Кіріспе

Бөлме температурасында жоғары бу қысымына ие органикалық химиялық заттар.
Ұшпалы органикалық қосылыстар (ҰОҚ) – бөлме температурасында жоғары бу қысымына ие органикалық қосылыстар. Жоғары бу қысымы төмен қайнау температурасымен байланысты, ал бұл қоршаған ауадағы сынама молекулаларының санына әсер етеді, бұл қасиет ұшқыштық деп аталады. ҰОҚ-тар хош иістер мен парфюмерияның иісін, сондай-ақ ластаушы заттардың себебі болып табылады. ҰОҚ-тар жануарлар мен өсімдіктер арасындағы байланыста маңызды рөл атқарады, мысалы, тозаңдаушыларды тарту, хищниктерден қорғану және тіпті өсімдіктер арасындағы өзара әрекеттесулер. Кейбір ҰОҚ-тар адам денсаулығына қауіпті немесе қоршаған ортаға зиян келтіруі мүмкін. Антропогендік ҰОҚ-тар заңмен реттеледі, әсіресе үй ішінде, онда концентрациясы ең жоғары болады. Көптеген ҰОҚ-тар жедел уытты емес, бірақ ұзақ мерзімді созылмалы денсаулық әсерлеріне алып келуі мүмкін. Кейбір ҰОҚ-тар фармацевтикада қолданылады, ал басқалары ойын-сауық мақсатында қолданылуына байланысты әкімшілік бақылауда болады.

Анықтамалар

VOC терминіне қатысты әртүрлі анықтамалар бар. Мысалдардың кейбірі төменде ұсынылған.

Канада

Health Canada VOC-ты қайнау нүктесі шамамен белгілі бір диапазонда болатын органикалық қосылыстар ретінде жіктейді. Назар көбінесе ауа сапасына әсер ететін, жиі кездесетін VOC-тарға беріледі.

Еуропалық Одақ

Еуропалық Одақ ЖОҚ-ты "кәдімгі органикалық қосылыс ретінде, сондай-ақ 293,15 К температурада 0,01 кПа немесе одан жоғары бу қысымына ие креозоттың фракциясы, немесе қолданылудың нақты жағдайларында тиісті ұшпа бұйым ретінде" деп анықтайды. ҰШТ еріткіштерді шығару туралы директива – Еуропалық Одақтағы ұшпалы органикалық қосылыстардың (ҰОҚ) өнеркәсіптік шығарындыларын азайтуға бағытталған негізгі саяси құрал болды. Ол еріткіштерді қолданатын кең ауқымды қызмет түрлерін қамтиды, мысалы, баспа, бет тазалау, көлік құралдарын сырлау, құрғақ тазалау, аяқ киім және фармацевтикалық өнімдерді өндіру. ҰОҚ еріткіштерді шығару туралы директива мұндай қызметтерді жүзеге асыратын объектілердің директивада белгіленген шығарындылардың шекті мәндеріне немесе «азайту схемасы» талаптарына сәйкес келуін талап етеді. 2004 жылы бекітілген Бояулар туралы директиваның 13-бабы бастапқы ЖОҚ еріткіштерді шығару туралы директиваны өзгертіп, декоративтік бояулар мен лактарда, сондай-ақ көлік құралдарын өңдеуге арналған өнімдерде органикалық еріткіштерді қолдануды шектеді. Бояулар туралы директива белгілі бір қолданыстарда бояулар мен лактар үшін ҰОҚ құрамының ең жоғары шекті мәндерін белгілейді. 2013 жылдан бастап Эріткіштерге қатысты директива Өнеркәсіптік шығарындылар директивасымен алмастырылды.

Қытай

Қытай Халық Республикасы ұшпалы органикалық қосылыстарды (VOC) "автомобильдерден, өнеркәсіптік өндірістен және тұрмыстық қолданыстан, барлық түрдегі отындарды жағудан, майларды сақтау мен тасымалдаудан, жабдықтарды абаттандырудан, жиһаз бен машиналарға жағылатын жабындардан, тамақ дайындау кезіндегі майдың булануынан және майлы бөлшектерден (PM 2.5)" және осы сияқты көздерден шыққан заттар деп анықтайды. 2018 жылдың шілдесінде Мемлекеттік кеңес жариялаған "Көк аспанды қорғау шайқасын жеңудің үш жылдық іс-қимыл жоспары" 2015 жылғы VOC шығарындыларын 2020 жылға дейін 10%-ға төмендету мақсатын қояды.

