بنزن، تولوئن، اتیل بنزن، زایلن (BTEX)

 

بنزن دارای فرمول شیمیایی C₆H₆ می باشد. در میان ترکیبات BTEX، بنزن نیازمند توجه ویژه ای می باشد. بنزن در فاز بخار در هوا باقی می ماند. طول عمر بنزن در هوا از چند ساعت تا چند روز متغیر است و به شرایط محیطی و وجود سایر آلاینده ها بستگی دارد. مهمترین حالت تخریب بنزن در محیط از طریق اکسیداسیون توسط رادیکال هیدروکسیل و سپس حذف توسط باران است. بنزن می تواند به هزاران گونه واکنش پذیر مانند اکسید بنزن، بنزوکینون ها، موکون آلدهیدها  و مولکول های پایدارتر متابولیزه شود.

تغییرات غلظت بنزن، به میزان انتشار آلاینده، شیمی اتمسفر، توپوگرافی محلی و شرایط هواشناسی بستگی دارد. شرایط جوی و آب و هوای غالب تأثیر عمده ای در غلظت آلاینده های موجود در هوای محیط دارد. همچنین به دلیل انتشار گازهای گلخانه ای از منابع و شرایط محیطی در شهر، غلظت بنزن محیط می تواند در فصول و ساعات روز متفاوت باشد.

ورود بنزن به بدن انسان از طریق استنشاق، دستگاه گوارش و از طریق پوست صورت می گیرد. استنشاق مهمترین و رایج ترین راه مواجهه با بنزن است.  حدود نیمی از بنزن استنشاق شده، از ریه ها عبور می کند و وارد جریان خون می شود. پس از ورود به جریان خون، توسط سیستم سیتوکروم P-450 2E1 در کبد تحت متابولیسم اکسیداتیو اولیه قرار می گیرد. متابولیت های فرآیند فوق، فنل، کاتکول و هیدروکینون هستند که به طور موقت در مغز استخوان ذخیره می شوند. فنول متابولیت اصلی این فرآیند است و به صورت ترکیب گلوکورونید و سولفات، در ادرار از بین می رود. باید توجه داشت که غلظت قابل توجهی از ترکیبات فنلی (فنل، کاتکول و هیدروکینون) حتی در صورت عدم مواجهه مستقیم با بنزن، تنها در اثر رژیم غذایی، سیگار کشیدن و میکروبیوم، در ادرار انسان مشاهده می شود.

همچنین بنزن به عنوان خطرناک ترین ترکیب گروه BTEX در نظر گرفته می شود. آژانس بین المللی تحقیقات سرطان (IARC) و آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (USEPA) بنزن را به ترتیب سرطان زای انسانی گروه A و کلاس 1 طبقه بندی کرده اند. تخمین زده شده است که مواجهه با 1 میکروگرم در متر مکعب بنزن در طول زندگی منجر به حدود 6 مورد سرطان خون در هر۱ میلیون نفر می شود. مواجهه کوتاه مدت انسان با غلظت های نسبتاً زیاد بنزن، می تواند منجر به اثراتی مانند سردرد، خواب آلودگی، سرگیجه، از دست دادن هوشیاری، سوزش چشم، تحریک پوست، آریتمی قلبی، تحریک تنفسی و آنمی آپلاستیک گردد. مواجهه طولانی مدت با بنزن با لوسمی غیر لنفوسیتی حاد، لوسمی غیر لنفوسیتی مزمن، لوسمی لنفوسیتی مزمن و لوسمی میلوژن ارتباط آشکاری دارد. همچنین مواجهه مزمن با بنزن منجر به کاهش تعداد سلولهای خونی، هیپوپلازی مغز استخوان و پان سیتوپنی می شود. هنگامی که مواجهه با مصرف الکل همراه باشد، اثر سمیت بنزن نیز بیشتر است. مواجهه با غلظت های بالای بنزن، یاعث آسیب به اندام های تولید مثل، کبد، سیستم عصبی مرکزی ، کلیه ها یا حتی مرگ می شود.

اتحادیه اروپا برای جلوگیری از مواجهه با بنزن و محافظت از سلامتی انسان، آستانه سالانه 5 میکروگرم در متر مکعب  را تعیین کرد. با این حال، WHO هیچ سطح ایمن را به منظور مواجهه با بنزن به عنوان یک ماده سرطان زا برای انسان توصیه نمی کند (قرار گرفتن در معرض باید حداقل ممکن باشد). براساس بیانیهNIOSH ، استاندارد میانگین وزنی-زمانی ذکر شده برای بنزن در هوا معادل 1 میلی گرم بر لیتر می باشد. از آنجایی که منابع تولید بنزن در مجاورت انسان بوده و تماس با آن ها دائما از طریق منابع تولیدی صورت می گیرد، شناسایی، سنجش، پایش و کنترل آن ها تا حد ممکن برای حفظ سلامتی بشر و محیط زیست لازم و ضروری می باشد.

