Viele Überwachungsprojekte erfordern die Überwachung von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). VOCs ist ein Sammelbegriff für organische Verbindungen, die einen hohen Dampfdruck haben und bei Umgebungsdruck und -temperaturen zu Gasen werden.
VOCs werden häufig überwacht, da sie einen wichtigen Beitrag zum photochemischen Smog leisten. Viele von ihnen sind gefährlich für die menschliche Gesundheit, einige sind sogar als krebserregend eingestuft. Die wichtigsten Quellen für flüchtige organische Verbindungen sind industrielle Prozesse (insbesondere solche, bei denen Lösungsmittel verwendet werden), Kraftfahrzeugemissionen, Verdunstungsverluste bei der Lagerung von Benzin und sogar natürliche Quellen wie Waldbrände.
Was sind BTEX?
Häufig wird eine Gruppe von flüchtigen organischen Verbindungen gemessen, die unter der Bezeichnung BTEX bekannt sind und Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol umfassen (oft als Gesamt-Xylol (m+p) ausgedrückt). Die BTEX-Reihe erfreut sich zunehmender Beliebtheit, da sie einfach zusammen überwacht werden können und ein abgerundetes Bild der VOCs liefern und in den meisten städtischen Gebieten vorhanden sind.
BTEX-Monitore (wie dieser von uns hergestellte) werden sowohl in Umgebungsanwendungen als auch in industriellen Gesundheits- und Sicherheitsanwendungen eingesetzt.
Benzol
Benzol (C6H6) ist eine klare, farblose und brennbare Flüssigkeit mit einem süßen, benzinartigen Geruch. Benzol kommt in der Umgebungsluft als Folge der Verbrennung von Brennstoffen wie Kohle, Benzin und Holz vor. Benzol ist häufig in bleifreiem Kraftstoff enthalten, dem es als Ersatz für Blei zugesetzt wird, um einen ruhigeren Lauf zu ermöglichen.
Benzolkonzentrationen in Kraftstoffen betrugen früher bis zu 20 %, werden aber heute in vielen Ländern aufgrund der schädlichen Auswirkungen auf die Gesundheit auf <1 % reduziert. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) und die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) stufen Benzol als Karzinogen der Gruppe 1 ein. Längerer Kontakt mit hohen Benzolkonzentrationen verursacht Leukämie und beeinträchtigt die roten und weißen Blutkörperchen.
Weniger schwerwiegende gesundheitliche Auswirkungen können bei niedrigeren Konzentrationen auftreten und Kopfschmerzen, Übelkeit, Schläfrigkeit und sogar Bewusstlosigkeit verursachen. Die WHO hat keine Norm für die Benzolkonzentration in der Luft festgelegt, da es keine sichere Expositionsgrenze gibt. Viele Länder verwenden einen Jahresdurchschnittswert von 3,6 µg m-3.
Toluol
Toluol (C7H6), auch bekannt als Methylbenzol, ist eine farblose Flüssigkeit mit einem starken, lösungsmittelähnlichen Geruch. Toluol ist kostengünstig und einfach herzustellen und wird in industriellen Prozessen häufig als Lösungsmittel verwendet. Weltweit werden erhebliche Mengen an Toluol in industriellen Prozessen verwendet, wobei im Jahr 2013 über 20 Milliarden US-Dollar mit dem Verkauf von Toluol erwirtschaftet wurden.
In nicht-industriellen Anwendungen findet man Toluol in Benzin als Oktanverstärker und in Klebstoffen, Lösungsmitteln und Harzen.
Ethylbenzol
Ethylbenzol (C6H5CH2CH3) ist eine farblose Flüssigkeit mit einem benzinähnlichen Aroma. Ethylbenzol wird häufig in industriellen Verfahren zur Herstellung von Styrol verwendet, das dann zur Herstellung von Polystyrol eingesetzt wird. Ethylbenzol ist auch als Lösungsmittel in Tinten, Farbstoffen und in Benzin enthalten.
Xylol
Xylol (C8H10) ist die Bezeichnung für die drei Isomere des Dimethylbenzols: m-Xylol, p-Xylol und o-Xylol. Normalerweise werden die Konzentrationen der einzelnen Isomere als Gesamt-Xylol addiert. Xylol wird aus Rohöl raffiniert und ist eine klare, fettige Flüssigkeit.
Xylol wird in großem Umfang bei der Herstellung von Kunststoffflaschen und Polyesterkleidung sowie als Lösungsmittel mit einer Reihe von Anwendungen von der Reinigung von Leiterplatten bis zur Verdünnung von Farben und Lacken verwendet.
Warum sollte man BTEX messen?
BTEX ist eine nützliche Messgröße. In typischen städtischen Umgebungen gibt es viele VOCs, die von Farben bis hin zu Fahrzeugabgasen emittiert werden. Eine typische GC-MS-Analyse kann viele VOCs auflösen, von denen einige unter der Nachweisgrenze der Analyse liegen können.
Es ist oft sinnvoller, selektiv vorzugehen und nur die BTEX zu überwachen und die 4 Komponenten als Indikatoren für die VOC-Konzentrationen insgesamt zu verwenden. Das ist der Ansatz, den wir mit unserem Real-Time BTEX Monitor verfolgen.
