Petroleumkolväten

Petroleumkolväten omfattar en stor grupp av alifatiska och aromatiska kolväten som har bildats genom långsam omvandling av uråldrigt organiskt material. Petroleum förekommer naturligt i berggrunden, framför allt i vissa sedimentära bergarter. Människans utvinning och användning har dock gett ämnena helt nya spridningsvägar i miljön. Förorening av petroleumkolväten i grundvatten kan bland annat bero på läckage, spill och utsläpp från fordon, tankar och anläggningar där petroleum och relaterade produkter hanteras. Flera av ämnena som finns i petroleum kan vara skadliga för människa och miljö.

Exempel på molekylstruktur - Toluen

Definition, ursprung och användningsområden

Petroleum, även kallat mineralolja eller råolja, består av hundratals olika kolväten och härstammar från uråldriga växt- och djurdelar som skyddats från förmultning på syrefattiga sjö- och havsvattenbottnar och under sedimentlager. Över miljontals år har denna biomassa omvandlats till petroleum under högt tryck och hög temperatur, och återfinns idag främst i olika typer av sedimentära bergarter på stort djup. Huvudbeståndsdelarna i petroleum är alifatiska kolväten som alkaner, cykloalkaner och alkener, samt enkla aromatiska kolväten som BTEX (bensen, toluen, etylbensen och xylener) och tyngre fraktioner av polycykliska eller alkylerade aromater [1]. Gruppen polycykliska aromatiska kolväten hanteras i ett separat avsnitt (se Polycykliska aromatiska kolväten (PAH)).

Efter utvinning raffineras petroleum, vilket innebär att kolvätena separeras baserat på kokpunkt och ger produkter som bensin, fotogen, diesel, tjockolja och bitumen. Dessa produkter används sedan som bränslen i fordon och maskiner samt el- och värmeproduktion, som baskemikalier inom industrin, till produktion av asfalt med mera. Människans utvinning och användning av fossila bränslen har därigenom gett dessa ämnen helt nya spridningsvägar i miljön.

Spridningsvägar och skadliga effekter

Petroleumföroreningar sprids till grundvatten främst genom läckage, spill och utsläpp från fordon, tankar och anläggningar där petroleumprodukter hanteras eller tidigare har hanterats. Alifatiska och aromatiska kolväten är branschspecifika föroreningar i en rad olika verksamheter enligt Naturvårdsverkets branschlista, däribland betong- och cementindustri, bilverkstäder, drivmedelsstationer, färgindustri, förbränningsanläggningar, gasverk, gummiproduktion, livsmedelsindustri, oljedepåer, oljegrus- och asfaltsverk, oljeraffinaderier, plasttillverkning, textilindustri, vägtrafik, ytbehandling och övrig organisk kemisk industri [2].

Petroleumämnen är generellt opolära, och större kolväten tenderar att ha låg vattenlöslighet och hög fastläggning till jord (höga värden för fördelningskoefficienterna mellan oktanol och vatten (K_ow) samt mellan organiskt kol och vatten (K_oc)) [3]. Många petroleumkolväten har lägre densitet än vatten och refereras ibland till som LNAPL (light non-aqueous phase liquids). Dessa når sällan djupt i grundvattnet, och kan röra sig som en egen vätskefas ovanför grundvattenytan vid större utsläpp. De så kallade BTEX-ämnena (bensen, toluen, etylbensen och xylener) är lätta aromatiska petroleumämnen som kan vara av särskilt intresse eftersom de har relativt hög vattenlöslighet och rörlighet, och samtidigt kan ge skadliga effekter. Tunga petroleumkolväten kan klassas som DNAPL (dense non-aqueous phase liquids) och karaktäriseras av låg vattenlöslighet i kombination med hög densitet, vilket leder till att de i stället kan sjunka djupt i grundvattenzonen som en egen vätskefas vid större utsläpp [4].

Human- och ekotoxiciteten varierar stort mellan de kolväten som förekommer i petroleum. För människor är bensen skadligt och en välkänd carcinogen, och detsamma gäller flera av de tyngre polycykliska aromatiska kolvätena (PAH). Det är endast dessa ämnen som regleras för dricksvatten inom EU och i Sverige. Toxiciteten bland alifatiska kolväten är generellt betydligt lägre än för aromater. Många petroleumkolväten har dock mycket låga smak- och dofttrösklar, vilket innebär att dricksvattnet skulle vara oaptitligt vid så pass låga koncentrationer att hälsobaserade gränsvärden för dricksvatten inte är nödvändiga enligt WHO. Detta gäller bland annat fraktionen aromater C8-C16 (aromater med 8–16 ingående kolatomer) [5]. Petroleumkolväten kan orsaka skada i akvatiska ekosystem, inte minst så kan större oljeutsläpp i ytvatten snabbt leda till omfattande skada och betydande ekologiska konsekvenser (då olja förekommer i fri vätskefas). Även lösta enkla aromatiska kolväten, som BTEX-ämnen, kan dock leda till akuttoxiska effekter för vattenlevande organismer [6].

Det bör noteras att den kemiska sammansättningen i bränslen som bensin och diesel har förändrats på senare år i och med ökad inblandning av biodrivmedel (som inte har sitt ursprung i petroleum), vilket kan påverka möjligheter till spridning och effekter i mark- och vattenmiljön vid nutida bränslespill och utsläpp [7].