Үндістан

Үндістанның Орталық ластануды бақылау жөніндегі кеңесі 1981 жылы, 1987 жылы өзгертілген, Үндістандағы ауа ластану мәселелерін шешу мақсатында «Ауа (ластануды алдын алу және бақылау)» заңын жариялады. Құжатта ұшқыш органикалық қосылыстар (VOC) және басқа ауа ластаушы заттар арасында ерекшелік жасалмаса да, ОЛБК «азот оксидтері (NOx), күкірт диоксиді (SO2), майда бөлшектік заттар (PM10) және ілдірілген бөлшектік заттар (SPM)» мониторингіін жүзеге асырады.

Америка Құрама Штаттары

АҚШ-тың Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) және АҚШ-тағы тәуелсіз сыртқы ауаның ластануын реттеуші мемлекеттік агенттіктер фотохимиялық смогтың алдын алу үшін қолданылатын VOC анықтамалары, смог түзілу процесінде реакцияға қабілетсіз немесе аз реакцияға қабілетті деп анықталған VOC-ларға ерекшеліктер қосады. Калифорниядағы Оңтүстік жағалау ауа сапасын басқару округі және Калифорния ауа ресурстары жөніндегі кеңесі (CARB) шығарған VOC ережелері ерекше аталады. Алайда, VOC терминінің осы қолданылуы, әсіресе ішкі ауа сапасына қатысты, жаңылыстыруы мүмкін, себебі сыртқы ауаның ластануы ретінде реттелмеген көптеген химиялық заттар ішкі ауаның ластануына ықпал етуі мүмкін. 1995 жылдың қыркүйегінде өткен қоғамдық тыңдаудан кейін Калифорнияның ARB органикалық газдарды өлшеу үшін «реактивті органикалық газдар» (ROG) терминін қолданады. CARB өз тұтыну тауарларына қатысты ережелеріндегі «Тұшқыш органикалық қосылыстар» анықтамасын комитет қорытындыларына сәйкес қайта қарады. Ішу суынан басқа, VOC-лар жер беті суларына (тікелей және сарқыма суларды тазарту станциялары арқылы) зиянды қалдықтар ретінде шығарылуын реттейді, бірақ өнеркәсіптік емес ішкі ауада реттелмейді. Кәсіби қауіпсіздік және денсаулықты қорғау басқармасы (OSHA) жұмыс орнында VOC-қа әсер етуін реттейді. Қауіпті материалдарға жатқан тұшқыш органикалық қосылыстар құбыр желілері және қауіпті материалдар қауіпсіздігі жөніндегі басқармамен тасымалданатын кезде реттеледі.

