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열과 햇빛에 노출되면 휘발성 탄화수소 증발 시켜.
탄화수소 화합물은 지상 오존 및 2차 유기 에어로졸의 형성 촉진.
열없이 방사선 만으로도 배출 증가. 미세먼지 발생원 퍼즐 조각 맞췄다.
20도 올라가면 배출량 70% 증가.

아스팔트, 초 미세먼지와 2차 유기오염 물질 발생원
아스팔트는 햇빛을 받으면 차량 통행량을 능가하는 오염 물질 배출.

소홀히 여긴 오염원 :
도로의 아스팔트는 일반적으로 예상되는 것보다 더 많은 대기 오염 물질을 방출한다.
이 암흑 덩어리가 특히 열과 햇빛에 노출되었을 때 상당한 양의 휘발성 탄화수소를 증발시키기 때문이다. 이러한 배출로 인해 생성된 유기 부유 물질은 햇빛이 잘 드는 지역의 자동차 교통으로 인한 배출량을 초과할 수도 있다. 연구원들이 전문 저널 "Science Advances"에 보고 한 내용이다.

▲ 과소평가된 대기 오염원 : 일부 지역에서는 아스팔트에서 나오는 증기가 교통량보다 미세 먼지 오염에 더 많이 기여한다.

거리, 진입로 및 지붕에서도 찾을 수 있는 아스팔트.
가열되면 더 부드러워지는 이 어두운 물질은 원유로 만든 역청(길이가 다른 탄화수소 사슬의 거친 덩어리)과 혼합된 암석 잔해로 구성된다.

아스팔트는 가열될 때 휘발성 유기 물질을 포함한 가스와 부유 물질을 방출하는 것으로 오랫동안 알려져 왔다. 이러한 탄화수소 화합물은 지상 오존과 2차 유기 에어로졸의 형성을 촉진 할 수 있다. 후자는 최대 직경이 2.5마이크로 미터 초미세 먼지의 일부를 발생시킨다.

이러한 배출에도 불구하고, 아스팔트는 도시의 대기 질 평가에서 거의 고려되지 않았다.
증발의 특정 정도가 지금까지 거의 조사되지 않았기 때문이다.

▲ 아스팔트는 가열될 때 휘발성 유기 물질을 포함한 가스와 부유 물질을 방출하는 것으로 오랫동안 알려져 왔다.

실험실에서 열과 태양을 이용 스트레스 테스트

거리 아스팔트에서 얼마나 많은 휘발성 탄화수소와 2차 유기 에어로졸이 증발하는지 알아보기 위해 예일 대학의 피유쉬 크하레(Peeyush Khare)와 함께 작업하는 연구자들은 이 물질을 다양하게 테스트했다.
실험실 테스트에서 먼저 이른바 석영관 챔버에 있는 도로 아스팔트 샘플을 섭씨 40~200도의 온도에 노출 시켰다. 이 온도는 아스팔트를 도로에 깔 때 발생할 수 있는 온도에 해당하지만 도로가 강한 햇빛에 노출되었을 때도 나타날 수 있다.

연구원들은 태양 복사가 열 효과와 무관하게 아스팔트에서 증기를 촉진 할 수 있는지 여부도 테스트했다. 이를 위해 UVA 및 UVB 방사선이 있는 75W 태양광 스펙트럼 램프를 사용했다. 그들은 이온 크로마토그래프의 도움으로 실험 중에 발생한 증기의 물질 비율을 결정했다.

방사선만으로도 배출이 증가한다.

연구진은 온도가 섭씨 40도에서 60도까지 상승하면 아스팔트에서 유기 오염 물질 증발이 두 배로 증가한다는 것을 발견했다. 이러한 조건에서 총 배출 잠재력은 킬로그램 당 1g 이었다. 더 크게 가열되면 총배출량은 온도가 20도 상승 할 때마다 평균 70% 씩 증가했다.
휘발성 탄화수소가 더 많이 배출됨에 따라 2차 유기 에어로졸(초 미세 먼지)의 형성 가능성도 증가했다.

태양 복사 시뮬레이션이 보여 주듯이 온도 만이 유일한 요소는 아니다.
자외선 또한 아스팔트의 배출량에 상당한 영향을 미쳤다.
테스트 결과 강한 햇빛에 노출되기만 해도 총배출량이 약 300% 증가했다.

자동차 교통량보다 더 많은 배출

따라서 아스팔트 배출은 특히 고온과 증가된 일사량이 2차 유기 에어로졸 형성에 중요한 원천이 될 수 있다.

Khare는 "아스팔트 관련 제품은 온도 및 기타 환경 조건에 크게 의존하면서 유기 화합물의 실질적이고 다양한 혼합물을 공기중으로 방출한다는 사실을 발견했다"고 말했다.
"이것은 특히 덥고 화창한 여름 조건에서 공기 질 측면에서 중요하다."

연구자들에 따르면 미국 로스앤젤레스에 있는 2차 유기 에어로졸의 약 70~86%는 화석 연료를 태워서 생성되는 것이 아니라 아스팔트와 같은 다른 공급원에서 생성되는 것으로 알려졌다.
역사적인 사례 연구를 사용해 그들은 남부 캘리포니아에서 아스팔트 배출로 인한 2차 유기 에어로졸의 잠재적 연간 생산량이 가솔린 및 디젤 차량의 생산량을 초과한다고 결론지었다.

그 결과 미세 먼지의 원인을 조사하는 새로운 퍼즐 조각이 만들어졌다.
Kahre의 동료 드루 젠트너(Drew Gentner)는 "이것은 2차 유기 에어로졸의 생산에 기여하는 또 다른 중요한 비연소 배출원이며 과학자들이 적극적으로 저감하기 위해 노력하고 있는 여러 공급원에 속한다"고 설명했다.
(Science Advances, 2020, doi : 10.1126 / sciadv.abb9785)
출처 : Yale University

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