Lotne związki organiczne (LZO, VOC, TVOC). Dlaczego są uznawane za szkodliwe?

Zanieczyszczenia powietrza to nie tylko szkodliwe pyły zawieszone i spaliny, wydobywające się z kominów czy rur wydechowych. Równie groźne dla organizmu, jak i środowiska mogą być tzw. lotne związki organiczne.

Niebezpieczeństwo w tym przypadku wynika również z małej świadomości dot. powszechnego wykorzystywania szkodliwych substancji, m.in. w:

• farbach,
• klejach,
• rozpuszczalnikach,
• detergentach,
• innych produktach.

Czym dokładnie są lotne związki organiczne (LZO) i dlaczego należy na nie uważać?

Czym są lotne związki organiczne (LZO)?

Lotne związki organiczne, nazywane też często VOC (z ang. Volatile Organic Compounds) lub TVOC to duża grupa substancji organicznych, które jeśli znajdą się w powietrzu, wywołują szereg negatywnych skutków dla środowiska i ludzi. 

Słowo „lotny” zdradza łatwość ulatniania się i przechodzenia w stan gazowy. Z chemii organicznej wiemy zaś, iż „organiczny” sugeruje związki zawierające co najmniej jeden pierwiastek węgla i jeden lub większą ilość pierwiastków wodoru, halogenów, tlenu, siarki, fosforu, krzemu lub azotu.

LZO a zdrowie – dlaczego powinniśmy uważać?

Oczywiście nie wszystkie lotne związki organiczne mają działanie szkodliwe dla naszego zdrowia. Szacuje się jednak, że stanowią one 60% wszystkich substancji zanieczyszczających atmosferę, a 73% spośród nich znajduje się na liście związków rakotwórczych.

Poniższa tabela prezentuje najczęściej obserwowane negatywne objawy ekspozycji na szkodliwe lotne związki organiczne.

Zdrowotne skutki krótkotrwałej ekspozycji na LZO (kilka godzin do kilku dni)	Zdrowotne skutki długotrwałej ekspozycji na LZO (trwającej latami)
Podrażnienie śluzówek nosa, gardła i oczu	Rozwój nowotworów
Bóle głowy	Choroby nerek i wątroby
Nudności i wymioty	Uszkodzenie ośrodkowego układu nerwowego
Zawroty głowy
Nasilenie objawów astmatycznych

Najgroźniejszym skutkiem długotrwałej ekspozycji na lotne związki organiczne jest rzecz jasna możliwość rozwoju komórek nowotworowych.

Oprócz tego szkodliwość LZO wyraża się przede wszystkim w drażniącym działaniu dla śluzówek nosa, gardła, oczu i skóry.

Stąd też zaleca się szczególną ochronę osób z alergią. Kontakt z LZO może również skutkować bólami głowy, uczuciem nudności i zmęczenia. Długa ekspozycja może również prowadzić do zmian w układzie nerwowym.

Warto przy tym pamiętać, iż ze względu na dużą ilość różnorodnych związków zaliczanych do LZO (VOC), ciężko jest stworzyć jednolitą, konkretną listę wszystkich negatywnych skutków zdrowotnych.

Niektóre związki, jak np. Toluen może prowadzić do uszkodzenia płodu w łonie matki. Z kolei ksyleny wywołują potencjalne problemy z sercem, nerkami czy wątrobą.

Trichloroeten może zaś wywoływać mdłości i wymioty, a w ekstremalnych przypadkach prowadzić do śpiączki.

Zależność pomiędzy stężeniem związków organicznych w powietrzu wewnętrznym (TVOC – całkowita zawartość związków organicznych), a ich potencjalną szkodliwością dla zdrowia została ukazana w poniższej tabeli.

Jakość powietrza wewnętrznego – Lotne związki organiczne jako wskaźnik jakości powietrza wewnętrznego” – B. Zabiegała, Wydz. Chemiczny, Politechnika Gdańska.