Биологиялық жолмен өндірілген ҰОС

Жер атмосферасындағы әуелік органикалық қосылыстардың (VOC) көп бөлігі биогендік, яғни көбінесе өсімдіктерден шығады. Метанды есептемегенде, биологиялық көздер жыл сайын шамамен 760 тераграмм көміртегіні VOC түрінде бөліп шығарады. VOC-тың басым бөлігі өсімдіктер арқылы түзіледі, оның негізгі құрамы изопрен болып табылады. Аз мөлшерде VOC-ты жануарлар мен микроорганизмдер де өндіреді. Көптеген VOC-тар екіншілік метаболиттер саналады, олар организмдерге қорғануға көмектеседі, мысалы, өсімдіктердің шөпқоректілерден қорғануы. Көптеген өсімдіктерден шығатын күшті иіс жасыл жапырақтардың ұшқыш заттарынан тұрады, бұл VOC-тың кіші тобы. Бұл заттар жақын маңайдағы организмдердің анықтап, реакция жасауы үшін арналған болса да, оларды өсімдік материалдарына наносенсорлар мен инфрақызыл сәуле шығару құрылғыларын орнату арқылы сымсыз электрондық беру арқылы анықтап, хабарласуға болады. Шығарылым температура, ауаның булану және өсу жылдамдығын анықтайтын температура, сондай-ақ биосинтез жылдамдығын анықтайтын күн сәулесі сияқты әртүрлі факторларға тәуелді. Шығарылым негізінен жапырақтар арқылы, әсіресе жапырақ тілікшелері (стоматалар) арқылы жүзеге асады. Құрлықтағы орманнан шығатын VOC-тар атмосферада гидроксил радикалдарымен тотығады. NOx ластаушы заттар болмаған жағдайда, VOC фотохимиясы гидроксил радикалдарын қайта өңдеп, биосфера атмосферасының тұрақты тепе-теңдігін қамтамасыз етеді. Жақындағы климаттың өзгеруіне байланысты, мысалы, жағымды температураның артуы және ультракүлгін сәулеленудің күшеюі салдарынан, өсімдіктерден шығатын биогендік VOC шығарылымдарының артуы күтілуде, бұл биосфера атмосферасының өзара әрекеттесуін бұзып, маңызды экожүйелерге зиян келтіруі мүмкін. VOC-тың маңызды класы – терпендер класы, мысалы, мирцен. Мөлшерлеу үшін, АҚШ штаты Пенсильванияның ауданымен тең орман бір күні, өсу маусымында шамамен [саны] тонна терпен шығарады деп есептеледі. Зерттеушілер ұшқыш органикалық қосылыстарды өндіретін гендерді индукциялау механизмдерін және одан кейінгі ұшқыш терпендердің артуын зерттеді. Бұл жүгеріде (Z)-3-гексен-1-ол және басқа да өсімдік гормондарын қолдану арқылы қол жеткізілді.

Үй ішіндегі ұшатын органикалық заттар

Үй ішіндегі ауадағы ұшқыш органикалық қосылыстардың (ҰОҚ) концентрациясы сыртқы ауаға қарағанда 2-ден 5 есеге дейін жоғары болуы мүмкін, кейде одан да жоғары. Жаңа ғимараттарда ішкі ауаға көп мөлшерде жаңа материалдар (құрылыс материалдары, жиһаз, беткі қаптамалар және жабысқаштар, бояулар, герметиктер сияқты жабындар) түскендіктен, ҰОҚ газдануынан туындайтын деңгейі айқын жоғары болады. Газдану кезіндегі көп экспоненциалды ыдырау процесі кем дегенде екі жыл бойы байқалады, ең ұшқыш қосылыстар бірнеше күнде ыдырайды, ал ең аз ұшқыш қосылыстар бірнеше жылда ыдырайды. Жаңа ғимараттар алғашқы бірнеше ай бойы қарқынды желдетуді немесе «пісіру» процедурасын қажет етуі мүмкін. Алдағы ғимараттар жаңа жиһаз, тұтыну тауарлары және ішкі беттерді қайта жаңарту сияқты жаңа ҰОҚ көздерімен толықтырылуы мүмкін, бұл ҰОҚ-тың үнемі фондық эмиссиясына және желдетуді жақсарту қажеттілігіне әкеледі. Сонымен қатар, үй ішінде қолданылатын, мысалы, құрылыс өнімдері мен жиһаз сияқты ҰОҚ шығаратын өнімдер, бақыланатын климаттық жағдайда эмиссияны сынау камераларында зерттеледі. Бұл өлшемдердің сапасын бақылау үшін «дөңгелек сынақтар» жүргізіледі, сондықтан тұрақты эмиссия беретін эталондық материалдар қажет. Бұл әдістер Tenax сияқты материалдардың сіңіру қасиеттерімен шектелмейді.

