Molti progetti di monitoraggio richiedono il monitoraggio dei Composti Organici Volatili (COV). VOCs è un termine collettivo dato ai composti organici che hanno un’alta pressione di vapore e diventano gas a pressione e temperatura ambiente.
I COV sono comunemente monitorati perché sono un fattore chiave nello smog fotochimico. Molti sono pericolosi per la salute umana, con diversi classificati come cancerogeni. Le fonti principali di COV sono i processi industriali (specialmente quelli che coinvolgono i solventi) le emissioni dei veicoli, le perdite evaporative dai depositi di benzina e anche le fonti naturali come gli incendi boschivi.
Che cos’è il BTEX?
Spesso si sceglie di misurare un gruppo di COV, noto collettivamente come BTEX, che comprende benzene, toluene, etilbenzene e xilene (spesso espressi come xileni totali (m+p). La suite BTEX è cresciuta in popolarità, in quanto sono semplici da monitorare insieme, e forniscono un quadro completo dei VOC e sono presenti nella maggior parte delle aree urbane.
I monitor BTEX (come questo che produciamo) sono utilizzati sia in applicazioni ambientali che in applicazioni industriali per la salute e la sicurezza.
Benzene
Il benzene (C6H6) è un liquido chiaro, incolore e infiammabile con un odore dolce simile alla benzina. Il benzene si trova nell’aria ambiente come risultato della combustione di combustibili, come carbone, benzina e legno. Il benzene è comune nel carburante senza piombo, dove viene aggiunto come sostituto del piombo, permettendo un funzionamento più fluido.
Le concentrazioni di benzene nel carburante erano una volta del 20%, ma sono ora ridotte al <1% in molti paesi, a causa degli impatti nocivi sulla salute. L’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) e l’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) classificano il benzene come cancerogeno di gruppo uno. L’esposizione prolungata ad alte concentrazioni di benzene provoca la leucemia e colpisce i globuli rossi e bianchi.
Impatti meno gravi sulla salute possono verificarsi a concentrazioni inferiori, causando mal di testa, nausea, sonnolenza e persino incoscienza. L’OMS non ha fissato uno standard per le concentrazioni di benzene nell’ambiente, affermando che non esiste un livello di esposizione sicuro. Molti paesi usano uno standard medio annuale di 3,6 µg m-3.
Toluene
Il toluene (C7H6), conosciuto anche come metilbenzene, è un liquido incolore, con un forte odore di solvente. Il toluene è poco costoso e semplice da produrre, ed è ampiamente utilizzato nei processi industriali come solvente. Quantità significative di toluene sono utilizzate nei processi industriali in tutto il mondo, con oltre 20 miliardi di dollari generati dalle vendite di toluene nel 2013.
Negli usi non industriali, il toluene può essere trovato nella benzina come potenziatore di ottani e in colle, solventi e resine.
Etilbenzene
L’etilbenzene (C6H5CH2CH3), è un liquido incolore, con un aroma di benzina. L’etilbenzene è ampiamente utilizzato nei processi industriali per la produzione di stirene, che viene poi utilizzato per la produzione di polistirene. L’etilbenzene è anche presente come solvente negli inchiostri, nei coloranti e nella benzina.
Xilene
Xilene (C8H10) è il termine usato per descrivere i tre isomeri del dimetilbenzene; m-xilene, p-xilene e o-xilene. Di solito le concentrazioni di ciascuno sono sommate come xilene totale. Lo xilene viene raffinato dal petrolio greggio ed è un liquido chiaro e grasso.
Lo xilene è ampiamente utilizzato nella produzione di bottiglie di plastica e indumenti in poliestere e come solvente con una gamma di applicazioni che vanno dalla pulizia dei circuiti stampati alla diluizione di vernici e pitture.
Perché misurare i BTEX?
Il BTEX è una suite utile da misurare. Nei tipici ambienti urbani, ci sono molti VOC presenti, emessi da tutto, dalle vernici agli scarichi dei veicoli. La tipica analisi GC-MS può risolvere molti COV, alcuni di questi possono essere sotto i limiti di rilevamento dell’analisi.
Spesso è più sensato essere selettivi e monitorare solo i BTEX, e usare i 4 componenti come indicatori delle concentrazioni di VOC nel loro insieme. Questo è l’approccio che adottiamo con il nostro Monitor BTEX in tempo reale.
Il BTEX dà una grande indicazione delle emissioni di VOC da una serie di fonti. Il benzene, per esempio, è comunemente presente nella benzina, nello scarico dei veicoli e nella combustione di combustibili solidi e liquidi. In un ambiente urbano, di solito c’è benzene presente da queste fonti. Dà una grande indicazione della dominanza dei veicoli a benzina nel parco veicoli, ed è utile come indicatore per le emissioni di riscaldamento domestico da combustibili solidi.
