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石油洩漏事故，如十年前墨西哥灣的深水地平線事故，可以佔據頭條新聞數月之久，科學家、政策制定者和公眾則為環境中的石油如何處理而煩惱。然而，人們對一種數十年來被刻意散布在地球上的石油產品—瀝青粘結劑的命運卻關注得少得多。
現在，佛羅裡達州立大學總部的國家高磁場實驗室的化學家們進行的一項研究表明，瀝青粘結劑在暴露於陽光和水的情況下，會向環境中滲出數千種潛在的有毒化合物。該研究發表在《Environmental Science & Technology》雜誌上。
瀝青粘結劑，也叫瀝青水泥，是將鋪設道路的石子、沙子和碎石粘在一起的膠水。黑色，粘稠的粘液來自蒸餾過程尾部的桶底原油。
MagLab由美國國家科學基金會和佛羅裡達州資助，在石油工程領域處於世界領先地位，研究構成原油及其副產品的令人頭疼的複雜碳氫化合物。使用高解析度離子迴旋共振（ICR）質譜儀，那裡的化學家們已經開發出了專業技術，可以識別出一滴油中可能包含的數萬種不同類型的分子，以及這種成分如何因時間、細菌或環境條件而改變。
瑞安-羅傑斯（Ryan Rodgers） ，石油應用總監和麥格實驗室未來燃料研究所的主任，多年來一直想用ICR儀器研究瀝青粘結劑。這是他的小組多年來為更好地了解石油分子的結構和行為及其潛在的毒性影響所做的努力中合乎邏輯的下一步。以前的研究表明，鋪設道路附近的土壤和徑流表現出較高濃度的多環芳烴（PAHs），這是已知的致癌物質。羅傑斯懷疑這些多環芳烴和瀝青粘結劑之間存在著聯繫。
"石油衍生材料在環境中的長期穩定性一直是我關注的，"在佛羅裡達州海灣長大的羅傑斯說。"知道它們的成分和結構的複雜性，它們似乎極不可能對環境無害。絲般光滑的黑色道路怎麼會變成灰色的粗糙道路呢？還有那些瀝青到底去了哪裡？"
他終於從當地的一家鋪路公司購得了一壺瀝青粘結劑，並將這個項目交給了佛羅裡達州立大學化學博士候選人Sydney Niles和MagLab化學家Martha Chacón-Patio。他們設計了一個實驗，在玻璃片上製作了一層粘結劑薄膜，將其浸入水中，並在太陽模擬器中照射一周，在不同的時間點對水進行取樣，看看裡面有什麼。他們懷疑，太陽的能量會使水中的活性含氧化合物與粘結劑中的碳氫化合物發生相互作用，這一過程被稱為光氧化，從而產生新型分子，並滲入水中。
"我們有這個道路樣本，我們在有水的情況下用模擬陽光照射它，"論文的主要作者Niles解釋說。"然後我們看了看水，我們發現有這些化合物都是從石油中提取的，而且可能是有毒的。我們還發現，隨著時間的推移，會有更多的化合物被浸出。"
他們在水中發現的碳氫化合物含有更多的氧原子。科學家們確信太陽確實是這一過程背後的機制，因為浸出到一直保持在黑暗中的對照樣品中的化合物要少得多，而這些化合物的氧原子也更少。事實上，一周後，研究小組在輻照樣品的水中發現的每升水溶性有機化合物的含量，比放在黑暗中的樣品高出25倍以上。而且，他們利用實驗室的ICR磁鐵，在輻照樣品的水中檢測到了超過15000種不同的含碳分子。
Niles和Rodgers表示，鑑於多環芳烴的普遍毒性，這些結果值得關注。但該團隊需要做更多的實驗來研究這種毒性。
"我們已經發現，瀝青粘結劑有可能產生水溶性汙染物，這些影響將是未來研究的主題，"Rodgers說。他們還計劃進行更多的研究，看看化合物究竟是如何轉化的，以及不同類別的石油分子是否有不同的表現。
論文標題為《Characterization of an Asphalt Binder and Photoproducts by Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry Reveals Abundant Water-Soluble Hydrocarbons》。