De nombreux projets de surveillance prévoient la surveillance des composés organiques volatils (COV). Les COV sont un terme collectif donné aux composés organiques, qui ont une pression de vapeur élevée et deviennent des gaz à la pression et aux températures ambiantes.
Les COV sont couramment surveillés car ils sont un contributeur clé dans le smog photochimique. Beaucoup d’entre eux sont dangereux pour la santé humaine, et plusieurs sont classés comme cancérigènes. Les principales sources de COV sont les processus industriels (en particulier ceux qui impliquent des solvants), les émissions des véhicules, les pertes par évaporation lors du stockage de l’essence et même les sources naturelles comme les feux de forêt.
Qu’est-ce qu’un BTEX ?
Souvent, les gens choisissent de mesurer un groupe de COV, connus collectivement sous le nom de BTEX, comprenant le benzène, le toluène, l’éthylbenzène et le xylène (souvent exprimé en tant que xylènes totaux (m+p). La suite BTEX a gagné en popularité, car ils sont simples à surveiller ensemble, et fournissent une image bien complète des COV et sont présents dans la plupart des zones urbaines.
Les moniteurs de BTEX (comme celui que nous fabriquons) sont utilisés à la fois dans les applications ambiantes, et dans les applications industrielles de santé et de sécurité.
Benzène
Le benzène (C6H6) est un liquide clair, incolore et inflammable avec une odeur sucrée de pétrole. Le benzène est présent dans l’air ambiant à la suite de la combustion de combustibles, tels que le charbon, l’essence et le bois. Le benzène est courant dans le carburant sans plomb, où il est ajouté comme substitut du plomb, permettant un fonctionnement plus souple.
Les concentrations de benzène dans les carburants pouvaient autrefois atteindre 20 %, mais elles sont aujourd’hui réduites à <1 % dans de nombreux pays, en raison de leurs effets nocifs sur la santé. L’Organisation mondiale de la santé (OMS) et le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) classent le benzène parmi les agents cancérigènes du groupe 1. L’exposition prolongée à de fortes concentrations de benzène provoque des leucémies et a un impact sur les globules rouges et blancs.
Des impacts moins graves sur la santé peuvent se produire à des concentrations plus faibles, provoquant des maux de tête, des nausées, de la somnolence et même une perte de conscience. L’OMS n’a pas fixé de norme pour les concentrations ambiantes de benzène, affirmant qu’il n’existe pas de niveau d’exposition sans danger. De nombreux pays utilisent une norme moyenne annuelle de 3,6 µg m-3.
Toluène
Le toluène (C7H6), également appelé méthylbenzène, est un liquide incolore, avec une forte odeur de solvant. Le toluène est peu coûteux et simple à produire, et est largement utilisé dans les processus industriels comme solvant. Des quantités importantes de toluène sont utilisées dans les processus industriels dans le monde entier, avec plus de 20 milliards de dollars US générés par les ventes de toluène en 2013.
Dans les utilisations non industrielles, le toluène peut être trouvé dans l’essence comme un booster d’octane et dans les colles, les solvants et les résines.
Ethylbenzène
L’éthylbenzène (C6H5CH2CH3), est un liquide incolore, avec un arôme de pétrole. L’éthylbenzène est largement utilisé dans les procédés industriels pour la fabrication du styrène, qui est ensuite utilisé pour la fabrication du polystyrène. L’éthylbenzène est également présent comme solvant dans les encres, les colorants et dans l’essence.
Xylène
Le xylène (C8H10) est le terme utilisé pour décrire les trois isomères du diméthylbenzène ; le m-xylène, le p-xylène et l’o-xylène. Habituellement, les concentrations de chacun sont additionnées pour former le total des xylènes. Le xylène est raffiné à partir du pétrole brut, et est un liquide clair et gras.
Le xylène est largement utilisé dans la production de bouteilles en plastique et de vêtements en polyester et comme solvant avec une gamme d’applications allant du nettoyage des circuits imprimés à la dilution des peintures et vernis.
Pourquoi mesurer les BTEX ?
Les BTEX sont une suite utile à mesurer. Dans les environnements urbains typiques, il y a beaucoup de COV présents, émis par tout, de la peinture aux gaz d’échappement des véhicules. Une analyse GC-MS typique peut résoudre de nombreux COV, certains d’entre eux peuvent être en dessous des limites de détection de l’analyse.
Il est souvent plus judicieux d’être sélectif, et de surveiller uniquement les BTEX, et d’utiliser les 4 composants comme indicateurs des concentrations de COV dans leur ensemble. C’est l’approche que nous adoptons avec notre moniteur de BTEX en temps réel.
Le BTEX donne une excellente indication des émissions de COV provenant de toute une série de sources. Le benzène, par exemple, est couramment présent dans l’essence, les gaz d’échappement des véhicules et la combustion de combustibles solides et liquides. Dans un environnement urbain, le benzène est généralement présent à partir de ces sources. Cela donne une grande indication de la prédominance des véhicules à essence dans le parc automobile, et est utile comme indicateur des émissions du chauffage domestique à partir de combustibles solides.
