BTEX

Inledning 
Egenskaper
Verksamheter
Spridningsvägar
Risker
Riskbedömning
Undersökningar
Åtgärdsmetoder att beakta
Referenser


Inledning

Ämnesgruppen består av enklare aromatiska molekyler med enbart en bensenring. De grupperas för att de alla är lättflyktiga och delar kemiska egenskaper. De har viss grad av vattenlöslighet och kan därmed förorena grund- och ytvatten. Stora mängder produceras och förbrukas årligen och de används främst som prekursorer för produktion av andra mer komplexa organiska molekyler som till exempel plaster. De förekommer även i bensin vilket gör att de är bland de vanligare föroreningarna vid drivmedelsanläggningar.

 btexfigur1struktur
 

Figur 1. Strukturer av BTX, dvs här saknas etylbensen.

 

Egenskaper

Fysikaliska och kemiska egenskaper

BTEX är karaktäriserade av att de har lägre densitet än vatten och hög flyktighet. Gaserna har högre densitet än luft, de flyter alltså på vatten men sjunker till markytan i gasform. I Tabell 1 redovisas de fysikaliska egenskaperna. De har viss löslighet i vatten och kan därmed förorena grundvatten. I ytvatten är föroreningen dock relativt kortlivad och bryts ned eller dunstar till luften, men om det sker en konstant tillförsel kan ämnena ändå ha en negativ påverkan. Liksom för andra kolväten så innebär färre kolväten högre flyktighet och vattenlöslighet. Bensen är flyktigast och har högst löslighet i vatten medan Xylenerna har lägst löslighet och högst kokpunkt. För mer detaljerad info om ämnenas egenskaper se PubChem.

Tabell 1. Fysiska egenskaper för bensen, toluen, etylbensen och xylen.

Ämne

Molekylform

Densitet (g/cm3)

Smältpunkt (°C)

Kokpunkt
(°C)

Löslighet i vatten (g/l)

Bensen

C6H6

0,88

5,53

80,1

1,81

Toluen

C6H5CH3

0,87

-95

111

0,52

Etylbensen

C6H5CH2CH3

0,8665

-95

136

0,169

Orto-xylen

C6H4CH3CH3

0,88

-24

144,4

0,02

Meta-xylen

C6H4CH3CH3

0,86

-48

139

0,160

Para-xylen

C6H4CH3CH3

0,861

13,2

138

0,165

 

Naturlig förekomst och bakgrundshalt

BTEX finns i råolja och bildas även vid förbränning och i biologiska processer av mikrober och växter (Suzuki et al 2006). Naturlig halt och bakgrundshalt av BTEX är i Sverige ofta försumbar jämfört med de platser där de påträffas som resultat av antropogen verksamhet.

 

Förekomst i verksamheter

Den huvudsakliga användningen av BTEX är som startämne för produktion av plaster så som PET eller andra mer komplexa organiska molekyler. De används också som antiknackmedel i bensin och som lösningsmedel i till exempel tinner. Bensen kan vara ett stort problem som luftförorening men halterna har minskats i bensin och även katalysatorer bidrar till lägre utsläpp vilket återspeglar sig i luftmätningar i städer (Naturvårdsverket). Xylen används inom olje- och gasexktraktion för att lösa upp täta organiska pluggar i systemet. Detta har ibland lett till förorening av grundvatten vid s.k. hydraulisk spräckning (Mansoor et al 2012).  

För Naturvårdsverkets hela branschlista se här.

För Vattenmyndigheternas branschlista för bedömning av risk för grundvatten där bensen använts se här.   

 BTEXfig2oljeraff
 Figur 2. Oljeraffinaderi där BTEX separeras ur råolja.

Spridningsvägar för olika faser och medier

Jord

BTEX binder svagt till jord och är relativt vattenlösliga vilket gör att spridningsförutsättningarna är stora från jord till yt- och grundvatten. För organiska ämnen uttrycks rörligheten i mark med hjälp av Koc-värdet; vilket är kvoten mellan halten sorberad till organisk kol och halten i porvattnet. Ett högre värde innebär att ämnet binds starkare till fast material. Bensen har ett Koc-värde på 59 - 85 l/kg, toluen 182 l/kg, etylbensen 520 l/kg och xylen 39 - 407 l/kg vilket kan jämföras med t.ex. PAH:er på 800 - 500000 l/kg (EPA). BTEX är även flyktiga och man bör vänta sig att hitta dem i markens luftporer där spill och kontaminering har skett. I porer kan föroreningarna finnas kvar betydligt längre än i övriga miljöer eftersom nedbrytning av BTEX blir hämmad i anaeroba förhållanden (Sofia Blanck Nr 130).

