城市人行道是空气污染的一大来源

看到洛杉矶夏日的天空雾蒙蒙的，你可能会忍不住要把责任归咎于该地区道路上挤满的汽车和卡车。这基本上是对的，但越来越多的空气污染来自这些车辆下面的物质：沥青。

昨天发表在《科学进展》上的一项新研究发现，沥青路面和屋顶会释放出大量气体，这些气体会形成空气污染物。夏季，城市中的沥青可能比汽车和卡车产生更多的污染物，这些污染物被称为二次有机气溶胶。

城市地区细颗粒物污染中很大一部分（占 20% 至 70%）是二次有机气溶胶（SOA）。尽管近几十年来空气污染大大改善（这主要归功于针对机动车的技术和政策），但在许多大城市，空气污染仍然是一个问题。例如，南加州部分地区仍然无法达到 EPA 的细颗粒物标准。

随着机动车气溶胶污染的减少，其他来源的相对贡献却在增加。大气科学家已经测量了地面已知污染物的排放量与空气中实际污染之间的差距。美国国家海洋和大气管理局的对流层化学家杰西卡·吉尔曼在给《大众科学》的电子邮件中写道：“几十年来，大气科学家和空气质量管理人员一直在寻找‘缺失的 [二次有机化合物] 来源’。” “它被标记为‘缺失’来源，因为我们通常观察到的 SOA 质量比我们所知的典型/传统前体/成分所能形成的 SOA 质量要大。”

耶鲁大学化学和环境工程师德鲁·根特纳 (Drew Gentner) 想看看沥青对这种神秘混合物的贡献有多大。如果你还记得新鲜路面的独特味道，你鼻子闻到的就是石油基材料散发出的挥发性有机分子。因此，吉尔曼说，直觉上沥青可能是这些来源不明的气溶胶的来源。

金特纳和他的团队将一种常见的沥青混合料样品放入炉中，并在一定温度下加热。他们还让路面接受 UVA 和 UVB 光照射，模拟阳光的效果。研究人员测量了路面碎块释放出的化学物质的排放量和种类。

加热和光照都会使沥青的排放量激增。加热时，排放量翻倍，因为材料温度从 40 摄氏度升至 60 摄氏度（104 华氏度至 140 华氏度），这是许多城市地区夏季路面的实际温度。阳光也会增加排放量，与没有光照的样本相比，排放量几乎增加了 300%。热量和阳光似乎也会引起不同的化学反应。样本加热近两天后，会释放出少量但恒定的挥发性化合物，而增加阳光会导致排放量再次激增。

接下来，研究人员计算了这对一个大型发达地区——南加州意味着什么。利用他们的实验结果以及该地区已知的沥青使用量，他们估算出所有这些路面对空气的影响有多大。他们发现，屋顶和道路上的沥青每年产生的二次有机化合物可能与该地区所有车辆产生的二次有机化合物一样多。

需要明确的是，这一发现仅适用于一种污染物。汽车仍然会造成大量污染，并且是臭氧的主要来源。但在夏季的城市地区，来自沥青和其他非机动车来源的这些气溶胶会加剧雾霾。“[二次有机化合物] 一直受到空气质量研究人员的极大关注，”Gentner 说。“尤其是在夏季和城市地区，它是雾霾的重要组成部分。”

这类污染物很难理解。它们不仅来自无数来源——沥青是其中一种，油漆和其他产品也会释放污染物的前体化合物——而且产生这些二次化合物的化学反应也很复杂。虽然在理解和减少车辆排放方面取得了很大进展，但揭示非燃烧污染物的途径仍然是一项重大挑战。“如果我们想解决空气质量问题，我们就需要扩大视野，将非传统来源纳入其中，”卡内基梅隆大学研究细颗粒物的土木工程师艾伦·罗宾逊 (Allen Robinson) 说，他没有参与这项研究。

“这些排放因子和排放量估算对于了解空气质量至关重要，我们需要更好地了解许多缺失的来源，”埃默里大学环境科学家 Eri Saikawa（未参与这项研究）在给《大众科学》的电子邮件中补充道。“我们对二次有机气溶胶还有很多不了解的地方，这些研究对于推动该领域的发展非常重要。”

根特纳表示，未来的研究将有助于揭示不同类型的沥青及其使用方式如何减少排放。所谓的冷路面（使用反射材料避免吸收热量）也有可能减少沥青产生的污染物数量。“这显然需要做一些工作，”罗宾逊说。“美国每年仍有 10 万人因细颗粒物水平升高而过早死亡。如果我们要在这方面取得进展，我们就需要考虑这些类型的污染源以及如何控制它们。”