Асфальт является почти повсеместным веществом - его можно найти на дорогах, на крышах и подъездных путях, но его химические выбросы редко фигурируют в планах управления качеством городского воздуха.
Новое исследование показало, что асфальт является значительным источником загрязнения воздуха в городских районах, особенно в жаркие и солнечные дни.
Йельские исследователи заметили, что обычные дорожные и кровельные битумы производят сложные смеси органических соединений, включая опасные загрязнители, в диапазоне типичных температурных и солнечных условий. Результаты их работы из лаборатории Дрю Гентнера, адъюнкт-профессора химической и экологической инженерии, опубликованы 2 сентября в журнале Science Advances.
Десятилетия исследований и регулирования выбросов от автомобилей и других источников, связанных с горением, привели к улучшению качества городского воздуха. Но недавние исследования показывают, что, поскольку эти усилия увенчались успехом, многочисленные источники, не связанные с горением, стали важными источниками органических соединений. Это может привести к образованию вторичного органического аэрозоля (SOA), основного источника PM2,5 - важного регулируемого загрязнителя воздуха, состоящего из частиц диаметром менее 2,5 микрометров, - которые оказывают значительное влияние на здоровье населения.
Исследователи собрали свежий асфальт и нагрели его до разных температур. «Основной вывод заключается в том, что продукты, связанные с асфальтом, выделяют в воздух существенные и разнообразные смеси органических соединений, которые сильно зависят от температуры и других условий окружающей среды», - сказал Пиюш Кхаре, аспирант лаборатории Гентнера и ведущий автор исследования..
Через некоторое время выбросы при летних температурах выровнялись, но сохранялись на постоянном уровне, что свидетельствует о долгосрочных, непрерывных выбросах от асфальта в реальных условиях. «Чтобы объяснить эти наблюдения, мы рассчитали ожидаемую скорость устойчивых выбросов, и это показало, что скорость продолжающихся выбросов определяется временем, которое требуется соединениям для диффузии через высоковязкую асфальтовую смесь», - сказал Гентнер.
Они также изучили, что происходит, когда асфальт подвергается воздействию умеренного солнечного излучения, и увидели значительный скачок выбросов - до 300% для дорожного асфальта - демонстрируя, что солнечное излучение, а не только температура, может увеличить выбросы.
«Это важно с точки зрения качества воздуха, особенно в жаркое и солнечное летнее время», - сказал Кхаре.
Мощеные поверхности и крыши составляют примерно 45% и 20% поверхностей в городах США соответственно. Исследователи оценили потенциальные общие выбросы и образование SOA в Лос-Анджелесе, ключевом городе для тематических исследований качества городского воздуха.
Из-за типов соединений, которые выделяет асфальт, его потенциальное образование SOA сравнимо с выбросами автомобилей в Лос-Анджелесе, говорят исследователи, подразумевая, что поиск способов сделать дороги более экологически чистыми так же важен, как и создание автомобили и грузовики. Однако Гентнер отметил, что влияние выбросов асфальта на образование озона было минимальным по сравнению с воздействием автомобилей и летучих химических веществ в средствах личной гигиены и чистящих средствах - еще одном ключевом новом источнике реактивных органических выбросов, которые производят большое количество SOA в городских районах.
Гентнер подчеркнул, что асфальт - это лишь одна часть головоломки городской SOA.
«Это еще один важный источник выбросов, не связанный с сжиганием, который способствует производству SOA, среди тех источников, которые ученые в этой области активно работают над тем, чтобы лучше их ограничить», - сказал он..