HỢP CHẤT DỄ BAY HƠI VOCs

TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC CÁC HỢP CHẤT DỄ BAY HƠI (VOCs) TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH VÀ MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG

VOCs là một thuật ngữ chung cho các hợp chất hữu cơ, có áp suất hơi cao và trở thành khí ở áp suất và nhiệt độ môi trường xung quanh.

VOCs thường được theo dõi vì chúng là nhân tố chính góp phần tạo ra sương mù quang hóa. Nhiều loại có hại cho sức khỏe con người, một số được xếp vào loại gây ung thư.

Các nguồn chính của VOCs là khí thải từ các quy trình công nghiệp (đặc biệt là các quy trình liên quan đến dung môi), thất thoát do bay hơi từ kho xăng và thậm chí là các nguồn tự nhiên như cháy rừng.

Thông thường, mọi người chọn đo một nhóm VOCs, được gọi chung là BTEX, bao gồm benzen, toluen, etylbenzen và xylen (thường được biểu thị bằng tổng số xylen (m + p). Bộ BTEX đã trở nên phổ biến, vì chúng dễ theo dõi và cung cấp một bức tranh toàn cảnh về VOCs và có mặt ở hầu hết các khu vực thành thị.

Benzen

Benzen (C6H6) là một chất lỏng trong suốt, không màu và dễ cháy, có mùi ngọt như xăng.

Benzen được tìm thấy trong không khí xung quanh do đốt cháy nhiên liệu, chẳng hạn như than, xăng và gỗ.

Benzen phổ biến trong nhiên liệu không chì, nơi nó được thêm vào để thay thế cho chì, cho phép vận hành trơn tru hơn.Nồng độ benzen trong nhiên liệu đã từng cao tới 20%, nhưng hiện nay đã giảm xuống còn <1% ở nhiều quốc gia, do các tác động có hại cho sức khỏe.

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) phân loại benzen là chất gây ung thư nhóm một. Tiếp xúc lâu dài với nồng độ benzen cao gây ra bệnh bạch cầu và ảnh hưởng đến các tế bào hồng cầu và bạch cầu. Các tác động ít nghiêm trọng hơn đến sức khỏe có thể xảy ra ở nồng độ thấp hơn, gây đau đầu, buồn nôn, buồn ngủ và thậm chí bất tỉnh. WHO đã không đặt ra tiêu chuẩn về nồng độ benzen trong môi trường xung quanh, tuyên bố rằng không có mức phơi nhiễm an toàn. Nhiều quốc gia sử dụng tiêu chuẩn trung bình hàng năm là 3,6 µg m-3.

Toluene

Toluene (C7H6), còn được gọi là metylbenzen, là một chất lỏng không màu, có mùi giống dung môi.

Toluene không đắt và sản xuất đơn giản, và được sử dụng rộng rãi trong các quy trình công nghiệp như một dung môi. Một lượng đáng kể toluen được sử dụng trong các quy trình công nghiệp trên toàn thế giới, với hơn 20 tỷ đô la Mỹ được tạo ra từ việc bán toluen trong năm 2013.Trong các mục đích sử dụng phi công nghiệp, toluen có thể được tìm thấy trong xăng như một chất tăng trị số octan và trong keo, dung môi và nhựa.

Etylbenzen

Etylbenzen (C6H5CH2CH3), là chất lỏng không màu, có mùi thơm giống xăng. Ethylbenzene được sử dụng rộng rãi trong các quy trình công nghiệp để sản xuất styrene, sau đó được sử dụng để sản xuất polystyrene. Ethylbenzene cũng có mặt như một dung môi trong mực in, thuốc nhuộm và trong xăng dầu.

Xylene

Xylene (C8H10) là thuật ngữ được sử dụng để mô tả ba đồng phân của đimetyl benzen; m-xylen, p-xylen và o-xylen.

Thông thường nồng độ của mỗi loại được cộng lại với nhau dưới dạng tổng số xylenes. Xylene được tinh chế từ dầu thô và là một chất lỏng trong suốt, nhờn. Xylene được sử dụng rộng rãi trong sản xuất chai nhựa và quần áo polyester và làm dung môi với một loạt các ứng dụng từ làm sạch bảng mạch đến sơn mỏng và vecni.BTEX là một bộ hữu ích để đo lường.

Trong môi trường đô thị điển hình, có rất nhiều VOCs hiện diện, thải ra từ mọi thứ, từ sơn đến khí thải của xe. Phân tích GC-MS điển hình có thể giải quyết nhiều VOC, một số trong số này có thể nằm dưới giới hạn phát hiện của phân tích. BTEX là một trong những thông số cơ bản để đánh giá chất lượng về lượng phát thải VOC từ nhiều nguồn khác nhau.

Ví dụ, benzen thường có trong xăng, khí thải xe cộ và đốt nhiên liệu rắn và lỏng. Trong môi trường đô thị, thường có benzen từ những nguồn này. Nó cung cấp một dấu hiệu tuyệt vời về sự thống trị của xe chạy xăng trong đội xe và hữu ích như một chỉ báo cho lượng khí thải sưởi ấm gia đình từ nhiên liệu rắn.

Phần còn lại của bộ BTEX được tìm thấy trong xăng, nhưng nguồn lớn nhất của chúng là khí thải công nghiệp. Tại các khu dân cư giáp ranh với việc sử dụng đất công nghiệp, bộ BTEX rất hữu ích để đánh giá tác động của công nghiệp đối với các mục đích sử dụng đất khác. Các ngành công nghiệp thường đo BTEX tại hàng rào của họ, để giảm thiểu phát thải VOC và tác động của chúng đối với các cộng đồng xung quanh.

