沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，具有防水防潮和防腐的特性，被广泛用于铺路(与骨料混合)、建筑物防水处理、敷造屋顶等。道路建设约占全球沥青需求的45，沥青混凝土因具有降噪能力、较快的施工速度和较低的成本而比硅酸盐水泥更受青睐。各国在改善交通基础设施和道路维护保养方面的需求推动着沥青需求量的持续增长，据估计，全球的沥青需求量以每年约2.8％的速度增长，到2019年达到了1.225亿t。中国在2012年超过美国成为全球主要的沥青消费国，2014年沥青消费量占全球市场的20％以上。

沥青在高温条件下会释放出对自然环境和人类健康有害的物质，尤其是传统的热拌沥青混合料需要在较高的温度下进行拌和与施工，会释放大量二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物(VOC)和多环芳烃(PAHs)等，对环境造成严重的污染。最新研究表明，挥发性化学产品(VCP)和其他与燃烧不相关的非传统来源已逐渐成为大城市中挥发性有机化合物(VOC)的主要排放源，同时也是中等/半挥发性有机化合物(I/SVOC)的主要来源，而这些VOC和I/SVOC排放物是臭氧和二次有机气溶胶(SOA)的重要前体，SOA对大气细颗粒物(PM2.5)浓度有重要贡献，对公共健康有重大影响。考虑到城市建成环境中的沥青表面积很大，有学者认为沥青释放的污染物也是城市SOA前体的重要潜在来源，但仍缺乏对其排放途径和排放量的系统研究，沥青排放数据也易与道路上的机动车排放数据相混淆。

Science子刊Science Advances上刊发了1篇由耶鲁大学学者Peeyush Khare等撰写的文章《Asphalt-related Emissions are a Major Missing Nontraditional Source of Secondary Organic Aerosol Precursors》，对沥青在施工过程释放的污染物进行了研究。采用高分辨率大气压化学电离飞行时间质谱仪(APCI-TOFMS)和传统的电子轰击型离子源质谱仪(EI-MS)联合热解析-气相色谱仪(TD-GC)对复杂有机混合物的化学形态进行了详细分析，研究了不同生命周期阶段(储存、摊铺和使用)中典型环境条件下与沥青有关的气相排放和潜在的SOA产量。

研究结果表明，沥青排放物中含有大量的氧和硫，包括数量较多的芳香族化合物(约30％)和中等/半挥发性有机化合物(约85％)，它们共同导致了较高的二次有机气溶胶(SOA)产量。沥青排放物的数量和组成取决于环境条件，尤其是温度和太阳辐射。

道路的沥青排放因子随温度升高而上升，当温度从40°C增至60°C(夏季道路的典型温度)，排放因子增加了1倍；从60℃增至140°C，每20°C温度步长，排放因子平均增加70％。温度还对排放物的挥发性分布有显著影响，当温度从40°C升高到200°C，沥青排放物中的IVOC分数从(80±18)％降至(47±10)％，而SVOC分数从(4±1)％增至(27±4)％，其余部分主要由C10~C11 VOC组成。所有温度下，排放物均包括直链和支链烷烃[平均(27±8)％]、环状烷烃[平均(41±3)％]、单环芳烃的混合物[平均(24±3)％]和PAHs[平均(8±5)％]。碳氢化合物在40°C排放量较大，含硫和氧的化合物在较高温度下的排放量更大。

大部分的沥青都在户外使用，因此太阳辐射也是主要的环境因素。与无阳光照射的情况相比，阳光照射导致道路沥青的总排放量增加了近300％。其中，含硫化合物的增幅最大(700％)，其次是含氧化合物(400％)和碳氢化合物(300％)。随着时间推移，沥青总排放量下降，但与温度实验中观察到的指数下降相比，呈现出慢得多的非指数衰减速率。

通过沥青排放污染物的量估算了主要道路沥青的SOA生产因子，发现SOA产生量随温度升高而增加；随着阳光的照射，更高的SOA持续生成，排放量显著增加。通过测算，在城市范围内，与沥青有关的SOA前体排放的年度估算值超过了机动车的估算值，并且大大增加了非燃烧源的现有估算值。

为评估与沥青有关的排放物在城市规模上的重要性，研究人员估计了南加州部分地区新铺沥青路面和屋顶每年的排放量，发现沥青释放出的分子可产生1000~2500t的空气颗粒污染物，而汽油和柴油车排放的颗粒污染物只有900~1400t。值得注意的是，杀虫剂、涂料、黏合剂、清洁剂和个人护理产品等挥发性化学产品每年总共可产生4500~9500t的颗粒污染物，因此也需同样重视消费和商业产品(例如VCP)的排放对空气质量的影响。

由于监管政策和技术的进步，城市中排放源的变化正在改变城市SOA前驱物来源，非传统排放源的影响愈加显著。随着排放标准低、车龄长车辆的逐步淘汰，以及配备DPF和DOC的柴油车辆以及电动车辆的普及，机动车和其他与燃烧相关的源的排放将会进一步减少。然而，随着气候变化和城市热岛效应的驱动、基础设施的增长和城市温度的升高，城市内沥青表面对城市空气质量的影响会更加突出，可能成为1个潜在的长期污染源。

主要参考文献 ：

Khare P, Machesky J, Soto R, et al. Asphalt-related emissions are a major missing nontraditional source of secondary organic aerosol precursors. 《Science Advances》, 2020, 6 (36): 9785.