Sediment

BTEX påträffas i vanliga fall inte i höga halter i sediment eftersom de är lättare än vatten och relativt flyktiga, men kan spridas bundet till partiklar eller i fri fas blandat med ämnen som är tyngre än vatten, till exempel stenkolstjära eller blandat med PAH. Halterna av BTEX i sediment styrs därför av lokala föroreningskällor från industri som till exempel gamla gasverk, oljeraffinaderier och hamnar (Alpar & Bedri 2010).

Vatten

Eftersom BTEX är vattenlösligt kan de spridas med vatten. I markvatten är det dock viktigt att tänka på att ämnena är flyktiga och därför bör både markvattnet och porgas undersökas. Både E85 och bensin innehåller BTEX och enligt studier vid Uppsala universitet är risken för att E85 kontaminerar grundvatten med BTEX högre även fast halten BTEX i E85 är lägre än i bensin (Sofia Blanck Nr 130).

 

Miljö- och hälsorisker

Miljörisker

BTEX har viss potential för att bioackumuleras då de är fettlösliga men bioackumulationsfaktorerna är små (Sofia Blanck Nr 130). Några studier av ekotoxikologiska effekter har genomförts och visat på störd utveckling av växter och insekter (Da Silva Junior et al. 2019). Bensen är den mest giftiga av BTEX och har visat akuttoxiska effekter på råttor och inducerat cancer och fortplantningsproblem vid så låga halter som 20 mg/L och fortplantningsproblem hos fisk vid 1 mg/L (Pub chem tox).

Hälsoeffekter

Bensen är en känd cancerogen och orsakar främst leukemi, de andra BTEX-föreningarna har inga indikationer på att vara human cancerogener men kan ha andra negativa hälsoeffekter. Alla BTEX-föreningarna har narkotiska effekter som kan lämna permanenta skador på nervsystemet. Långtidsexponering av bensen skadar benmärgen och leder till anemi, stora intag är dödligt då det stör hjärtrytmen (Pub chem tox).

Tabell 2. Indata för beräkning av riktvärden av SPI och Naturvårdsverket. Fysikaliska egenskaper och hälsoriskvärden samt haltkriterier för ytvatten.   

 

 

Ämne

Fysikalisk­kemiska egenskaper

Hälsorisker

Miljö

 

Koc

Kow

Henry´s

TDI

RISKoral

RfC RISKinh

Haltkriterie grundvatten

Luft

Vatten

Sediment

l/kg

l/kg

mg/kg,d

mg/m3

(mg/l)

µg/m3

µg/l

mg/kg

Bensen

74

135

0,16

0,00018*

0,0017*

0,0005

5

5

1,5

Toluen

123

537

0,19

0,223

0,26

0,35

0,6

5

5

Etylbensen

339

1 413

0,27

0,097

0,77

0,15

0,3

5

5

Xylen

263

1 445

0,17

0,179

0,1

0,25

0,6

5

5

* För genotoxiska cancerogena ämnen används värden för RISKoral och RISKinh för genomsnittlig livstidsexponering.

 

Riskbedömning

Eftersom BTEX är flyktiga blir de ofta styrande vid kontamineringar i mark, eftersom de kan lämna marken och ta sig in i byggnader där människor vistas och därmed utgöra en hälsofara (SPI rekommendation). Naturvårdsverkets generella riktvärden för förorenad mark har separata riktvärden för enskilda BTEX men skiljer inte på de olika isomererna för xylen. I tabell 2 redovisas den data som ingick modellerna som var styrande i framtagandet av de generella riktvärdena för förorenad mark.

Enligt Luftkvalitetsförordning (2010:477) får årsmedelvärdet för bensen i luft utomhus inte överstiga 5 µg/m3.

Av BTEX är endast bensen är upptagit dricksvattenföreskrifterna SLVFS 2001:30 och gränsvärdet är 1 µg/l.

Gaserna av BTEX är biotillgängliga. Lösta i vatten är BTEX också biotillgängliga men rörligheten av BTEX är relativt stor, det som är adsorberat idag kan vara löst nästa dag, och man bör inte enbart betrakta gasform eller löst form i riskavvägningar. Markens fysikaliska egenskaper påverkar spridningsmöjligheterna och varje enskilt fall måste bedömas var för sig. Här finns mer information om biotillgänglighet vid efterbehandling och riskbedömning: rapport 5895.

