Ngtjyty

Els composts orgànics volàtils (COV) (en anglès: Volatile organic compounds, VOCs) és el nom col·lectiu per a compostos químics orgànics la base de les quals és el carboni, que s’evaporen a temperatura i pressió ambientals generant vapors, que poden ser precursors de l’ozó a l’atmosfera. A més a més del carboni, també es poden trobar a la seva composició hidrogen, fluor, oxigen, clor, brom, nitrogen o sofre.

Els COV són nombrosos, variats i n'hi ha a tot arreu: s'hi inclouen tant compostos químics d'origen natural com fets per l'home. A més, juguen un paper important en la comunicació entre les plantes i també en els missatges de les plantes als animals a causa de les seves olors característiques.

Alguns d'aquests compostos són perillosos per a la salut humana o bé pel medi ambient. Els COV que són nocius per a la salut en general no són tòxics aguts, però poden presentar efectes adversos a curt i llarg termini. Com que les concentracions de COV són generalment baixes i els símptomes en la salut tarden a desenvolupar-se, la investigació de compostos orgànics volàtils i els seus efectes resulta complicada.

Alguns d’aquests compostos són:

• butà


• propà


• xilè


• alcohol butílic


• metiletilcetona


• acetona


• etilenglicol


• tricloroetilè


• clorbenzè


• limonè

Propietats

Els COV presenten propietats característiques responsables dels seus efectes sobre la salut i el medi ambient. Posseeixen propietats volàtils, liposolubles, tòxiques i inflamables. Per altra banda, són molt bons dissolvents, i molt eficaços per la dissolució de pintures i desengreixat de materials.

Les seves propietats més característiques són:

- Volatilitat: Són compostos orgànics que s'evaporen ràpidament a l'atmosfera. Aquesta propietat dóna lloc tant a contaminació atmosfèrica com a importants riscos per a la salut a causa de la seva fàcil inhalació.

- Liposolubilitat: Són molècules orgàniques solubles en dissolvents orgànics no polars, presenten afinitat pels greixos i s'acumulen en els teixits grassos del cos humà.

- Inflamabilitat: Generalment són compostos inflamables, és a dir que cremen amb facilitat en contacte amb l'aire.

- Toxicitat: Les propietats tòxiques depenen de cada compost i de les condicions d'exposició. A curt termini poden causar reaccions al·lèrgiques o marejos i en exposicions més prolongades poden relacionar-se amb lesions neurològiques i altres efectes psiquiàtrics com irritabilitat, falta de memòria, dificultat de concentració ...

Fonts de Compostos Orgànics Volatils

Els COV procedeixen de diferents fonts naturals i artificials, tot i que la seva major producció es realitza en activitats industrials, com per exemple en pintures i vernissos, indústria del calçat (pintures, dissolvents i pegues), indústria siderúrgica (desengreixat de les peces utilitzant dissolvents), indústria de la fusta (dissolvents de laques i vernissos, trementina, toluè...), indústria cosmètica (dispersants), indústria farmacèutica, indústria de la neteja en sec, arts gràfiques ...

Biològiques

Els COV presents a l’atmosfera d’origen natural procedeixen de la descomposició de la matèria orgànica, dels rumiants, i d’origen vegetal com els olis essencials i les saponines constituïdes per terpens.

Un altre dels compostos d’origen natural present a l’atmosfera és l’isoprè, molècula que s’origina en les plantes i la funció de la qual és alterar la floració de les espècies veïnes. Els terpens també són produïts per les plantes amb aquest fi.
Sense comptar el metà, les fonts biològiques emeten aproximadament 1,150 teragrams de carboni a l'any en forma de COV. La majoria són produïts per les plantes, seguit per animals, microbis i fongs.

Antropogèniques

L’home i la seva acció emeten uns 142 teragrams de carboni per any en forma de COV.

