V průmyslovém areálu jsou těkavé organické sloučeniny (VOC) součástí znečišťujících látek v ovzduší, a to jak v interiéru, tak ve venkovním prostředí. Pojem VOC zahrnuje širokou škálu chemických látek.
Co mají společného? Skládají se z uhlíku a vodíku a za okolních podmínek jsou buď v plynné, nebo v kapalné fázi, která se snadno odpařuje. VOC mají vliv na kvalitu ovzduší, což má důsledky pro lidské zdraví, životní prostředí a hospodářství. Proto jsou oficiálně definovány na evropské úrovni a překládány na národní úrovni. Znalost fyzikálních a chemických vlastností těkavých organických látek vám pomůže přijmout vhodná preventivní opatření. Zde je stručný přehled, který vás seznámí s fyzikálními a chemickými vlastnostmi těkavých organických látek, které mají vliv na kvalitu ovzduší.
Sommaire
Právní definice těkavých organických látek
Článek 2, § 16 a § 17 směrnice Rady 1999/13/ES ze dne 11. března 1999 o omezování emisí těkavých organických sloučenin vznikajícíchpři používání organických rozpouštědel při některých činnostech a v některých zařízeních uvádí tyto dvě definice:
Organická sloučenina: „jakákoli sloučenina, která s výjimkou methanu obsahuje uhlík a vodík, které mohou být nahrazeny jinými atomy, jako jsou halogeny (např . fluor, chlor, brom, jód), kyslík, síra, dusík nebo fosfor, s výjimkou oxidů uhlíku (např. CO2) a uhličitanů (např.: CO32-) a hydrogenuhličitany(např. HCO3–) . “
Těkavá organická sloučenina (VOC) : jakákoli organická sloučenina s tlakem par 0,01 kPa nebo vyšším při teplotě 293,15 K(20 °C) nebo s odpovídající těkavostí za konkrétních podmínek použití.
Směrnice byla převedena do francouzského práva v článku R224-48 zákoníku o životním prostředí. Definuje VOC jako „jakoukoli organickou sloučeninu, jejíž počáteční bod varu měřený při standardním tlaku 101,3 kPa je nižší nebo roven 250 °C“.
Létají? Ano, ale víceméně! Fyzikální klasifikace těkavých organických látek
Abychom pochopili rozsah emisí těkavých organických látek, které ovlivňují kvalitu vnějšího ovzduší, musíme znát jejich koncentraci. K tomu nám slouží fyzikální charakteristika: těkavost.
Těkavost je schopnost látky vypařovat se při okolní teplotě a tlaku.
Těkavé organické látky jsou těkavé, ale více či méně těkavé. Protože těkavost těkavých organických látek závisí na jejich tlaku par, lze jako klasifikační kritérium použít efektivní koncentraci nasycení ???????? (v µg.m-3). Těkavost se také snižuje s rostoucí molekulovou hmotností těkavých organických látek. LZO lze také klasifikovat podle počtu atomů uhlíku v jejich struktuře.
| volatilita k nevolatilitě | počet atomů uhlíku | efektivní koncentrace nasycení ???????? |
| VOC Velmi těkavé až těkavé | nb C ≤ 11 | >???????? 106 μg .m-3 |
| VOC-IVolatility Intermediate | 12 ≤ nb C ≤ 18 | < 103 μg.m-3???????? ≤ 106 μg.m-3 |
| COSVSemi Volatil | 18 < nb C ≤ 32 | < 10-1 μg.m-3???????? ≤ 103 μg.m-3 |
| CONV Netěkavé při pokojové teplotě (částice) | nb C > 32 | <???????? 10-1 μg.m-3 |
Je třeba poznamenat, že netěkavé organické sloučeniny se při teplotě okolí (NVOCC) odpařují za specifických podmínek použití, v souvislosti s průmyslovými procesy nebo v případě havárie (požár, výbuch).