Үй ішіндегі ҰОС шығарындыларын реттеу

Көптеген елдерде үй ішіндегі ауа сапасына қатысты ҰОҚ-тың (ұшпалы органикалық қосылыстардың) жеке анықтамасы қолданылады, ол кез келген органикалық химиялық қосылысты қамтиды, оны былай өлшеуге болады: Tenax TA-да ауадан адсорбция, термиялық десорбция, 100% поляр емес бағанада (диметилполисилоксан) газ хроматографиялық бөлу. ҰОҚ – газ хроматограммасында n-гексан мен n-гексадекан арасында және оларды қоса алғанда пайда болатын барлық қосылыстар. Одан бұрын пайда болатын қосылыстар ӨҰОҚ (өте ұшпалы органикалық қосылыстар) деп аталады; кейін пайда болатын қосылыстар ЖҰОҚ (жартылай ұшпалы органикалық қосылыстар) деп аталады. Франция, Германия (AgBB/DIBt), Бельгия, Норвегия (TEK регламенті) және Италия (CAM Edilizia) коммерциялық өнімдерден VOC эмиссиясын шектеу үшін регламенттерді қабылдады. Еуропалық индустрия EMICODE, M1, Blue Angel, GuT (текстиль еден жабыны), Nordic Swan Ecolabel, EU Ecolabel және Indoor Air Comfort сияқты көптеген ерікті экологиялық таңбалар мен рейтингтік жүйелерді әзірледі. АҚШ-та бірнеше стандарттар бар; Калифорния стандарты CDPH бөлімі 01350 ең көп таралған. Бұл регламенттер мен стандарттар нарықты өзгертіп, аз эмиссиялы өнімдердің санының артуына әкелді.

Денсаулыққа қауіп төндіреді

Сәбилер мен балалардың тыныс алу, аллергиялық немесе иммундық реакциялары адам жасаған ұшқыш органикалық қосылыстар (VOC) және басқа да ішкі және сыртқы ауаның ластаушы заттарымен байланысты. Кейбір VOC, мысалы, стирол мен лимонен, азот оксидтерімен немесе озонмен әрекеттесіп, жаңа тотығу өнімдері мен екіншілік аэрозольдарды құрайды, бұл сезімдік тітіркену симптомдарын тудыруы мүмкін. VOC тропосфералық озон мен тұманның пайда болуына әсер етеді. Денсаулыққа әсерлері көз, мұрын және тамақтың тітіркенуі; бас ауруы, координацияның жоғалуы, құсу; бауыр, бүйрек және орталық нерв жүйесінің зақымдануын қамтиды. Кейбір органикалық заттар жануарларда қатерлі ісік тудыруы мүмкін, ал кейбіреулері адамдарда қатерлі ісік тудыруы мүмкін деп күдіктенеді немесе белгілі. VOC әсеріне байланысты негізгі белгілер мен симптомдарға конъюнктиваның тітіркенуі, мұрын мен тамақтың дискомфорты, бас ауруы, аллергиялық тері реакциясы, демқынқысыл, сарысудағы холинэстераза деңгейінің төмендеуі, құсу, мұрыннан қан кету, шаршау және бас айналу жатады. Органикалық химиялық заттардың денсаулыққа әсер ету қабілеті өте кең ауқымды, өте улы заттардан денсаулыққа әсері белгісіз заттарға дейін. Басқа ластаушы заттар сияқты, денсаулыққа әсер етудің шамасы мен сипаты әсер ету деңгейі мен уақыты сияқты көптеген факторларға байланысты болады. Көздің және тыныс алу жолдарының тітіркенуі, бас ауруы, бас айналуы, көру қабілетінің бұзылуы және есте сақтау қабілетінің нашарлауы кейбір адамдардың кейбір органикалық заттарға ұшырағаннан кейін бірден сезетін белгілерінің қатарында. Қазіргі уақытта тұрмыста жиі кездесетін органикалық заттардың денсаулыққа қандай әсер ететіні туралы көп мәлімет жоқ.

Ішінде

Үй ішіндегі ауадағы концентрациялармен салыстырғанда мардымсыз болса да, бензол, толуол және метил-трет-бутил эфирі (MTBE) адам сүтінің сынамаларында табылды және күні бойы біздің қабылдайтын ұшқыш органикалық қосылыстар (ҰОҚ) концентрациясын арттырады. Бір зерттеу альвеолалық демдегі және жұтылған ауадағы ҰОҚ арасындағы айырмашылықты көрсетеді, бұл ҰОҚ-тардың жұтылып, метаболизмге түсіп, өкпеден тыс жолмен шығарылатынын білдіреді. ҰОҚ түрлері әртүрлі концентрациядағы ауыз су арқылы да сіңіріледі. Кейбір ҰОҚ концентрациялары АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігінің (EPA) Ұлттық негізгі ауыз су ережелерімен және Қытай Экология және қоршаған орта министрлігі белгілеген Ұлттық ауыз су стандарттарынан асып кетті.

