(Victor Lazarov/Unsplash) Wir haben möglicherweise ein Problem mit unseren Straßen: Forscher haben herausgefunden, dass Sonnenlicht und Regen bestimmte Verbindungen im Asphalt in potenziell gefährliche Kohlenwasserstoffe umwandeln können, die die Umwelt und die Menschen, die diese Straßen nutzen, gefährden.
Insbesondere das Bindemittel (auch Asphaltzement genannt) ist das Problem. Dieser schwere, schwarze Kleber wird zum Zusammenkleben von Steinen, Sand und Kies auf gepflasterten Straßen verwendet. Es wird ganz am Ende aus dem übriggebliebenen Rohöl hergestellt Destillationsprozess .
Während des Austritts giftiger, krebserregender Stoffe polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) aus Asphalt rund um Straßen und Gehwege untersucht worden Bisher wurde jedoch nicht davon ausgegangen, dass es sich um ein so großes Problem handelt, dass es Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit hat – etwas, das die Forscher hinter der neuen Studie weiter untersuchen wollten.
„Die Langzeitstabilität von aus Erdöl gewonnenen Materialien in der Umwelt war schon immer eine Neugier von mir“, sagt der Chemiker Ryan Rodgers , vom MagLab der Florida State University (FSU).
„Angesichts der Komplexität ihrer Zusammensetzung und Struktur schien es höchst unwahrscheinlich, dass sie umweltverträglich wären.“ Wie werden aus seidenweichen, schwarzen Straßen graue, holprige Straßen? Und wo zum Teufel ist der ganze Asphalt geblieben?‘
Das Team erstellte ein Experiment, bei dem ein Film aus Asphaltbindemittel auf eine Glasseite geklebt, dann in Wasser getaucht und eine Woche lang einem Sonnensimulator ausgesetzt wurde. Um einen Vergleich zu ermöglichen, wurde eine Probe eine Woche lang im Dunkeln aufbewahrt.
Mithilfe einer ultrahochauflösenden Technik namens Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometrie (FT-ICR MS) analysierten die Forscher dann das Wasser um die bestrahlte Probe und die Kontrollprobe.
Es scheint, dass Sonnenenergie mit sauerstoffhaltigen Verbindungen im Wasser reagiert und potenziell gefährliche Kohlenwasserstoffe aus dem Bindemittel freisetzt. Dieser als Photooxidation bezeichnete Prozess findet auch bei Ölteppichen statt.
„Wir hatten diese Straßenprobe und haben sie in Gegenwart von Wasser mit künstlichem Sonnenlicht bestrahlt.“ sagt die Chemikerin Sydney Niles , von der FSU.
„Dann haben wir uns das Wasser angesehen und festgestellt, dass es all diese Verbindungen gibt, die aus Erdöl stammen und wahrscheinlich giftig sind.“ „Wir haben auch festgestellt, dass mit der Zeit mehr Verbindungen ausgelaugt werden.“
Etwa das 25-fache der Menge an Kohlenwasserstoffen, die in der Hauptprobe in das Wasser gelangten, verglichen mit der Kontrollprobe, was tatsächlich auf die Rolle des Sonnenlichts bei der Produktion des Moleküls schließen lässt. Wichtig ist, dass die Kohlenwasserstoffe auch mehr als die übliche Anzahl an Sauerstoffatomen enthielten, was die Löslichkeit der Verbindung begünstigte.
Insgesamt enthielt die bestrahlte Probe mehr als 15.000 verschiedene kohlenstoffhaltige Moleküle.
Dies ist noch kein Beweis dafür, dass das Abfließen von Asphalt, der alltäglichen Witterungseinflüssen ausgesetzt ist, giftig ist, aber angesichts der allgemeinen Toxizität und krebserregenden Natur solcher PAKs geben die Reaktionen durchaus Anlass zur Sorge.
Der nächste Schritt besteht darin, die chemischen Reaktionen genauer zu untersuchen, um zu sehen, wie sich die Verbindungen umwandeln, und um festzustellen, inwieweit Asphaltbindemittel wasserlösliche Verunreinigungen erzeugen.
„Hoffentlich ist es eine Motivation für eine Lösung“, sagt Niles . „Ich hoffe, dass Ingenieure diese Informationen nutzen können, um eine bessere Alternative zu finden, sei es ein Dichtmittel, das man auf den Asphalt aufträgt, um ihn zu schützen, oder etwas anderes, das man zum Pflastern von Straßen verwenden kann.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Umweltwissenschaft und -technologie .