Ethylenoxid

Látka: Ethylenoxid

Ethylenoxid
další názvy dihydrooxiren, dimethylenoxid, 1,2-epoxyethan, ethenoxid, oxan, oxidoethan, oxiran, oxacyklopropan, amprolen, anprolin
číslo CAS 75–21–8
chemický vzorec C2H4O
ohlašovací práh pro úniky
do ovzduší (kg/rok) 1000
do vody (kg/rok) 10
do půdy (kg/rok) 10
prahová hodnota pro přenosy
v odpadních vodách (kg/rok) 10
v odpadech (kg/rok) -
rizikové složky životního prostředí voda, půda, ovzduší
věty R
R12 Extrémně hořlavý.
R23 Toxický při vdechování.
R45 Může vyvolat rakovinu.
R46 Může vyvolat poškození dědičných vlastností.
R36/37/38 Dráždí oči, dýchací orgány a kůži.
věty S
S45 V případě nehody, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení).
S53 Zamezte expozici – před použitím si obstarejte speciální instrukce.

Základní charakteristika

Ethylenoxid je za normálních podmínek bezbarvý plyn těžší než vzduch. Pod teplotou 10,7ºC se vyskytuje jako bezbarvá kapalina s hustotou 899 kg.m-3. Tuhne při – 113ºC. Patří mezi velmi reaktivní sloučeniny a je velice dobře rozpustný ve vodě i v organických rozpouštědlech. Při vyšších koncentracích (0,9 g.m-3) je cítit a zápach se podobá etheru. Patří mezi těkavé organické látky (VOC). Molekula ethylenoxidu je znázorněna na obr. 1.

Obr. 1. Struktura molekuly ethylenoxidu

Obr. 1. Struktura molekuly ethylenoxidu

Použití

Ethylenoxid patří mezi významné průmyslové chemikálie. Používá se jako meziprodukt při výrobě ethylenglykolu, nemrznoucích směsí, lepidel, rozpouštědel, neionogenních tenzidů, léčiv, textilu, polyuretanové pěny, polyethylente­raftalových polyesterů (slouží k výrobě filmů, vláken a lahví), ethanolaminů a dalších produktů. Většina ethylenoxidu se spotřebuje přímo v továrnách, kde se vyrábí. Ve směsi s dusíkem nebo oxidem uhličitým slouží ke sterilizaci potravin, kosmetiky, oblečení, plastových výrobků, chirurgických nástrojů a dalšího lékařského vybavení (obvazy). Velmi malé množství ehylenoxidu se používá jako insekticid při skladování zemědělských produktů, jako jsou oříšky nebo koření.
Používá se také jako přísada zpomalující hoření, přípravek ke zrychlení zrání tabákových listů a jako raketové palivo.

Zdroje emisí

Významným zdrojem ethylenoxidu je chemický průmysl.. Dostává se do ovzduší také při sterilizaci (potraviny, lékařské potřeby). Dalším zdrojem jsou automobilové výfukové plyny. Odpadní vody z výroby ethylenoxidu jsou ve srovnání s odpadním vzduchem minoritním problémem. Mezi přirozené zdroje patří sopečné výbuchy a metabolické pochody savců.

Mezi nejvýznamnější antropogenní emise ethylenoxidu patří:

  • výroba a zpracování ethylenoxidu;
  • chemický průmysl (výroba ethylenglykolu, nemrznoucích směsí, lepidel, rozpouštědel, neionogenních tenzidů, léčiv, textilu, polyuretanové pěny a polyethylente­raftalových polyesterů);
  • sterilizace ethylenoxidem;
  • výfukové plyny automobilů.

Dopady na životní prostředí

Největší množství ethylenoxidu v prostředí se vyskytuje v atmosféře. Zde může docházet k oxidaci pomocí reakce s hydroxylovým radikálem. Reakce v atmosfére mohou vést ke vzniku fotochemického smogu. Vzhledem k dobré rozpustnosti ethylenoxidu dochází k jeho vymývání z atmosféry srážkami. Tento proces je kompenzován opačným pochodem, těkáním z vod. Ve vodě dochází k pomalé degradaci chemicky nebo pomocí aerobních mikroorganismů. Živočišnou skupinou nejvíce ohroženou ethylenoxidem jsou ryby. Meziproduktem degradace ve slané vodě je 2-chloroethanol, který je také toxický. Ethylenoxid se neakumuluje v potravních řetězcích.

