Asfalt jest niemal wszechobecną substancją – można go znaleźć na drogach, dachach i podjazdach – ale jego emisje chemiczne rzadko pojawiają się w planach zarządzania jakością powietrza w miastach. Nowe badania wykazały, że asfalt jest znaczącym źródłem zanieczyszczeń powietrza na obszarach miejskich, zwłaszcza w gorące i słoneczne dni.
Badacze z Yale zaobserwowali, że powszechne asfalty drogowe i dachowe produkowały złożone mieszaniny związków organicznych, w tym niebezpiecznych zanieczyszczeń, w zakresie typowych temperatur i warunków słonecznych. Wyniki ich pracy, z laboratorium Drew Gentnera, profesora nadzwyczajnego inżynierii chemicznej i środowiskowej, pojawiają się 2 września w czasopiśmie Science Advances.
Dekady badań i regulacji emisji z pojazdów silnikowych i innych źródeł związanych ze spalaniem doprowadziły do poprawy jakości powietrza w miastach. Ale ostatnie badania pokazują, że jak te wysiłki odniosły sukces, liczne źródła niezwiązane z procesem spalania stały się ważnymi sprawcami związków organicznych. Mogą one prowadzić do powstania wtórnego aerozolu organicznego (SOA), głównego składnika PM2.5 – ważnego regulowanego zanieczyszczenia powietrza zawierającego cząstki o średnicy mniejszej niż 2.5 mikrometra – który ma znaczący wpływ na zdrowie publiczne.
Badacze zebrali świeży asfalt i podgrzali go do różnych temperatur. „Głównym odkryciem jest to, że produkty związane z asfaltem emitują do powietrza znaczące i różnorodne mieszaniny związków organicznych, z silną zależnością od temperatury i innych warunków środowiskowych”, powiedział Peeyush Khare, student w laboratorium Gentnera i główny autor badania.
Po pewnym czasie, emisje w temperaturach letnich wyrównały się, ale utrzymywały się w stałym tempie – sugerując, że istnieją długoterminowe, ciągłe emisje z asfaltu w warunkach rzeczywistych. „Aby wyjaśnić te obserwacje, obliczyliśmy oczekiwane tempo stałych emisji i okazało się, że tempo ciągłych emisji było określane przez czas potrzebny na związki do dyfuzji przez wysoce lepką mieszankę asfaltową,” powiedział Gentner.
Badali również, co się dzieje, gdy asfalt jest wystawiony na umiarkowane promieniowanie słoneczne i zaobserwowali znaczny skok emisji – do 300% dla asfaltu drogowego – pokazując, że promieniowanie słoneczne, a nie tylko temperatura, może zwiększyć emisję.
„To ważne z punktu widzenia jakości powietrza, zwłaszcza w gorących, słonecznych warunkach letnich”, powiedział Khare.
Powierzchnie utwardzone i dachy stanowią odpowiednio około 45% i 20% powierzchni w miastach USA. Naukowcy oszacowali potencjalne całkowite emisje i powstawanie SOA w Los Angeles, mieście kluczowym dla badań jakości powietrza w miastach.
Z powodu rodzajów związków emitowanych przez asfalt, jego potencjalne powstawanie SOA jest porównywalne z emisjami z pojazdów silnikowych w Los Angeles, powiedzieli naukowcy – sugerując, że znalezienie sposobów na uczynienie dróg bardziej przyjaznymi dla środowiska jest tak samo ważne, jak uczynienie tego samego dla samochodów osobowych i ciężarowych. Gentner zauważył jednak, że wpływ emisji asfaltu na powstawanie ozonu był minimalny w porównaniu z emisją z pojazdów silnikowych i lotnych chemikaliów zawartych w środkach higieny osobistej i środkach czyszczących – innego kluczowego pojawiającego się źródła reaktywnych emisji organicznych, które wytwarzają duże ilości SOA na obszarach miejskich.
Gentner podkreślił, że asfalt jest tylko jednym z elementów układanki miejskiej SOA.
.