Hemija organskih polutanata

Volatilne organske komponente (VOCs)

HPLC – visokotlačna tekudinska hormatografija

• Princip HPLC-a

• https://www.youtube.com/watch?v=I-CdTU5X4HA

• http://www.agilent.com/en-us/video/1260-infinity-ii-lc-feature-video

GC – gasna hromatografija

• Princip GC-a

• https://www.youtube.com/watch?v=4Xaa9WdXVTM

• https://www.youtube.com/watch?v=RTLfqyU7VSg

• https://www.youtube.com/watch?v=08YWhLTjlfo

Volatilne organske

komponente u domadinstvu

Volatilne organske komponente - VOCs

Prepoznate kao sastavni dio ozonskog omotača

VOCs i Nox – sastavni dio ozonskog omotača

VOCs-ovi - organske hemijske komponenete čiji je pritisak isparavanja daleko niži od atmosferskog pritiska.

VOCs-komponente mogu biti

prirodne

i sintetičke.

Definicija VOCs

Volatilne organske komponente se definišu kao komponente koje imaju tačku ključanja u intervalu od 50° do 250°C mjereno pri atmosferskom pritisku od 101,3 kPa.

Američka agencija za zaštitu okoliša navodi ove komponente kao sastavni dio atmofere, vode i zemljišta.

Definicija VOCs

• Volatilne organske komponente koje svakodnevno susrećemo i koristimo u našem domu su: aceton

benzen

etilen glikol

formaldehid

dihlormetan

toulen

ksilen

2-metil-1,3-butadien

Volatilne organske komponente - VOCs

Ne računajući metan, biološki izvori emitiraju procijenjenih 1150 teragrama ugljika godišnje u obliku VOCs.

Većina VOCs proizvode biljke, a ostatak proizvode životinje, mikrobi i gljive.

Snažan miris koji daju mnoge biljke potiče od isparljivih komponenti zelenog lišća.

Tu spadaju aldehidi, esteri i alkoholi sa 6 atoma ugljika.

Volatilne organske komponente - VOCs

• Takođe velika grupa VOC-ova su terpeni kao što je mircen.

• Primjer šume od 62.000 km2 površine (u Pensilvaniji, SAD) gdje se procjenjuje da se emitira 3,400,000 kilograma terpena na tipičan dan u augustu tokom vegetacije.

• Antropogeni izvori emituju oko 142 teragrama ugljika u obliku VOCs.

Izvori volatilnih komponenti - VOCs

• Građevinski materijali:

• boje

• premazi i ljepila

• drvena građa

• tkanine za namještaj

• sredstva za zalijevanje i katraniziranje

• vinil podovi

• Sredstva za ličnu i kućnu higijenu:

• osvježivaći zraka

• pročišćivači zraka

• hemikalije za čišćenje prostorije

• kozmetika

• čišćenje

• Ostalo

• ulje, gorivo i gas

• rekreativne lopte

• kuhanje

• konzumiranje cigareta – duhanski dim

• novine

• fotokopir aparati

• rastvarači

VOCs

• Studije su pokazale da je nivo volatilnih organskih komponenata oko dva do pet puta veći u unutrašnjosti prostorija (nego sa vanjske strane.

• Koncentracija volatilnih komponenat u unutrašnjosti zavisi od nekoliko faktora kao što su: – sadržaja volatilnih komponenata u samom proizvodu

– količine zraka u prostoriji

– prozračenosti i ventilaciji zraka

– vanjske koncetracije volatilnih komponenti

– stanja u kojem se komponenta nalazi

Boje i premazi

• Glavni izvor umjetnih VOCs su premazi, posebno boje i zaštitni premazi.

• Otapala su potrebna za zaštitu ili kao ukrasni tanki sloj.

• Oko 12 milijardi litara boje se godišnje proizvede.

• Tipična otapala su alifatski ugljikovodici, etil acetat, glikol eter i aceton.

• Razvoj vodenih boja i premaza.

Heksafluoro ugljikovodici

• Hlorofluoro ugljikovodici su supstance koje su zabranjene,

• Naširoko su se koristile za čišćenje i

• Kao sredstva za hlađenje – freoni .

• Najpoznatiji dihlordifluoro metan

Fosilna goriva

• Korištenje fosilnih goriva proizvodi VOCs-a – direktno kao proizvod (na primjer benzin)

– indirektno kao nusprodukt (npr, ispušni plinovi iz automobila).

Benzen

• Poznat kao ljudski kancerogen

• Može se naći u duhanskom dimu, ispušnim plinovima iz automobila.

• Prirodni izvori kao što su vulkani i šumski požari.

• Koristi se za proizvodnju drugih hemikalija koje učestvuju u proizvodnji plastike, smole i sintetičkih vlakana.

• Benzen isparava u zrak brzo i pare benzena su teže od zraka čime se omogućava da benzen bude prisutan u nižim područjima.

• Benzen može zagaditi hranu i vodu, a ako se unese u organizam može dovesti do povraćanja, vrtoglavice, pospanosti, ubrzan rad srca, a na visokim razinama, pa čak i smrti.