Jakie są lotne związki organiczne? Lista lotnych związków organicznych (LZO)

Wśród najpopularniejszych typów VOC wytwarzanych przez człowieka znajdziemy m.in. węglowodory alifatyczne, alkeny, węglowodory aromatyczne, aldehydy, alkohole, etery, organiczne związki azotowe czy organiczne związki siarki. 

W produktach codziennego użytku znajdziemy je m.in w:

• farbach
• barwnikach
• klejach
• lakierach
• zmywaczach
• dezodorantach

Poniżej pełniejsze zestawienie najpopularniejszych LZO wraz z miejscami ich wykorzystywania.

Lista najpopularniejszych lotnych związków organicznych wraz z miejscami ich wykorzystywania

Formaldehyd

Niezwykle popularnym lotnym związkiem organicznym jest również formaldehyd. Wykorzystywany w niezliczonych gałęziach przemysłu, m.in. przy produkcji tuszów do rzęs, utwardzaczy i lakierów do paznokci, szamponów i odżywek, a także mydeł, dezodorantów, wosków samochodowych, lakierów przemysłowych, fornirów czy wypełniaczy szczepionek, jest substancją, którą niełatwo zastąpić. 

Więcej o formaldehydzie, jego występowaniu i szkodliwym wpływie na zdrowie przeczytacie w artykule: Formaldehyd – trujący mieszkanie domów i składnik smogu.

Benzopiren

Do grupy lotnych związków organicznych zaliczany jest również często benzopiren. Związek ten łączy bowiem w sobie 5 cząstek benzenu. Należy jednak powiedzieć, iż krążący w powietrzu benzopiren ma postać stałą, dlatego też za jego usuwanie odpowiedzialny jest filtr HEPA, a nie węglowy.

Warto wspomnieć również, iż Filtr HEPA to podstawowy element oczyszczania powietrza ze stałych cząstek zanieczyszczeń, tj. pyłów zawieszonych PM 2,5 i PM10, alergenów, wirusów i bakterii.

Metan vs niemetanowe lotne związki organiczne (NMLZO)

Wymienione w tabeli substancje tworzą listę niemetanowych lotnych związków organicznych. Oprócz niej są jednak takie substancje, jak metan, który powstaje w procesie beztlenowego rozkładu substratów organicznych.

Klasyfikacja ta obowiązuje m.in. w ustawie o systemie zarządzania emisjami – ustawa z dnia 17 lipca 2009r. o systemie zarządzania emisjami gazów cieplarnianych i innych substancji (Dz.U.  Nr 130, poz. 1070, z późn. zm.).

Lotne związki organiczne w domu – jak się przed nimi chronić?

Czy oczyszczacze powietrza faktycznie usuwają lotne związki organiczne?

Zakup oczyszczacza powietrza jest jednym z najprostszych sposobów ochrony przed LZO w mieszkaniach. Niestety, jak pokazują nasze testy poszczególnych urządzeń, nie każdy oczyszczacz jest w stanie wykrywać, a co dopiero usuwać LZO.

Modele wyposażone często w osobne czujniki gazów lub LZO, nie reagują właściwie na zmieniające się stężenia. Na co zatem zwracać uwagę szukając oczyszczacza, który poradzi sobie z LZO?

Co powinien mieć dobry oczyszczacz powietrza na LZO?

• Filtr węglowy – zbudowany z granulek węgla aktywnego, rozłożonych na całej szerokości filtra, tak by jak największą jego powierzchnią mieć kontakt z przepływającym powietrzem. 1 gram posiada 1500 m2 powierzchni aktywnej, jest w stanie adsorbować (pochłaniać) nieprzyjemne zapachy i szkodliwe substancje w formie lotnej. Przeczytaj więcej w artykule: Filtr węglowy – dlaczego jest potrzebny w oczyszczaczu powietrza?