Il resto dei BTEX si trova nella benzina, ma le loro maggiori fonti sono le emissioni industriali. Nelle aree residenziali confinanti con aree industriali, la serie di BTEX è utile per valutare l’impatto dell’industria su altri usi del territorio. Le industrie tipicamente misurano i BTEX alla loro linea di recinzione, per minimizzare le loro emissioni di VOC e il loro impatto sulle comunità circostanti.
Molti usano anche il monitoraggio dei BTEX per misurare l’esposizione del loro personale ai VOC. Comunemente questo viene fatto con tubi sorbenti attaccati ai vestiti di una persona, ma è anche possibile e pratico farlo usando la misurazione ambientale.
Nelle aree con industrie manifatturiere significative, specialmente quelle che usano colle, solventi e coloranti, allora possono essere presenti concentrazioni più elevate di toluene, etilbenzene e xileni. Il monitoraggio dei BTEX consentirà di quantificarli e può essere utilizzato per identificare problemi di salute e sicurezza, dimostrare la conformità con i regolamenti locali e persino valutare se c’è una perdita nelle infrastrutture di stoccaggio o lavorazione.
Standard e linee guida sui BTEX
In tutto il mondo sono in uso una serie di standard di esposizione per i BTEX.
Il benzene è ora un inquinante regolamentato nell’Unione Europea e gli Stati Uniti hanno introdotto regolamenti per il monitoraggio delle emissioni industriali come il metodo 325 (parti A e B) e la regola 1180 nel distretto di monitoraggio della qualità dell’aria della costa meridionale.
Il Texas Effects Screening Model è spesso usato per rilevare concentrazioni superiori a 200 µg m-3. Una serie di standard per l’esposizione alla salute e alla sicurezza sul lavoro sono liberamente disponibili dal National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
Per esempio, ecco lo standard del benzene. Questi standard sono destinati ad applicazioni per la salute e la sicurezza, ma possono essere utilizzati per valutare le concentrazioni ambientali quando è necessario avere un’idea delle concentrazioni.
Come si misurano i BTEX?
I BTEX sono comunemente misurati con una serie di metodi, che variano in costo, da molto economico, a molto costoso. Il metodo che scegli è dettato dagli obiettivi del tuo progetto di monitoraggio – i progetti semplici useranno metodi più economici, con una risoluzione inferiore.
Comunemente, i metodi di campionamento passivo sono usati per progetti semplici. Vengono distribuiti sul campo tubi o badge che contengono un mezzo che assorbe i COV ad un tasso noto. A seconda delle concentrazioni previste, possono essere esposti per poco o tanto tempo quanto una settimana o un mese. I campioni sono poi trattati in laboratorio, mediante digestione acida, prima di essere analizzati mediante cromatografia ionica o spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS).
Spesso si analizzano 2 campioni per sito e si utilizza la media di questi. Il vantaggio del campionamento passivo è che è economico e semplice, ma la risoluzione dei dati è limitata. I metodi comuni sono i badge 3M o i tubi sorbenti. La U.S. EPA usa una metodologia standard per queste tecniche, pubblicata come Compendium Method TO-17.
I BTEX possono essere misurati in tempo reale, con tecniche ad alta risoluzione come gli strumenti GC-MS (Gas Chromatograph Mass Spectrometer). Questi strumenti sofisticati sono in grado di misurare i composti e gli elementi a livello ionico per distinguere sia la presenza che la concentrazione dei vari composti.
Questi strumenti hanno un tempo di misurazione veloce, e tipicamente possono misurare a risoluzioni di soli 30 minuti. Tuttavia, sono costosi da far funzionare, calibrare e mantenere. I sistemi tipici hanno bisogno di ambienti a temperatura controllata, e alcuni richiedono anche l’elio come gas di trasporto, che sta diventando sempre più costoso in tutto il mondo. Sono disponibili metodi standard per l’uso di GC-MS, in particolare dall’Unione Europea.
Come può Aeroqual aiutarvi a misurare i BTEX?
Aeroqual ha introdotto un rivoluzionario monitor BTEX in tempo reale che misura tutti e quattro i composti a livelli inferiori al ppb, ma non è più grande di una piccola valigia.
Facciamo anche una gamma di monitor per il rilevamento dei VOC totali. I sensori Aeroqual VOCs sono disponibili per i nostri monitor portatili e fissi, così come per la nostra stazione di monitoraggio continuo della qualità dell’aria ambiente AQM 65.
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