Dihlormetan

• Dihlormetan se može naći u odstranjivačima boja i u bojama u obliku aerosola.

• U ljudskom tijelu, dihlormetan metabolizira do ugljičnog monoksida.

• U slučaju upotrebe proizvoda koji sadrži dihlormetan, najbolji način da se zaštiti ljudsko zdravlje je upotreba proizvoda na otvorenom.

Tetrahloreten

• Tetrahloreten je volatilni organski spoj koji se povezuje kao uzrok raka kod životinja.

• Također se sumnja da uzrokuje mnoge od simptoma povezanih sa poteškoćama u disanju.

• Tetrahloreten se koristi uglavnom kaosredstvo za hemijsko čišćenje.

2–metoksi-2-metil propan

• 2-metoksi-2-metil propan poznati i kao metil-terc-butil eter (MTB)

• Bio je zabranjen u nekim državama u SAD-u do 2004. godine kako bi se ograničilo daljnje onečišćenje pitke vode, u prvom redu od curenja podzemnih spremnika benzina, gdje je MTBE koristi kao oktanskim pojačivač i aditiv-oksigena.

Formaldehid

• Najkontraverzniji organski zagađivač zatvorenih prostora.

• Čest sastojak zraka u tragovima jer nastaje kao međuprodukt oksidacije metana i drugih volatilnih organskih komponenti.

• Njegova koncentracija u čistim otvorenim prostorima je vrlo niska – oko 10 ppb, osim kada je prisutna velika količina smoga, razina formaldehida u zatvorenim prostorima često je nekoliko puta veća i u izvjesnim slučajevima prelazi i 1000 ppb.

• Glavni izvori formaldehida u zatvorenim prostorima su dim cigareta i sintetički materijali

Formaldehid

• Formaldehid se inače koristi kao ljepilo ili izbjeljivač tepiha ili prostirki od sintetičkih materijala.

• Stupanj i brzina emisije formaldehida iz sintetičkih materijala raste s temperaturom i relativnom vlagom u zatvorenom prostoru

• Granica ili prag određivanja formaldehida kod ljudi je 100 ppb;

• Njegov intenzivni miris uočljiv je u prodavnicama tepiha i sintetičkih materijala.

• Kod viših koncentracija javljaju se problemi iritacije očiju osobito kod onih koji nose leće, nosa, grla i kože.

Formaldehid

• Izvori fomraldehida:

• Prirodni: oksidacija ugljikovodika, posebno metana

• Sintetski : pirolitički produkt pri izgaranju mnogih organskih materijala, kao produkt nepotpunog sagorijevanja.

• Ispušni plinovi iz benzinskih i dizelskih motora bez katalizatora sadrže formaldehid

Upotreba formaldehida

• Polimerizira – paraformaldehid

• sredstvo za dezinfekciju i konzervisanje bioloških uzoraka

• Aditiv u kozmetici

• proizvodnji sintetičke smole, kondenzacijom sa ureom, melaminom i fenolom

Izvori formaldehida u zatvorenom prostoru • cigarete i drugi duhanski proizvodi,

• namještaj od iverice,

• urea-formaldehidna pjena kao sredstvo za izolaciju,

• izgaranje plina u domaćinstvu,

• razni plastificirani materijali,

• lakovi za parkete,

• ćilimi i zavjese,

• boje i sredstva za dezinfekciju i sterilizaciju.

• Neki VOC (npr. Benzen) su sami po sebi vrlo toksični i kancerogeni, a neki su samo blago toksični za ljude, ali vedina nisu toksični.

• Glavni problem vedine VOC-a nije samo njihova toksičnost, ved i njihova uloga u izazivanju fotohemijskog smoga i trošenju ozonskog omotača ako se oni ispuštaju u atmosferu.

• Oni mogu stvoriti sekundarne čestice u atmosferi, što uzrokuje smog:

Ugljikovodici + VOC + sumporni oksidi + azotovi oksidi = sitne čestice

Utjecaj VOCs na ljudsko zdravlje • Simptomi akutnog trovanja volatilnim organskim

koponentama: • -iritacija,očiju, nosa i grla • -glavobolja • -mučnina • -povračanje • -vtoglavica • -pogoršanje simptoma astme • • Posljedice hroničnog trovanja volatilnim organskim

komponentama: • -karcinom • -oštećenje pluća • -oštećenje bubrega • -oštećnje centralnog nervnog sistema

Mjere prevencije

• Neki netoksični proizvodi koji se mogu koristiti umjesto toksičnih:

• boje napravljene na bazi mlijeka, gline, hranjivih sastojaka kao i zemljanih pigmenata

• razređivaci i odstranjivači boja na bazi mlijeka

• razređivači na bazi limunovog koncentrata

Metode analize

• SPME – solid phase microextraction se koristi za prikupljanje VOCs kada su prisutni u malim količinama

• GC u kombinaciji sa MS je jedna od najčešćih tehnika analize VOCs