Monoaromater
- Detaljer
- Senast uppdaterad fredag, 27 januari 2023 11:03
Inledning
Egenskaper
Verksamheter
Spridningsvägar
Risker
Undersökningar
Åtgärdsmetoder att beakta
Referenser
-
Inledning
Aromatiska kolväten är organiska föreningar som består av väte och kolatomer i en ringstruktur, där bensen är den enklaste formen. Aromatiska kolväten förekommer bland annat i petroleumprodukter. Petroleumprodukter innehåller flera typer av olika kolväteföreningar och andelen varierar för de olika petroleumprodukterna. Därav förekommer aromatiska kolväten ofta på platser där petroleumprodukter har hanterats, förvarats eller använts. I gruppen aromater ingår även bensen, toulen, eten och xylen men de beskrivs specifikt här. Polycykliska aromatiska kolväten (PAH) har flera sammansatta bensenringar och utgör en egen grupp inom aromatiska kolväten, och ingår inte i detta avsnitt men beskrivs istället här.
Egenskaper
Fysikaliska och kemiska egenskaper
Aromatiska kolväten är en cyklisk, plan molekyl. Särskiljande för aromatiska kolväten är deras ringstrukturer med konjugerade dubbelbindningar (elektronerna delokaliseras över alla bindningar).
Figur 1. Avbildning av bensenringens struktur och elektronfördelning. Aromatiska kolväten grupperas vanligtvis utifrån kolkedjans längd i följande grupper:
Aromater >C8-C10
Aromater >C10-C16
Aromater >C16-C35
Dessa grupperingar för aromatiska kolväten används vanligtvis vid rapportering av analysresultat från laboratorium. Där halter för de olika fraktionerna (grupperingarna) erhålls istället för halter av de enskilda föreningarna.
Vid analys av aromater C16-C35 bestäms halten utav föroreningsgrupperna metylpyrener/metylfluoranter respektive metylkrysener/metylbenso(a)antracener. Tillsammans utgör de 26 föreningarna i de två grupperna summahalten för aromater >C16-C35.
Bensen C6H6 är det enklaste aromatiska kolvätet. Toluen, etylbensen och xylener är aromatiska kolväten C6-C9, med en etylgrupp (etylbensen) eller metylgrupper (toluen – en metylgrupp och xylener - 2 metylgrupper) kopplade till kolväten på bensenringen. De lättflyktiga föreningarna bensen, toluen, etylbensen och xylener grupperas vanligtvis och benämns BTEX. Råolja som betecknas som ”aromatrik” avser då de lättflyktiga aromatföreningarna BTEX. Enskilda BTEX-föreningarna beskrivs inte specifikt i det här avsnittet men har en egen artikel.
Aromatiska kolväten är generellt mer polära än de alifatiska kolvätena med motsvarande längd på kolkedjan. Det gör att aromatiska kolväten generellt är mer lättlösliga i vatten än alifatiska kolväten. Aromatiska kolväten med 5–8 kolatomer har en relativt låg löslighet i vatten och hög flyktighet. Generellt är dock aromatiska kolväten mindre flyktiga än motsvarande alifatiska kolväten (WHO 2008).
I tabell 1 redovisas fördelningsfaktorer mellan oktanol och vatten samt organiskt kol och vatten för respektive grupp. Fastläggningen av jord beskrivs med fördelningsfaktorn mellan organiskt kol och vatten, KOC, där ett högre värde beskriver större fastläggning i jord. Flyktigheten beskrivs av Henrys konstant i tabell 1, där ett högre värde anger större flyktighet.
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
Aromater C8-C10
1800
6500
0,43
Aromater C10-C16
5500
30 000
0,027
Aromater C16-C35
1800
6500
0,43
Naturlig förekomst och bakgrundshalter
Aromatiska kolväten förekommer i flera organiska material och förekommer i råolja.
Lignin, en vegetabilisk polymer som fungerar som bindemedel i växter, är den största källan till aromatiska kolväten i petroleum (IVL C 305). Träd består till 20–30 % av lignin, därav förekommer aromatiska kolväten naturligt i både mark, vatten och sediment (Novaes E. 2010).
