甲苯的主要用途
甲苯作為一種重要有機化工原料,由分餾煤焦油的輕油部分或由催化重整輕汽油餾分而製得,廣泛套用於炸藥品、農藥、樹脂等與大眾息息相關的行業中,國際上其主要用途是提高汽油辛烷值或用於生產苯以及二甲苯,而在我國其主要用途是化工合成和溶劑。
甲苯還用於製糖精、藥物和染料等,並用作溶劑。甲苯容易發生氯化,生成苯一氯甲烷或苯三氯甲烷,它們都是工業上很好的溶劑;它還容易硝化,生成對硝基甲苯或鄰硝基甲苯,它們都是染料的原料;它還容易磺化,生成鄰甲苯磺酸或對甲苯磺酸,它們是做染料或製糖精的原料。甲苯的蒸氣與空氣混合形成爆炸性物質,因此它可以製造涕恩涕炸藥。
甲苯的主要污染物源
環境中的甲苯主要來自兩個方面,一是自然來源,自然界中的火山爆發、森林火災、原油和一些植物均能釋放甲苯。但人類活動製造的甲苯是最大的污染源,主要來自於汽油、交通以及有機溶劑,大部分直接進入環境空氣中,少部分通過垃圾和石油污染等途徑進入到水體和土壤中。人類活動製造的甲苯主要來源於以下方面:
化工產品
甲苯在各種建築材料的有機溶劑中大量存在,比如各種油漆的添加劑和稀釋劑,一些防水材料的添加劑。在日常生活中,甲苯也用作裝飾材料、人造板家具、黏合劑、空氣消毒劑和殺蟲劑的溶劑。因此,在新裝修的居室內空氣中,可以測定出高含量的甲苯。
與汽油有關的排放
為了提高辛烷等級,甲苯常按5%~7%的濃度添加到汽油中,加油站空氣中甲苯濃度平均0.71~2.63 mg/m ,最大為1.0~9.0mg/m ,加油站顧客和下風向居民吸入量分別0.21~1.8mg/(m ·d)和0.23~1.1mg/(m ·d)。在生產、運輸和使用汽油期間,大部分甲苯將釋放進入環境。在中國首次汽車內環境污染情況調查活動中,調查結果顯示,汽車內環境首要污染物質為甲苯。甲苯能被強氧化劑氧化,為一級易燃品。甲苯易揮發,由於空氣的運動,使其廣泛分布在環境中。
食品行業的污染
市場上很多食品包裝材料難以符合國家對食品安全、衛生、環保方面的要求,甲苯等芳烴類溶劑大量被使用。其中用於BOPP膜印刷的氯化聚丙烯油墨的量占到60%以上,而該體系的油墨溶劑和稀釋溶劑中,苯類溶劑的量一般占50%左右。另外,香菸的燃燒,在室內環境中吸菸產生的甲苯量也是十分可觀的。據美國EPA統計數據顯示,無過濾嘴香菸,主流煙中甲苯含量大約是100~200μg,側/主流煙甲苯濃度比值為1∶3。另外,使用甲苯的工廠,貯運過程中的意外事故也是甲苯的重要污染源。
環境遷移、擴散和轉化
遷移、擴散
甲苯具有揮發性,在環境中不易發生反應。由於空氣的運動使其廣泛分布在環境中,並且通過降雨和從水表面的蒸發使其在空氣和水體之間不斷地再循環,最終可能因生物和微生物的氧化而被降解。
一座精煉油廠排入大氣的甲苯高達13.18~1145g/h,甲苯可隨生產和使用單位所排出的廢水進入水體,生產1t甲苯,一般排出含甲苯300~1000mg/L的廢水2m 。甲苯能相當持久地存在於飲水中,但由於甲苯在水溶液中揮發的趨勢較強,因此可以認為其在地表水中不是持久性的污染物。對世界上很多城市空氣中的平均濃度進行匯總,結果表明甲苯濃度通常為112.5~150mg/m ,這主要來自與汽油有關的排放(汽車廢氣、汽油加工),也來自於工業活動所造成的溶劑損失和排放。
土壤中的甲苯大多通過揮發作用逸散到大氣中,因此沒有發現明顯的污染區域。但長期使用石油的地方,甲苯的濃度較高。
轉化
大氣層內的甲苯和苯一樣,在一段時間後會由空氣中的氫氧自由基(OH·)完全分解,但甲苯進入大氣層後會產生一定的光化學反應,對臭氧層有一定的破壞作用。甲苯在一般條件下性質十分穩定,但同酸或氧化劑卻能激烈反應。它的化學性質類似於苯酚和苯,反應活性則介於兩者之間。甲苯能腐蝕塑膠,因而必須存放在玻璃容器中。在氧化反應中(如與酸性高錳酸鉀溶液),甲苯能由苯甲醇、苯甲醛而最終被氧化為苯甲酸。甲苯主要能進行自由基取代,親電子取代和自由基加成反應。親核反應則較少發生。在受熱或光輻射條件下,甲苯可以和某些反應物(如溴)在甲基上進行自由基取代反應。