Тері арқылы сіңіру

Ауада және жер асты суларында ұшпалы органикалық қосылыстардың (ҰОҚ) болуына байланысты қосымша зерттеулер жүргізілуде. Белгілі бір ҰОҚ-тардың тері арқылы сіңуінің әсерін өлшеу үшін бірнеше зерттеулер жасалды. Формальдегид және толуол сияқты ҰОҚ-тарға терінің әсері нәтижесінде кателицидин LL 37, адамның β-дефензині 2 және 3 сияқты терідегі антимикробтық пептидтердің деңгейі төмендейді. Ксилен мен формальдегид жануарлар моделінде аллергиялық қабынуды күшейтеді. Толуол филаггриннің бұзылуын арттырады: бұл дермалық реттеудегі маңызды белок. Бұл белоктың жоғалуын иммунофлюоресценция, ал мРНК жоғалуын вестерн-блоттау арқылы расталды. Бұл тәжірибелер адам тері үлгілерінде жүргізілді. Толуолға ұшырау терідегі трансэпидермалық қабаттағы су мөлшерін азайтады, бұл тері қабаттарының осалдығын арттырады.

ҰШҚ шығарындыларының шекті мәндері

Үй ішіндегі ауаға шығатын VOC шығарындыларының шекті мәндерін AgBB, AFSSET, Калифорния штатының денсаулық сақтау департаменті және басқа да ұйымдар жариялайды. Бұл ережелер бояу және желім өндірісімен айналысатын бірнеше компанияны өнімдеріндегі VOC деңгейін төмендетуге итермеледі. VOC белгілері мен сертификаттау бағдарламалары өнімнен шығатын барлық VOC-ты, соның ішінде үй ішіндегі ауа сапасына әсер ететін кейбір химиялық қосылыстарды толыққанды бағалай алмайды. Бояуға түс қосу үшін қолданылатын әрбір унция бояу құрамында 5-ден 20 грамға дейін VOC болуы мүмкін. Дегенмен, қара түс үшін 1 галлон бояуға 300 грамм немесе одан да көп VOC қажет болуы мүмкін.

Денсаулық сақтау мекемелеріндегі ҰОС

ҰШО-лар ауруханалар мен денсаулық сақтау орталарында да кездеседі. Осы орталарда бұл химиялық заттар әртүрлі аймақтарды тазалау, дезинфекциялау және гигиеналық талаптарды сақтау үшін кеңінен қолданылады. Осылайша, медбикелер, дәрігерлер, санитарлық персонал және т.б. сияқты денсаулық сақтау мамандары астма сияқты қолайсыз денсаулық әсерлеріне ұшырауы мүмкін; алайда, осы заттарға әсер ететін нақты деңгейлер мен факторларды анықтау үшін қосымша зерттеулер қажет. Зерттеулер көрсеткендей, галогенделген және ароматты көмірсутектер сияқты әртүрлі ҰШО-лардың концентрациясы бір аурухананың әртүрлі бөлімдерінде айтарлықтай өзгешеленеді. Бірақ, осы зерттеулердің бірінде объектінің ішкі кеңістігінде этанол, изопропанол, эфир және ацетон негізгі заттар екені анықталды. Соған ұқсас, АҚШ-та жүргізілген зерттеуде медбикелерге көмектесушілер этанол сияқты заттарға ең көп тозуға бейім екендігі, ал медициналық құралдарды дайындаушылар 2-пропанолға ең көп тозуға бейім екендігі анықталды. Францияда жүргізілген зерттеуде зерттеушілер тобы әртүрлі әлеуметтік және егделікті күту орталықтары үшін онлайн сауалнама жасап, тазалау әдістері, қолданылатын өнімдер және осы іс-шаралардың жиілігі туралы сұрады. Нәтижесінде 200-ден астам химиялық зат анықталды, оның 41-і денсаулыққа зиянды әсер ететіні белгілі, оның 37-сі – ұшатын органикалық заттар. Денсаулыққа әсер етуіне терінің сезімталдығы, репродуктивті және органға қатысты уыттылық, канцерогендік, мутагендік және эндокриндік жүйенің бұзылу қасиеттері жатады.

