Alifater

Inledning
Egenskaper
Naturlig förekomst
Förekomst i verksamheter
Spridningsvägar
Risker
Riskbedömning
Undersökningar

Inledning

Alifatiska kolväten är organiska föreningar som består av kol och vätemolekyler.  Alifatiska kolväten förekommer i organiskt material och bland annat i petroleumprodukter. Petroleumprodukter innehåller flera typer av kolväten och andelen av de olika föreningarna varierar för de olika produkterna. Därav förekommer alifatiska kolväten ofta på platser där petroleumprodukter har hanterats, förvarats eller använts. Exempelvis drivmedelsanläggningar, biltvättar, verkstäder, olika industrier, oljeraffinaderier, oljedepåer, avloppsreningsverk, förbränningsanläggningar m.fl (Naturvårdsverket).  

Alifatiska kolväten kan vidare delas in i alkaner (mättade raka kolkedjor), alkener (omättade raka kolkedjor), alkyner och cykliska alkaner (mättad ringstruktur av kolatomer). De cykliska alkanerna skiljer sig från aromatiska kolväten genom att de inte har en resonansstruktur och inte är plana.  Typer av alifatiska kolväten som är vanliga i bensin och diesel är parafiner/alkaner, naftener/cykloalkaner och olefiner/alkener (SPI rekommendationer).

Innehållet av alkaner, cykloalkaner och alkener skiljer sig åt för de olika petroleumprodukterna dels vilka kolkedjor som förekommer och dels hur stor andel de utgör av produkten.

  • Råolja innehåller alifatiska kolväten i fraktionerna C4 - C40 där alkaner utgör 15–60% och cykloalkaner utgör 30 – 60%.
  • Bensin utgörs av alifatiska kolväten i fraktionerna C4 -C12 där alkaner utgör 30–60% och cykloalkaner utgör 0–5%.
  • Diesel MK1 utgörs av alifatiska kolväten i fraktionerna C10 -C17 där alkaner utgör 50–70% och cykloalkaner utgör 30–45%.
  • Eldningsolja (EO1) utgörs av alifatiska kolväten i fraktionerna C10 -C21 där alkaner utgör 40–60% och cykloalkaner utgör 20–35%.

Alifatiska kolväten har en låg akuttoxicitet, men kan ge negativa hälsoeffekter vid långvarig exponering. Lättflyktiga alifatfraktioner, de med lägre kolantal, är toxiska vid inandning och kan ge nervskador och misstänks vara reproduktionsstörande (SPI rekommendationer).

Egenskaper 

 Fysikaliska och kemiska egenskaper 

Alifatiska kolväten grupperas vanligtvis utifrån kolkedjans längd i följande grupper:

Alifater >C5-C8

Alifater >C8-C10

Alifater >C10-C12

Alifater >C12-16

Alifater >C16-C35

Dessa grupperingar för alifatiska kolväten används vanligtvis vid rapportering av analysresultat från laboratorium.

Vilka alifatiska kolväten som förekommer vid en markförorening beror på källan till föroreningen och till viss del på längden av kolkedjan. Desto kortare kolkedja desto mer lättlöslig är alifaterna i vatten och de kan därför sprida sig längre ifrån källan. De tyngre alifaterna (längre kolkedjor) löser sig inte lika lätt i vatten och har därav mindre spridningsbenägenhet från föroreningskällan. I Tabell 1 redovisas fördelningsfaktorer mellan oktanol och vatten (Kow) samt organiskt kol och vatten (Koc) för respektive grupp. Fastläggningen i jord beskrivs med fördelningsfaktorn (Koc), där ett högre värde beskriver större fastläggning i jord.

Alifatiska kolväten är generellt mindre polära och är därför oftare mindre lösliga i vatten och mer flyktiga än aromatiska kolväten med samma antal kolatomer (WHO). Flyktigheten beskrivs av Henrys konstant i tabell 1, där ett högre värde anger större flyktighet.

