Nonylfenol a nonylfenol ethoxyláty (NP/NPE)

* Indexové číslo, harmonizovaná klasifikace dle přílohy VI, nařízení (ES) č. 1272/2008, ve znění pozdějších předpisů.

Nonylfenol je organická sloučenina patřící do širší skupiny alkylfenolů. V nonylfenolech je na benzenové jádro napojen uhlovodíkový řetězec s devíti atomy uhlíku. Tento řetězec se může vyskytovat v poloze ortho (2), meta (3) a para (4), poloha para je nejčastější, poloha meta se vyskytuje nejméně často. Alkylový řetězec může být lineární nebo rozvětvený. Nonylfenol je obvykle dostupný jako směs isomerů. Za pokojové teploty je tato směs světle žlutá kapalina s bodem tání -10°C a bodem varu 295 – 320°C. Čisté isomery snadno krystalizují, např. para-n-nonylfenol je za normální teploty krystalická látka (bod tání 43 - 45°C).  Nonylfenol je málo rozpustný ve vodě, avšak v alkoholech se rozpouští. Rozpustnost mírně vzrůstá v silně alkalických roztocích. Jako příklad struktury nonylfenolu je na obrázku 1 znázorněna struktura 4-nonylfenolu.

Obrázek 1: Struktura 4-nonylfenolu

Nonylfenol ethoxyláty mají ve své molekule (oproti nonylfenolům) nahrazen vodík fenolické skupiny polyethoxylovaným řetězcem. Počet ethoxylových jednotek se obvykle pohybuje mezi 6 -12 (nejběžněji 9), nebo je přítomna pouze skupina jediná. Tyto skupiny ovlivňují vlastnosti sloučeniny, např. přítomnost 9 ethoxylovaných jednotek snižuje bod varu na 94°C. Struktura nonylfenol ethoxylátu je uvedena na obrázku 2. Komerční přípravky obvykle obsahují spíše rozvětvené než lineární alkylové řetězce. Tyto přípravky jsou tvořeny směsí látek – uhlovodíkový řetězec může být tvořen různými isomery, stupeň oxyethylace také nemusí být jednotný. Přípravky mohou dokonce obsahovat zbytky původního nonylfenolu a polyethylenglykol.

Obrázek 2: Struktura nonylfenol ethoxylátu

Nonylfenoly se nejvíce používají jako meziprodukt při výrobě nonylfenol ethoxylovaných povrchově aktivních látek, mohou se také používat jako změkčovače a antioxidanty plastů a pryže. Nonylfenol ethoxyláty patří mezi povrchově aktivní látky (snižují povrchové napětí vody). Používají se ve velkém množství (jen v USA bylo v roce 2004 použito 118 tisíc tun nonylfenol ethoxylátů). Používají se hlavně jako průmyslové detergenty (např. pro praní vlny, zpracování textilu, dřevoviny a papíru, přípravu nátěrů a pryskyřic nebo povrchovou úpravu kovů, při těžbě ropy a plynu a výrobě elektřiny). Další použití zahrnuje např. laboratorní detergenty, pesticidní přípravky nebo spermicidy (lubrikanty a antikoncepční prostředky). Nonylfenol ethoxyláty se vyskytují také v různých kapalných přípravcích pro čistění oděvů.  Mohou být také složkou mazacích olejů a kosmetických přípravků (šampony, deodoranty, krémy, prostředky pro péči o vlasy atd.).

Nonylfenoly a nonylfenol ethoxyláty patří mezi prioritní látky Evropské unie a od prosince 2003 nebyly povoleny pro některá použití (např. použití těchto látek v detergentech), při kterých může směs látek vstupovat do odpadních vod nebo přijít do přímého kontaktu s lidmi. Kanada použití nonylfenol ethoxylátů v detergentech také zakázaly. V USA zákaz neplatí, nicméně některé podniky (např. P&G) je dobrovolně přestaly používat.

Nonylfenol ethoxyláty se používají v mnohem větším množství než ostatní alkylfenol ethoxyláty. Nonylfenol ethoxyláty tvoří 80 % trhu, zatímco oktylfenol ethoxyláty pouze 15 % a dinonylfenol a dodecylfenol ethoxyláty představují každý asi 1 %.

Nonylfenol se může uvolňovat do prostředí při výrobě a používání přípravků s jeho obsahem. V České republice však výroba nonylfenolu není realizována. Často se také nachází v odpadních vodách jako produkt rozkladu nonylfenol ethoxylátů.