 

تولوئن

تولوئن دارای فرمول شیمیایی C₇H₈ می باشد. تولوئن (متیل بنزن) یک ترکیب آروماتیک است که دارای حلقۀ بنزنی و شاخۀ متیل با خواصی شبیه بنزن ولی با فرّاریت کمتر از آن می باشد. این آلاینده یک مایع  شفاف و بی رنگ با بویی نافذ و دارای قابلیت اشتعال می باشد.  نقطه ذوب این ماده  برابر با ۹۵- درجه سلسیوس و نقطه جوش آن ۶/۱۱۰ درجه سلسیوس می باشد. امروزه ۷۸ درصد تولوئن از منابع نفتی، ۹ درصد آن از طریق جداسازی طی فرایند پیرولیز کردن گازوئیل در حین ساخت اتیلن و پروپیلن و ۴ درصد به عنوان ماده جانبی دیگر فرایندهای صنعتی تهیه میگردد.

تولوئن ترکیب آلی فرار اصلی طبقه بندی شده توسط European Commission’s Index می باشد و تقریبا همیشه در هوای محیط درون کارگاهی از چند میکرو گرم بر متر مکعب تا ۳۵۸ میکرو گرم بر مترمکعب وجود دارد. تولوئن از طریق استنشاق، پوست و دستگاه گوارش می تواند به بدن وارد شود که تماس از راه تنفس نسبت به سایر راه ها از اهمیت بیشتری برخوردار است. تولوئن با وجود فراریت کمتر نسبت به بنزن، در دمای معمولی به اندازه کافی فشار بخار دارد که از طریق تنفس وارد بدن می شود (در دمای ۲۵ درجه سانتی گراد فشار بخار تولوئن برابر با   mmHg۹-۷ می باشد). استاندارد مواجهه با تولوئن در هوای تنفسی که توسط EPA گزارش شده است ۲۳/۰ میلی گرم بر لیتر هوا می باشد.  IARC تولوئن را در گروه ۳ از مواد سرطان زا قرار داده و ACGIH تولوئن را از لحاظ سرطانزایی در گروه خطرناک (A4) قرار داده است.

تولوئن در واقع سمی است و دارای پیامدهای بالینی جدی است. تولوئن توسط سیتوکروم p-450 به بنزوئیک اسید و هیپوریک اسید متابولیزه می شود و سپس از طریق کلیه دفع می شوند. مطالعات سم شناسی تولوئن در مورد انسان به ویژه در تماسهای مزمن به خوبی شناخته شده است که شامل اثر بر روی سیستم اعصاب مرکزی (CNS) و محیطی (PNS)، به صورت تحریک همراه باحالت سرخوشی و مستی، برهم خوردن تعادل، لرزش اندام ها، احساس وزوز درگوش، تار شدن دید، عدم کنترل عضلات، تشنج،  تحریک چشم ها و مخاط بینی، احساس ضعف وخستگی و در نهایت  آسیب به کلیه ها و کبد می باشد. همچنین  مواجهه با مقادیر با لای آن باعث مرگ و بیهوشی در انسان می شود. پژوهش ها نشان می دهد که مواجهه بت غلظت های زیاد تولوئن می تواند باعث سوزش ریه ها و درد در ناحیه سینه و ورم ریوی شود. مواجهه حاد با بخارات تولوئن در هوا، موجب اختلال در عملکرد روی سیستم اعصاب مرکزی، ضعف و خستگی، خواب آلودگی، سردرد، سرگیجه و حالت تهوع می گردد.

 

اتیل بنزن

اتیل بنزن دارای فرمول شیمیایی C₈H₁₀ می باشد. اتیل بنزن یک مایع بی رنگ، قابل اشتعال و با بویی شبیه به گازوئیل بوده که این ترکیب به مقدار زیاد به عنوان حلال در روغن ها، رنگ ها، رزین ها، مواد شوینده و چسب و سریش به کار میرود و به عنوان ماده اولیه برای تولید ترکیبات در صنایع پتروشیمی، کارخانه های تولید روغن، جلا و رنگ استفاده می شود.