Le reste de la suite des BTEX se trouve dans l’essence, mais leurs plus grandes sources sont les émissions industrielles. Dans les zones résidentielles bordées par des terrains industriels, la suite de BTEX est utile pour évaluer l’impact de l’industrie sur les autres utilisations du sol. Les industries mesurent généralement les BTEX à la limite de leur clôture, afin de minimiser leurs émissions de COV et leur impact sur les communautés environnantes.
Plusieurs utilisent également la surveillance des BTEX pour mesurer l’exposition de leur personnel aux COV. Communément, cela se fait avec des tubes sorbants attachés aux vêtements d’une personne, mais il est également possible et pratique de le faire en utilisant la mesure ambiante.
Dans les zones avec des industries manufacturières importantes, en particulier celles qui utilisent des colles, des solvants et des colorants, alors des concentrations plus élevées de toluène, d’éthylbenzène et de xylènes peuvent être présentes. La surveillance des BTEX permettra de les quantifier et pourra être utilisée pour identifier les problèmes de santé et de sécurité, démontrer la conformité aux réglementations locales et même évaluer s’il y a une fuite dans les infrastructures de stockage ou de traitement.
Normes et directives relatives aux BTEX
Une gamme de normes d’exposition aux BTEX est utilisée dans le monde entier.
Le benzène est maintenant un polluant réglementé dans l’Union européenne et les États-Unis ont introduit des réglementations pour la surveillance des émissions industrielles telles que la méthode 325 (parties A et B) ainsi que la règle 1180 dans le district de surveillance de la qualité de l’air de la côte sud.
Le modèle de dépistage des effets du Texas est souvent utilisé pour détecter les concentrations supérieures à 200 µg m-3. Une série de normes relatives à l’exposition en matière de santé et de sécurité au travail sont disponibles gratuitement auprès du National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
Par exemple, voici la norme sur le benzène. Ces normes sont destinées à des applications de santé et de sécurité, mais elles peuvent être utilisées pour évaluer les concentrations ambiantes lorsque vous avez besoin d’avoir une idée des concentrations.
Comment mesure-t-on les BTEX ?
Les BTEX sont couramment mesurés par une série de méthodes, dont le coût varie, de très bon marché, à très cher. La méthode que vous choisissez est dictée par les objectifs de votre projet de surveillance – les projets simples utiliseront des méthodes moins coûteuses, avec une résolution plus faible.
Communément, les méthodes d’échantillonnage passif sont utilisées pour les projets simples. Des tubes, ou des badges sont déployés sur le terrain, qui contiennent un milieu qui absorbe les COV, à un taux connu. En fonction des concentrations attendues, ils peuvent être exposés pendant une période aussi courte ou aussi longue qu’une semaine ou un mois. Les échantillons sont ensuite traités en laboratoire, par digestion acide, avant d’être analysés par chromatographie ionique ou par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS).
Souvent, 2 échantillons sont analysés par site, et la moyenne de ceux-ci est utilisée. Les avantages de l’échantillonnage passif sont qu’il est bon marché et simple, mais la résolution des données est limitée. Les méthodes courantes sont les badges 3M ou les tubes sorbants. L’EPA américaine utilise une méthodologie standard pour ces techniques, publiée sous le nom de Compendium Method TO-17.
Les BTEX peuvent être mesurés en temps réel, avec des techniques à haute résolution telles que les instruments de chromatographie en phase gazeuse avec spectromètre de masse (GC-MS). Ces instruments sophistiqués sont capables de mesurer les composés et les éléments au niveau ionique pour distinguer à la fois la présence et la concentration de divers composés.
Ces instruments ont un temps de mesure rapide, et peuvent généralement mesurer à des résolutions aussi courtes que 30 minutes. Cependant, ils sont coûteux à exploiter, à étalonner et à entretenir. Les systèmes typiques ont besoin d’environnements à température contrôlée, et certains nécessitent même de l’hélium comme gaz porteur, ce qui devient de plus en plus cher dans le monde entier. Des méthodes standard sont disponibles pour l’utilisation de la GC-MS, notamment auprès de l’Union européenne.
Comment Aeroqual peut vous aider à mesurer les BTEX ?
Aeroqual a introduit un moniteur de BTEX en temps réel révolutionnaire qui mesure les quatre composés à des niveaux inférieurs aux ppb, tout en n’étant pas plus grand qu’une petite valise.
Nous fabriquons également une gamme de moniteurs pour la détection des COV totaux. Les capteurs de COV Aeroqual sont disponibles pour nos moniteurs portatifs et fixes, ainsi que pour notre station de surveillance continue de la qualité de l’air ambiant AQM 65.
Si vous cherchez à surveiller d’autres polluants critères, comme l’O3, le CO, les NOx, le NO2, le SO2 et les particules (PM) parallèlement à votre mesure des BTEX, alors un AQM 65 est une solution idéale.
Contactez-nous pour voir quelles options pourraient vous convenir pour vos applications BTEX.