ISO 226402023 橡胶.轮胎和道路磨损颗粒的物理和化学特性框架（TRWP）标准立项发展报告

橡胶轮胎和道路磨损颗粒的物理和化学特性框架（TRWP）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Rubber—FrameworkforPhysicalandChemicalCharacterizationofTyreandRoadWearParticles(TRWP)摘要随着全球机动车保有量的持续增长，轮胎与路面相互作用产生的轮胎和道路磨损颗粒（TyreandRoadWearParticles,TRWP）已成为环境中微塑料污染的重要来源之一，其对生态系统和人体健康的潜在影响日益受到国际社会的高度关注。然而，由于TRWP来源复杂、形态多样、组成多变，且与环境中的其他颗粒物高度混合，长期以来缺乏统一、规范的采样、制备和表征方法，导致不同研究结果之间缺乏可比性，严重制约了相关环境风险评估与管理政策的制定。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2023年6月20日正式发布了ISO22640:2023《橡胶轮胎和道路磨损颗粒的物理和化学特性框架（TRWP）》。该标准作为全球首个针对TRWP表征的系统性技术框架，首次确立了涵盖采样、样品制备、物理表征和化学分析的全流程标准化程序，明确了质量保证与质量控制要求，并提供了数据报告与解释的规范化框架。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其预期影响，旨在为国内相关科研机构、检测认证机构及行业企业理解和应用该标准提供参考，同时为我国在该领域开展标准化工作和参与国际标准研制提供借鉴。关键词：轮胎和道路磨损颗粒；微塑料；物理表征；化学表征；国际标准；环境监测Keywords:Tyreandroadwearparticles(TRWP);Microplastics;Physicalcharacterization;Chemicalcharacterization;Internationalstandard;Environmentalmonitoring1引言1.1研究背景轮胎和道路磨损颗粒（TRWP）是指在车辆行驶过程中，轮胎胎面与路面接触摩擦而产生的颗粒物质，其由轮胎橡胶与路面矿物成分共同组成。据估算，全球每年产生的TRWP量约为数百万吨，是环境中微塑料（Microplastics）的最大来源之一，其排放量甚至超过纺织纤维、日用化妆品等传统微塑料来源。区别于一般意义上的轮胎磨损颗粒（TWP），TRWP的独特之处在于其形成过程中道路矿物颗粒嵌入橡胶基质，使得其密度显著增大，在水体中的沉降行为、迁移路径及生物可利用性与纯橡胶颗粒存在本质差异。近年来，多项科学研究表明，TRWP广泛存在于道路周边土壤、地表径流、河流沉积物、海洋环境乃至大气细颗粒物中。世界自然基金会（WWF）、联合国环境规划署（UNEP）等国际组织已多次呼吁将TRWP纳入微塑料污染监测与管控体系。然而，TRWP的检测与表征面临严峻的技术挑战：其形态不规则、粒径分布宽（从数微米到数百微米）、橡胶组分易老化降解、轮胎配方因品牌和型号而异且含有炭黑等多种添加剂，加之现有环境样品中TRWP浓度通常较低（mg/kg~μg/kg量级），缺乏统一的标准方法已成为该领域研究结论难以比较和汇总的核心瓶颈。1.2标准立项的必要性在ISO22640:2023发布之前，国际上尚无专门针对TRWP物理和化学表征的公认标准。不同研究团队各自采用不同的采样方案、密度分离流程、显微观测设备和化学分析手段（如Py-GC/MS、TED-GC/MS、FTIR等），导致大量研究数据在定量结果上存在显著差异，难以进行跨区域、跨时间尺度的系统比较与风险评估。