Nonylfenol ethoxyláty se obdobně jako nonylfenoly dostávají do prostředí při procesech výroby a nakládání s nimi. Je možné jmenovat např. používání průmyslových detergentů a emulgátorů, pesticidních přípravků, mazacích olejů, nátěrů a pryskyřic, kosmetických přípravků (kde nebylo zakázáno), domácích detergentů a ostatních přípravků obsahujících nonylfenol ethoxyláty. Odhaduje se, že z nonylfenol ethoxylátů vypouštěných do splaškových stok 37 % dosáhne vodních ekosystémů v nezměněné podobě, 46 % se dostane do půdy a 17 % se rozloží.

Zdroje emisí můžeme shrnout následovně:

• výroba nonylfenolu;
• navazující chemický průmysl (výroba detergentů, plastů, antioxidantů, pryskyřic a barviv);
• používání mycích, odmašťovacích a čisticích prostředků s obsahem povrchově aktivních látek (zejména průmyslové přípravky);
• používání přípravků obsahujících nonylfenol ethoxyláty (pesticidní přípravky, pryskyřice a nátěry).

Nonylfenol ethoxyláty se v prostředí rozkládají obtížně. Poměrně snadno sice ztrácejí ethoxylové skupiny pomocí činnosti bakterií a mikroorganismů a přestávají se tak chovat jako detergenty, tato skutečnost se nazývá primární degradabilita. Vznikají tak nonylfenoly, nonylfenoly s jednou ethoxyskupinou a nonylfenoxy karboxylové kyseliny. Tyto produkty rozkladu se již odbourávají obtížně a jsou navíc ještě toxičtější než původní látka. Nonylfenol vykazuje rovněž tendence k bioakumulaci ve vodních organismech a sorpci na sedimentech. Za aerobních podmínek dochází k biodegradaci na neškodné produkty během desítek dní (v závislosti na teplotě). V podmínkách anaerobních a zejména v sedimentech je biodegradace podstatně pomalejší, a proto můžeme sedimenty považovat za určité rezervoáry představující riziko pro životní prostředí do budoucna (například při změně podmínek). Nonylfenoxy karboxylové kyseliny naopak zůstávají v řekách a odpadních vodách. Kromě biodegradace může ve svrchních vrstvách vody docházet k fotolýze (rozklad za pomoci slunečního záření). V ovzduší se nonylfenol pravděpodobně rozkládá reakcí s atmosférickými radikály. Nonylfenol je toxický pro vodní organismy a ovlivňuje i jejich reprodukci. Při chronické expozici se snižuje růst řas a dalších vodních rostlin, u ryb dochází ke snížení tělesné hmotnosti a pomalejšímu dospívání. Patří mezi hormonální disruptory – může se vázat na receptory estrogenu. Ovlivňuje tak reprodukci ryb a způsobuje tzv. feminizaci (zvyšuje poměr počet samic/počet samců) a způsobuje i výskyt hermafroditismu. Působí estrogenně i na suchozemské živočichy. Na dané téma byla publikována celá řada odborných prací, avšak jednotný názor na možné dopady na ekosystémy dosud vysloven nebyl. Je však zřejmé, že riziko vážných ohrožení hlavně vodních ekosystémů z tohoto důvodu existuje.  

Není k dispozici příliš mnoho údajů ohledně působení na lidské zdraví, proto většina informací vychází z výsledků studií na zvířatech. Nonylfenol a nonylfenol ethoxyláty mohou vstupovat do těla inhalačně, orálně nebo kontaktem s kůží. Vstřebávání z gastrointestinálního traktu je rychlé a 100%. Inhalační a dermální expozice nebyla dosud uspokojivě popsána, předpokládá se však rychlá inhalační adsorpce (75 %) a minimální adsorpce kůží. Požití může bezprostředně způsobit podráždění trávicího traktu s nevolností, zvracením a průjmem. Distribuce probíhá po celém těle, nejvyšší koncentrace se nacházejí v tucích. Akutní expozice vyvolává ztrátu tělesné hmotnosti, změny na játrech a krvácení. Dráždivě působí rovněž při nadýchání v podobě prachu či při potřísnění pokožky. Nonylfenol ethoxyláty jsou látky se silným odmašťovacím a dehydratačním účinkem, proto jsou nebezpečné a dráždivé zejména při potřísnění pokožky nebo vniknutí do oka.

Údaje z testů na zvířatech a in vitro studií naznačují, že nonylfenol má estrogenní účinky i na člověka (ovlivňuje reprodukci a dospívání). Ačkoli je zřejmé, že nonylfenol vykazuje určitý potenciál k ovlivňování funkcí estrogenu v organismu, výzkumné studie spíše naznačují, že považovat tuto vlastnost za zásadní a kritickou, by bylo nyní poněkud neadekvátní. Na dané téma probíhají další studie.

Schopnost nonylfenolů a nonylfenol ethoxylátů vyvolávat rakovinu nebyla hodnocena, v některých produktech (prostředcích osobní péče) se však může vyskytovat 1,4-dioxan, který karcinogenní je.