Es poden classificar en els següents subgrups: 

Formaldehid

Molts materials de construcció com ara pintures, adhesius, taulers de paret i rajoles de sostre desprenen lentament el formaldehid que incorporen a la seva composició. Els efectes que provoca són irritació de les membranes mucoses i sensació d'incomoditat. La humitat relativa dins d’un ambient interior també pot afectar les emissions de formaldehid, ja que una alta humitat relativa combinada amb altes temperatures permet una major vaporització de formaldehid en materials de fusta.

Pintures i recobriments

Una font important de compostos orgànics
volàtils produïts per l'home són els recobriments, especialment pintures i altres
recobriments protectors. Aproximadament 12 milions de litres de pintures es
produeixen anualment. Els dissolvents típics són hidrocarburs alifàtics, acetat d'etil, èters de glicol i acetona. Motivades pel cost, les preocupacions ambientals
i la reglamentació, les indústries de pintures i recobriments estan intentant
cada cop més substituir aquests compostos per d'altres amb base aquosa. 

Clorofluorocarboni i clorocarboni

Els clorofluorocarbonis (actualment prohibits o altament regulats), són productes de neteja i refrigerants àmpliament
utilitzats en el passat. El tetracloroetà s'utilitza en la neteja de l'àmbit
industrial. A més, els combustibles fòssils produeix COV ja sigui directament
com a productes (per exemple la gasolina) o indirectament com a subproductes
(per exemple en les emissions dels automòbils). 

Benzè

El benzè és un COV que es troba en el fum del
tabac i dels combustibles fòssils. A més, també pot provenir de fonts naturals
com els volcans i els incendis forestals. S'utilitza amb freqüència per la
síntesi d'altres productes químics com en la producció de plàstics, resines i
fibres sintètiques. El benzè s'evapora ràpidament i el seu vapor és més pesat
que l'aire, permetent que el compost s'enfonsi en les zones baixes de
l’atmosfera. S’ha observat que aquest compost també pot contaminar els aliments
i l'aigua. En diferir-lo, pot provocar vòmits, marejos, somnolència, ritme
cardíac ràpid i fins i tot la mort. 

Clorur de metilè

El clorur de metilè és un COV altament
perillós per a la salut humana. Es pot trobar formant part d'adhesius i
pintures en aerosol. Dins del cos humà, el clorur de metilè esdevé monòxid de
carboni i per tant indueix als mateixos efectes que causa el monòxid de
carboni.

Per la seva manipulació, és aconsellable
trobar-se en un espai obert, o bé en una habitació ben
ventilada per tal de minimitzar el temps d'exposició.

Percloroetilè

El percloroetilè és un COV vinculat amb
càncers en animals. També se sospita que causa molts dels símptomes
respiratoris relacionats amb l'exposició a compostos orgànics volàtils. El seu
us és freqüent en la neteja en sec. 

Metil terc-butil èter

El metil terc-butil èter (MTBE) va ser prohibit als EUA al voltant del 2004 amb la finalitat de limitar la contaminació d'aqüífers d'aigua potable a causa de fuites en els tancs d'emmagatzematge de gasolina subterranis. És considerat un agent carcinogen pels humans. 

Biocides

Hi han una sèrie de compostos orgànics sintètics anomenats biocides, que produeixen efectes nocius sobre els organismes. Aquests productes també se'ls poden anomenar xenobiòtics (on xeno significa “estrany” i bio significa “vida”). Dintre dels compostos biocides podem trobar: insecticides (organofosforats i organoclorats), herbicides (triazina, carbamat i clorefenoxi), acaricides (letal per les aranyes), alguicides (letal per les algues), fungicides (letal pels fongs), fumigants (letal pels organismes), residus de petroli (hidrocarburs) i subproductes no desitjats (dioxines).

Els COP (compostos orgànics persistents) estan representats en una llista formada per: 8 pesticides (aldrin, clordà, DDT, dieldrin, endrin, heptaclor, mirex i toxafè), 2 productes químics industrials (bifenils policlorats i hexaclorobenzè) i 2 productes per incineració: (dioxines i furans). Aquests compostos són emesos a partir de processos industrials i són estables; a més, persisteixen en la natura durant llargs períodes de temps, anys o dècades.