• Wydajny silnik – odpowiednio mocny silnik, gwarantujący wystarczającą wydajność (m³/h) do posiadanej powierzchni to właściwie podstawa, niezależnie nie mówimy czy mówimy o usuwaniu roztoczy czy formaldehyda

• (niekoniecznie) Czujnik LZO/TVOC – na rynku znajdziemy oczyszczacze posiadające dedykowane czujniki LZO/TVOC. Niestety jak pokazują nasze testy z użyciem alkoholu (etanol) i detergentów (formaldehyd), wiele z tych czujników działa nie reaguje lub działa nielogicznie w obliczu zwiększających się stężeń szkodliwych gazów.
  
  Jeszcze trudniej znaleźć modele posiadające osobny wskaźnik poziomu lotnych związków organicznych (jak np. LIFAair czy Vestfrost), co pozwala przejrzyście zobaczyć, jak oczyszczacz interpretuje poszczególne poziomy zanieczyszczeń. Wiele modeli pozbawionych czujników będzie gwarantować taką samą ochronę przed LZO.

Jaki oczyszczacz powietrza na LZO? Ranking

Miejsce	Marka i model	Recenzja	Cena
1 miejsce	Vestfrost VP-A1Z40WH	ZOBACZ RECENZJĘ	1499 zł
2 miejsce	Dyson Purifier Cool Formaldehyde TP09	ZOBACZ RECENZJĘ	3299 zł
3 miejsce	Philips AC3858/50 Dual Scan	ZOBACZ RECENZJĘ	2019 zł
4 miejsce	LIFAair LA503	ZOBACZ RECENZJĘ	3499 zł
5 miejsce	Electrolux PA91-604DG/GY	ZOBACZ RECENZJĘ	2099 zł

Sprawdziliśmy jak kilka popularnych oczyszczaczy radzi sobie z wykrywaniem i pochłanianiem LZO. Do naszych testów używaliśmy: etanolu, acetonu oraz formaldehydu.

Najlepsze wrażenie pozostawiły na nas oczyszczacze powietrza Vestfrost oraz Dyson. Nieco gorzej, choć wciąż bardzo dobrze wypadł Philips.

Czujniki zastosowane w w.w. markach płynnie reagowały na rosnący poziom zanieczyszczeń gazowych, co przekładało się też na zwiększenie obrotów w trybie automatycznym.

Vestfrost i Dyson również najdłużej wskazywały alarmujący poziom LZO, co pokrywało się z odczytami z mierników zewnętrznych.

Gorzej poradził sobie Winix, który błyskawicznie wskazywał podwyższony poziom LZO, ale jeszcze szybciej przestawał je widzieć. Electrolux natomiast reagował jedynie w aplikacji mobilnej. Jednakże nie przekładało się to wcale na pracę trybu automatycznego.

Polecane modele do walki z LZO:

Wydajność oczyszczania: 350 m³/h
Czujniki: Kurzu, TVOC, światła
Cena i żywotność filtrów: Zintegrowany filtr HEPA H13, węglowy, wstępny. Żywotność 18 mies.

Vestfrost VP-A1Z40WH to oczyszczacz posiadający sporo wad, ale też wiele zalet. Na szczególne wyróżnienie zasługuje cyfrowy wskaźnik lotnych związków organicznych, który działa naprawdę nieźle.

Reaguje on na rosnący poziom LZO/TVOC niezależnie od aktualnych stężeń zanieczyszczeń pyłowych. Poziom LZO pokazywany jest za pomocą dokładnych wartości liczbowych ppb.

Co ciekawe, po przekroczeniu poziomu 1000, urządzenie dalej rejestruje stężenie, wyświetlając je w notacji wykładniczej.

[AKTUALIZACJA 05.01.2022] – Z początku zauważyliśmy pewne nieprawidłowości w działaniu czujnika LZO, który działał jedynie przy wyświetlaczu ustawionym w tryb informacji o LZO/TVOC.

