Monissa seurantahankkeissa vaaditaan haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) seurantaa. VOC-yhdisteet on yhteisnimitys orgaanisille yhdisteille, joilla on korkea höyrynpaine ja jotka muuttuvat kaasuiksi ympäristön paineessa ja lämpötilassa.
Haihtuvia orgaanisia yhdisteitä seurataan yleisesti, koska ne ovat keskeinen tekijä valokemiallisessa savusumussa. Monet niistä ovat vaarallisia ihmisten terveydelle, ja monet niistä on luokiteltu syöpää aiheuttaviksi. VOC-yhdisteiden tärkeimpiä lähteitä ovat teolliset prosessit (erityisesti liuottimia sisältävät), ajoneuvojen päästöt, bensiinin varastoinnin haihtumishäviö ja jopa luonnolliset lähteet, kuten metsäpalot.
Mitä on BTEX?
Usein ihmiset päättävät mitata ryhmää haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (VOC-yhdisteitä), jotka tunnetaan yhteisesti nimellä BTEX, joka käsittää bentseenin, tolueenin, etyylibentseenin ja ksyleenin (usein ilmaistuna nimellä ksyleenien kokonaismäärät (m+p). BTEX-yhdisteiden suosio on kasvanut, koska niitä on helppo seurata yhdessä, ja ne antavat kattavan kuvan VOC-yhdisteistä, ja niitä esiintyy useimmilla kaupunkialueilla.
BTEX-monitoreita (kuten tätä valmistamaamme) käytetään sekä ympäristösovelluksissa että teollisuuden terveys- ja turvallisuussovelluksissa.
Bentseeni
Bentseeni (C6H6) on kirkas, väritön ja syttyvä neste, jolla on makea bensiinin kaltainen haju. Bentseeniä esiintyy ilmassa polttoaineiden, kuten hiilen, bensiinin ja puun, palamisen seurauksena. Bentseeni on yleistä lyijyttömässä polttoaineessa, johon sitä on lisätty lyijyn korvikkeeksi, mikä mahdollistaa pehmeämmän ajon.
Bentseenin pitoisuudet polttoaineissa olivat aikoinaan jopa 20 %, mutta nykyään niitä on monissa maissa vähennetty <1 %:iin terveyshaittojen vuoksi. Maailman terveysjärjestö (WHO) ja Kansainvälinen syöväntutkimuskeskus (IARC) luokittelevat bentseenin ryhmän 1 syöpää aiheuttavaksi aineeksi . Pitkäaikainen altistuminen korkeille bentseenipitoisuuksille aiheuttaa leukemiaa ja vaikuttaa punaisiin ja valkoisiin verisoluihin.
Matalammilla pitoisuuksilla voi esiintyä vähemmän vakavia terveysvaikutuksia, jotka aiheuttavat päänsärkyä, pahoinvointia, uneliaisuutta ja jopa tajuttomuutta. WHO ei ole asettanut standardia ympäristön bentseenipitoisuuksille ja toteaa, että turvallista altistumistasoa ei ole olemassa. Monissa maissa käytetään 3,6 µg m-3:n vuosikeskiarvostandardia.
Tolueeni
Tolueeni (C7H6), joka tunnetaan myös nimellä metyylibentseeni, on väritön neste, jolla on voimakas, liuotinmainen haju. Tolueeni on edullinen ja yksinkertainen valmistaa, ja sitä käytetään laajalti teollisissa prosesseissa liuottimena. Tolueenia käytetään maailmanlaajuisesti huomattavia määriä teollisuusprosesseissa, ja vuonna 2013 tolueenin myynnistä saatiin yli 20 miljardia Yhdysvaltain dollaria.
Muussa kuin teollisessa käytössä tolueenia on bensiinissä oktaanin lisäaineena sekä liimoissa, liuottimissa ja hartseissa.
Etyylibentseeni
Etyylibentseeni (C6H5CH2CH3), on väritön neste, jolla on bensiinin kaltainen aromi. Etyylibentseeniä käytetään laajalti teollisissa prosesseissa styreenin valmistukseen, jota käytetään sitten polystyreenin valmistukseen. Etyylibentseeniä on myös liuottimena musteissa, väriaineissa ja bensiinissä.