Alifatfraktionerna med kortare kolkedja tas lättare upp av mikroorganismer och har därför större påverkan. De tyngre alifatfraktionerna tas inte upp lika lätt av mikroorganismer då de inte är lika lättlösliga. Men de tyngre fraktionerna kan ändå påverka mikroorganismerna genom att förorena ytorna på organismen eller genom att påverka jordens struktur negativt. Påverkan på vatten kommer i första hand bero på alifatfraktionens löslighet i vatten.

 

Tabell 1. Fördelningsfaktorer för organiska och flyktiga ämnen. Fördelningsfaktor mellan vatten och organiskt kol, KOC; fördelningsfaktor mellan oktanol och vatten, KOW; henrys konstant, H. (NV rapport 5976).

Ämne

KOC l/kg

KOW l/kg

H

Alifater C5-C6

370

1200

40

Alifater C6-C8

3400

17 000

86

Alifater C8-C10

28 000

1,9 x 105

140

Alifater C10-C12

4,1 x 105

5 x 106

200

Alifater C12-C16

1,6 x 106

3,5 x 107

160

Alifater C16- C35

1,6 x 108

1,5 x 1010

110

 

Naturlig förekomst och bakgrundshalter  

Alifatiska kolväten förekommer naturligt i flera organiska material och utgör en stor andel i råolja samt förekommer i andra essentiella oljor. Därav förekommer de naturligt i naturen (WHO).  Alifatiska kolväten som förorening påträffas främst i samband med att petroleumprodukter använts, hanterats eller spridits.

Petroleumkolväten som alifatiska kolväten förändras när de kommer ut i miljön genom förångning, fotokemisk nedbrytning eller biologisk nedbrytning eller utspädning i vatten. Hur benägen föreningen är att förångas eller spädas ut beror på kolkedjans längd (IVL C 305). 

Alifatiska kolväten förekommer i ytvatten och grundvatten i olika grad beroende på deras löslighet i vatten, men förekommer främst på ytan. De mer vattenlösliga lätta fraktionerna har större benägenhet att sprida sig i vattnet bort från ursprungskällan. Alifatiska kolväten kan även förekomma i sediment där de kan ackumuleras och tas upp av bottenlevande djur, främst de tyngre fraktionerna har större benägenhet att fastläggas. Fettsyror, fettalkoholer, fytoler, steroler men även raka alkaner som förekommer i organiskt material i jord, vatten och sediment har visats kunna störa analys av alifat-fraktionerna C16-C35.  

Förekomst i verksamheter 

Den största antropogena källan till alifatiska kolväten är petroleumprodukter och alifatiska kolväten förekommer där petroleumprodukter har hanterats, förvarats eller använts. Exempelvis drivmedelsanläggningar, biltvättar, verkstäder, olika industrier, oljeraffinaderier, oljedepåer, avloppsreningsverk, förbränningsanläggningar m.fl. (Naturvårdsverket).  

 alifaterfig1

Figur 1. Alifater utgör en stor del i smörjoljor. Foto: Flood G. CC

 

Spridningsvägar för olika faser och medier

Jord 

Alifatiska kolväten kan sprida sig vidare från jord till porgasen genom förångning och sedan vidare till omgivande luft. Från jord kan alifatiska kolväten även transporteras ner till grundvattenytan och lösa sig i grundvatten. Desto längre kolkedja desto större är föreningens fastläggningsförmåga i jorden. Alifatiska kolväten med 5–8 kolatomer har en relativt låg löslighet i vatten och hög flyktighet (WHO).

Vatten 

Desto kortare kolkedja desto mer lättlöslig är alifaterna i vatten och de kan därför sprida sig längre ifrån källan. De tyngre alifaterna (längre kolkedjor) löser sig inte lika lätt i vatten och har därav en lägre spridningsbenägenhet från föroreningskällan. Långa kolkedjor har sämre biotillgänglighet och är därför svårare att bryta ner för mikroorganismer. De längre kolkedjorna binder i större utsträckning till organiskt material (WHO).  

 alifaterfig2
Figur 2. Oljespill i New Orleans. Alifater flyter i regel på ytan av vatten. Foto: Christoffer D. McLaughlin. CC