Jiná klasifikace těkavých organických látek bere jako kritérium teplotu varu.
| Volatilita | Teplota varu |
| Vysoce těkavé | < (50 – 100 °C) |
| Těkavé | (50 – 100 °C) až (240 – 260 °C) |
| Polotěkavé | (240 – 260 °C) až (380 – 400 °C) |
těkavé organické látky a pachy
Některé těkavé organické látky jsou bez zápachu (butan, propan). Ostatní těkavé organické látky mohou mít více či méně charakteristický zápach. Zvláště vonné jsou sloučeniny síry, aminy, kyslíkaté sloučeniny (ketony, aldehydy) a některé aromatické sloučeniny.
Klasifikace těkavých organických látek podle jejich chemické struktury
Těkavé organické látky jsou rozsáhlou skupinou chemických sloučenin s širokou škálou struktur a vlastností. Do této třídy je sdružuje jejich společný dopad jako znečišťujících látek v ovzduší, vodě a půdě. Jejich struktura, a zejména přítomnost jiných skupin atomů než C a H, však ovlivňuje jejich chemické vlastnosti, a tím i jejich toxicitu pro člověka a přírodu, a tedy i jejich ekonomický dopad.
Strukturální kritéria VOC
VOC se rozlišují podle několika nevylučujících se strukturních kritérií, z nichž každé přispívá k povaze a míře jejich znečišťujících vlastností:
- cyklické(řetězec atomů uhlíku uzavírající se do kruhu) versus necyklické(neuzavřený řetězec uhlíku, atomy C se spojují lineárně);
- aromatické(specifický šestihranný uhlíkový řetězec známý jako benzenový kruh, tvořený 6 atomy uhlíku, z nichž každý je spojen s atomem vodíku) versus nearomatické(řetězec bez této speciální konfigurace);
- monocyklické(jeden cyklický uhlíkový řetězec) versus polycyklické(několik stejných kruhů spojených jedním nebo dvěma společnými atomy uhlíku).
- homocyklické(kruh tvořený pouze C) versus heterocyklické(kruh obsahující uhlík a další atomy nahrazující uhlík);
- nasycené(přítomnost pouze jednoduchých uhlíkových vazeb) versus nenasycené(dvojité nebo trojité uhlíkové vazby). Nenasycenost zvyšuje reaktivitu těkavých organických látek, což má vliv na jejich toxicitu. Všechny aromatické struktury jsou nenasycené.
- nerozvětvený versus rozvětvený(hlavní uhlíkový řetězec má jednu nebo více větví, které jsou tvořeny buď pouze skupinami atomů C a H, nebo obsahují další atomy, které jim pak dodávají charakteristickou reaktivitu [funkční skupinu]).
Klasifikace těkavých organických látek
Existují dvě hlavní kategorie VOC: aromatické VOC a alifatické (nearomatické) VOC.
Základní kostru aromatických těkavých organických látek tvoří benzenový kruh . Lze je rozdělit do několika podkategorií:
- Monocyklické aromatické uhlovodíky, včetně BTEX (zkratka pro benzen, toluen, etylbenzen, xylen), které jsou toxické a ekotoxické.
- polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU), které mají karcinogenní vlastnosti. Syntetizují se při vzniku fosilních paliv (ropa, uhlí) nebo při nedokonalém spalování organických látek (topení olejem, lesní požáry atd.).
- aromatické heterocyklické sloučeniny nebo aromatické heterocykly, ve kterých je jeden nebo více atomů C benzenového kruhu substituováno jinými atomy (nebo skupinami atomů), jako jsou atomy uvedené v definici výše.
Alifatické těkavé organické látky (= nearomatické těkavé organické látky) zahrnují molekuly s :
- nasycené: alkany ; například hexan C6H14 , který se používá v lepidlech, lepidlech a odmašťovacích kapalinách, je obsažen v benzinových výparech. Do organismu může pronikat dýchacími cestami a perkutánní cestou. Účinky vdechnutí sahají od závratí až po ztrátu vědomí. Styk s kůží způsobuje dermatitidu.