Förekomst i verksamheter
Aromatiska kolväten förekommer ofta på platser där petroleumprodukter har hanterats, förvarats eller använts. Exempelvis drivmedelsanläggningar, biltvättar, verkstäder, industrier, oljeraffinaderier, förvaringsplatser för petroleumprodukter m.fl (SPI rekommendation).
Aromatiska kolväten har historiskt utgjort en stor andel av kolvätena i bensin. De aromatiska kolvätena som återfinns i bensin 98 och bensin 95 är bensen, toluen, etylbensen och xylener samt aromater >C8-C10 (tetrametylbensen samt isomerer av följande ämnen etyltoluen, dietylbensen, trimetylbensen och propylbensen) och >C10-C16 (bifenyl, isomerer av metylnaftalen, dimetylnafta) (WHO 2008).
Fram till år 2000 låg andelen aromater i bensin ofta på 40–60 %. På senare år har andelen aromater i bensin minskats på grund av de hälsoskadliga emissioner som bildas vid förbränning. Vid år 2011 utgjordes bensin av 30–35 % aromatiska kolväten. Vid år 2011 utgjordes dieselbränslen av 3–5 % aromatiska kolväten, eldningsolja utgjordes till 25 - 35 % av aromatiska kolväten(SPI rekommendation).
För Naturvårdsverkets hela branchlista se här.
Spridningsvägar för olika faser och medier
Jord
Oljeprodukter (innehållandes aromatiska kolväten) som kommer ut i naturen kan genomgå olika processer som förångning, fotokemisk nedbrytning, biologisk nedbrytning eller utspädning till vatten. De alifatiska kolvätena förutom cykloalkaner är mer lättnedbrytbara än aromatiska kolväten. För aromatiska kolväten gäller att desto längre kolkedja desto mer svårnedbrytbar är föreningen (IVL C 305). Generellt sett är aromatiska kolväten är inte särskilt flyktiga, men de kan avgå från jord till porluft och sedan vidare till omgivande luft.
Aromatiska kolväten med 5–8 kolatomer har en relativt låg löslighet i vatten och hög flyktighet. Generellt sett är aromatiska kolväten relativt polära vilket gör att de kan lösa sig i vatten och spridas från jord till grundvatten och ytvatten.
Vatten
Aromatiska kolväten är generellt mer lättlösliga i vatten än de alifatiska kolvätena med motsvarande längd på kolkedjan. Generellt, innebär det att aromatiska kolväten tenderar att lösa sig i vatten hellre än att förångas till luft. Därav anrikas aromatiska kolväten oftare i vatten än i luft. Löslighet och biotillgänglighet minskar med ökande kolkedja. Längre kolkedjor binder i större utsträckning till organiskt material.
Miljö- och hälsorisker
Länk till Generella riktvärden
https://www.naturvardsverket.se/upload/stod-i-miljoarbetet/vagledning/fororenade-omraden/berakning-riktvarden/generella-riktvarden-20160707.pdf
I grundvatten har riktvärden avseende alifatiska fraktioner tagits fram för drivmedelsanläggningar.
Miljörisker
Påverkan på vattenmiljön kommer bero på aromatfraktionens löslighet i vatten, förångning, och nedbrytning av mikroorganismer. Desto lägre molekylvikt för aromatfraktionen desto mer vattenlöslig är den. I fall då aromatiska kolväten kommit ut i mark eller vatten kan även solen bryta ner (fotokemisk nedbrytning) kolväteföreningarna (WHO 2008) om de är ytligt belägna. Beroende på kolkedjans längd bildas olika nedbrytningsprodukter vars egenskaper varierar.
Hälsorisker
För aromatiska kolväten finns bara toxicitetsdata för C7-C8, för fraktionerna C9-C16 och C16-C35 baseras toxicitetsdata på fraktionerna C8-C11. Det finns ingen toxicitetsdata för fraktioner med mer än 35 kolatomer, men dessa är inte troliga att absorberas oralt eller genom huden vid exponering (WHO 2008).
