将直接引用此国际标准。展望未来，ISO22638的推广与应用将呈现以下几个发展趋势：1.方法的精细化与多元化：随着对TRWP老化过程、生物降解性及光化学反应研究的深入，后续可能会衍生出针对不同老化状态TRWP的改进版或补充版标准，例如增加紫外老化、温度循环前处理环节。2.与其他标准的联动：本标准可能与ISO/TC147（水质）中微塑料检测方法标准（如ISO24187、ISO24526）以及ISO/TC84（轮胎）中滚动阻力、胎面磨损等性能标准形成联动，构建一个覆盖“产生-迁移-检测-环境归宿”的完整标准化链条。3.向在线/实时监测技术延伸：随着传感器技术（如激光诱导击穿光谱LIBS、傅里叶变换红外光谱FTIR）的发展，未来可能出现基于此标准方法的在线、实时TRWP排放监测系统，实现从实验室到实际道路