生态环境领域迫切需要一套国际公认的、兼具科学严谨性和操作可行性的技术框架，以实现TRWP环境浓度数据的有效整合与趋势分析。为此，国际标准化组织橡胶与橡胶制品技术委员会（ISO/TC45）于2019年正式启动该标准的制定工作，历经近四年的多轮国际研讨与实验室间比对验证，最终于2023年6月20日完成出版。该标准的发布填补了TRWP标准化表征领域的国际空白，为全球TRWP环境监测、排放清单编制、生态毒理学研究及后续管控政策的制定提供了重要的技术支撑。2标准概述2.1标准基本信息ISO22640:2023《橡胶轮胎和道路磨损颗粒的物理和化学特性框架（TRWP）》由国际标准化组织（ISO）发布，归口于ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）下属工作组。该标准采用英文版本，现行有效，国际标准分类（ICS）号为83.040.01（橡胶和塑料用原料综合）。标准定价541.0元人民币，以电子版加密PDF格式提供。2.2标准定位与适用范围该标准定位于为TRWP的物理和化学表征提供一套系统的技术框架和方法指南，旨在统一全球不同实验室在TRWP研究中的操作流程和数据表达方式。其核心价值在于架起了“环境样品采集—实验室分析—数据解读”之间的标准化桥梁。需要特别指出的是，该标准并非一个规定单一“唯一方法”的规范性技术规范，而是一个开放的技术框架，允许并鼓励使用者根据具体研究目标和样品基质特征，在标准推荐的多种方法中选择合适的技术路径，同时确保数据的可比性和结果的可靠性。标准主要适用于以下场景：-环境介质（包括道路灰尘、土壤、沉积物、水体和大气沉降样品）中TRWP的识别与定量；-实验室条件下制备的TRWP参考材料（包括实验室磨耗模拟样品）的表征；-轮胎制造商、道路材料研究机构及环境监测机构对TRWP排放因子的标准化评估。3标准核心技术内容ISO22640:2023的技术内容以“构建TRWP表征通用语言”为核心目标，系统性地规范了TRWP分析全流程中的关键环节。标准的主体框架涵盖以下核心板块：术语与定义、采样策略、样品制备、物理表征、化学表征、质量保证与质量控制以及数据报告与解释。3.1术语与定义体系标准系统定义了一系列TRWP领域的核心术语和定义，为全球科研人员和技术人员提供了统一的交流语言。其中包括：“轮胎和道路磨损颗粒（TRWP）”的精确界定（区分于轮胎磨损颗粒TWP）；“轮胎橡胶标记物”（如苯乙烯-丁二烯橡胶中的苯乙烯、天然橡胶中的聚异戊二烯等特征标记物，用于在环境样品中识别轮胎来源）；“物理表征指标”和“化学表征指标”的范畴界定，以及“热裂解指示物”等关键概念。这些术语体系的建立为后续技术规范奠定了概念基础。3.2采样策略针对TRWP在环境中分布高度不均匀、浓度低且易受局部交通强度、气象条件和道路类型影响的特点，标准对采样方案的设计提出了明确要求。在采样点选择方面，标准要求考虑交通流量、车道位置、距路肩距离、主导风向等因素，并建议记录采样点的地理坐标、道路特征、交通状况和气象条件等辅助信息。在样品类型方面，标准涵盖了道路灰尘样品（采用真空吸尘或扫集方式采集）、土壤样品（分层采样法）、沉积物样品及水样中悬浮颗粒物的采集。此外，标准特别强调采样过程中的防污染控制，要求避免在采样和运输过程中引入轮胎橡胶或塑料污染。3.3样品制备环境样品中TRWP的分离与富集是分析流程中最具挑战性的环节之一。标准系统梳理并推荐了多种样品制备技术，提出了一般性的多步分离框架。该框架通常依次包括：干燥与筛分预处理（去除石块、叶片等大颗粒杂质）、密度分离（利用TRWP密度约为1.8~2.2g/cm³的特性，通过高密度盐溶液如碘化钠、聚钨酸钠等离心分离去除低密度有机碎片和高密度矿物颗粒）、以及必要时采用化学消解（如Fenton试剂氧化去除天然有机质）。标准特别指出，应根据样品类型和后续分析方法的检测限要求，组合使用上述技术，并推荐进行加标回收实验以评价方法性能。