- insaturée aux propriétés plus polluantes :
- alkeny (dvojitá uhlíková vazba); příklad: ethylen C2H4 uvolňovaný většinou ovoce a zeleniny jako zrající látka, uvolňovaný výfukovými plyny, vysokozdvižnými vozíky poháněnými propanem a plastovými sáčky působením světla. Při vdechování může způsobovat závratě, bolesti hlavy a ztrátu vědomí a přispívá ke skleníkovému efektu;
- a lkyny (trojná vazba uhlíku); příklad: ethyny nebo acetylenC2H2; extrémně hořlavý a výbušný, používá se jako palivo pro svařování nebo v některých analytických zařízeních.
Alkany, alkeny a alkyny také obsahují struktury :
- non-cycliques, les aliphatiques acycliques, qui sont constituées de chaînes :
- nebo lineární. Příklad n-hexan.
- nebo rozvětvené.
- cycliques (cycles non-aromatiques), les alicycliques (= aliphatiques cycliques) : cycloalcanes, cycloalcènes, cycloalcynes.
- Molekuly mohou zahrnovat několik cyklů
- buď spojené dvěma společnými atomy uhlíku; příklad: polycyklické cykloalkany
- nebo spojené jedním společným atomem uhlíku: spirany.
- Kruh může obsahovat i jiné atomy než uhlík (heterocyklus).
- Kruh může být rozvětvený. Například metylcyklohexan (C6H11CH3), který se používá jako báze pro organickou syntézu, jako rozpouštědlo etherů a celulózy a jako letecké palivo. Může poškodit dýchací cesty, centrální nervový systém, kůži a oči.
- Molekuly mohou zahrnovat několik cyklů
Pokud má alifatická nebo aromatická struktura větev označenou jako funkční skupina (skupina atomů, která jí dává charakteristické chemické vlastnosti), jako jsou některé deriváty alkanů nebo polycyklické aromatické uhlovodíky, bude mít VOC specifický dopad na kvalitu ovzduší. LZO jsou pak zařazeny do určité skupiny:
- Halogenované těkavé organické látky, např. chlormethan CH₃Cl
- těkavé organické látky obsahující síru, např. β-merkaptoetanol C2H6OS,
- COV oxygénés dont des :
- VOC alkoholy, např. ethylenglykol C2H6O2; používá se jako nemrznoucí směs, rozpouštědlo, brzdové kapaliny, barviva atd. Vdechování způsobuje kašel a bolesti hlavy, zatímco požití způsobuje bolesti břicha a nevolnost.
- VOC ketony, např. aceton C3H6O, rozpouštědlo používané v průmyslu barev, laků, pryže a plastů atd. Je vysoce těkavý a při vysoké koncentraci v ovzduší jej lze vdechovat ve velkém množství. Přes plíce se může dostat do krevního oběhu a šířit se po celém těle. Příznaky sahají od podráždění nosu až po depresi centrálního nervového systému.
- VOC aldehydy, např. formaldehyd CH2O, který je ve větší či menší míře emitován ve všech průmyslových odvětvích a je považován za karcinogen.
- Étery těkavých organických látek, např. ethylenglykol n-butyléter(EGBE) C6H14O2,
- Ester těkavých organických látek, např. methylacetát C3H6O2.
- Nitro těkavé organické látky, např. nitroethan C2H5NO2, dráždí dýchací cesty, mohou měnit krev a způsobovat křeče.
- Aminolátky, jako je anilin, které se snadno adsorbují na pracovní oděv, stěny, stroje a pracovní desky.
Definici těkavých organických látek splňuje několik tisíc látek. Ovlivňují kvalitu ovzduší ve všech průmyslových odvětvích. Znalost jejich vlastností nám umožňuje pochopit, jak reagují s plyny a prachem v ovzduší v průmyslovém areálu. Poté lze přijmout preventivní opatření přizpůsobená jejich chemickému složení, zejména pokud jde o zachycování u zdroje, filtraci a čištění.