En l'emissió dels compostos biocides a l'exterior intervenen 2 factors clau.

1.Factor: Estabilitat dels compostos orgànics

L'estabilitat delbiocide disminueix quan augmenta  la velocitat de degradació del compost. Durant els processos de degradació intervenen intermedis d'estabilitat variable. En molts casos, els compostos intermedis tenen menor toxicitat que el compost original. Un exemple és la degradació de la diclorodifeniltricloroetà (DDT) per donar DDE, on s'ha produït l'eliminació d'un clor. Hi ha dos tipus de reaccions de degradació: reaccions fotolítiques, on la reacció necessita la lum del dia  i és necessari que el compost químic estigui a dins de les partícules d'aerosols atmosfèrics o sobre la superfície del sòl; i reaccions no fotolítiques (sense llum) on podem tenir reaccions d'hidròlisis, d'oxidació i de reducció.

2.Factor: La mobilitat dels compostos

Hi ha una sèrie de mecanismes que són responsables de la migració dels compostos orgànics sobre la superfície del sòl:

-Transport aquós:  intervenen dos factors que contribueixen a les propietats del transport: per una banda, les característiques estructurals de la molècula quedem associades amb les partícules de sòl o sediment, evitant d'aquesta manera que el compost sigui transportat per l'aigua. I per altra banda, la matèria orgànica és la responsable de la retenció dels compostos.  La retenció és deguda a la seva interacció hidròfoba en els compostos orgànics xenobiòtics.

-Evaporació: Hi ha una sèrie de factors ambientals que afecten la velocitat de vaporització:  la temperatura, (important), els corrents d'aire (vent) i la naturalesa de la superfície sobre la qual es diposita el biocida.

Per tant, els 2 factors se superposen. Si la degradació és ràpida, la mobilitat es converteix en un problema menor. Si el transport és ràpid, no hi ha temps perquè es produeixi la degradació dels biocides.

Riscos

Salut

Els efectes
sobre la salut deguts als COV tenen lloc tant a curt com a llarg termini. La
principal via d’entrada és la inhalatòria a causa dels seus vapors volàtils.
L’altra via d’entrada és per contacte degut a la impregnació de la pell.

Aquests
compostos són liposolubles, emmagatzemant-se en diferents punts del cos humà,
gràcies a la seva afinitat als greixos. Això provoca que es vagin bioacomulant.

Els efectes
que poden tenir són:

- efectes psiquiàtrics: irritabilitat, dificultats de concentració…

- problemes de l’aparell respiratori

- alguns dels COV són carcinògens

Alguns COV, com ara estirè i limonè, poden reaccionar amb òxids de nitrogen o
amb ozó per produir nous productes d'oxidació i aerosols secundaris, que poden
causar símptomes d'irritació sensorial. COV no especificats són importants en
la creació de smog.

Efectes sobre la salut inclouen els ulls, nas
i gola, mals de cap, pèrdua de coordinació, nàusees, danys al fetge, el ronyó i
el sistema nerviós central.
La capacitat dels productes químics orgànics per causar efectes de salut varia
molt d'aquells que són altament tòxics, als que no tenen efectes coneguts sobre
la salut. Igual que amb altres contaminants, l'abast i la naturalesa de
l'efecte sobre la salut dependrà de diversos factors, inclosos el nivell
d'exposició i la durada de l'exposició.

Reduccio del temps d’exposició

Per reduir l'exposició a aquestes toxines cal
utilitzar productes que no continguin aquest tipus de compostos, o en el cas de
contenir-los, que sigui amb la menor concentració possible. 