Nhiều người cũng sử dụng giám sát BTEX để đo lường mức độ tiếp xúc của nhân viên với VOC. Điều này thường được thực hiện với các ống hấp thụ được gắn vào quần áo của một người, nhưng cũng có thể và thực tế để làm điều này bằng cách sử dụng phép đo môi trường xung quanh.Ở những khu vực có các ngành công nghiệp sản xuất quan trọng, đặc biệt là những ngành sử dụng keo, dung môi và thuốc nhuộm, thì nồng độ toluen, ethylbenzene và xylenes cao hơn có thể xuất hiện.

Giám sát BTEX sẽ cho phép định lượng những điều này và có thể được sử dụng để xác định các mối quan tâm về sức khỏe và an toàn, chứng minh sự tuân thủ các quy định của địa phương và thậm chí đánh giá xem có rò rỉ trong cơ sở hạ tầng lưu trữ hoặc xử lý hay không.

BTEX thường được đo lường bằng nhiều phương pháp, khác nhau về chi phí, từ rất rẻ đến rất đắt. Phương pháp bạn chọn được quyết định bởi các mục tiêu của dự án giám sát của bạn – các dự án đơn giản sẽ sử dụng các phương pháp rẻ hơn, với độ phân giải thấp hơn.Thông thường, phương pháp lấy mẫu thụ động được sử dụng cho các dự án đơn giản. Các ống được triển khai tại hiện trường, chứa môi trường hấp thụ VOC, với tốc độ đã biết.

Tùy thuộc vào nồng độ dự kiến, chúng có thể tiếp xúc ít hoặc lâu nhất là một tuần hoặc một tháng. Sau đó, các mẫu được xử lý trong phòng thí nghiệm, sử dụng phương pháp phân hủy axit trước khi được phân tích bằng Sắc ký ion hoặc Phép đo phổ khối lượng plasma ghép cảm ứng (ICP-MS).Thường thì 2 mẫu được phân tích trên mỗi địa điểm và giá trị trung bình của các mẫu này được sử dụng.

Ưu điểm của lấy mẫu thụ động là rẻ và đơn giản, nhưng độ phân giải dữ liệu bị hạn chế. Phương pháp phổ biến là đầu lọc 3M hoặc ống hấp phụ. EPA Hoa Kỳ sử dụng phương pháp luận tiêu chuẩn cho các kỹ thuật này, được xuất bản là Phương pháp tổng hợp TO-17.BTEX có thể được đo trong thời gian thực, bằng các kỹ thuật có độ phân giải cao như dụng cụ Khối phổ sắc ký khí (GC-MS). Những dụng cụ tinh vi này có thể đo các hợp chất và nguyên tố ở cấp độ ion để phân biệt cả sự hiện diện và nồng độ của các hợp chất khác nhau.Các thiết bị này có thời gian đo nhanh và thường có thể đo ở độ phân giải ngắn nhất là 30 phút. Tuy nhiên, chúng rất tốn kém để vận hành, hiệu chỉnh và bảo trì. Các hệ thống điển hình cần môi trường được kiểm soát nhiệt độ, và một số thậm chí yêu cầu heli làm khí mang, vốn đang ngày càng trở nên đắt đỏ trên toàn thế giới.

Tại Sao VOCs Bị Hạn Chế Sử Dụng?

▪ Luật pháp các thị trường lớn trên khắp thế giới hạn chế sự hiện diện của các VOC trong thành phẩm.

▪ VOC dễ dàng trở thành khí hoặc hơi, và phơi nhiễm có thể xuất hiện khi hít phải. Chúng cũng có thể đi vào cơ thể nếu bạn ăn hay uống thức ăn hoặc nước nhiễm bẩn, hoặc khi chúng tiếp xúc trực tiếp với da.

▪ VOC, nhất là các VOC bị hạn chế sử dụng, được biết là có ảnh hưởng bất lợi đến sức khỏe con người và/hoặc môi trường.

▪ VOC có thể gây kích ứng da, mắt và hệ hô hấp.

▪ Buồn ngủ, chóng mặt, nhức đầu, run rẩy, lú lẫn và/hoặc bất tỉnh có thể xuất hiện do phơi nhiễm ngắn hạn với mức VOC cao.

▪ Phơi nhiễm lâu dài với mức VOC cao có thể dẫn đến thương tổn các cơ quan, bao gồm hệ thần kinh trung ương, gan và thận.

▪ Khi ở mức cao hơn các mức phơi nhiễm nhất định, một số VOC có thể gây ung thư và tổn thương hệ sinh sản.

▪ Một số VOC, chẳng hạn như toluen, có thể góp phần đáng kể hình thành sương mù, có tác động bất lợi đến sức khỏe con người và có thể làm thiệt hại rừng và cây trồngNgoài ra, trong các dây chuyền cung ứng quần áo và giày dép, VOC được sử dụng rộng rãi trong các chế phẩm hóa học. Một số VOC được sử dụng trong keo dính, lớp phủ vải và da, mực in lụa và da tổng hợp. VOC có thể được tìm thấy như tạp chất trong các nhựa sử dụng polystyrene dùng trong sản xuất khung plastic. Ngoài ra, VOC có thể được sử dụng trong các quy trình như vệ sinh khô, cũng như các thao tác hoàn thiện và khử mỡ hoặc vệ sinhChất kết dính và keo dán Nhìn chung trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp hàng tiêu dùng, các hợp chất VOCs có thể tìm thấy trong:

▪ Mực in vải

▪ Công thức lớp phủ

▪ Công thức hoàn thiện da

▪ Sản phẩm plastic (ví dụ nút)

▪ Cao su

▪ Da tổng hợp