Riziko nonylfenolu (a nonylfenol ethoxylátů, jejichž rozkladem nonylfenol vzniká) spočívá v jeho pomalé biodegradaci a toxicitě pro vodní ekosystémy. Může se navíc vázat na receptory estrogenu a tím ovlivňovat reprodukci a dospívání organismů včetně člověka.

Emise nonylfenolu a nonylfenol ethoxylátů lze odhadnout z jejich množství ve spotřebovaných surovinách nebo přípravcích (lze zjistit např. z bezpečnostních listů). Z instrumentálních analýz je možné použít kapalinovou nebo plynovou chromatografii, vhodnými detektory jsou hmotnostní spektrometr nebo fluorescenční detektor. Vzorky je nutné předtím extrahovat vhodným rozpouštědlem, např. kontinuální extrakcí kapalina-kapalina nebo extrakcí pevnou fází. Pro stanovené nonylfenol ethoxylátů je možné použít i manuální metody, většinou se jedná o metody spektrofotometrické. Nejpoužívanějším stanovením je spektrofotometrické stanovení s tetrajodobismutitanem draselným, je však možné použít i jiná vybarvovací činidla, případně stanovovat koncentraci přímou spektrofotometrií v UV oblasti. Nevýhodou těchto metod je jejich neselektivnost – stejným způsobem reagují i jiné druhy povrchově aktivních látek, rušit mohou i další látky, např. huminové. Stanovení je tudíž pouze orientační. Pozornost je nutné věnovat použitému standardu, protože odezva metody závisí na počtu ethoxylových jednotek v molekule nonylfenol ethoxylátu. Výsledky se proto uvádějí v mg.l^-1 při standardu obsahujícím 10 ethoxylových jednotek jako tzv. BiAS (bismuth active substance).

Ohlašovací práh 1 kg si lze představit například jako vypouštěnou odpadní vodu z provozu, ve které je koncentrace nonylfenolu 0,1 mg.l^-1. Ohlašovací práh je překročen při vypuštění 10 000 m³ takové vody. Dalším příkladem může být čistící přípravek. Při používáni přípravku obsahujícího například 5 % hm. nonylfenol ethoxylátů je ohlašovací práh pro emise a přenosy do vody dosažen při spotřebě 20 kg tohoto přípravku ročně.

Jako náhrada nonylfenol ethoxylátů mohou sloužit alkohol ethoxyláty. Tyto povrchově aktivní látky jsou účinnými detergenty, ale jsou méně toxické než nonylfenol ethoxyláty. Navíc snáze biodegradují a meziprodukty rozkladu jsou méně toxické než původní molekula. O principu působení povrchově aktivních látek je pojednáno v kapitole věnované velmi podobným látkám – oktylfenolům a oktylfenol ethoxylátům. Informace tam uvedené platí i pro nonylfenol ethoxyláty.

• Encyklopedie Wikipedia, https://cs.wikipedia.org/wiki/Nonylfenol

https://en.wikipedia.org/wiki/Nonylphenol

• Agency for Toxic Substances and Disease Registry, https://www.atsdr.cdc.gov
• Hazardous Substance Fact Sheets, State of New Jersey Department of Health, http://www.state.nj.us/
• Ekotoxikologická databáze, www.piskac.cz/ETD
• Environment Agency, https://www.gov.uk/government/organisations/environment-agency
• IPCS Intox Databank, http://www.intox.org/shutdown.html
• National Safety Council, http://www.nsc.org/Pages/home-old.aspx
• Scorecard, The Pollution Information Site, http://scorecard.goodguide.com/chemical-profiles/summary.tcl?edf_substance_id=+25154-52-3
• Toxicological Data Network, https://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search2/f?./temp/~aXEcut:3
• Introduction to Hormone Disrupting Chemicals http://website.lineone.net/~mwarhurst/apeintro.html
• Světová zdravotnická organizace, www.who.int
• Pitter P.: Hydrochemie, Vydavatelství VŠCHT, 1999
• Servos M.R.: Review of the Aquatic Toxicity, Estrogenic Responses and  bioaccumulation of Alkylphenols and Alkylphenol Polyethoxylates, Water Quality Research Canada, 34 (1999), 123-177
• Ying G., Williams B., Kookana R.: Environmental fate of alkylphenols and alkylphenol ethoxylates—a review, Environment International, 28 (2002), 215– 226
• Schmitt, T. M.: Analysis of Surfactants, Marcel Dekker, 2001
• Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2003/53/ES ze dne 18. června 2003, kterou se mění směrnice Rady 76/769/EHS o omezení uvádění na trh a používání některých nebezpečných látek a přípravků (nonylfenol, nonylfenol ethoxylát)

EUR-Lex - 32003L0053 - EN - EUR-Lex (europa.eu)