Dopady na zdraví člověka, rizika

Ethylenoxid může vstupovat do těla inhalačně, méně obvyklý je vstup kůží. Akutní inhalační expozice způsobuje podráždění nosu a dýchycích cest, otok plic a ovlivňuje centrální nervovou soustavu (bolesti hlavy, zvracení, únava, svědění, nepravidelná chůze, cukání svalů, žaludeční křeče). Tyto symptomy vymizí běhěm asi 21 dnů. Expozice ethylenoxidem může vyvolat astma. U některých lidí se může vyvinout silná alergická reakce. Vyšší koncnetrace vyvolávají otok plic, bronchitidu, selhání dýchání, ztrátu vědomí i smrt.
Kontakt s kůží vyvolává podráždění pokožky až popáleniny, hlavně na místech, která jsou mokrá. Odpařování většího množství kapaliny může způsobovat omrznutí tkání a vznik puchýřů. Malé množství však nemá žádný efekt. Při expozici vodnými roztoky jsou nejnebezpečnější koncentrace okolo 50% ethylenoxidu. Více koncentrované roztoky se rychle odpaří, zředěné roztoky jsou méně dráždivé. Ethylenoxid dráždí oči, může poškozovat rohovku a vyvolávat šedý zákal oční čočky.
Chronická expozice vyvolává poškození mozku a nervové soustavy (snížení citlivosti v prstech a koordinace pohybů, zeslabení svalů dolních končetin), dermatitidy a poškození jater a ledvin. Způsobuje také poruchy dýchání, kašel, závratě, bolesti břicha, srdeční arytmii, otok plic a ochrnutí. Podle klasifikace EPA patří ethylenoxid mezi lidské karcinogeny (leukemie, rakovina slinivky břišní a pobřišniční dutiny). Způsobuje také tzv. Hodgkinovu nemoc. Je teratogenní a mutagenní, vyvolává chromozomální poškození krevních lymfocytů.
V České republice platí pro ethylenoxid následující limity v ovzduší pracovišť:
PEL – 1 mg.m-3, NPK – P – 3 mg.m-3.
Ethylenoxid je silně hořlavý jak v plynné, tak v kapalné formě. Při zahřátí nebo v přítomnosti jiných kontaminantů (kyseliny, kovy) se rozkládá, případně polymerizuje a může dojít k explozi. Exploze hrozí i při smísení ethylenoxidu se vzduchem. Rozprášená kapalina (při rozlití, rozstřikování) může akumulovat statický elektrický náboj.

Celkové zhodnocení nebezpečnosti z hlediska životního prostředí

Ethylenoxid je velmi toxická látka. Ve venkovním prostředí se vyskytuje převážně ve velmi nízkých koncentracích, které riziko nepředstavují. Jeho zdravotní rizika při expozicích zvýšeným množstvím jsou velmi závažná (karcinogenita, mutagenita).

Důvody zařazení do registru

  • nařízení o E-PRTR
  • CLRTAP
  • zákon č. 254/2001 Sb. (příloha č. 1)
  • vyhláška č. 205/2009 Sb. (příloha č. 1)
  • vyhláška č. 221/2004 Sb. (příloha č. 2)
  • vyhláška č. 232/2004 Sb. (příloha č. 1)

Důvody zařazení látky do IRZ

Způsoby zjišťování a měření

Ethylenoxid je zapáchající látka, proto k prvnímu určení úniku může posloužit čich (etherický zápach). Hrubou představu o únicích v průmyslových procesech je možné učinit ze spotřeby látky či bilance procesu (vstup x výstup).
Ke stanovení ethylenoxidu se nejčastěji používá plynová chromatografie s plamenoionizačním detektorem. Je možné použít i detektor elektronového záchytu, avšak k tomu je nutné nejprve provést reakci s bromovodíkem. Další možností je stanovení ethylenoxidu infračervenou spektrometrií nebo pomocí kolorimetrické reakce. Měření mohou provést komerční laboratoře nebo specializovaná pracoviště.
Jeden kilogram této látky v kaplném stavu představuje objem asi 1,1l. Při například 0,02% obj. ethylenoxidu v odpadním vzduchu je ohlašovací práh pro emise do ovzduší dosažen při vypouštění asi 1 800 000 m3 ročně (při teplotě 20ºC a tlaku 101,325 kPa). Pokud je vypouštěna odpadní voda o koncentraci například 10 mg.l-1 ethylenoxidu, je ohlašovací práh pro emise do vody dosažen při vypouštění 1000 m3 odpadní vody za rok.

Informační zdroje