Ethylbenzen

*Jednotlivé znečisťující látky se ohlašují v případě, že dojde k překročení prahové hodnoty pro BTEX (souhrnný parametr pro benzen, toluen, ethylbenzen a xylen). sodný

* Indexové číslo, harmonizovaná klasifikace dle přílohy VI, nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1272/2008 o klasifikaci, označování a balení látek a směsí, ve znění pozdějších předpisů.

Ethylbenzen je bezbarvá hořlavá kapalina s charakteristickým zápachem. Teplota varu činí 136 °C, teplota tání je -95 °C a hustota 867 kg.m^-3. Rozpustnost ve vodě je 150 mg.l^-1. Ethylbenzen je dobře rozpustný v organických rozpouštědlech. Vyskytuje se v přírodních produktech (ropa, kamenouhelný dehet) i ve výrobcích (inkousty, insekticidy, barvy). Kapalina i páry ethylbenzenu jsou hořlavé. Kapalina může akumulovat statický elektrický náboj. Strukturu jeho molekuly zachycuje obrázek 1. Řadí se mezi těkavé organické látky (VOC).

Obrázek 1: Struktura molekuly ethylbenzenu

Ethylbenzen se primárně (z 95%) používá jako surovina při výrobě styrenu. Ze styrenu se následně polymerací vyrábí polystyren. Slouží také k výrobě dalších chemikálií (acetofenon, diethylbenzen), gumy a plastových obalů. Používá se jako rozpouštědlo a ředidlo barev a laků a přidává se do paliv a do asfaltů. Reformovaný benzín obsahuje přibližně 4% obj. ethylbenzenu. Ethylbenzen je složkou (15 – 20% obj.) komerčního produktu xylenů, které se používají jako rozpouštědla.

Největším zdrojem ethylbenzenu v prostředí je těžba a zpracování ropy a používání ropných produktů, hlavně spalování benzínu a jiných paliv. Významným znečišťovatelem je také chemický průmysl. Ethylbenzen se uvolňuje při používání produktů, jako jsou ředidla, nátěry, barvy a laky. Může se dostávat do prostředí vypouštěním průmyslových odpadních vod a únikem ethylbenzenu ze zásobních tanků. Vzniká také při spalování přírodních produktů (lesní požáry). Vyskytuje se i v cigaretovém kouři.

Mezi nejvýznamnější antropogenní zdroje ethylbenzenu patří:

• Těžba a zpracování ropy;
• spalování benzínu a jiných paliv;
• chemický průmysl;
• používání produktů s obsahem ethylbenzenu (ředidla, nátěry, laky).

Ethylbenzen patří mezi neperzistentní organické látky. V prostředí je degradován hlavně pomocí fotooxidace a biodegradace. Ethylbenzen snadno a rychle přechází z vody a půdy do ovzduší. Předpokládá se, že až 99% ehtylbenzenu v prostředí se vyskytuje ve vzduchu. Během přibližně 3 dnů se ethylbenzen ve vzduchu pomocí fotochemické reakce s hydroxylovými radikály přemění na jiné látky. Část ethylbenzenu se vrací do vody nebo půdy pomocí atmosférické depozice. K rozkladu dochází i v povrchových vodách reakcí s ostatními přirozeně se vyskytujícími látkami. V půdě se rozkládá pomocí mikrobiálních pochodů. Bakterie Nocardia oxidují ethylbenzen na kyselinu fenyloctovou. Jako substrát potřebují n-hexadekan nebo n-oktadekan. Na částice půdy se váže poměrně slabě. Může se proto uvolňovat do podzemních vod. V potravních řetězcích se hromadí poměrně málo, avšak řada studií na zvířatech prokázaly negativní vlivy inhalace ethylbenzenu z ovzduší na nervovou soustavu, játra, ledviny a oči. Při výraznějším úniku z bodového zdroje způsobuje ethylbenzen velké škody v ekosystému. Jako ostatní těkavé organické látky se účastní tvorby fotochemického smogu.

