Termin VOC (Volatile Organic Compound) odnosi się do szerokiej gamy związków chemicznych zawierających węgiel. W temperaturze pokojowej LZO są zazwyczaj cieczą lub ciałem stałym, o wysokiej prężności par, co oznacza, że łatwo odparowują do postaci gazowej. W ostatnich latach coraz więcej uwagi poświęca się lotnym związkom organicznym jako zanieczyszczeniom i zagrożeniom dla zdrowia. Ten blog zawiera wprowadzenie do lotnych związków organicznych i ich wpływu na zdrowie ludzkie i środowisko oraz przegląd przepisów dotyczących emisji lotnych związków organicznych.

Źródła lotnych związków organicznych w powietrzu

LZO występują naturalnie w atmosferze w wyniku procesów obejmujących wzrost roślinności i aktywność gleby, jak również w wyniku spalania biomasy. Jednak znaczna część LZO gromadzących się w atmosferze pochodzi ze źródeł stworzonych przez człowieka; należą do nich emisje z ruchu drogowego i procesów chemicznych, takich jak kraking ropy naftowej, oraz produkty emitujące wysokie stężenia LZO (np. farby, rozpuszczalniki i lakiery).

Wpływ lotnych związków organicznych na zdrowie ludzkie

Wpływ emisji LZO na zdrowie ludzkie jest bardzo zróżnicowany w zależności od kontekstu. Niektóre LZO są nieszkodliwe, ale wiele z nich jest toksycznych przy niskich poziomach, a inne są łatwopalne przy wyższych stężeniach. Powtarzające się i długotrwałe narażenie na szkodliwe LZO na niskim poziomie może powodować poważne problemy zdrowotne. Na przykład formaldehyd, styren, benzen i inne substancje aromatyczne są znanymi czynnikami rakotwórczymi - dlatego narażenie na spaliny z ruchu drogowego, palenie tytoniu i silne rozpuszczalniki może stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia. Rosnąca świadomość chronicznej toksyczności lotnych związków organicznych doprowadziła do obniżenia limitów narażenia zawodowego (OEL) i zwiększenia wymagań dotyczących bezpośrednich pomiarów.

Więcej o zagrożeniach związanych z lotnymi związkami organicznymi można przeczytać w naszym raporcie.

Problemy środowiskowe powodowane przez lotne związki organiczne

Oprócz negatywnych skutków zdrowotnych, emisja lotnych związków organicznych do atmosfery powoduje poważne problemy środowiskowe. Jednym z nich jest tworzenie się ozonu w warstwie przyziemnej, co prowadzi do powstawania smogu.

Normalnie, ozon (lub O3) powstaje naturalnie na dużych wysokościach w atmosferze (stratosfera), kiedy cząsteczki O2 są rozdzielane na pojedyncze cząsteczki tlenu przez promieniowanie UV. Te wolne cząsteczki tlenu następnie zderzają się z innymi cząsteczkami O2, tworząc ozon. Chociaż wiemy, że ozon pomaga chronić naszą planetę przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym UV, to w troposferze, czyli na poziomie gruntu, ozon nie jest emitowany bezpośrednio do powietrza, lecz powstaje w wyniku reakcji chemicznych pomiędzy tlenkami azotu (NOx) i lotnymi związkami organicznymi (VOC).

Oto przykład, jak dwutlenek azotu może prowadzić do tworzenia się ozonu:

NO2 + światło słoneczne (promienie UV) = NO + O

Cząsteczka wolnego tlenu przyłącza się następnie do cząsteczki O2 i staje się ozonem. Dzieje się tak, gdy zanieczyszczenia emitowane przez pojazdy, elektrownie, zakłady chemiczne i inne źródła wchodzą w reakcję chemiczną w obecności światła słonecznego. Wdychanie ozonu może powodować podrażnienie dróg oddechowych i zaostrzenie chorób układu oddechowego, takich jak zapalenie oskrzeli i astma. Ozon na poziomie gruntu jest niebezpieczny dla roślin i negatywnie wpływa na uprawy.

Oprócz tworzenia się ozonu w warstwie przyziemnej, niektóre LZO mogą powodować problemy związane z nieprzyjemnymi zapachami, ze względu na ich wysoką intensywność. Procesy takie jak spalanie odpadów, przetwarzanie żywności i oczyszczanie ścieków emitują wiele gazów o nieprzyjemnym zapachu i często są przedmiotem skarg mieszkańców pobliskich miejscowości dotyczących uciążliwości zapachowej. Gazy o nieprzyjemnym zapachu, w tym H2S, NH3 i LZO, stanowią istotny problem w wielu gałęziach przemysłu, w tym w sektorze farmaceutycznym, spożywczym i napojów, tekstylnym i garbarskim.

W wysokich stężeniach, cuchnące lotne związki organiczne mogą powodować zawroty głowy i problemy z oddychaniem. Z tego powodu wprowadzono przepisy mające na celu zmniejszenie zawartości lotnych związków organicznych w powietrzu.

Dyrektywy i rozporządzenia dotyczące emisji LZO

Większość krajów posiada dyrektywy i rozporządzenia dotyczące emisji LZO. W Europie odpowiednie dyrektywy dotyczące zanieczyszczeń atmosfery, w tym emisji LZO, to 2001/81/WE i 2016/2284. Pierwsza z dyrektyw ustala krajowe poziomy emisji LZO ze wszystkich źródeł, które miały być osiągnięte do roku 2010. Druga dyrektywa określa procentową redukcję emisji LZO, zarówno dla poszczególnych krajów, jak i dla całej Unii Europejskiej.

Oprócz emisji LZO na zewnątrz, wiele krajów wprowadziło przepisy ograniczające stosowanie LZO w produktach konsumenckich. W UE, Dyrektywa 2004/42/EC określa limity emisji LZO, spowodowane stosowaniem rozpuszczalników organicznych w farbach i lakierach dekoracyjnych oraz w produktach do odnawiania pojazdów. Dyrektywa ustala maksymalne dopuszczalne zawartości LZO w g/L. Dyrektywa wymaga również, aby dostawcy oznaczali podkategorię produktu, definiuje ustawową wartość graniczną dla zawartości LZO oraz podaje maksymalną dopuszczalną zawartość LZO dla produktu w stanie gotowym do użycia.
W naszym następnym blogu omówimy unikalne rozwiązanie firmy Crowcon do wykrywania lotnych związków organicznych w powietrzu atmosferycznym.
Referencje
1. Odor-causing volatile organic compounds in wastewater treatment plant units and sludge management areas(J Environ Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng. 2008 Nov)
2. Podstawy ozonu w warstwie przyziemnej(przewodnik Agencji Ochrony Środowiska USA)
3. Czy lotne związki organiczne pachną?( strona internetowaFoobot )
4. Lotne związki organiczne (VOC) i przepisy dotyczące produktów konsumenckich(strona internetowa Chem Safety Pro)
5. Skuteczne i trwałe usuwanie LZO za pomocą ozonu i AOP(strona Ozonetech )