Сынама алу

Анализ үшін үлгі алу қиынға соғады. Жұқпалы органикалық заттар (ЖОЗ), тіпті қауіпті деңгейде болса да, сиретілгендіктен, көбінесе алдын ала шоғырландыру қажет. Атмосфераның көптеген құрамдас бөліктері бір-бірімен үйлесімсіз, мысалы, озон және органикалық қосылыстар, пероксиацил нитраттары және көптеген органикалық қосылыстар. Сонымен қатар, ЖОЗ-ды салқындату арқылы жинау да көп мөлшерде су жинақтайды, оны қолданылатын талдау әдістеріне байланысты таңдап алып тастау қажет. Тыныс талдауында үлгі алу үшін келесі тәсілдер қолданылады: газ үлгісін жинау қаптары, шприцтер, эвакуацияланған болат және шыны ыдыстар. ЖОЗ сандық және сапалық тұрғыдан екі кең ауқымды әдіспен анықталады. Басты әдіс – газ хроматографиясы (ГХ). ГХ құралдары газ тәрізді құрамдас бөліктерді бөлуге мүмкіндік береді. Жалынды иондау детекторымен (ЖИД) жұптастырылған ГХ құралдары көмірсутектерді триллионнан бір бөлік деңгейінде анықтай алады. Электронды тұтқындау детекторларын пайдалану арқылы ГХ құралдары хлорлы көміртектер сияқты органогалогендерді де тиімді анықтайды. ЖОЗ талдауымен байланысты екінші басты әдіс – массалық спектрометрия, ол көбінесе ГХ-пен жұптастырылып, ГХ-МС гибридтік әдісін береді. Тікелей инъекциялық массалық спектрометрия әдістері ЖОЗ-ды жылдам анықтау және дәл сандық бағалау үшін жиі қолданылады. PTR-МС биогендік және антропогендік ЖОЗ-ды онлайн талдау үшін ең көп қолданылатын әдістердің бірі болып табылады. Уақыт бойынша ұшу массалық спектрометриясына негізделген PTR-МС құралдары 100 мс кейін 20 pptv және 1 минуттан кейін 750 ppqv анықтау шегіне жететіні туралы хабарланды. өлшеу (сигнал интеграциясы) уақыты. Бұл құрылғылардың массалық ажыратымдылығы 7000 мен 10 500 м/Δm аралығында, сондықтан көптеген таралған изобарлық ЖОЗ-ды бөліп, дербес сандық бағалауға болады.

Химиялық саусақ іздерін алу және тыныс алуды талдау

Адамның демінде бірнеше мың ұшпалы органикалық қосылыстар бар, және олар тыныс биопсиясында өкпе қатерлі ісігі сияқты ауруларды анықтау үшін VOC биомаркері ретінде қолданылады. Бір зерттеуде "ұшпалы органикалық қосылыстар көбінесе қанмен тасымалданады, сондықтан организмдегі түрлі процестерді қадағалауға мүмкіндік береді" делінген. Ал организмдегі VOC қосылыстары "метаболизм процестерінің нәтижесінде пайда болуы немесе сыртқы көздерден, мысалы, қоршаған ортадағы темекі түтіні арқылы жұтылуы мүмкін". Ұшпалы органикалық қосылыстардың химиялық іздерін табу және демді талдау химиялық сенсорлар тізбегі арқылы жүзеге асырылады, олар дем газ сияқты күрделі қоспалардағы ұшпалы органикалық компоненттерді анықтау үшін үлгіні тану технологиясын пайдаланады.

ҰШК өлшеулері үшін метрология

VOC өлшеулерінің салыстырмалылығын қамтамасыз ету үшін СИ бірліктеріне сәйкес келетін, растамаланған эталондық стандарттар қажет. Көптеген VOC үшін арнайы газ жеткізушілерден немесе ұлттық метрология институттарынан газ тәрізді эталондық стандарттар цилиндрлер түрінде немесе динамикалық жасау әдістері арқылы қолжетімді. Дегенмен, көптеген VOC үшін, мысалы, оттегі бар VOC, монотерпендер немесе формальдегид, осы молекулалардың химиялық белсенділігі немесе сіңірілуі салдарынан қажетті мөлшерде стандарттар жоқ. Қазіргі уақытта бірнеше ұлттық метрология институты іздік деңгейдегі концентрациядағы стандартты газ қоспаларын жасау, сіңірілу процестерін азайту және нөлдік газды жақсарту бойынша жұмыс жүргізіп жатыр.