Skydd av ytvatten

Av BTEX finns det enbart ett riktvärde för bensen när det gäller skydd av ytvatten. Men även de andra ämnena kan påverka vattenlevande organismer. Enligt HVMFS 2019:25 får koncentrationen av bensen inte överstiga 50 µg/l eller årsmedelvärdet överstiga 8 µg/l i havet eller 10 µg/l i inlandet.

 

Angående undersökningar

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

För mediespecifik provtagning se:

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

Kemisk reduktion

Porgasextraktion/bioventing - främst alifater <C12
Stabilisering/solidifiering
Termisk behandling
Övervakad naturlig självrening

Ex situ

Biologisk behandling
Deponering
Gräv- och schaktsanering
Jordtvätt
Termisk behandling

Ämnesspecifika saker som är bra att tänka på vid provtagning och mätning

Ofta kan BTEX vara lättare att påvisa i porgas och grundvatten än i jord. Provtagning av dessa medier kan därför användas för att indikera om BTEX finns i närområdet. Haltgradienter kan användas för att spåra eventuella källområden i jord. Halter i porgas påvisas lätt i fält med PID-instrument då ämnena är flyktiga och ofta ger starkt utslag på PID. Om halter i porgas bedöms orsaka problem i inomhusluft kan provtagning där det är möjligt kompletteras med provtagning av inomhusluft för att bedöma om modelleringen (riktvärdesmodellen) av halter i porgas stämmer med halter i inomhusluft och faktisk exponering. De faktiska halterna i inomhusluft är ofta beroende av byggnadstyp, grundläggning och ventilation vilket gör det svårt att modellera halter i jord/porgas/grundvatten mot halter i inomhusluft.

 

Åtgärdsmetoder att beakta

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

Referenser och rekommenderad läsning

Alpar Bedri & Unlu Selma. Volatile Aromatic Compounds (BTEX) in Sediments Offshore Zonguldak Industrial Region, Black Sea, Turkey. Asian J. Chem. / 2010 / 22(5) / pp 3531-3540

da Silva Júnior, F.M.R., Mendonça, F.S., Volcão, L.M. et al. Ecotoxicological assessment of BTEX to soil organisms using a terrestrial microcosm: multispecies soil system (MS-3). Int. J. Environ. Sci. Technol. 16, 4465–4470 (2019). https://doi.org/10.1007/s13762-018-2053-8

Havs- och vattenmyndighetens författningssamling. Föreskrifter om klassificering och miljökvalitetsnormer avseende ytvatten, HVMFS 2019:25.

Livsmedelsverkets författningssamling (SLVFS 2001:30), LIVSFS 2017:2 om ändring i Livsmedelsverkets föreskrifter, Livsmedelsverket, 2017.

Naturvårdsverket rapport 5799, Förslag till gränsvärden för särskilda förorenade ämnen, 2008, https://www.naturvardsverket.se/Documents/publikationer/620-5799-2.pdf

Naturvårdsverket, Genrella riktvärden för förorenad mark, 2016 https://www.naturvardsverket.se/upload/stod-i-miljoarbetet/vagledning/fororenade-omraden/berakning-riktvarden/generella-riktvarden-20160707.pdf

Naturvårdsverket rapport 5888. Provtagningsstrategier för förorenad jord.

Naturvårdsverket rapport 5895. Biotillgänglighet som företeelse och vid riskbedömningar av förorenade områden.

Naturvårdsverket rapport 5976. Sammanställning av indata till riktvärdesmodellen. Riktvärden för förorenad mark.

SGF rapport 2:2013. Fälthandbok: Undersökningar av förorenade områden. ISSN 1103-7237.

SGU rapport 2013:01: Bedömningsgrunder för grundvatten.

Sofia Blanck. Nedbrytning och rörlighet av bensen, toluen, etylbensen och xylener i mark- en jämförelse mellan simulerade spill av bensin och E85. Projektrapport från utbildningen i Ekotoxikologi. Nr 130.

Suzuki H, Ohnishi Y, Furusho Y, Sakuda S, Horinouchi S. Novel benzene ring biosynthesis from C(3) and C(4) primary metabolites by two enzymes. J Biol Chem. 2006 Dec 1;281(48):36944-51. doi: 10.1074/jbc.M608103200. Epub 2006 Sep 26. PMID: 17003031.