Benzo(a)pyren jako látka ze skupiny PAU (polycyklické aromatické uhlovodíky)

POPs (Persistent Organic Pollutants) je označení perzistentních organických polutantů. Polutanty jsou znečišťující látky, tedy takové látky, které přímo, nebo po fyzikální či chemické přeměně působí nepříznivě na životní prostředí, nebo jeho jednotlivé složky. Perzistentní znamená že v životním prostředí přetrvávají, tedy mají malou tendenci podléhat vlivům degradace. POPs patří mezi sloučeniny organické, jako i většina látek vyskytujících se v životním prostředí.

Tyto znečišťující látky mohou vznikat i přirozeně, za jejich zvýšené koncentrace však může člověk. Jsou používány v průmyslu, mohou být součástí pesticidů, anebo vznikají nepozorovaně, např. spalovací procesy. Mají schopnost putovat na velké vzdálenosti, jsou lipofilní, tzn. že se rozpouštějí v tucích a tudíž získávají schopnost bioakumulace. Za jeho bioindikátory v terestrickém prostředí bereme např. pšenici, travní porosty, pyl, mechy, či jehličí. Z vodního prostředí lze množství stanovit v seimentach, nebo v rybách.

Svět učinil první kroky k omezení těchto nebezpečných látek přípravou a postupným naplňováním Stockholmské úmluvy (12 polutantů) a Aarhuského POPs protokolu (16 polutantů) k Úmluvě o dálkovém přeshraničním přenosu látek znečišťujících ovzduší.

Tato práce přiblíží problém jedné skupiny perzistentních organických polutantů a to PAU – polychlorované aromatické úhlovodíky. Jako jejich reprezentant bude zvolen benzo(a)pyren.

Tyto polutanty se na Ostravsku v prostředí vzhledem k průměru v České republice vyskytují ve zvýšené koncentraci. Podílí se na tom výroba tepelné a elektrické energie, spalování fosilních paliv, provoz motorových vozidel, (výfukové plyny, otěrem pneumatik o vozovku) ale vzniká také z kouření, ve smaženém a uzeném mase. Obecně dále vznikají ve výrobnách sazí, ropném průmyslu a některých metalurgických provozech.

Na produkci se značnou měrou podílejí i koksovny, které byly popsány v prezentaci do této hodiny – Hodnocení průmyslových rizik.

PAU vznikají při spalování a pyrolýze téměř jakékoliv organické látky kondenzací dvou a více benzenových jader a to buď lineárně, nebo v různé substituci. Do prostředí se dostávají jako směs s širokým rozsahem molekulových hmotností, proto je označujeme PAUs (jde o více jak 100 sloučenin). V rámci koksoven je významný přenos do černouhelného dehtu (0,6 – 1,0%).

 
PAU jsou za normálních podmínek tuhé látky, jsou bezbarvé, nebo bílé či nažloutlé. Jejich fyzikálně-chemické vlastnosti se mění podle molekulové hmotnosti. S jejím růstem se zvyšuje bod tání, bod varu, lipofilita (usazování v tukových tkáních) i rozdělovací koeficient oktanol –voda, klesá rozpustnost ve vodě i tenze par. PAU s nižší molekulovou hmotností jsou tím pádem pohyblivější, vyšší PAU jsou téměř nerozpustné ve vodě. Mají výraznou schopnost vázat se na pevných sorbentech nebo částicích (prach) i v živých organismech (schopnost bioakumulace). Významnou vlastností PAUs je schopnost tvořit další sloučeniny, ktere mohou být dokonce mnohem škodlivější (karcinogenita). V roce 2007 nejvíce PAU vypustil podnik ArcelorMittal Ostrava (1060 kg), dále to byly Třinecké železárny (512 kg).

Výčet nejznámějších 16 PAU podle U.S.EPA:

 

název látky                              zkratka                                    CAS číslo

 

naftalen                                    NAP (NA)                              91-20-3

acenaftylen                              ACL                                       208-96-8

acenaften                                 ACE (AC)                              83-32-9

fluoren                         FLE (FL)                                86-73-7

fenantren                                 PHE                                        85-01-8

antracen                                  ANT (AN)                              120-12-7

fluoranten                                FLU (FA)                               206-44-0

pyren                                       PYR (PY)                               129-00-0

benz(a)antracen                       BaA                                        56-55-3

chrysen                                    CHR                                       218-01-9

benzo(b)fluoranten                   BpF (BbFA)                           205-99-2

benzo(k)fluoranten                   BkF (BkFA)                           207-08-9

benzo(a)pyren              BaP                                         50-32-8

indeno(123cd)pyren                IP                                            193-39-5

dibenz(ah)antracen                   DBA (DBahA)                        53-70-3

benzo(ghi)perylen                    BPE (BghiP)                            191-24-2

 

 

Benzo(a)pyren má z PAU asi nejsilnější účinky, proto bývá nejčastěji stanovován. Jeho zvýšený obsah indikuje zvýšenou přítomnost ostatních látek této skupiny. Je tvořen nažloutlými krystalky, jeho bod tání je 177°C a bod varu 495,5°C. Nejvyšší přípustná koncentrace IH_d = 0,001 μg/m³, tj. 1 ng/m³. Pro pracoviště je NPK stanovena na 25 μg/m³ po dobu 10 minut. Rozklad benzo(a)pyrenu (obecně PAU) je ovlivněn nosičem. Představuje nebezpečí kontaminace vod, půd a rostlin. Způsoby degradace nejsou příliš známy, v půdě se na ní podílejí půdní bakterie. Benzo(a)pyren má toxické, mutagenní a rakovinotvorné vlastnosti. Jeho působení je stejně jako u arsenu bezprahové a nelze stanovit jeho bezpečnou hladinu v prostředí. LC₅₀ je stanovena pro korýše na 0,005 mg.l^–1.