Miljö- och hälsorisker

Miljörisker

Alifatiska kolväten kan tas upp av mikroorganismer i marken, de lättlösliga alifaterna med kortare kolkedja tas lättare upp av mikroorganismer och har därför större påverkan. De tyngre alifatfraktionerna tas inte upp lika lätt av mikroorganismer då de inte är lika lättlösliga. Men de tyngre fraktionerna kan ändå påverka mikroorganismerna genom att förorena ytorna på organismen eller genom att påverka jordens struktur negativt.1 Påverkan på vatten kommer i första hand bero på alifatfraktionens löslighet i vatten.2

Hälsorisker

Akuttoxiciteten är låg hos alifatiska kolväten men kan ge negativa hälsoeffekter vid långvarig exponering. De lättflyktiga alifatfraktionerna, de med lågt kolantal, är toxiska vid inandning och kan leda till nervskador samt vara reproduktionsstörande.

Tyngre alifatfraktioner kan ge leverskador vid oral exponering eller inandning.1

Alkaner har generellt låg toxicitet men alkaner med 5 eller fler kolatomer kan ge narkotiska effekter om höga koncentrationer inhaleras. Exponering för n-hexan kan orsaka bestående nervskador. Alkener är inte speciellt toxiska, men de har bedövande egenskaper (SPI rekommendationer).

Tabell 2. Toxikologiska data, oralt intag och inhalation. Tolerabelt dagligt intag, TDI per kg kroppsvikt och dag samt referenskoncentration i luft, RfC (WHO).

Ämne

TDI mg/ kg dag

RfC mg/m3

Alifater C5-C6

2

6

Alifater C6-C8

2

6

Alifater C8-C10

0,1

1

Alifater C10-C12

0,1

1

Alifater C12-C16

0,1

1

Alifater C16- C35

2

-

 

Riskbedömning

Spill av petroleumprodukter i små mängder är relativt vanligt förekommande då dessa produkter används inom många olika områden. Akuttoxiciteten är låg hos alifatiska kolväten men kan ge negativa hälsoeffekter vid långvarig exponering. Toxiciteten varierar för de olika föreningarna (SPI rekommendationer).

Generella riktvärden för de olika alifatiska fraktionerna finns här.

I grundvatten har riktvärden avseende alifatiska fraktioner tagits fram för drivmedelsanläggningar (SPI rekommendationer).

Hälsa

Det finns inga svenska gränsvärden för alifatiska kolväten i dricksvatten, enligt Svenska petroleum institutet (SPI) ska alifater ha en generell lukt- och smakgräns på 0,1 mg/l.

World Health Organisation, WHO, har tagit fram hälsobaserade värde på 15mg/l respektive 0,3 mg/l för dricksvatten avseende alifatfraktionerna >C5-C8 och >C9-C16 (WHO).  

Miljö

Jord  

Vid bedömning av förorenade områden styrs de generella riktvärden för förorenad mark. Länk till generella riktvärden finns här.) 

Alifatiska kolväten kan tas upp av mikroorganismer i marken, alifaterna med kortare kolkedja tas lättare upp av mikroorganismer och har därför större påverkan. De tyngre alifatfraktionerna tas inte upp lika lätt av mikroorganismer men kan ändå påverka genom att förorena ytorna på organismen eller genom att påverka jordens struktur negativt.

Skydd av ytvatten 

Det finns inga framtagna gränsvärden av Havs- och vattenmyndigheten (HAV) avseende alifatiska kolväten. Däremot har SPI tagit fram riktvärden för grundvatten avseende skydd av ytvatten.

