私たちの都市にはアスファルトがほぼ遍在しています。研究で明らかになったように、これは大気の質に重大な影響を与える可能性があります。これによると、アスファルトは太陽光にさらされると、これまで考えられていたよりもはるかに多くの揮発性有機物質を放出します。実験で示されたように、これらの煙は材料の加熱だけでなく、紫外線によっても発生します。これらの排出物から形成される有機浮遊物質はオゾンや粒子状物質の形成を促進する可能性があり、日当たりの良い地域では自動車交通からの排出量を超える可能性もあります。
路上、私道、そしてアスファルトの屋根にも見られます。熱で軟化するこの黒い物質は、石油から生成されたビチューメンと混合された岩の瓦礫で構成されており、さまざまな長さの炭化水素鎖の粘性のある塊です。これらは冷たいときは揮発性ではありませんが、加熱されると、たとえば熱いアスファルトを敷くときなどに揮発性有機物質を放出する可能性があります。このような揮発性炭化水素が地上オゾンや二次有機エアロゾル（SOA）の形成を促進することは長い間知られていました。後者は超微粉塵の一部を形成し、その粒子の最大直径は最大 2.5 マイクロメートルです。 「都市環境でアスファルトが占める表面積が大きいことを考えると、この物質は二次的な有機浮遊物質の前駆体の重要な潜在的供給源となる」とニューヘブンのイェール大学のピーユシュ・カレ氏とその同僚は述べている。
道路のアスファルトが暖かいほど、排出量は多くなります
しかし、道路やアスファルトで覆われた平屋根上の通常の日常条件下でアスファルトからどの程度の大気汚染物質が放出されるかについては、これまでほとんど研究が行われていない。より明確にするために、カレ氏と彼のチームは現在、道路や屋根での使用に典型的なさまざまな条件下で道路アスファルトの排出量がどのくらい高いかという問題を調査しました。実験室テストでは、特別なテストチャンバー内でアスファルトサンプルを摂氏40度から200度の温度にさらしました。これらの温度は、アスファルトを敷き詰めるときだけでなく、道路に強い日差しが当たるときにも発生する可能性のある温度に対応しています。彼らは、さまざまな質量分析計やガスクロマトグラフを使用して、放出された有機物質を分析しました。別の実験では、研究者らは、加熱とは無関係であっても、太陽光からの紫外線放射がアスファルトから揮発性物質を蒸発させる可能性があるかどうかをテストした。
測定結果は、アスファルトの温度が上昇するにつれて、揮発性炭化水素の放出も増加することを示しました。気温が 40 度から 60 度に上昇すると、たとえば晴れた夏の日によく起こりますが、排出量は 2 倍になります。このような毎日の夏の条件下では、平均して、アスファルト 1 キログラムあたり約 1 グラムでした。気温が上昇し続けると、排出量は 20 度ごとに 70% 増加します。排出される物質のほとんどには、さまざまな直鎖および分岐炭化水素が含まれていましたが、多環芳香族炭化水素 (PAH) も含まれていました。 「それらは排出量の約10パーセントを占め、ナフタレン、ピレン、フルオランテンなど健康に有害であることが知られている物質も含まれていた」とカレ氏らは報告している。これらの PAH の割合も温度とともに増加しました。
紫外線も蒸発を促進します
「私たちの重要な発見の 1 つは、アスファルト製品が、温度やその他の環境条件に大きく依存して、大量かつ多様な有機化合物の混合物を空気中に放出するということです」とカレ氏は言います。後者には、実験で明らかになったように、アスファルト上の紫外線放射も含まれています。測定結果が示したように、晴れた日の紫外線放射に匹敵する紫外線放射は、アスファルトからの蒸発を 300% 増加させるのに十分でした。 5 時間の照射後、放出レベルはアスファルト 1 キログラムあたり毎分約 5 ミリグラムで安定しました。研究者らが説明するように、陸屋根を覆うために使用されるアスファルトは道路のアスファルトよりも多くの有機汚染物質を放出するが、道路の面積はより広い。
研究では、ロサンゼルス地域のアスファルトからの揮発性炭化水素の割合が、自動車交通からの有機汚染物質と比較してどのくらい高いかを測定しました。その結果、「南カリフォルニア盆地におけるアスファルト関連の総排出率は、ガソリン車やディーゼル車などの従来の化石燃料燃焼源からの排出率を上回っている」とカレ氏と彼のチームは報告している。道路アスファルトは、特に都市における超微細粉塵の形成において、これまでの想定よりもはるかに大きな役割を果たす可能性があります。
出典: Peeyush Khare (ニューヘブンのイェール大学) 他、Science Advances、 doi: 10.1126/sciadv.abb9785
