Asphalt är en nästan allmängiltig substans – den finns på vägar, tak och uppfarter – men de kemiska utsläppen från asfalt ingår sällan i planerna för hantering av luftkvaliteten i städer. En ny studie visar att asfalt är en betydande källa till luftföroreningar i stadsområden, särskilt under varma och soliga dagar.
Yale-forskare observerade att vanliga asfaltsorter för vägar och takbeläggningar producerade komplexa blandningar av organiska föreningar, inklusive farliga föroreningar, i en rad typiska temperatur- och solförhållanden. Resultaten av deras arbete, från Drew Gentners laboratorium, docent i kemisk miljöteknik, publiceras den 2 september i tidskriften Science Advances.
Dekennier av forskning om och reglering av utsläpp från motorfordon och andra förbränningsrelaterade källor har resulterat i förbättrad luftkvalitet i städerna. Nya studier visar dock att i takt med att dessa ansträngningar lyckades har många icke-förbränningsrelaterade källor blivit viktiga bidragsgivare av organiska föreningar. Dessa kan leda till sekundär organisk aerosol (SOA), en viktig bidragande orsak till PM2,5 – en viktig reglerad luftförorening som består av partiklar med en diameter på mindre än 2,5 mikrometer – som har betydande effekter på folkhälsan.
Forskarna samlade in färsk asfalt och värmde den till olika temperaturer. ”Ett huvudresultat är att asfaltrelaterade produkter släpper ut betydande och varierande blandningar av organiska föreningar i luften, med ett starkt beroende av temperatur och andra miljöförhållanden”, säger Peeyush Khare, doktorand i Gentners labb och huvudförfattare till studien.
Efter en tid planade utsläppen vid sommartemperaturer ut, men de kvarstod i jämn takt – vilket tyder på att det finns långsiktiga, fortsatta utsläpp från asfalt under verkliga förhållanden. ”För att förklara dessa observationer beräknade vi den förväntade hastigheten för de stadiga utsläppen och det visade att hastigheten för de fortsatta utsläppen bestämdes av den tid det tar för föreningarna att diffundera genom den mycket viskösa asfaltblandningen”, säger Gentner.
De undersökte också vad som händer när asfalt utsätts för måttlig solstrålning och såg en betydande ökning av utsläppen – upp till 300 % för vägasfalt – vilket visar att solstrålning, och inte bara temperaturen, kan öka utsläppen.
”Det är viktigt med tanke på luftkvaliteten, särskilt under varma, soliga sommarförhållanden”, sade Khare.
Paveterade ytor och tak utgör ungefär 45 % respektive 20 % av ytorna i amerikanska städer. Forskarna uppskattade de potentiella totala utsläppen och bildandet av SOA i Los Angeles, en nyckelstad för fallstudier av luftkvalitet i städer.
På grund av de typer av föreningar som asfalt släpper ut är dess potentiella SOA-bildning jämförbar med motorfordonsutsläpp i Los Angeles, sade forskarna – vilket antyder att det är lika viktigt att hitta sätt att göra vägarna mer miljövänliga som att göra detsamma för bilar och lastbilar. Gentner noterade dock att effekten av asfaltsutsläpp på ozonbildningen var minimal jämfört med effekten av motorfordon och flyktiga kemikalier i produkter för personlig vård och rengöring – en annan viktig ny källa till reaktiva organiska utsläpp som ger upphov till stora mängder SOA i tätorter.
Gentner betonade att asfalt bara är en bit i pusslet för SOA i städer.