Valors límit per a les emissions de COV

Els valors límit per a les emissions de COV en
l'aire d'espais interiors es donen a conèixer en diferents publicacions i per
part de diversos organismes, com per exemple: AgBB, AFSSET, Departaments de
Salut Pública i altres. Aquestes regulacions han portat a diverses empreses a
adaptar-se amb reduccions del nivell de COV en els productes que els contenen
en la seva formulació. 

Medi ambient

Aquests
compostos tenen un doble vessant: per una banda com a destructors de l’ozó
estratosfèric, i per altra com a precursors de l’ozó troposfèric.

Com a
destructors de l’ozó, els COV poden influir en la degradació de la capa d’ozó.
Alguns exemples en serien l'1,1,1-tricloroetà i el tetraclorur de carboni.

Com a
precursors de l’ozó troposfèric es produeixen com a conseqüència de la seva
reacció amb els òxids de nitrogen presents a l’atmosfera i llum solar. Tenen
lloc una sèrie de reaccions químiques que provoquen la formació d’ozó a nivell
de terra. Aquestes reaccions són molt més intenses en presència de llum solar,
necessària perquè tinguin lloc. A aquest fenomen se’l coneix amb el nom de smog
fotoquímic, creant-se atmosferes riques en ozó d’un color marró-vermellós. Una
via per evitar l’smog fotoquímic consisteix en la reducció de les emissions
d’òxids de nitrogen i COV.

Legislació

Pel que fa a la legislació referida als COV,
es tenen en compte dos àmbits on poden actuar aquests compostos: espais
interiors i espais exteriors.

Espais exteriors

A
Espanya hi ha actualment dos reials decrets que tenen com a objectiu principal
la prevenció i reducció de la contaminació atmosfèrica deguda a l'emissió de COV
en diverses activitats industrials.

El Reial Decret 117/2003 es basa en la limitació d'emissions de COV degudes a
l'ús de dissolvents en determinades activitats. S'hi defineix COV com "tot
compost orgànic que tingui a 293,15 K una pressió de vapor de 0,01 kPa o més,
o que tingui una volatilitat equivalent en les condicions particulars
d'ús".

El Reial Decret 227/2006 transposa la Directiva 2004/42/CE del Parlament
Europeu i del Consell, de 21 d'abril de 2004, i té com a principal objectiu
limitar el contingut de COV en pintures, vernissos i productes de renovació de
l'acabat de vehicles.

Hi ha dos reials decrets que regulen les emissions de COV de les gasolines: El
Reial Decret 2102/1996, de 20 de setembre, sobre el control d'emissions de COV
resultants d'emmagatzematge i distribució de gasolines des de les terminals a
les estacions de servei; i el Reial Decret 1437/2002, de 27 de desembre, pel
qual s'adeqüen les cisternes de gasolina al Reial decret 2102 /96.

Espais interiors

L'exposició a llarg termini als COV en
interiors, pot contribuir a la síndrome de “l'edifici malalt”. Els bons
sistemes de ventilació i aire condicionat són útils en la reducció de la
presència dels COV en interiors.
L'Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units (EPA) ha trobat
concentracions de compostos orgànics volàtils en l'aire interior que és de 2 a
5 vegades més gran que en l'aire exterior i fins i tot més grans. Durant certes
activitats els nivells en l’interior de COV poden arribar a 1.000 vegades als
nivells de l'aire exterior. Els nous edificis especialment, poden contribuir a
pujar  més el nivell d'alliberament de
gasos en un ambient interior a causa dels abundants nous materials que generen partícules de COV.  A més també s’utilitzen
molts productes de consum en espais interiors que emeten COV. Així és com la
concentració total dels nivells de COV acostuma a ser molt més gran en espais
interiors que no pas exteriors.

En la majoria dels països una definició
separada de COV s'utilitza pel que fa a la qualitat de l'aire interior que
comprèn cada compost químic orgànic que es pot mesurar de les següents maneres:
adsorció d'aire, desorció tèrmica i la separació per cromatografia de gasos sobre
una columna no polar 100%.

