Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU)
Látka: Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU)
Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) | |
---|---|
další názvy | polyaromatické uhlovodíky, polyaromáty, PAU, PAH |
číslo CAS * | 50–32–8 (benzo(a)pyren, zástupce skupiny) |
chemický vzorec * | C20H12 (benzo(a)pyren, zástupce skupiny) molekuly obsahují atomy C a H |
ohlašovací práh pro úniky | |
do ovzduší (kg/rok) | 50** |
do vody (kg/rok) | 5** |
do půdy (kg/rok) | 5** |
prahová hodnota pro přenosy | |
v odpadních vodách (kg/rok) | 5** |
v odpadech (kg/rok) | 50** |
rizikové složky životního prostředí | voda, půda, ovzduší |
věty R | |
R45 | Může vyvolat rakovinu. |
R46 | Může vyvolat poškození dědičných vlastností. |
R50/53 | Vysoce toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí. |
R60 | Může poškodit reprodukční schopnost. |
R61 | Může poškodit plod v těle matky. |
věty S | |
S45 | V případě nehody, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení). |
S53 | Zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce. |
S60 | Tento materiál a jeho obal musí být zneškodněny jako nebezpečný odpad. |
S61 | Zabraňte uvolnění do životního prostředí. Viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy. |
*R a S věty, číslo CAS a chemický vzorec jsou uvedeny pro benzo(a)pyren jako zástupce skupiny látek. **Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) se měří jako benzo(a)pyren (50–32–8), benzo(b)fluoranthen (205–99–2), benzo(k)fluoranthen (207–08–9) a indeno(1,2,3-cd)pyren (193–39–5) (Odvozeno z nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 850/2004 ze dne 29. dubna 2004 o perzistentních organických znečišťujících látkách).
Základní charakteristika
Skupina polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU) představuje velmi širokou škálu různých látek vyznačujících se tím, že ve své molekule obsahují kondenzovaná aromatická jádra a nenesou žádné heteroatomy ani substituenty. Do skupiny PAU náleží například následující látky: naftalen, acenaftylen, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, pyren, benz(a)antracen, chrysen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)pyren, dibenzo(a,h)antracen, indeno(1,2,3-c,d)pyren a benzo(ghi)perylen. Čisté sloučeniny jsou bílé nebo nažloutlé krystalické pevné látky. Jsou velmi málo rozpustné ve vodě, ale snadno se rozpouštějí v tucích a olejích. Jako příklad látky z této skupiny vezměme benzo(a)pyren a popišme podrobněji jeho vlastnosti a strukturu v Tab.
Tab.: Vlastnosti benzo(a)pyrenu
bod varu [ºC] | 495 |
hustota [kg.m-3] | 1351 |
rozpustnost ve vodě [mg.l-1] | 3 |
struktura molekuly | ![]() |
Použití
Polycyklické aromatické uhlovodíky jsou látky, které se ve většině případů cíleně nevyrábějí, snad až na výjimky spojené s laboratorními výzkumy a analýzou (např. příprava standardů pro analýzu). Mezi PAU však patří mimo jiné i naftalen a antracen, které využití mají. Tyto dvě látky jsou popsány separátně, protože jsou samostatně zařazeny do IRZ. PAU jako skupina látek obecně jsou ovšem obsaženy v celé řadě běžných produktů dnešního průmyslu, jako jsou například: motorová nafta, výrobky z černouhelného dehtu, asfalt a materiály používané při pokrývání střech a při stavbě silnic.
Zdroje emisí
PAU vznikají v rámci spalovacích procesů
jakýchkoli materiálů obsahujících uhlík, pokud není spalování
dokonalé. Jedná se o spalování téměř všech druhů
uhlíkatých paliv. Polyaromatické uhlovodíky je nutné očekávat
obecně všude tam, kde se vyskytují vysokovroucí ropné či uhelné produkty
(dehty, asfalty). Dalším uváděným zdrojem emisí PAU je výroba hliníku.
Za přírodní zdroje emisí je možné považovat přirozené
přírodní požáry a erupce sopek.
Mezi antropogenní zdroje emisí můžeme zařadit zejména:
- spalovací procesy;
- koksárenství, rafinerie ropy, zplyňování a zkapalňování uhlí;
- výrobu hliníku;
- uvolňování z materiálů, které PAU obsahují – silnice, asfaltové izolace střech apod.
- emise naftalenu a antracenu v rámci jejich cíleného využití (popsány separátně);
- obecně procesy, kde dochází k nakládání s dehty, asfalty a dalšími vysokovroucími ropnými či uhelnými produkty.
Dopady na životní prostředí
PAU jsou toxické pro celou řadu živých organismů. Mohou způsobovat rakovinu, poruchy reprodukce a mutace u zvířat. Jejich působení na celé populace organismů je proto závažné. Nejproblematičtější vlastností PAU je jejich perzistence, tedy schopnost odolávat přirozeným rozkladným procesům. Zejména pokud jsou emitovány při spalovacích procesech, jsou schopné transportu atmosférou na velké vzdálenosti (ve formě naadsorbované na zrna sazí a prachových částic). Stopy těchto látek proto byly zjištěny i na velmi odlehlých místech Země. PAU se silně adsorbují na sedimenty ve vodách, které proto působí jako určité rezervoáry.
