Trichlormethan

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

Trichlormethan (chloroform) je bezbarvá nehořlavá kapalina nasládlého zápachu (zvláštní zápach po ovoci) podobně jako ether. Teplota varu činí 61 °C a teplota tání -63 °C. Hustotou 1 483 kg.m^-3 je trichlormethan těžší než voda. Je částečně rozpustný ve vodě (8,2 g.l^-1při 20 °C) a dobře mísitelný s organickými rozpouštědly. Trichlormethan řadíme mezi těkavé organické látky (VOC) (tenze par: 21 300 Pa při 20 °C). Strukturu molekuly znázorňuje obrázek 1.

Obrázek 1 : Molekula trichlormethanu (prostorové uspořádání atomů)

Trichlormethan je díky svým vlastnostem široce užívaná látka. V minulosti byl využíván jako anestetikum v medicíně, což bylo ale díky prokázání toxických vlivů zakázáno. Rozdíl mezi narkotickou a toxickou koncentrací trichlormethanu je velmi malý a proto měly „chloroformové“ narkózy někdy až letální následky. Nejvýznamnější využití trichlormethanu je jako rozpouštědla (nehořlavého), například v chemickém průmyslu organických látek, při výrobě barviv, ve fotochemii, ve farmaceutickém průmyslu (extrakční činidlo při čištění antibiotik, alkaloidů a vitamínů), při výrobě pesticidů a v neposlední řadě při výrobě parfémů. Trichlormethan je hojně používaný k extrakcím a k chromatografickým separacím. Dále se trichlormethan používá při výrobě chladiv (chlorodiflouoromethan – HCFC 22) pro chladničky a klimatizace, výrobě plastů a dalších chemických sloučenin. Je výborným lepidlem některých plastů, například polystyrenu nebo plexiskla. Komerční produkt je stabilizován 0,6 – 1 % ethanolu. Zjištění karcinogenity trichlormethanu v experimentech na zvířatech vedlo ke snaze postupně nahrazovat trichlormethan dichlormethanem.

Jedná se o syntetickou látku vyrobenou a užívanou člověkem, její přirozené zdroje emisí neexistují.

Zdroje trichlormethanu proto spojujeme výhradně s lidskou činností. Mezi významné antropogenní zdroje trichlormethanu patří:

• Úniky při výrobě trichlormethanu;
• úniky trichlormethanu v rámci jeho užívání jako rozpouštědla v různých průmyslových aplikacích (farmaceutický průmysl, výroba barviv, fotochemie, výroba pesticidů, parfémů a chladiva HCFC-22);
• úniky trichlormethanu v rámci jeho nepřímé produkce v důsledku chlorování vod.

Trichlormethan je látka, která může ohrožovat životní prostředí. V naprosté většině případů se vyskytuje pouze ve velmi nízkých koncentracích, ale je rozšířena na mnoha územích. K výraznějšímu ohrožení může dojít v rámci náhodných zvýšení koncentrací trichlormethanu v životním prostředí, například v důsledku havárie. Nebylo prokázáno, že by se trichlormethan významným způsobem biokoncentroval v rostlinách či živočiších. Dostane-li se tato látka do povrchových vod, velice rychle (v závislosti na teplotě) se odpaří do ovzduší, proto se převážná část trichlormethanu v životním prostředí nachází ve formě par v ovzduší. Čistý trichlormethan se účinkem světla a vzdušného kyslíku rozkládá na fosgen (COCl₂) a chlorovodík. Dostane-li se tato látka do půdy, může se nasorbovat na přítomné částice a setrvávat zde po relativně dlouhý časový úsek. V ovzduší může reagovat s dalšími přítomnými polutanty a přispívat tak ke tvorbě škodlivého přízemního ozonu (fotochemický smog). Trichlormethan je prokázaný karcinogen pro myši a potkany a je také prokazatelně teratogenní (ohrožují plod) pro myši, potkany a králíky. Mutagenita nebyla prokázána.

Vzhledem k výše uvedeným vlastnostem trichlormethanu je pravděpodobné, že tato látka nevykazuje žádné významné globální negativní dopady na životní prostředí. Díky své stabilitě je ale schopen šířit se atmosférou na dlouhé vzdálenosti.

Do těla může trichlormethan pronikat všemi cestami – vdechováním, požitím nebo vstřebáním přes kůži nebo i oči. Trichlormethan působí na centrální nervovou soustavu. Jeho inhalace způsobuje závratě, nevolnost, bolest hlavy, zmatenost i bezvědomí (narkózu). Hlubokou narkózu vyvolávají koncentrace kolem 1,5 %. Bezprostředně vnímané projevy expozice jsou dráždění očí a kůže (dle způsobu expozice). Vyšší expozice může vést k nepravidelnému srdečnímu rytmu i k zástavě srdce a smrti. Příčinou úmrtí po „chloroformové“ narkose bývala fibrilace srdce. Chronické expozice mohou poškodit centrální nervovou soustavu a funkci jater a ledvin. Chloroform je pokládán za potenciální karcinogen (dle IARC kategorie 2A) i za látku ohrožující zdravý vývoj plodu (teratogen).

