Ett dramatiskt oljeutsläpp, som Deepwater Horizon -olyckan i Mexikanska golfen för ett decennium sedan, kan dominera rubriker i månader medan forskare, beslutsfattare och allmänheten oroar sig över vad som händer med all den oljan i miljön. Dock, mycket mindre uppmärksamhet ägnas åt ödet för en petroleumprodukt som har spridits avsiktligt över planeten i årtionden:asfaltbindemedel.

Nu visar en studie av kemister vid Florida State University med huvudkontor National High Magnetic Field Laboratory att asfaltbindemedel, när den utsätts för sol och vatten, läcker ut tusentals potentiellt giftiga föreningar i miljön. Studien publicerades i tidskriften Miljövetenskap och teknik .

Asfaltbindemedel, även kallad asfaltcement, är limet som håller ihop stenarna, sand och grus på asfalterade vägar. Den tunga, svart, sticky goo härrör från råolja i botten av fatet vid destillationsprocessens svansände.

MagLab, finansieras av National Science Foundation och Florida, är världsledande inom petroleom, som studerar de sinneslöst komplexa kolväten som utgör råolja och dess biprodukter. Med hjälp av högupplösta jonsyklotronresonans (ICR) masspektrometrar, kemister där har utvecklat expertis för att identifiera de tiotusentals olika typer av molekyler som en enda droppe kan innehålla, och hur den kompositionen kan ändras med tiden, bakterier eller miljöförhållanden.

Ryan Rodgers, chef för petroleumapplikationer och för Future Fuels Institute vid MagLab, hade i åratal velat studera asfaltbindemedel med hjälp av ICR -instrumenten. Det var ett logiskt nästa steg i hans grupps långa arbete för att bättre förstå strukturen och beteendet hos petroleummolekyler och deras potentiellt toxiska effekter. Tidigare studier hade visat att jord och avrinning nära asfalterade vägar uppvisar högre koncentrationer av polycykliska aromatiska kolväten (PAH), som är kända för att vara cancerframkallande. Rodgers misstänkte att det fanns prickar som förbinder PAH och asfaltbindemedel, och han ville hitta dem.

"Den långsiktiga stabiliteten hos petroleumbaserade material i miljön har alltid varit en nyfikenhet för mig, "sa Rodgers, som växte upp vid Florida Gulf Coast. "Att veta deras sammansättning och strukturella komplexitet, det verkade mycket osannolikt att de skulle vara godartade för miljön. Hur blir silkeslena svarta vägar gråa, grova vägar? Och vart fan tog all asfalt vägen? "

Han skaffade slutligen en kanna asfaltbindemedel från ett lokalt beläggningsföretag och överlämnade projektet till Sydney Niles, en doktorsexamen kandidat i kemi vid Florida State, och MagLab-kemisten Martha Chacón-Patiño. De utformade ett experiment där de skapade en film av bindemedel på en glasskiva, nedsänkt det i vatten, och bestrålade den i en solsimulator i en vecka, provtagning av vattnet vid olika tidpunkter för att se vad som fanns i det. De misstänkte att solens energi skulle få de reaktiva syrehaltiga föreningarna i vattnet att interagera med kolväten i bindemedlet, en process som kallas fotooxidation, vilket skapar nya typer av molekyler som skulle läcka ut i vattnet.

"Vi hade detta vägprov och vi lyste falskt solljus på det i närvaro av vatten, "förklarade Niles, huvudförfattare på tidningen. "Sedan tittade vi på vattnet och vi fann att det finns alla dessa föreningar som härrör från petroleum, och förmodligen giftigt. Vi fann också att fler föreningar läcks ut med tiden. "

Kolväten de hittade i vattnet innehöll fler syreatomer. Forskarna var övertygade om att solen verkligen var mekanismen bakom processen eftersom mycket färre föreningar läckte ut i ett kontrollprov som hade förvarats i mörkret, och de hade färre syreatomer. Faktiskt, mängden vattenlösliga organiska föreningar per liter som teamet hittade i vattnet i det bestrålade provet efter en vecka var mer än 25 gånger högre än i provet som hade lämnats i mörkret. Och, med hjälp av laboratoriets ICR -magneter, de upptäckte mer än 15, 000 olika kolhaltiga molekyler i vattnet från det bestrålade provet.

Med tanke på PAH:s allmänna toxicitet, dessa resultat orsakar oro, Sa Niles och Rodgers. Men teamet kommer att behöva göra fler experiment för att undersöka denna toxicitet.

"Vi har definitivt visat att asfaltbindemedel har potential att generera vattenlösliga föroreningar, men effekterna och ödet för dessa kommer att bli föremål för framtida forskning, Sa Rodgers.

De planerar också fler studier för att titta på exakt hur föreningarna transformeras och om olika kategorier av petroleummolekyler beter sig annorlunda.

Niles oroar sig för kolväten in och ut ur labbet. Om hon glömmer att ta med sina återanvändbara produktpåsar till mataffären, hon jonglerar hellre sina grönsaker på vägen till registret än att använda en butiksmöblerad plastpåse. Även om dessa fynd inte är goda nyheter för planeten, Hon sa, de kan leda till positiv förändring.

"Förhoppningsvis är det motivation för en lösning, "sa hon." Jag hoppas att ingenjörer kan använda denna information för att hitta ett bättre alternativ, oavsett om det är ett tätningsmedel du lägger på asfalten för att skydda den eller hitta något annat att använda för att asfaltera vägar. "