Diversos països de la UE han promulgat regulacions
per limitar les emissions de COV dels productes comercials, i la indústria ha
desenvolupat nombroses ecoetiquetes voluntàries i sistemes de qualificació, com
EMICODE, M1,  Blue Angel...

Durant les últimes dècades, aquestes
reglamentacions i normes han anat canviant segons com evolucionava el mercat,
donant lloc a un nombre creixent de productes de baixa emissió. Les etiquetes
voluntàries líders informen de l'emissió de llicències a diversos centenars de
productes de baixa emissió.

A Espanya la norma ISO 16000-6 regula la determinació de COV en interiors mitjançant les tècniques existents, per exemple cromatografia.

Sensors de Compostos Orgànics Volàtils

Els COV en el medi ambient o en certes atmosferes
poden ser detectats sobre la base de diferents principis i a les interaccions entre
els compostos orgànics i els components del sensor. Hi ha dispositius
electrònics que poden detectar concentracions de ppm tot i la no selectivitat.
Altres poden predir amb una exactitud raonable l'estructura molecular dels
compostos orgànics volàtils en el medi ambient o ambients tancats i podrien utilitzar
com a monitors necessaris de l'empremta digital química i a més com a
dispositius de vigilància de la salut.

La microextracció en fase sòlida (SPME) és una tècnica  que s’utilitza per a recollir compostos orgànics volàtils a baixes concentracions per a l'anàlisi. 

Detector de gas

Un detector de
gas és un dispositiu que detecta la presència de diversos gasos dins d'una àrea,
generalment com a part d'un sistema de seguretat. Aquest tipus d'equip
s'utilitza per detectar una fuita de gas i la interfície amb un sistema de
control de manera que un procés pot ser tancat automàticament. Un detector de
gas també pot emetre una alarma als operadors a la zona on s'està produint
l'escapament, donant-los l'oportunitat de sortir de la zona.
Els detectors de gas es poden utilitzar per detectar gasos combustibles,
tòxics, inflamables, i també per l'esgotament d'oxigen.

Tipus de detectors de gas:

Els detectors
de gas es poden classificar d'acord amb el mecanisme de funcionament
(semiconductors, oxidació catalítica, infrarojos, etc.) Els detectors de gas són
de dos tipus principals:

• 
  dispositius portàtils: s'utilitza per controlar l'atmosfera en tot el personal i s'usa en la

roba o en un cinturó/arnés.

• 
  detectors de gas fixos: s'ubica de manera fixa en algun lloc i pot ser utilitzat per a la detecció d'un o més tipus de gas. Detectors

de tipus fix es munten generalment prop de la zona de procés d'una sala de
planta o control.

Referències

• Peñuelas, J. y Lluis J. 2003. Emisiones biogénicas de COV y cambio global ¿Se defienden las plantas contra el cambio climático?. Ecosistemas 2003/1


• SANHUEZA, Eugenio, HOLZINGER, Rupert, DONOSO, Loreto et al. COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES EN LA ATMÓSFERA DE LA GRAN SABANA.: I: CONCENTRACIONES Y QUÍMICA ATMOSFÉRICA. INCI. [en línia]. dic. 2001, vol.26, no.12 [citat 11 Març 2006], p.597-605.


• Gary W. Vanloon & Stephen J. Duffy, Enviromental Chemistry, Oxford, Third Edition. Page 483- 514

Enllaços externs

• An Introduction to Indoor Air Quality, US EPA website


• VOC in paints, finishes and adhesives


• VOC emissions testing


• EPA NE: Ground-level Ozone (Smog) Information


• emission from crude oil tankers


• VOC reduction technology


• VOC reduction technology


• VOC reduction technology


• VOC emissions and calculations


• VOCs, ozone and air pollution information from the American Lung Association of New England


• VOC Tests


• Post doc in Volatile organic compound in Food


• VOC emissions testing blog


• VOC emissions from printing processes, European legislation and biological treatment