Jak již bylo zmíněno, čistý trichlormethan se účinkem světla a vzdušného kyslíku rozkládá na mnohonásobně toxičtější fosgen (COCl₂) a chlorovodík, které po vdechnutí vyvolávají poleptání horních cest dýchacích až edém plic, pak je nutná hospitalizace.

V České republice platí pro koncentrace trichlormethanu následující limity v ovzduší pracovišť: PEL – 10 mg.m^-3, NPK - P – 20 mg.m^-3.

Trichlormethan je látka, která ve vyšších koncentracích ohrožuje zdraví živočichů i člověka. Může přispívat ke tvorbě přízemního ozonu a nebezpečný je zejména karcinogenitou (resp. podezřením) a možným ohrožením zdravého vývoje plodu.   

Trichlormethan je zapáchající látka, proto k prvnímu určení jeho úniku může posloužit čich (nasládlý ovocný zápach).

Hrubou představu o únicích trichlormethanu, například v průmyslových procesech, je možné učinit ze spotřeby látky či bilance procesu (vstup x výstup).

K  detailnějším analýzám je možné použít laboratorní stanovení. Obvykle je stanovení prováděno plynovou chromatografií s detektorem elektronového záchytu ECD. Odběr vzorků vzduchu se může provádět prosáváním přes sorpční trubičky. Měření a veškeré služby s tím spojené nabízejí dostupné komerční laboratoře.

Pro stanovení množství trichlormethanu (benzenu a jiných těkavých organických sloučenin – VOC) ve vodě lze použít normu ČSN EN ISO 15680:2003 metodou purge-and-trap. Nejvhodnější detekci zde představuje hmotnostní spektrometrie v režimu elektronového nárazu (EI) ale je možno pracovat také s jinými detektory. Mez detekce závisí převážně na použitém detektoru a na provozních parametrech. Podle této normy lze analyzovat pitnou, povrchovou a podzemní vodou. Odpadní a mořské vody lze stanovit touto metodou po naředění. Přílohy A, B a C této normy udávají příklady analytů, které lze stanovit pomocí této metody. Obvykle lze dosáhnout detekčních limitů až do 10 ng/l. Pracovní rozsah je obvykle až 100 μg/l.

Jako další analytickou metodu stanovení trichlormethanu lze použít metodu ČSN EN ISO 10301:1997. Tato norma je českou verzí evropské normy EN ISO 10301:1997 a obsahuje 3 oddíly pro stanovení: V oddílu 1 určuje dvě metody stanovení plynovou chromatografií. Oddíl 2 určuje metodu stanovení těchto látek po extrakci kapalina/kapalina, a to v pitné a podzemní vodě, vodě plaveckých bazénů, ve většině povrchových vod a v mnohých vyčištěných splaškových i průmyslových odpadních vodách. Oddíl 3 určuje metodu stanovení vysoce těkavých halogenovaných uhlovodíků v pitné vodě, povrchových vodách a v podzemní vodě statickou head-space metodou. Head-space metodu je možno v praxi uplatnit na vyčištěné průmyslové odpadní vody k průzkumným účelům, ale v některých případech je nutno výsledek potvrdit metodou po extrakci kapalina/kapalina.

Jeden kilogram této látky má objem 0,67 l. Bude-li z provozu unikat vzduch kontaminovaný například 0,1 % obj. trichlormethanu, představuje emisní práh asi 100 000 m³ kontaminovaného vzduchu (při 20 °C a 101,325 kPa).

• Encyklopedie Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Chloroform; https://cs.wikipedia.org/wiki/Chloroform
• Encyklopedie Britannica, https://www.britannica.com/science/chloroform
• Agency for Toxic Substances and Disease Registry, https://wwwn.cdc.gov/TSP/substances/ToxSubstance.aspx?toxid=16
• E.P.A. IRIS, https://cfpub.epa.gov/ncea/iris2/chemicalLanding.cfm?substance_nmbr=25&forceAssessmentTab=true
• Linhart I.: Toxikologie, Interakce škodlivých látek s živými organismy a jejich mechanismy, projevy a důsledky. ČSBN 978-80-7080-877-1, Praha 2014
• Paleček J., Linhart I., Horák J.: Toxikologie a bezpečnost práce v chemii, Praha 2006, ISBN 80-7080-266-9
• IPCS INCHEM, http://www.inchem.org/documents/pims/chemical/pim121.htm
• ČSN online, https://csnonline.agentura-cas.cz/
• PubChem, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/