Xyleeni
Xyleeni (C8H10) on termi, jota käytetään kuvaamaan dimetyylibentseenin kolmea isomeeriä; m-ksyleeni, p-ksyleeni ja o-ksyleeni. Yleensä kunkin pitoisuudet lasketaan yhteen ksyleenien kokonaismääräksi. Ksyleeni jalostetaan raakaöljystä, ja se on kirkas, rasvainen neste.
Xyleeniä käytetään laajalti muovipullojen ja polyesterivaatteiden valmistuksessa sekä liuottimena, jolla on monenlaisia käyttökohteita piirilevyjen puhdistuksesta maalien ja lakkojen ohentamiseen.
Miksi mitata BTEX:iä?
BTEX on hyödyllinen mittaussarja. Tyypillisissä kaupunkiympäristöissä on paljon VOC-yhdisteitä, joita vapautuu kaikesta maalista ajoneuvojen pakokaasuihin. Tyypillinen GC-MS-analyysi voi ratkaista monia VOC-yhdisteitä, joista osa voi olla analyysin havaitsemisrajojen alapuolella.
Usein on järkevämpää olla valikoiva ja seurata vain BTEX:iä ja käyttää neljää komponenttia VOC-pitoisuuksien indikaattoreina kokonaisuutena. Tätä lähestymistapaa käytämme reaaliaikaisessa BTEX-monitorissamme.
BTEX antaa loistavan indikaation eri lähteistä peräisin olevista VOC-päästöistä. Esimerkiksi bentseeniä esiintyy yleisesti bensiinissä, ajoneuvojen pakokaasuissa sekä kiinteiden ja nestemäisten polttoaineiden poltossa. Kaupunkiympäristössä esiintyy yleensä bentseeniä näistä lähteistä. Se antaa hyvän viitteen bensiiniajoneuvojen hallitsevasta asemasta ajoneuvokannassa, ja se on hyödyllinen indikaattori kiinteistä polttoaineista peräisin olevien kotien lämmityspäästöjen osalta.
Loppuosa BTEX-sarjasta esiintyy bensiinissä, mutta niiden suurimmat lähteet ovat teollisuuden päästöjä. Asuinalueilla, jotka rajoittuvat teolliseen maankäyttöön, BTEX-sarja on hyödyllinen arvioitaessa teollisuuden vaikutusta muuhun maankäyttöön. Teollisuus mittaa BTEX-päästöjä yleensä aidan rajalta, jotta sen VOC-päästöt ja niiden vaikutus ympäröiviin yhteisöihin olisi mahdollisimman pieni.
Monet käyttävät BTEX-seurantaa myös mittaamaan henkilöstönsä altistumista VOC-yhdisteille. Yleensä tämä tehdään henkilön vaatteisiin kiinnitetyillä sorbenttiputkilla, mutta se on mahdollista ja käytännöllistä tehdä myös ympäristön mittauksen avulla.
Alueilla, joilla on merkittävää valmistusteollisuutta, erityisesti liimoja, liuottimia ja väriaineita käyttäviä teollisuuslaitoksia, voi esiintyä korkeampia tolueeni-, etyylibentseeni- ja ksyleenipitoisuuksia. BTEX-yhdisteiden seuranta mahdollistaa näiden määrällisen määrittämisen, ja sitä voidaan käyttää terveys- ja turvallisuusongelmien tunnistamiseen, paikallisten säännösten noudattamisen osoittamiseen ja jopa sen arviointiin, onko varastointi- tai käsittelyinfrastruktuurissa vuoto.
BTEX-standardit ja -ohjeet
Ympäri maailmaa on käytössä useita BTEX-yhdisteiden altistumisstandardeja.
Bentseeni on nyt säännelty epäpuhtaus Euroopan unionissa, ja Yhdysvalloissa on otettu käyttöön teollisuuden päästöjen seurantaa koskevia säännöksiä, kuten menetelmä 325 (osat A ja B) sekä sääntö 1180 South Coast Air Quality Monitoring Districtissä.
