Износ автомобильных шин сопровождается образованием микроскопических частиц, содержащих сложные смеси химических соединений. Эти частицы включают не только каучук, но и токсичные добавки: тяжёлые металлы (например, кадмий, цинк) и органические вещества, такие как антиоксидант 6-PPD (N-(1,3-диметилбутил)-N′-фенил-p-фенилендиамин), используемый для защиты от озона. В случае попадания таких частиц в пресноводные экосистемы, происходит вымывание (десорбция) содержащихся в них химических веществ в водную среду.
Новый обзор, опубликованный в журнале Journal of Environmental Management, систематизирует современные научные данные о распространённости частиц износа шин и высвобождении загрязнителей в водных экосистемах. Авторы предупреждают о токсическом воздействии этих частиц на водные организмы и возможных экологических последствиях.
Частицы износа шин попадают в реки и озёра в основном с потоками дождевой воды и под действием ветра. По оценкам, такие частицы составляют от 50 до 90 процентов всех микропластиковых загрязнений, смываемых с дорог при осадках. Кроме того, по результатам научных экстраполяций, около 45 процентов микропластика, обнаруживаемого в почвах и водоёмах, имеет происхождение от износа шин. Концентрации таких частиц в водной среде варьируются в широком диапазоне — от 0,00001 до 10 000 миллиграммов на литр.
В своей статье в Journal of Environmental Management авторы анализируют доступные исследования, посвящённые влиянию частиц износа шин на водных организмов, и обобщают возможные последствия для водных экосистем. Как отмечает профессор Ханс-Петер Гроссарт из Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства Общества Лейбница (IGB), основной экологической проблемой является не только физическое присутствие частиц, которые ведут себя как стойкие микропластики, но и постепенное высвобождение содержащихся в них токсичных веществ.
Автомобильные шины состоят не только из резины. В их составе идентифицировано 2 456 химических соединений, из которых не менее 144 способны вымываться в водную среду. К ним относятся органические загрязнители, такие как гексаметоксиметилмеламин, дибутилфталат, 6-PPD и его окисленный продукт — 6-PPD-хинон. Также обнаружены значительные количества тяжёлых металлов: цинка, марганца, кадмия и свинца. Эти вещества применяются как стабилизаторы, антиоксиданты, озоностойкие агенты, а также в качестве пластификаторов, вулканизующих и усиливающих компонентов. По словам профессора Гроссарта, при вымывании из шинной пыли выделяется больше соединений, чем из традиционных термопластов, таких как полиэтилен. Кроме того, предполагается, что полное количество вымываемых веществ превышает текущее число идентифицированных компонентов.
Воздействие этих частиц и вымываемых веществ на живые организмы может сопровождаться образованием свободных радикалов (оксидативный стресс), изменениями на генетическом уровне и нарушением иммунного ответа. У отдельных особей это может проявляться в нарушениях пищевого поведения, снижении репродуктивной функции и увеличении смертности.
На уровне экосистем частицы износа вызывают изменения в видовой структуре сообществ, снижение биоразнообразия и нарушения в трофических цепях. Это влияет на биогеохимические процессы, включая циклы углерода и азота, и приводит к изменениям в образовании биомассы и доступности питательных веществ.
Авторы подчёркивают, что большинство токсикологических исследований проводятся в лабораторных условиях, и их результаты лишь ограниченно применимы к природным системам. В природной среде взаимодействие между живыми организмами и неорганическими компонентами значительно более сложное. Кроме того, в лабораторных испытаниях, как правило, используются концентрации, превышающие те, которые реально встречаются в окружающей среде. Тем не менее, исследователи настаивают на необходимости серьёзного отношения к угрозам, связанным с износом шин.
По мнению профессора Гроссарта, глобальные изменения окружающей среды, такие как потепление климата и подкисление вод, будут усиливать воздействие частиц износа шин за счёт изменения их токсичности и взаимодействия с микробной активностью, круговоротом питательных веществ и устойчивостью экосистем.
Ряд исследований посвящён распространению частиц шинной пыли в окружающей среде. Хотя ветер также способствует их переносу, большинство частиц аккумулируется вблизи источников эмиссии, особенно в донных отложениях и зонах водосбора рядом с интенсивными транспортными артериями и искусственными покрытиями. По оценкам учёных, лишь около 2 процентов всех частиц, попадающих в реки, достигают прибрежных зон. По мнению профессора Гроссарта, низкая подвижность таких частиц может быть использована для реализации эффективных мер по предотвращению загрязнения.
К числу таких мер он относит разработку альтернативных типов шин, снижение поступления сточных вод с дорог в природные водоёмы, а также разделение транспортной инфраструктуры и природных территорий. Кроме того, значительное значение может иметь изменение поведения водителей, направленное на снижение износа шин.