 Ohlašovací práh pro emise a přenosy:

 

do ovzduší (kg/rok)      …………………………………        50

do vody (kg/rok)         …………………………………        5

do půdy (kg/rok)         …………………………………        5

ohlašovací práh mimo provozovnu (kg/rok)      ….        50

 

R-věty o specifické rizikovosti chemických látek podle dokumentu Annex III Evropské unie.

 

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.

 

S-věty o bezpečném nakládání s nebezpečnými chemickými látkami.

 

S45                             V případě nehody, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc.

S53                 Zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce.

S60                 Tento materiál a jeho obal musí být zneškodněný jako nebezpečný odpad.

S61                 Zabraňte uvolnění do ŽP. Viz speciální pokyny, nebo bezpečnostní listy.

 

Použití:

Polycyklické aromatické uhlovodíky se nevyrábějí cíleně, snad jen s výjimkami spojenými s laboratorními výzkumy (např. příprava standardů pro analýzu). Mezi výjimky patři naftalen a antracen, které konvenční využití mají a vyrábějí se. Ostatní jsou obsaženy v celé řadě produktů dnešního průmyslu jako je: motorová nafta, výrobky z černouhelného dehtu, asfalt a materiály používané při pokrývání střech a při stavbě silnic.

 

 

Ovzduší

Pro PAUs platí obecný emisní limit 0,2 mg/m3 pro celkovou hmotnostní koncentraci těchto látek. Podle přílohy č. 1 k nařízení vlády č. 350/2002 Sb. je stanoven limit pro PAUs vyjádřených jako benzo(a)pyren ve výši 1 ng/m3. Budou-li při spalování unikat spaliny o koncentraci PAU 0,1 mg/m³, ohlašovácí práh bude 500 000 000 m³.

 

Voda

Emisní limity stanovuje příloha č. 1 k nařízení vlády č. 61/2003 Sb. Pro průmyslové vody je stanoven na 0,01 mg/l. Přípustný imisní standard pro povrchové vody dle přílohy č. 3 k nařízení vlády č. 61/2003 Sb. je 0,2 ug/l. Je vyjádřen jako součet koncentrací šesti sloučenin: fluoranthen, benzo[b]fluoranthen, benzo[k]fluoranthen, benzo[a]pyren, benzo[g,h,i]perylen a ideno[1,2,3-c,d]pyren. Zde by ohlašovací práh z provozu, z něhož by unikala voda kontaminovaná koncentrací 0,1 mg/l byl 50 000 m³ vody.

 

Půda

Limity pro obsah PAU podle Metodického pokynu MŽP (Věstník MŽP 3/1996)

1 mg/kg sušiny v zóně A, 190 mg/kg v zóně B, 280 mg/kg v zóně C obytné, 380 mg/kg v zóně C rekreační a 640 mg/kg v zóně C průmyslové.

jsou pro celkové PAU (pro sumu fenantrenu, fluorantenu, pyrenu, benz(a)antracenu, chrysenu, benzo(k)fluorantenu, benzo(a)pyrenu, indeno(123cd)pyrenu a benzo(ghi)perylen) stanoveny na:

 

Havárie

Za havárii při níž dochází k uvolňování velkého množství polutantů, mezi které patří i PAU lze považovat požár pneumatik. V Uherském Hradišti se ve skladu firmy zaobírající se recyklací pneumatik vznítilo 10 000 tun tohoto materiálu tvořeného především butadienovým a butadien-styrenovým kaučukem, syntetickým textilním vláknem, sírou(16-25%), thylakoidy, oxidy olovnatym, hořečnatým a vápenatým a sazemi (které se používají jako plnidlo pneumatik, až 50%). Teplota vznícení pneumatiky je asi 400°C která na ni musí působit desítky sekund až minuty. Po zapálení je však její uhašení velmi složité, protože pryž je tepelný izolant, dále z důvodu velké výhřevnosti materiálu (30MJ/kg), jejího samotného tvaru a z dalších důvodů (např. k hoření dochází i za malých koncentrací kyslíku). Teplota v daném místě vzroste až na 1000°C a oblast zakryje typický hustý černý mastný dým. Samotný zákrok hašení je málo efektivní co do použitého hasiva a je zdlouhavý. Hoření většinou uspokojivě nezastaví ani zasypání inertním materiálem. Kromě toxických zplodin a možnosti kontaminace vody, kterou se hasí a která může ohrožovat podzemní vody, pro hasiče představuje hořící pneumatika nebezpečí popálení doslova přiškvařením k povrchu.

 

 

Zdroje:

Literatura:

HERČÍK Miroslav, ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ – Základy environmentalistiky, ISBN 80 – 248 – 1073 – 5, 142 s, 2006

 

Internetové zdroje:

http://voda.chmi.cz/ojv2/htm/pasporty/PAU/benzo(a)pyren.htm, 4.5.2009

http://www.bezjedu.arnika.org/chemicka-latka.shtml?x=2103273, 4.5.2009

http://zpravy.idnes.cz/pozar-pneumatik-zvladame-hlasi-brodsti-hasici-f4s-/krimi.asp?c=A070630_115936_krimi_jba, 4.5.2009

http://technet.idnes.cz/anatomie-pozaru-co-znamena-kdyz-hori-tisice-pneumatik-ppg-/tec_technika.asp?c=A070629_103711_tec_technika_NYV

http://arnika.org/tz.shtml?x=2176199, 4.5.2009