BTEX gibt einen guten Hinweis auf VOC-Emissionen aus einer Reihe von Quellen. Benzol beispielsweise ist häufig in Benzin, Fahrzeugabgasen und bei der Verbrennung von festen und flüssigen Brennstoffen enthalten. In einer städtischen Umgebung ist Benzol normalerweise aus diesen Quellen vorhanden. Es gibt einen guten Hinweis auf die Dominanz von Benzinfahrzeugen im Fuhrpark und ist ein nützlicher Indikator für die Emissionen von Hausbrand aus festen Brennstoffen.
Die übrigen BTEX sind in Ottokraftstoff enthalten, ihre größten Quellen sind jedoch Industrieemissionen. In Wohngebieten, die an industriell genutzte Flächen grenzen, ist die BTEX-Gruppe nützlich, um die Auswirkungen der Industrie auf andere Flächennutzungen zu beurteilen. Die Industrie misst BTEX in der Regel an ihrem Zaun, um ihre VOC-Emissionen und deren Auswirkungen auf die umliegenden Gemeinden zu minimieren.
Viele nutzen die BTEX-Überwachung auch, um die Exposition ihrer Mitarbeiter gegenüber VOCs zu messen. Üblicherweise wird dies mit Sorptionsröhrchen durchgeführt, die an der Kleidung einer Person befestigt werden, aber es ist auch möglich und praktisch, dies mit Umgebungsmessungen zu tun.
In Gebieten mit einer bedeutenden verarbeitenden Industrie, insbesondere solchen, die Klebstoffe, Lösungsmittel und Farbstoffe verwenden, können höhere Konzentrationen von Toluol, Ethylbenzol und Xylolen vorhanden sein. Die Überwachung von BTEX ermöglicht deren Quantifizierung und kann dazu verwendet werden, Gesundheits- und Sicherheitsbedenken zu erkennen, die Einhaltung lokaler Vorschriften nachzuweisen und sogar zu beurteilen, ob es ein Leck in der Lager- oder Verarbeitungsinfrastruktur gibt.
BTEX-Normen und -Leitlinien
Eine Reihe von Expositionsnormen für BTEX sind weltweit in Gebrauch.
Benzol ist jetzt ein regulierter Schadstoff in der Europäischen Union, und die USA haben Vorschriften für die Überwachung von Industrieemissionen wie die Methode 325 (Teile A und B) sowie die Regel 1180 im South Coast Air Quality Monitoring District eingeführt.
Das Texas Effects Screening Model wird häufig verwendet, um Konzentrationen über 200 µg m-3 zu ermitteln. Eine Reihe von Standards für die Exposition am Arbeitsplatz sind beim National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) frei erhältlich.
Zum Beispiel ist hier die Benzol-Norm. Diese Normen sind für Gesundheits- und Sicherheitsanwendungen gedacht, können aber auch zur Bewertung von Umgebungskonzentrationen verwendet werden, wenn Sie sich ein Bild von den Konzentrationen machen müssen.
Wie wird BTEX gemessen?
BTEX wird üblicherweise mit einer Reihe von Methoden gemessen, deren Kosten von sehr preiswert bis sehr teuer reichen. Welche Methode Sie wählen, hängt von den Zielen Ihres Überwachungsprojekts ab – bei einfachen Projekten werden billigere Methoden mit geringerer Auflösung verwendet.
Gemeinsam werden für einfache Projekte passive Probenahmeverfahren verwendet. Dabei werden Schläuche oder Plaketten im Feld ausgelegt, die ein Medium enthalten, das VOCs mit einer bekannten Rate absorbiert. Je nach den erwarteten Konzentrationen können sie eine Woche oder einen Monat lang ausgesetzt sein. Die Proben werden dann in einem Labor mit einem Säureaufschluss verarbeitet, bevor sie mit Ionenchromatographie oder induktiv gekoppelter Plasmamassenspektrometrie (ICP-MS) analysiert werden.
Oft werden 2 Proben pro Standort analysiert und der Durchschnitt dieser Proben verwendet. Der Vorteil der passiven Probenahme ist, dass sie billig und einfach ist, aber die Datenauflösung ist begrenzt. Übliche Methoden sind 3M-Plaketten oder Sorptionsröhrchen. Das amerikanische Umweltbundesamt (EPA) verwendet für diese Techniken eine Standardmethode, die als Kompendiummethode TO-17 veröffentlicht wurde.
BTEX können in Echtzeit mit hochauflösenden Techniken wie Gaschromatographen-Massenspektrometer-Instrumenten (GC-MS) gemessen werden. Diese hochentwickelten Instrumente sind in der Lage, Verbindungen und Elemente auf der Ionenebene zu messen, um sowohl das Vorhandensein als auch die Konzentration verschiedener Verbindungen zu unterscheiden.
Diese Geräte haben eine schnelle Messzeit und können in der Regel mit einer Auflösung von nur 30 Minuten messen. Sie sind jedoch teuer in Betrieb, Kalibrierung und Wartung. Typische Systeme benötigen temperaturkontrollierte Umgebungen, und einige benötigen sogar Helium als Trägergas, das weltweit immer teurer wird. Es gibt Standardmethoden für den Einsatz von GC-MS, insbesondere von der Europäischen Union.
Wie kann Aeroqual Ihnen bei der Messung von BTEX helfen?
Aeroqual hat einen revolutionären Echtzeit-BTEX-Monitor eingeführt, der alle vier Verbindungen mit einer Genauigkeit von weniger als ppb misst und dabei nicht größer als ein kleiner Koffer ist.
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Wenn Sie neben der BTEX-Messung auch andere Kriterienschadstoffe wie O3, CO, NOx, NO2, SO2 und Feinstaub (PM) überwachen möchten, dann ist das AQM 65 die ideale Lösung.
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