Незамеченный источник загрязнения: Асфальт на наших дорогах выделяет в воздух больше загрязняющих веществ, чем принято считать. Испытания показали, что темная масса выделяет значительное количество летучих углеводородов, особенно когда она теплая и подвергается воздействию солнца. Взвешенное органическое вещество, образующееся в результате этих выбросов, может даже превышать выбросы от автомобильного движения в солнечных регионах, как сообщают исследователи в журнале Science Advances..
Вы можете найти его на улицах, в подъездах, а также на крышах: асфальт. Этот темный размягчающийся материал состоит из обломков горных пород, смешанных с битумом, полученным из нефти, - вязкой массой углеводородных цепей разной длины.
Давно известно, что асфальт при нагревании выделяет газы и взвешенные частицы, в том числе летучие органические вещества. Эти углеводородные соединения могут способствовать образованию приземного озона и вторичных органических аэрозолей. Последние входят в состав ультрадисперсной пыли, частицы которой имеют максимальный диаметр до 2,5 мкм.
Несмотря на эти выбросы, асфальт до сих пор почти не принимался во внимание при оценке качества воздуха в городах - также потому, что конкретный объем выбросов до сих пор не исследовался.
Стресс-тест с жарой и солнцем в лаборатории
Чтобы выяснить, сколько летучих углеводородов и вторичных органических аэрозолей выделяется из дорожного асфальта, исследователи под руководством Пиюша Кхаре из Йельского университета подвергли материал различным испытаниям. В ходе лабораторных испытаний они сначала подвергали образцы дорожного асфальта воздействию температур от 40 до 200 градусов по Цельсию в так называемых камерах с кварцевыми трубками. Эти температуры соответствуют температурам, которые могут возникнуть при укладке асфальта, а также при интенсивном солнечном свете на дороге.
Кроме того, исследователи проверили, может ли солнечное излучение также способствовать испарению с асфальта, независимо от его теплового эффекта. Для этого они использовали солнечные спектральные лампы мощностью 75 Вт с излучением UVA и UVB. Они определяли долю веществ в образующихся в ходе экспериментов парах, в том числе с помощью ионного хроматографа.
Даже радиация сама по себе увеличивает выбросы
Исследователи определили, что испарение органических загрязнителей из асфальта удваивается при повышении температуры от 40 до 60 градусов Цельсия. Суммарный эмиссионный потенциал в этих условиях составлял один грамм на килограмм. Однако со временем выбросы стабилизировались на уровне 0,1 миллиграмма в минуту на килограмм асфальта. При еще большем потеплении общие выбросы увеличивались в среднем на 70 процентов на каждые 20 градусов повышения температуры. Из-за более высокого выброса летучих углеводородов также увеличился потенциал образования вторичных органических аэрозолей - Ультрадисперсная пыль
Но температура - не единственный фактор, как показало моделирование солнечного излучения. УФ-излучение также оказало значительное влияние на показатели эмиссии асфальта. Испытания показали, что воздействие только солнечных лучей может привести к увеличению общих выбросов примерно на 300 процентов.
Больше выбросов, чем автомобильный трафик
Таким образом, выбросы асфальта могут быть значительным источником образования вторичных органических аэрозолей, особенно при высоких температурах и повышенной солнечной радиации.
«Одним из ключевых выводов является то, что продукты, связанные с асфальтом, выделяют в воздух значительные и разнообразные смеси органических соединений, которые сильно зависят от температуры и других условий окружающей среды», - говорит Кхаре.«Это важно с точки зрения качества воздуха, особенно в жаркое и солнечное лето».
По данным исследователей, от 70 до 86 процентов вторичных органических аэрозолей в Лос-Анджелесе образуются не в результате сжигания ископаемого топлива, а из других источников, таких как асфальт. Используя исторические тематические исследования, они пришли к выводу, что потенциальное годовое производство вторичных органических аэрозолей от выбросов асфальта в Южной Калифорнии превышает производство бензиновых и дизельных автомобилей.
Результаты представляют собой новую часть головоломки при исследовании возможных источников мелкой пыли. «Это еще один важный источник выбросов, не связанный с горением, который способствует образованию вторичных органических аэрозолей и принадлежит к классу источников, над контролем над которыми ученые активно работают», - объясняет коллега Каре Дрю Гентнер.