3.4物理表征在物理表征方面，标准推荐使用光学显微法和扫描电子显微镜法相结合的方式。其中，光学显微法便于快速筛选和形貌观察，但放大倍数有限；扫描电子显微镜法则能提供高分辨率的表面形貌图像，且可与能谱分析联用获取元素组成信息。标准推荐采用多级筛分或激光衍射法进行粒径分布分析，并建议按粒径组（如>500μm、125~500μm、<125μm等）分别统计TRWP的丰度。同时，标准引入了基于形态学特征（如形状因子、伸长率、表面纹理）与颜色特征的TRWP识别准则，以提高显微识别的一致性和准确性。3.5化学表征化学表征是TRWP确证的核心环节。标准重点推荐了热裂解-气相色谱/质谱联用法作为TRWP化学确证和定量的首选技术，并详细规定了其特征指示物的选择原则。具体而言，标准推荐将苯乙烯-丁二烯橡胶的特征裂解产物（如4-乙烯基环己烯、苯乙烯、丁二烯三聚体等）和天然橡胶的特征裂解产物（如二戊烯、柠檬烯异构体等）联合使用，通过多个指示物的协同确认以提高定性的可靠性。在定量方面，标准建议采用同位素稀释法或外标法，并要求建立基质匹配校准曲线以消除基体效应。此外，标准也涵盖了热重分析-气相色谱/质谱联用技术及傅里叶变换红外光谱法作为补充或替代手段。3.6质量保证与质量控制为确保分析结果的可靠性，标准设立了专门的质量保证与质量控制条款。在方法验证方面，标准要求测定方法检出限和定量限、评估加标回收率和重复性精密度。在空白控制方面，要求全程操作（包括采样工具、试剂、器皿和实验室环境）设置程序空白，并规定样品中TRWP含量需高于定量限三倍以上方可报告为有效数据。在参考物质方面，标准鼓励实验室使用轮胎磨耗模拟制备的参考颗粒或已知TRWP含量的基质参考样品进行日常质量监控。在能力验证方面，标准建议实验室定期参加国际比对试验。3.7数据报告与解释标准要求报告至少包括以下核心信息：采样点描述（地理位置、道路类型、交通流量等）、采样方法细节、样品处理流程、表征技术选择与仪器条件、质量控制数据以及最终浓度结果（以颗粒数/kg或质量浓度mg/kg形式表达）。同时，标准强调应明确区分“疑似TRWP颗粒数”（基于形态学识别）与“确证TRWP浓度”（基于化学分析确认），两者不可混淆报告，且建议在报告中标注测量不确定度。4主要制定与修订单位介绍4.1国际标准化组织ISO/TC45技术委员会ISO22640:2023由国际标准化组织（ISO）下属的橡胶与橡胶制品技术委员会（ISO/TC45）归口管理。ISO/TC45成立于1947年，是ISO最早设立的技术委员会之一，其工作范围涵盖橡胶（天然橡胶和合成橡胶）及其制品的术语、分类、试验方法和产品规范等全链条标准化工作。委员会下设多个分技术委员会（SC）和工作组（WG），其中SC2负责橡胶和橡胶制品的物理和化学试验方法，SC3负责橡胶工业原材料，SC4负责橡胶杂品等。承担本标准的WG具体工作组由来自全球主要轮胎制造商（如米其林、普利司通、大陆集团等）、橡胶工业协会、环境科研机构及专业检测实验室的专家共同组成。工作组召集人由欧洲轮胎和橡胶制造商协会资深技术专家担任，秘书处由日本橡胶工业协会承担。4.2重点参与单位——德国联邦材料研究与测试研究所在ISO22640:2023的制定过程中，德国联邦材料研究与测试研究所（BAM）发挥了至关重要的技术引领作用，是该标准技术内容的实质性贡献者。BAM是德国联邦经济事务和能源部下属的国家级材料科学技术研究机构，成立于1871年，总部位于柏林，现有员工约1800名，是欧洲乃至全球范围内材料安全与检测技术领域最具权威性的研究机构之一。在TRWP标准化研究领域，BAM在多个关键技术环节发挥了核心作用。其研究团队率先建立了基于热裂解-气相色谱/质谱联用技术（Py-GC/MS）的环境样品中橡胶聚合物定量分析方法，系统研究并确定了多种轮胎橡胶特征裂解产物在复杂环境基质中的选择性和灵敏度，为ISO22640:2023中化学表征条款的制定提供了关键的基础实验数据。