Dopady na zdraví člověka, rizika
Celá řada látek ze skupiny polycyklických aromatických uhlovodíků
představuje závažné zdravotní riziko pro člověka. Jejich
nebezpečí spočívá především v karcinogenitě a ohrožení
zdravého vývoje plodu. Významným zdrojem benzo(a)pyrenu jsou
cigarety. Jedna vykouřená cigareta vnese do kuřáka přibližně 25 ng
této látky. Pro člověka kouřícího cca 20 cigaret denně
představuje tato neřest ekvivalentní expozici benzo(a)pyrenem, jako kdyby se
celý den pohyboval v prostředí kontaminovaném touto látkou
o koncentraci 20 ng.m-3.
Vezměme dále za konkrétní příklad benzo(a)pyren.
Tato látka může být vdechnuta a prostupuje do organismu i pokožkou.
Expozice může vést k následujícím rizikům pro zdraví
člověka:
- ohrožení zdravého vývoje plodu;
- riziko onemocnění rakovinou;
- podráždění až popálení kůže;
- Opakované expozice způsobují ztenčení a popraskání pokožky.
Je ale nutné zdůraznit, že běžně se vyskytující koncentrace PAU v životním prostředí jsou tak nízké, že nehrozí bezprostřední akutní ohrožení lidského zdraví.
Celkové zhodnocení nebezpečnosti z hlediska životního prostředí
PAU jsou látky obecně nebezpečné pro životní prostředí i pro zdraví člověka. Jejich nebezpečnost je umocněna tím, že jsou velmi stabilní a mohou se šířit na velmi dlouhé vzdálenosti a ohrožovat i odlehlá území Země. Jsou to látky karcinogenní a ohrožující zdravý vývoj plodu.
Důvody zařazení do registru
- nařízení o E-PRTR
- rozhodnutí o EPER
- Stockholmská úmluva
- CLRTAP
- vyhláška č. 205/2009 Sb. (příloha č. 1)
- vyhláška č. 221/2004 Sb. (příloha č. 2)
Způsoby zjišťování a měření
O únicích PAU si lze učinit konkrétní představu jen velmi
obtížně a kromě kvalitativního předpokladu jejich možných emisí není
prakticky možné odhadnout jejich množství. Množství, které představuje
emisí práh, je patrné z níže uvedených příkladů.
Stanovení obsahu PAU v plynu za účelem sledování kvality
ovzduší se provádí relativně komplikovanými metodami. Ve stručnosti toto
stanovení spočívá v nasorbování PAU ze vzorku na tuhý absorbent. PAU
jsou poté extrahovány vhodným způsobem (termicky, rozpouštědlem, kapalinou
v nadkritickém stavu). Takto získaný vzorek je poté zbaven rušivých
látek pomocí sloupcové či gelové chromatografie a analyzován plynovou
nebo kapalinovou chromatografií. Stanovení ve vodách či zeminách začíná
extrakcí vzorků vhodným rozpouštědlem (obvykle hexan), pokračuje
přečistěním extraktů a následně končí analýzou plynovým nebo
kapalinovým chromatografem. Konkrétní detaily postupu se mohou
v jednotlivých laboratořích lišit. Plynová a kapalinová
chromatografie jsou jako analytická koncovka využívány ve srovnatelné
míře. Jelikož do skupiny PAU spadá celá řada látek, je vhodné upozornit
na fakt, že to, které konkrétní PAU se v daném případě
započítávají do sumy PAU ve vzorku, vychází z příslušné
legislativy (potravinářství, životní prostředí atd.), a proto pro
různé typy původu vzorků se počet sčítaných PAU liší. U vzorků
z oblasti životního prostředí se například sčítá obsah devíti
přesně definovaných PAU. Měření pro účely IRZ je vysvětleno
u úvodní tabulky této kapitoly. Pro stanovení emisí a další
informace a konzultace je možno kontaktovat komerční laboratoře či
specializovaná pracoviště.
Budou-li při spalování unikat spaliny o koncentraci PAU
například 0,1 mg.m-3,
představuje ohlašovací práh
500 000 000 m3 spalin. Bude-li z provozu
unikat voda kontaminovaná PAU v koncentraci 0,1 mg.l-1, představuje
ohlašovací práh 50 000
m3 vody.
Informační zdroje
- EPA: Pollutants and Toxics, http://cfpub1.epa.gov/ncea/cfm/recordisplay.cfm?deid=51959, http://www.epa.gov/NCEA/iris/subst/0136.htm
- Environmental Agency, http://www.environment-agency.gov.uk/business/topics/pollution/39407.aspx
- Hazardous Substance Fact Sheet, New Jersey Department of Health and Senior Sevices, http://web.doh.state.nj.us/rtkhsfs/indexfs.aspx?lan=english, http://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/0207.pdf
- Scorecard, The Pollution Information Site, http://www.scorecard.org/chemical-profiles/summary.tcl?edf_substance_id=50–32–8
- Ekotoxikologická databáze, http://www.piskac.cz/ETD
- The Chemical Database, University of Acron http://ull.chemistry.uakron.edu/erd/Chemicals/8000/6115.html
- Databáze Eurochem, http://www.eurochem.cz
- Pitter P.: Hydrochemie, Vydavatelství VŠCHT, 1999
- VanLoon G.W., Duffy S.J.: Environmental Chemistry a Global Perspective, Oxford University Press, 2005
- Skácel, Tekáč: Analýza ovzduší, VŠCHT, Praha, 2002