För aromater C7-C8 som bland annat utgörs av BTEX finns den bästa bedömning avseende toxicitet. Bensen är en känd cancerogen, medan toluen, etylbensen, xylener och andra bensenderivat har lägre toxicitet (WHO 2008).
För aromater >C8-C16 finns 77 föreningar men referensdoser, RfD, för oralt intag finns bara för 8 av dessa. Oralt intag av en blandning av naftalener/metylnaftalener har vid försök på råttor har bland annat visats kunna ge ökat antal celler (hyperplasi) i urinblåsa och förstorad (hypertrofi) sköldkörtel (WHO 2008).
För aromater >C16-C35 har det funnits begränsade toxikologiska data och därav valdes pyren (ett polycykliskt aromatiskt kolväte, PAH) som en konservativ representant avseende referensdos (RfD) för gruppen aromater >C16-C35 (WHO 2008). RfD motsvarar termerna tolerabelt dagligt intag (TDI).
Toxikologiska data för oralt intag och inhalation finns för de olika fraktionerna och redovisas i tabell 2.
Tabell 2. Toxikologiska data, oralt intag och inhalation. Tolerabelt dagligt intag, TDI per kg kroppsvikt och dag samt referenskoncentration i luft, RfC (NV rapport 5976).
Ämne
TDI mg/ kg dag
RfC mg/m3
Aromater C8-C10
0,04
0,2
Aromater C10-C16
0,04
0,2
Aromater C16-C35
0,03
0,05
Riskbedömning
Spill av petroleumprodukter i små mängder är relativt vanligt förekommande då dessa produkter används inom många olika områden. Toxiciteten varierar för de olika föreningarna (WHO 2008).
Hälsa
Det finns inga svenska gränsvärden för aromatiska kolväten >C8 -C35 i dricksvatten, enligt Svenska petroleum institutet (SPI) ska alifater ha en generell lukt- och smakgräns på 0,1 mg/l (SPI rekommendation). World Health Organisation, WHO, har tagit fram hälsobaserade värden för de olika aromatfraktionerna. De hälsobaserade värdet för aromatiska kolväten >C8-C16 på 0,12 mg/l; aromatiska kolväten >C16-C35 0,09 mg/l. Det finns även framtagna hälsobaserade värden för BTEX (WHO 2008).
Miljö
Jord
Vid bedömning av förorenade områden styrs de generella riktvärden för förorenad mark. Länk till generella riktvärden finns här.)
Skydd av ytvatten
Det finns inga framtagna gränsvärden av Havs- och vattenmyndigheten (HAV) avseende aromatiska kolväten. Däremot har SPI tagit fram riktvärden för grundvatten avseende skydd av ytvatten (SPI rekommendation).
Angående undersökningar
För generella provtagningsstrategier se: https://fororenadeomraden.se/index.php/undersoekningsstrategier/provtagningsstrategier
För mediespecifik provtagning se:
https://fororenadeomraden.se/index.php/undersoekningsstrategier/medier
Ämnesspecifika saker som är bra att tänka på vid provtagning
Jord
Vid provtagning av jord bör utgångsläget vara att halterna av aromatiska kolväten i jorden är heterogent fördelade. Gäller främst de tyngre aromatiska kolvätena, som lättare binder till partiklar. Aromatiska kolväten med kortare kolkedjor tenderar till att sprida sig mer och påträffas ofta i högst halt kring grundvattenytan. 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 aromatiska 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 metallfritt 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. Aromaterna kan samlas som fri fas ovanpå vattenytan.
Sediment
Sedimentprover ska tas på ackumulationsbotten där föroreningarna ansamlas och inte omlagras. Fördelningen av föroreningar i sedimenten kan anses vara homogena spatialt 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 vissa av fraktionerna är flyktiga är det viktigt att försluta kärlet väl och snabbt efter provtagning.
Ågärdsmetoder att beakta
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 självreningEx situ
Biologisk behandling
Deponering
Gräv- och schaktsanering
Jordtvätt
Termisk behandlingReferenser 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