同时，BAM构建了系统的实验室间比对方案（InterlaboratoryComparison），组织多国实验室对候选方法进行了协同验证，其严谨的统计学评价框架为该标准中精密度和回收率指标的设定提供了可靠依据。5标准的影响与意义5.1科学层面的引领作用ISO22640:2023的发布标志着TRWP研究从“各自为战”迈向“协同规范”的新阶段。该标准首次在全球范围内统一了TRWP的术语定义和方法框架，使得不同国家、不同实验室的研究数据具备了可比性基础。这将极大促进全球TRWP环境浓度数据库的建立，为揭示TRWP的环境归趋、迁移规律和生态毒理效应提供更加可靠的数据支撑。同时，该标准的发布也为微塑料标准化研究提供了重要的方法论借鉴——其“开放式框架+推荐方法”的标准构建思路，为其他类型微塑料（如纤维、发泡塑料等）的标准制定提供了可参考的范本。5.2管理与政策层面的支撑作用对于环境管理决策者而言，ISO22640:2023提供了评估TRWP排放水平与治理效果的技术基准。欧盟已在其《微塑料管控提案》和《欧盟水框架指令》修订中明确关注TRWP的监测需求；联合国环境规划署在《塑料污染国际公约》谈判中也将TRWP纳入关注物质清单的讨论范畴。ISO22640:2023的发布，为上述政策工具的实施提供了国际公认的技术依据，有助于各国在统一方法基础上开展TRWP排放清单编制、减排措施效果评估和跨区域比较分析。5.3对中国的启示我国是全世界最大的轮胎生产国和消费国，轮胎产量约占全球总产量的四成左右。随着我国机动车保有量的持续攀升和道路网络的不断扩展，TRWP的环境排放问题同样不容忽视。当前，我国尚未建立TRWP的系统性监测网络，在TRWP标准化表征方面亦处于起步阶段。ISO22640:2023的发布为我国相关标准化工作提供了重要的参考蓝本：-标准转化层面：建议全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会（SAC/TC35）适时启动该标准的采标转化工作，结合我国环境介质特点和实验室技术能力，制定相应的国家标准或行业标准。-能力建设层面：建议国内相关科研院所和检测机构加快建立基于Py-GC/MS的TRWP分析方法平台，积极参与国际实验室间比对，提升我国在该领域的检测能力和国际话语权。-政策衔接层面：建议生态环境部门将TRWP纳入微塑料污染防控的长期监测规划，依托该标准开展典型区域（如京津冀、长三角、珠三角）TRWP污染水平摸底调查，为后续管控措施的制定积累基础数据。6结论与展望ISO22640:2023作为全球首个专门针对轮胎和道路磨损颗粒（TRWP）物理和化学特性表征的国际标准，填补了该领域标准化工作的空白，具有里程碑式的意义。该标准的发布凝聚了国际标准化组织ISO/TC45技术委员会及各参与国专家的集体智慧，特别是德国联邦材料研究与测试研究所（BAM）在方法开发、比对验证和质量控制框架构建方面做出了突出贡献。该标准构建了涵盖术语定义、采样策略、样品制备、物理表征、化学表征、质量保证及数据报告的全链条技术框架，为全球TRWP环境监测和研究提供了统一的“操作语言”。其“框架+推荐方法”的开放式标准构建思路，既保证了方法的科学性和灵活性，又兼顾了不同实验室之间的数据可比性，具有高度的技术先进性和实践可行性。展望未来，随着TRWP标准化表征方法的推广应用，全球TRWP环境浓度数据将不断积累和整合，有望在以下方向取得进一步突破：一是基于标准化数据构建全球TRWP排放清单和环境归趋模型，为微塑料全球物质流分析提供关键参数；二是推动TRWP生态毒理学研究的标准化，建立系统的剂量-效应关系数据库；三是促进TRWP源头减量技术的开发与评估（如低磨损轮胎配方、道路材料优化等），为构建可持续的道路交通系统提供技术支撑。对我国而言，积极跟踪并采标转化