嚴(yán)重的漏油事件，例如十年前在墨西哥灣發(fā)生的“深水地平線”事故，可能在幾個(gè)月的頭條新聞中占據(jù)主導(dǎo)地位，而科學(xué)家，政策制定者和公眾則對環(huán)境中所有石油的狀況感到擔(dān)憂。但是，人們對數(shù)十年來故意在地球上傳播的石油產(chǎn)品的命運(yùn)的關(guān)注卻很少。

現(xiàn)在，總部位于佛羅里達(dá)州立大學(xué)的國家高磁場實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，瀝青粘合劑在暴露于陽光和水的情況下，會將數(shù)千種潛在有毒化合物浸出到環(huán)境中。這項(xiàng)研究發(fā)表在“環(huán)境科學(xué)與技術(shù)”雜志上。

瀝青粘合劑，也稱為瀝青水泥，是將鋪路中的石頭，沙子和礫石粘合在一起的膠水。重的黑色粘性粘稠物是在蒸餾過程的尾端從桶底原油衍生而來的。

由國家科學(xué)基金會和佛羅里達(dá)州資助的MagLab是石油化學(xué)領(lǐng)域的世界領(lǐng)導(dǎo)者，該領(lǐng)域研究令人難以置信的構(gòu)成原油及其副產(chǎn)品的復(fù)雜碳?xì)浠衔?。使用高分辨率離子回旋共振(ICR)質(zhì)譜儀，那里的化學(xué)家已經(jīng)發(fā)展了專業(yè)知識，可以識別單個(gè)液滴可以包含成千上萬種不同類型的分子，以及如何隨時(shí)間，細(xì)菌或環(huán)境條件改變其組成。

MagLab的石油應(yīng)用和未來燃料研究所所長Ryan Rodgers多年來一直希望使用ICR儀器研究瀝青粘合劑。在他的小組多年的努力中，這是合乎邏輯的下一步，以便更好地了解石油分子的結(jié)構(gòu)和行為及其潛在的毒性作用。先前的研究表明，鋪裝道路附近的土壤和徑流表現(xiàn)出較高的多環(huán)芳烴(PAHs)濃度，已知這是致癌的。羅杰斯(Rodgers)懷疑這些PAH和瀝青結(jié)合劑之間存在連接點(diǎn)，他想找到它們。

在佛羅里達(dá)州墨西哥灣沿岸長大的羅杰斯說：“石油衍生材料在環(huán)境中的長期穩(wěn)定性一直是我的好奇心。”“知道它們的成分和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，它們在環(huán)境上似乎不太可能是良性的。如絲般光滑的黑色道路如何變成灰色，崎rough不平的道路?所有瀝青到底在哪里?”

最終，他從一家當(dāng)?shù)氐臄備伖举徺I了一罐瀝青粘結(jié)劑，并將該項(xiàng)目交給了悉尼尼爾斯(Sydney Niles)博士。佛羅里達(dá)州立大學(xué)化學(xué)博士候選人和MagLab化學(xué)家瑪莎·查孔·帕蒂尼奧(MarthaChacón-Patiño)。他們設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中，他們在載玻片上形成了一層粘合劑膜，將其浸入水中，然后在太陽模擬器中照射了一周，然后在不同的時(shí)間點(diǎn)對水進(jìn)行采樣以查看其中的成分。他們懷疑太陽的能量會導(dǎo)致水中的反應(yīng)性含氧化合物與粘合劑中的碳?xì)浠衔锵嗷プ饔?，這一過程稱為光氧化作用，從而產(chǎn)生了會滲入水中的新型分子。

該論文的主要作者尼爾斯解釋說：“我們有這個(gè)道路樣本，在有水的情況下，我們在上面照射了假陽光。”“然后，我們觀察了水中，發(fā)現(xiàn)所有這些化合物都來自石油，并且可能是有毒的。我們還發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的流逝，會有更多的化合物浸出。”

他們在水中發(fā)現(xiàn)的碳?xì)浠衔锖懈嗟难踉?。科學(xué)家確信，太陽確實(shí)是該過程的背后機(jī)理，因?yàn)楹苌儆谢衔锝龅奖３衷诤诎抵械膶φ諛悠分校@些化合物中的氧原子更少。實(shí)際上，研究小組在一周后在被輻照樣品的水中發(fā)現(xiàn)的每升水溶性有機(jī)化合物的量比在黑暗中留下的樣品高25倍以上。而且，他們使用實(shí)驗(yàn)室的ICR磁鐵，從被輻照的樣品中檢測出水中15,000多種不同的含碳分子。

Niles and Rodgers說，考慮到PAHs的一般毒性，這些結(jié)果值得關(guān)注。但是研究小組將需要做更多的實(shí)驗(yàn)來研究這種毒性。

羅杰斯說：“我們已經(jīng)明確表明，瀝青粘合劑具有產(chǎn)生水溶性污染物的潛力，但這些污染物的影響和命運(yùn)將是未來研究的主題。”

他們還計(jì)劃進(jìn)行更多研究，以確切地觀察化合物的轉(zhuǎn)化方式以及不同類別的石油分子的行為是否不同。

尼爾斯擔(dān)心實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外都有碳?xì)浠衔?。如果她忘了將可重?fù)使用的農(nóng)產(chǎn)品袋帶到雜貨店，她寧愿在前往收銀機(jī)的途中將蔬菜弄亂，也不愿使用商店提供的塑料袋。她說，盡管這些發(fā)現(xiàn)對地球不是一個(gè)好消息，但它們可能導(dǎo)致積極的變化。

她說：“希望這是解決方案的動力。”“我希望工程師們可以利用這些信息找到更好的替代方法，無論是在瀝青上使用的密封膠來保護(hù)瀝青，還是在路面上使用其他材料。”