Asfalt is een bijna alomtegenwoordige stof – het wordt gevonden in wegen, op daken en in opritten – maar de chemische emissies ervan worden zelden meegenomen in stedelijke plannen voor het beheer van de luchtkwaliteit. Uit een nieuwe studie blijkt dat asfalt een belangrijke bron is van luchtverontreinigende stoffen in stedelijke gebieden, vooral op warme en zonnige dagen.
Yale-onderzoekers stelden vast dat gewoon asfalt voor wegen en dakbedekking complexe mengsels van organische verbindingen produceerde, waaronder gevaarlijke verontreinigende stoffen, in een reeks van typische temperatuur- en zonneomstandigheden. De resultaten van hun werk, uit het lab van Drew Gentner, universitair hoofddocent chemische & milieutechniek, verschijnen 2 september in het tijdschrift Science Advances.
Decennia van onderzoek naar en regelgeving voor emissies van motorvoertuigen en andere verbrandingsgerelateerde bronnen hebben geresulteerd in een verbeterde stedelijke luchtkwaliteit. Maar uit recente studies blijkt dat, naarmate deze inspanningen vorderden, talrijke niet-verbrandingsgerelateerde bronnen belangrijke bijdragers van organische verbindingen zijn geworden. Deze kunnen leiden tot secundair organisch aërosol (SOA), een belangrijke bijdrager van PM2.5 – een belangrijke gereguleerde luchtverontreinigende stof die bestaat uit deeltjes met een diameter van minder dan 2,5 micrometer – die aanzienlijke gevolgen hebben voor de volksgezondheid.
De onderzoekers verzamelden vers asfalt en verwarmden het tot verschillende temperaturen. “Een belangrijke bevinding is dat asfaltgerelateerde producten substantiële en diverse mengsels van organische verbindingen in de lucht uitstoten, met een sterke afhankelijkheid van de temperatuur en andere omgevingsomstandigheden,” zei Peeyush Khare, een afgestudeerde student in Gentner’s lab en hoofdauteur van de studie.
Na verloop van tijd vlakten de emissies bij zomertemperaturen af, maar ze bleven aanhouden in een gestaag tempo – wat suggereert dat er langdurige, aanhoudende emissies van asfalt zijn in real-world omstandigheden. “Om deze waarnemingen te verklaren, berekenden we de verwachte snelheid van gestage emissies en daaruit bleek dat de snelheid van voortdurende emissies werd bepaald door de tijd die het kost voor verbindingen om te diffunderen door het zeer viskeuze asfaltmengsel,” zei Gentner.
Ze onderzochten ook wat er gebeurt wanneer asfalt wordt blootgesteld aan matige zonnestraling en zagen een aanzienlijke sprong in emissies – tot 300% voor wegasfalt – waaruit blijkt dat zonnestraling, en niet alleen temperatuur, de emissies kan verhogen.
“Dat is belangrijk vanuit het oogpunt van luchtkwaliteit, vooral in warme, zonnige zomercondities,” zei Khare.
Betegelde oppervlakken en daken vormen ongeveer 45% en 20% van de oppervlakken in Amerikaanse steden, respectievelijk. De onderzoekers maakten een schatting van de potentiële totale uitstoot en vorming van SOA in Los Angeles, een belangrijke stad voor casestudies over stedelijke luchtkwaliteit.
Omwille van de soorten verbindingen die asfalt uitstoot, is de potentiële SOA-vorming vergelijkbaar met de uitstoot van motorvoertuigen in Los Angeles, zeiden de onderzoekers – wat impliceert dat het vinden van manieren om wegen milieuvriendelijker te maken even belangrijk is als hetzelfde te doen voor auto’s en vrachtwagens. Gentner merkte echter op dat het effect van asfaltemissies op de vorming van ozon minimaal was vergeleken met dat van motorvoertuigen en vluchtige chemicaliën in persoonlijke verzorgings- en schoonmaakproducten – een andere belangrijke opkomende bron van reactieve organische emissies die grote hoeveelheden SOA produceert in stedelijke gebieden.
Gentner benadrukte dat asfalt slechts één stukje is in de puzzel van stedelijke SOA.