Ethylbenzen může vstupovat do těla inhalačně, orálně nebo přestupem kůží. V těle dochází k metabolickým přeměnám. Nejdůležitějším pochodem je oxidace postranního řetězce. Hlavním metabolitem je kyselina mandlová (71,5%) a fenylglyoxylová (19,1%). Tyto metabolity jsou vylučovány močí. Část ethylbenzenu nepodléhá biotransformaci, ale je vylučována v nezměněné podobě (močí, dechem). Pro zhodnocení toho, jak ethylbenzen působí na lidské zdraví je k dispozici jen omezené množství studií. Dosud získané informace ukazují především na negativní, dráždivý vliv na nervovou soustavu, dýchací soustavu a poškození sliznic. Expozice ethylbenzenem může také ovlivnit funkci mozku a poškodit pokožku. Akutní expozice způsobuje neurologické poruchy (závrať, únava) a dráždí oči a dýchací cesty. Chronická expozice může způsobovat poškození jater, ledvin, centrální nervové soustavy a očí. IARC na základě hodnocení z roku 2000 řadí ethylbenzen k potenciálním lidským karcinogenům (skupina 2B). 

V České republice platí pro koncentrace ethylbenzenu následující limity v ovzduší pracovišť: PEL – 200 mg.m^-3, NPK – P – 500 mg.m^-3.

Ethylbenzen v nižších koncentracích nezpůsobuje významné poškození životního prostředí. Výjimkou jsou úniky velkého množství ze zásobních tanků.

Ethylbenzen je zapáchající látka, proto k prvnímu určení jeho úniku může posloužit čich. Hrubou představu o únicích je možné učinit ze spotřeby suroviny či bilance procesu (vstup x výstup).

K detailnějším analýzám a zjištění emisí je možné použít laboratorní stanovení.

Pro stanovení množství ethylbenzenu v kapalných matricích (a jiných těkavých organických sloučenin – VOC) lze použít normu ČSN EN ISO 15680 metodou purge-and-trap a plynovou chromatografií (GC). Nejvhodnější detekci zde představuje hmotnostní spektrometrie v režimu elektronového nárazu (EI), ale mohou být použity i jiné detektory. Mez detekce do značné míry závisí na detektoru, který se používá a na provozních parametrech. Podle této normy lze analyzovat pitnou, povrchovou a podzemní vodou. Odpadní a mořské vody lze stanovit touto metodou po naředění. Lze stanovit přes 60 monocyklických uhlovodíků a alifatických a aromatických halogenderivátů.

Pro stanovení množství ethylbenzenu (a jiných VOC) v kapalných matricích lze použít také normu ISO 11423-1. Metoda je použitelná pro stanovení toluenu, benzenu, xylenů a ethylbenzenu (v normě se používá pro tyto látky zkratka BTX – benzene-toluene-xylene) ve všech vodách, včetně vod odpadních, v koncentracích vyšších než 2 µg/l. Ve vzorcích, které jsou více organicky znečištěny může být tato koncentrace vyšší v závislosti na matrici vzorku. Stanovení je založeno na izolaci ethylbenzenu statickou head-space metodou založenou na rovnováze mezi kapalnou a plynnou fází v uzavřeném systému s následující plynovou chromatografií (GC). Nefiltrovaný vzorek vody se zahřívá v nenaplněné uzavřené nádobce. Po ustavení rovnováhy se odebere injekční stříkačkou určitý objem plynné fáze, který se analyzuje na plynovém chromatografu s kapilární kolonou a s plamenovým ionizačním detektorem (FID). Identifikace se provádí podle retenčních časů a kvantifikace podle výšky píku. Výsledky se udávají v µg/l.