Texasin vaikutusten seulontamallia käytetään usein havaitsemaan pitoisuudet, jotka ylittävät 200 µg m-3. Työterveys- ja työturvallisuusaltistusta koskevia standardeja on vapaasti saatavilla National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) -laitokselta.
Tässä on esimerkiksi bentseenistandardi. Nämä standardit on tarkoitettu terveys- ja turvallisuussovelluksia varten, mutta niitä voidaan käyttää ympäristön pitoisuuksien arviointiin silloin, kun tarvitaan käsitystä pitoisuuksista.
Miten BTEX:iä mitataan?
BTEX:iä mitataan yleisesti useilla eri menetelmillä, joiden kustannukset vaihtelevat hyvin edullisista hyvin kalliisiin. Valittava menetelmä määräytyy seurantahankkeen tavoitteiden mukaan – yksinkertaisissa hankkeissa käytetään halvempia menetelmiä, joiden resoluutio on pienempi.
Yleisesti yksinkertaisissa hankkeissa käytetään passiivisia näytteenottomenetelmiä. Kentällä käytetään putkia tai merkkejä, jotka sisältävät väliaineen, joka absorboi VOC-yhdisteitä tunnetulla nopeudella. Odotettavista pitoisuuksista riippuen ne voivat olla alttiina niinkin vähän kuin viikon tai kuukauden ajan. Tämän jälkeen näytteet käsitellään laboratoriossa happomädätyksen avulla, minkä jälkeen ne analysoidaan ionikromatografian tai induktiivisesti kytketyn plasman massaspektrometrian (ICP-MS) avulla.
Usein analysoidaan kaksi näytettä paikkaa kohti, ja käytetään niiden keskiarvoa. Passiivisen näytteenoton etuna on, että se on halpaa ja suoraviivaista, mutta tietojen resoluutio on rajallinen. Yleisiä menetelmiä ovat 3M-merkit tai sorbenttiputket. Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto EPA käyttää näille tekniikoille standardimenetelmiä, jotka on julkaistu Compendium Method TO-17 -menetelmänä.
BTEX-yhdisteitä voidaan mitata reaaliajassa korkean resoluution tekniikoilla, kuten kaasukromatografin massaspektrometrilaitteilla (GC-MS). Näillä kehittyneillä laitteilla voidaan mitata yhdisteitä ja alkuaineita ionitasolla, jolloin voidaan erottaa sekä eri yhdisteiden läsnäolo että pitoisuus.
Näillä laitteilla on nopea mittausaika, ja tyypillisesti ne voivat mitata jopa 30 minuutin tarkkuudella. Ne ovat kuitenkin kalliita käyttää, kalibroida ja ylläpitää. Tyypilliset järjestelmät tarvitsevat lämpötilavalvottuja ympäristöjä, ja jotkin vaativat jopa heliumia kantokaasuksi, joka on maailmanlaajuisesti yhä kalliimpaa. GC-MS:n käyttöön on saatavilla standardimenetelmiä erityisesti Euroopan unionista.
Miten Aeroqual voi auttaa sinua BTEX:ien mittaamisessa?
Aeroqual on tuonut markkinoille vallankumouksellisen reaaliaikaisen BTEX-monitorin, joka mittaa kaikki neljä yhdistettä alle ppb:n pitoisuuksin, mutta ei ole kuitenkaan pientä matkalaukkua suurempi.
Valmistamme myös erilaisia monitoreja VOC-yhdisteiden kokonaismäärän mittaamiseen. Aeroqualin VOC-antureita on saatavana käsikäyttöisiin ja kiinteisiin monitoreihimme sekä jatkuvatoimiseen AQM 65 -ilmanlaadun seuranta-asemaan.
Jos haluat seurata muita kriteeripitoisia epäpuhtauksia, kuten O3:a, CO:ta, NOx:a, NO2:ta, SO2:ta ja hiukkasia (PM) BTEX-mittauksen ohella, AQM 65 on ihanteellinen ratkaisu.
Ota yhteyttä ja kysy, mitkä vaihtoehdot voisivat sopia sinulle BTEX-sovelluksiisi.