准确量化橡胶改性沥青路面材料的排放强度对于提高施工可持续性和降低空气污染风险至关重要。作为一种有效的废旧轮胎利用技术，橡胶改性沥青胶结料不仅显著改善了沥青混合料的路用性能，还有助于缓解与废旧轮胎堆积相关的环境污染；因此，它受到了广泛关注并被广泛应用。然而，在沥青混合料加热、拌合和铺筑过程中，高温导致橡胶改性沥青胶结料释放出含有挥发性有机化合物、颗粒物、硫化合物和无机气体的复杂烟雾 (Liu et al., 2023, Cao et al., 2021)。这些烟雾不仅严重威胁施工人员的健康，引起呼吸刺激、器官损伤甚至致癌风险 (Liang et al., 2024, Liu et al., 2024)，还会污染周围环境。因此，定量评估沥青烟雾的排放行为对于指导低烟雾橡胶改性沥青胶结料材料的研究与开发、保护施工人员健康以及减少环境影响具有重要意义。
橡胶改性沥青胶结料烟雾的成分极其复杂，具有卓越分离能力和分子级识别精度的 GC–MS 成为研究沥青烟雾成分的“金标准”。GC–MS 通过气相色谱柱的高效分离结合质谱的特征碎片离子光谱，能够准确识别和量化数百种共存化合物中的特定 PAHs（如萘、菲、芘和苯并 [a] 芘）、烷烃、烯烃和一些含氧化合物。例如，Cao 等人在模拟铺筑条件下成功使用 GC–MS 识别了超过 100 种有机成分，并揭示了温度对高环 PAHs 形成的关键影响 (Cao et al., 2023)。Tan 等人的研究也证实，随着加热温度升高，低分子量 PAHs 的比例下降，而高分子量、高毒性 PAHs 的比例显著增加；这一发现完全依赖于 GC–MS 的精确分辨率 (Tan et al., 2026)。然而，GC–MS 也有显著的缺点：缺乏实时检测能力，且在检测环境保护标准中定义的 PM 和低分子量无机气体 (CO, H2S, CO2) 方面存在局限性。
表征烟雾排放强度的方法包括排放因子法和实时浓度监测法 (Ventura et al., 2015, Wang et al., 2023b)。排放因子法提供标准化的宏观基准，通过使用单位沥青胶结料消耗量的污染物排放质量（例如，g/t），能够在项目和整个生命周期上进行粗粒度评估；然而，它们难以捕捉过程细节。实时浓度监测法在此基础上引入了时间维度。Wang 等人使用烟雾分析仪跟踪热释放过程中气态无机化合物的浓度变化，并计算其累积释放量，从而提供随时间变化的排放信息 (Wang et al., 2024)。Li 等人通过将 H2S 和总 VOCs 以 2 秒间隔连续监测 120 分钟与阶段特定组分分析相结合，将注意力转移到阶段解析排放行为上，从而识别主导排放期并评估相应的臭氧和二次有机气溶胶形成潜力 (Li et al., 2024)。Liu 等人通过将实时 VOC 监测和累积排放测量与重量法 PM 收集相结合，将实时浓度监测的应用从排放阶段识别扩展到影响因素评估，以评估关键材料和操作因素 (Liu et al., 2025)。这些研究表明了实时浓度监测的价值；然而，大多数烟雾排放强度的评估仍局限于单一特征参数，缺乏足够的代表性。
尽管取得了这些进展，现有的烟雾排放强度表征方法仍有两个重要的局限性。首先，GC–MS 提供详细的组分信息，但实时浓度监测能力有限，且不直接监测 PM2.5 或 CO、H2S 和 CO2 等低分子量无机气体。其次，基于传感器的监测提供浓度 - 时间曲线，但基于单一特征参数的评估可能导致当样本在浓度上升率、峰值浓度和排放持续时间不同时出现比较不一致的情况 (Wei et al., 2016, Yue et al., 2018, Klauser et al., 2018, Zhang et al., 2021)。因此，需要一个综合指标来整合最大排放速率、峰值浓度和总排放量以表征烟雾排放强度。
为解决这些局限性，本研究开发了烟雾排放指数 (FEI)，这是一种评估橡胶改性沥青胶结料烟雾排放强度的综合方法。与现有的基于单一特征参数的评估不同，提出的 FEI 整合了源自 TVOC、PM2.5、H2S、CO 和 CO2 浓度 - 时间曲线的最大排放速率、峰值浓度和总排放量。这些参数通过烟雾组分和特征参数权重进行归一化和组合，产生一个单一的相关指数，共同考虑最大排放速率、峰值浓度和总排放量。该方法通过平行试验变异性、与单个特征参数的比较以及权重敏感性分析进行评估。然后将其应用于含有不同活化温度处理橡胶的胶结料和多源老化胶结料，同时使用荧光显微镜 (FM)、扫描电子显微镜 (SEM) 和傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 解释相应的微观结构变化。主要贡献是一个综合相对评估框架，能够实现比单参数方法更一致的比较。