Pro stanovení množství ethylbenzenu lze použít s úspěchem také metodu ISO 11423-2. Metoda popisuje stanovení toluenu, benzenu, xylenů a ethylbenzenu (BTX) ve vodách, včetně odpadních vod, v koncentracích nad 5 µg/l. Stanovení je založeno na extrakci vzorku vody nepolárním rozpouštědlem (např. pentanem) s následující analýzou plynovým chromatografem (GC) s plamenovým ionizačním detektorem (FID). Tímto postupem lze stanovit také další deriváty s obdobnými body varu. Výsledky se vyjadřují v mg/l.

Obecný princip stanovení BTEX v půdách spočívá v extrakci BTEX metodou headspace, purge and trap nebo vakuovou destilací z půdních vzorků a následnou analýzou plynovou chromatografií (GC) ve spojení s hmotnostním detektorem, nebo s plamenoionizačním detektorem (FID):

ISO 15009:2002 popisuje metodu pro kvantitativní stanovení těkavých uhlovodíků včetně ethylbenzenu, naftalenu a těkavých halogenovaných uhlovodíků v půdách metodou plynové chromatografie. Je použitelná pro všechny typy půd. Nižších detekčních limitů lze dosáhnout výběrem vhodné analytické techniky a kvalitou methanolu použitého pro extrakci analytů ze vzorků.

ISO 22155 popisuje statickou head-space metodu pro kvantitativní stanovení těkavých aromatických (včetně ethylbenzenu) a halogenovaných uhlovodíků a vybraných alifatických etherů v půdách metodou plynové chromatografie. Je použitelná pro všechny typy půd. Jako extrakční činidlo se používá methanol.

Pro ethylbenzen nejsou udávány ohlašovací prahy pro emise do prostředí. Jak již bylo zmíněno, limitní hodnota je uvedena pro směs látek benzenu, toluenu, ethylbenzenu a xylenů (souhrnně BTEX). Ohlašovací práh emisí do vod v případě čistého ethylbenzenu představuje asi 230 litrů této látky. Při koncentraci například 100 mg.l^-1 BTEX v odpadní vodě je ohlašovací limit pro emise do vody dosažen při vypouštění 2 000 m³ odpadní vody ročně.

Zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší obsahuje řadu upřesnění a pravidel pro sledování a omezování těkavých organických látek (VOC), k nimž je BTEX zařazen. Další upřesnění ohledně emisních limitů pro VOC obsahuje Příloha č. 1 k nařízení vlády č. 353/2002 Sb.

Podle vyhlášky 13/1994 Sb., kterou se upravují některé podrobnosti ochrany zemědělského půdního fondu, je limitní obsah etylbenzenu 0,05 mg/kg sušiny. Ve vyhlášce č. 294/2005, která specifikuje i podmínky pro využívání odpadů na povrchu terénu, se stanovuje BTEX. Limitní hodnota BTEX je 0,4 mg/kg sušiny.

• Encyklopedie Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Ethylbenzene; https://cs.wikipedia.org/wiki/Ethylbenzen
• U.S Environmental Protection Agency, https://www.epa.gov/foia/toxicological-profile-ethylbenzene
• Environment Agency, http://webarchive.nationalarchives.gov.uk/20110313212205/http://www.environment-agency.gov.uk/business/topics/pollution/153.aspx
• Agency for toxic substances and disease registery, http://www.atsdr.cdc.gov/substances/toxsubstance.asp?toxid=66
• IPCS INCHEM, http://www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc186.htm
• ČSN EN ISO 15680 (75 7558) Jakost vod – Stanovení řady monocyklických aromatických uhlovodíků, naftalenu a některých chlorovaných sloučenin plynovou chromatografií s P&T a termální desorpcí. ČNI Praha 2004
• Raclavská H., Kuchařová J., Plachá D.: Podklady k provádění Protokolu o PRTR – Přehled metod a identifikace látek sledovaných podle Protokolu o registrech úniků a přenosů znečišťujících látek v únicích do půd, VŠB, MŽP Praha, 2008
• Ethylbenzen | C6H5C2H5 - PubChem (nih.gov)