Angående undersökningar 

För generella provtagningsstrategier se: http://fororenadeomraden.se/index.php/undersoekningsstrategier/provtagningsstrategier 

För mediespecifik provtagning se:  

http://fororenadeomraden.se/index.php/undersoekningsstrategier/medier  

Jord 

Vid provtagning av jord bör utgångsläget vara att halterna av alifatiska kolväten i jorden är heterogent fördelade. Eftersom den mängd jord som tas ut för själva analysen är mycket liten är det viktigt att homogenisera provet (kräver provberedning på labb) för att få en jämn fördelning av föroreningshalter i provet. En fotojoniserings detektor (PID) kan användas som fältinstrument för att detektera och mäta flyktiga organiska kolväten (VOC). Instrumentet ger endast information om att flyktiga ämnen finns men inte vilken typ av organiska kolväten. Vid höga halter av alifatiska kolväten i jord kan det beroende på syftet med undersökningen vara motiverat att även göra undersökningar i porluften då flera av föreningarna kan övergå i gasform. Vid provtagning av flyktiga föreningar bör lämpliga diffusionstäta provkärl användas. Provkärlen bör förslutas snabbt för att undvika avgång till omgivande luft.  

Vatten 

Vid installation av grundvattenrör med syfte att provta för alifatiska kolväten bör filtret på grundvattenröret installeras så det skär grundvattenytan. Inför provtagning av grundvatten bör vattnet i grundvattenröret omsättas före provtagning. Provtagningsutrustningen ska vara tillverkade av inerta material. Slangar ska sköljas igenom med avjoniserat vatten mellan provtagningstillfällena. Vid provtagningen av flyktiga föreningar kan bailers vara olämpliga att använda då det är risk för avgång till omgivande luft. Vid provtagningen av flyktiga föreningar bör provkärl förslutas snabbt.   

Sediment 

Sedimentprover ska tas på ackumulationsbotten där föroreningarna ansamlas och inte omlagras. Fördelningen av föroreningar i sedimenten kan anses vara homogena horisontellt men kan variera i djupled.

Fyllnadsmassor  

Partikelbundna föroreningar i fyllnadsmassor har ofta stor haltvariation både i sidled och i djupled då äldre utfyllnader oftast gjordes med för dagen tillgängliga massor med rätt geotekniska egenskaper men med mindre hänsyn till innehållet av farliga ämnen. Provtagning av fyllnadsmassor bör därför provtas systematiskt i tredimensionella rutnät både i sidled och djupled. Underliggande ostörda jordlager (torrskorpelera, tät lera, morän, sand) bör aldrig ingå i samma jordprov som den ovanliggande påverkade jordmassan.  

Provhantering, provtagningskärl och analysmetoder 

För att rätt provtagningskärl ska användas vid specifika prov är det viktigt att kontakta analyserande labb för en diskussion om provhantering så som filtrering eller surgörande av provet och rätt provkärl. Viktigt är att provkärl fylls till brädden och förvaras mörkt och kallt under transport till laboratorium. Då flera av fraktionerna är flyktiga är det viktigt att försluta kärlet väl och snabbt efter provtagning.

LÄMPLIGA ÅTGÄRDSMETODER 

Läs mer under respektive metod för att bättre kunna bedömma om metoden är möjlig att använda i en specifik föroreningssituation.

In situ

Air Sparging för de kortare och Biosparging för de längre alifaterna
Biologisk behandling
Flerfasextraktion 
Fytosanering
Grundvattenpumpning och behandling
Inneslutning/barriärteknik
Jordtvätt
Kemisk oxidation
Kemisk reduktion
Porgasextraktion/bioventing - främst alifater <C12
Stabilisering/solidifiering
Termisk behandling
Övervakad naturlig självrening

Ex situ 

Baseras på att schaktning är möjlig.
Biologisk behandling
Deponering
Gräv- och schaktsanering
Jordtvätt
Termisk behandling

Referenser och fördjupning

IVL – Svenska miljöinstitutet, 2018. Påverkan från naturligt organiskt material i GC-MS analyser. Petroleumförorenade jord- och vattenprover.

Naturvårdsverket, 2020. Branschlistan (2020). https://www.naturvardsverket.se/globalassets/vagledning/fororenade-omraden/inventering/branschlistan-2020-fororenade-omraden.pdf

Naturvårdsverket, 2009 rapport 5976. Riktvärden för förorenad mark.

SPI, 2010. Efterbehandling av förorenade bensinstationer och dieselanläggningar.

WHO, 2008: Petroleum products in drinking water, Background document for development of WHO Guidelines for drinking water quality. WHO/SDE/WSH/05.08/123https://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/petroleum.pdf