Asphalt ist eine nahezu allgegenwärtige Substanz – man findet sie in Straßen, auf Dächern und in Einfahrten -, aber seine chemischen Emissionen werden in städtischen Plänen zur Luftreinhaltung selten berücksichtigt. Eine neue Studie zeigt, dass Asphalt eine bedeutende Quelle von Luftschadstoffen in städtischen Gebieten ist, insbesondere an heißen und sonnigen Tagen.
Forscher aus Yale beobachteten, dass gängige Straßen- und Dachasphalte bei einer Reihe typischer Temperatur- und Sonnenbedingungen komplexe Mischungen organischer Verbindungen, einschließlich gefährlicher Schadstoffe, produzieren. Die Ergebnisse ihrer Arbeit aus dem Labor von Drew Gentner, außerordentlicher Professor für chemische & Umwelttechnik, erscheinen am 2. September in der Zeitschrift Science Advances.
Die jahrzehntelange Forschung über Emissionen von Kraftfahrzeugen und anderen verbrennungsbedingten Quellen und die entsprechenden Vorschriften haben zu einer Verbesserung der städtischen Luftqualität geführt. Jüngste Studien zeigen jedoch, dass mit dem Erfolg dieser Bemühungen zahlreiche nicht verbrennungsbedingte Quellen zu wichtigen Verursachern von organischen Verbindungen geworden sind. Diese können zu sekundärem organischem Aerosol (SOA) führen, einem Hauptverursacher von PM2,5 – einem wichtigen regulierten Luftschadstoff, der aus Partikeln mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Mikrometern besteht -, der erhebliche Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit hat.
Die Forscher sammelten frischen Asphalt und erhitzten ihn auf unterschiedliche Temperaturen. „Ein Hauptergebnis ist, dass Asphaltprodukte erhebliche und vielfältige Mischungen organischer Verbindungen in die Luft emittieren, die stark von der Temperatur und anderen Umweltbedingungen abhängen“, so Peeyush Khare, Doktorand in Gentners Labor und Hauptautor der Studie.
Nach einiger Zeit flachten die Emissionen bei sommerlichen Temperaturen ab, blieben aber konstant – was darauf hindeutet, dass Asphalt unter realen Bedingungen langfristige, kontinuierliche Emissionen verursacht. „Um diese Beobachtungen zu erklären, berechneten wir die erwartete Rate gleichmäßiger Emissionen, und es zeigte sich, dass die Rate anhaltender Emissionen durch die Zeit bestimmt wird, die die Verbindungen benötigen, um durch die hochviskose Asphaltmischung zu diffundieren“, so Gentner.
Die Forscher untersuchten auch, was passiert, wenn Asphalt mäßiger Sonneneinstrahlung ausgesetzt wird, und stellten einen erheblichen Anstieg der Emissionen fest – bis zu 300 % für Straßenasphalt – was zeigt, dass Sonneneinstrahlung und nicht nur die Temperatur die Emissionen erhöhen kann.
„Das ist wichtig für die Luftqualität, vor allem in heißen, sonnigen Sommern“, sagte Khare.
Gepflasterte Flächen und Dächer machen etwa 45 % bzw. 20 % der Flächen in amerikanischen Städten aus. Die Forscher schätzten die potenziellen Gesamtemissionen und die Bildung von SOA in Los Angeles, einer Schlüsselstadt für Fallstudien zur städtischen Luftqualität.
Aufgrund der Art der Verbindungen, die Asphalt emittiert, ist seine potenzielle SOA-Bildung mit den Emissionen von Kraftfahrzeugen in Los Angeles vergleichbar, so die Forscher – was bedeutet, dass es ebenso wichtig ist, Wege zu finden, um Straßen umweltfreundlicher zu gestalten, wie das Gleiche für Autos und Lastwagen zu tun. Gentner merkte jedoch an, dass die Auswirkung von Asphaltemissionen auf die Ozonbildung minimal sei, verglichen mit der Auswirkung von Kraftfahrzeugen und flüchtigen Chemikalien in Körperpflege- und Reinigungsprodukten – einer weiteren wichtigen neuen Quelle reaktiver organischer Emissionen, die in städtischen Gebieten große Mengen an SOA erzeugt.
Gentner betonte, dass Asphalt nur ein Teil des Puzzles der städtischen SOA sei.