اتیل بنزن تقریباً در تمام فرایندهای احتراق، از جمله تمام منابع احتراق نقطه ای و متحرک که از سوخت های فسیلی استفاده می کنند ، به جو منتقل می شود  در محیط های داخلی، مواجهه با اتیل بنزن بیشتر در نتیجه  استفاده از برخی محصولات خاص مصرفی، حلال ها، چسب های فرش، لاک، الکل ها، رنگ ها و دود دخانیات صورت می گیرد. بنابراین اتیل بنزن در هوای داخل ساختمان و فضای باز شهری و روستایی وجود دارد. در مناطق مسکونی، منبع اتیل بنزن در فضای باز نیز ممکن است ترافیک بزرگراه ها و صنایع مجاور آن باشد.

مواجهه با انواع مواد شیمیایی از جمله اتیل بنزن، علاوه بر محیط های کاری، در محل سکونت افراد و زندگی شهری نیز رخ می دهد. مواجهه با سطوح بالا اتیل بنزن در هوا می تواند سبب تحریک پوست، مشکلات تنفسی، سرگیجه، التهاب و احساس سوختگی در گلو و اختلال در بخش حلزونی گوش میانی شود. در غلظت های بالاتر آسیب به سیستم اعصاب مرکزی در انسان و حیوانات اثبات شده است. همچنین مواجهه با غلظت های بالاتر در انسان می توانند سبب مشکلات کبدی، آسیب به دستگاه تولید مثل، سیستم گردش خون و کلیه ها گردد.

اتیل بنزن یکی از 189 ماده خطرناک آلاینده­ی هوا و جزء آلاینده های متقدم و اولویت دار است. IARC (International Agency for Research on Cancer) نیز، اتیل بنزن را به عنوان یک ترکیب مشکوک به سرطانزایی (2B) در انسان طبقه بندی کرده است. اتیل بنزن منتشر شده در اتمسفر می تواند به عنوان پیش ساز به  منظور تشکیل ازن، آئروسل ثانویه و مه دود فتوشیمیایی عمل کند.

 

زایلن

زایلن دارای فرمول شیمیایی C₈H₁₀ می باشد. نام­های مترادف آن دی­متیل­بنزن، زایلول، متیل تولوئن و 1و4 دی متیل بنزن است و دارای سه ایزومر ارتو- زایلن، متا- زایلن و پارا- زایلن می باشد. این ماده، مایعی شفاف، بی رنگ، قابل اشتعال با خصوصت تبخیری بالا، بوی شیرین و بسیار زننده است. مخلوط زایلن­ها در سراسر محیط پخش شده­اند. این ترکیبات در هوا، آب باران، خاک، آب های سطحی، رسوبات، آب آشامیدنی و موجوات آبزی قابل شناسایی هستند. زایلن­ها به عنوان انتشارات فرار از منابع صنعتی، از اگزوز خودروها، و از طریق بخارات حلال­ها وارد اتمسفر می شوند. غلظت هوای آزاد زایلن در مناطق شهری ایالات متحده در محدوده­ی 003/0 تا 38/0 میلی گرم بر متر مکعب به دست آمده است. مخلوط زایلن­ها همچنین در هوای داخلی نیز در حد پایینی شناسایی شده است. سطح مخلوط زایلن­ها در آب آشامیدنی در محدوده­ی 2/0 تا 9/9 میکروگرم بر لیتر گزارش شده است. زایلن بطور طبیعی در اثر آتش‌سوزی جنگل‌ها و نشت نفت به اقیانوس‌ها به محیط وارد می‌شود. حدوداً 70% ترکیبات زایلن به منظور تولید اتیل بنزن وایزومرهای متا، پارا و اورتوزایلن مورد استفاده قرار می‌گیرند. منابع متحرک، انواع سوخت و جایگاه های سوخت‌ عامل انتشار زایلن می‌باشند. همچنین زایلن به عنوان حلال صنعتی در صنایع چاپ و رنگ به عنوان شوینده و رقیق کننده، چرم و لاستیک‌سازی، فیبر مصنوعی، جلادهنده‌ و در ساخت پوشش قطعات و تولید کاغذ بکار می‌رود و بطور کلی انتشار زایلن در محیط در کلیه مراحل تولید، بسته‌بندی، ارسال و استفاده محصولات حاوی زایلن (حلال، ماده خام و مکمل) صورت می‌گیرد.

ایزومرهای متا و پارازایلن، معمولا با هم اندازه گیری و به صورت متا/ پارازایلن گزارش می شوند. ایزومر ارتوزایلن جداگانه اندازه گیری و گزارش می شود. سطح خونی ارتوزایلن در کودکان ایالات متحده دو تا سه برابر کمتر از سطوح بزرگسالان گزارش شده است. سطوح ارتوزایلن و متا/ پارازایلن خون افراد سیگاری هر یک در حدود دو برابر افراد غیر سیگاری گزارش شده است.