Zgłosił się jednak do nas oficjalny dystrybutor oczyszczaczy Vestfrost, który zaproponował szybką wymianę oprogramowania, co rozwiązało problem. Słowa uznania!

Wadą może być nieco pobłażliwe podejście do smogu. Vestfrost za poprawne uznaje powietrze, które przekracza normy jakości.

Z drugiej strony cicha praca i niezła wydajność sprawiają, że do codziennych potrzeb oczyszczacz ten jest absolutnie wystarczający.

Wydajność oczyszczania: 244 m³/h
Czujniki: pyłów, TVOC, formaldehydu, NO2
Cena i żywotność filtrów: HEPA H13, węglowy, wstępny, fotokatalityczny (nie podlega wymianie). Cena ok. 397 zł, żywotność 6 mies.

Jedyny model w zestawieniu, który posiada osobny czujnik formaldehydu. Oprócz tego otrzymujemy naprawdę dobrze działający czujnik LZO oraz czujnik NO2 (dwutlenku azotu). Dyson informuje o poziomie zanieczyszczeń gazowych w skali od 1 do 9.

Nie jest to więc tak dokładne i oczywiste jak w przypadku Vestfrosta, gdzie poziom LZO wskazywanych jest za pomocą liczby cząsteczek ppb.

Wskazania jednak rosną i spadają analogicznie do stężeń sygnalizowanych przez zewnętrzne mierniki.

Niestety główną wadą Dysona jest jego niezmiernie wysoka cena, zwłaszcza w stosunku do realnej wydajności oczyszczania.

Większość powietrza, które przepływa przez głowicę Dysona jest jedynie przepuszczana.

Dlatego też CADR szacujemy w tym przypadku na ok. 240 m³/h. Drogie są także filtry wymienne. I choć rozumiemy pozycjonowanie się Dysona w segmencie oczyszczaczy premium, uważamy, że czyste powietrze nie powinno być premium.

Wydajność oczyszczania: 610 m³/h
Czujniki: pyłów, TVOC,
Cena i żywotność filtrów: zintegrowany filtr HEPA H13, węglowy, wstępny. Cena ok. 339 zł. Żywotność do 36 mies.

Pozytywne zaskoczenie naszego testu. O ile oczyszczacze powietrza marki Philips beznadziejnie reagują np. na unoszący się w powietrzu etanol, o tyle błyskawicznie wykrywały i długo utrzymywały alarmujące wskazania dot. acetonu i formaldehydu.

Wciąż jednak Philips AC3858/51 / AC3854/50 jest bardzo drogim oczyszczaczem powietrza o przeciętnym trybie automatycznym i głośnej pracy w wyższych prędkościach.

Wydajność oczyszczania: 450 m³/h
Czujniki: PM2,5, TVOC, CO2
Cena i żywotność filtrów: HEPA H13, węglowy, wstępny. Cena: b.d. Żywotność filtra HEPA: 3 lata, żywotność filtra węglowego: Aż 10 lat (!)

Oczyszczacze powietrza LIFAair wyróżniają się pod względem jakości wykonania i ilości parametrów, które pozwalają kontrolować. Model LIFAair LA503 posiada czujnik LZO, który dobrze odczytuje stężenie zanieczyszczeń.

Urządzenie również sprawnie je usuwa. Dodatkowo, pomimo sporej wydajności oczyszczania, oczyszczacz LIFAair jest jednym z cichszych urządzeń na rynku (19-50 dB). Niestety, ogromnym minusem fińskich urządzeń jest zaporowa cena oczyszczaczy, jak i filtrów.

Wydajność oczyszczania: 620 m³/h
Czujniki: PM2,5, TVOC, światła, temperatury, wilgotności
Cena i żywotność filtrów: HEPA E11 lub E12, węglowy oraz wstępny, sprzedawane w różnych zestawach od 399 zł, żywotność 12 mies.

Oczyszczacz powietrza Electrolux posiada bardzo dużą wydajność oczyszczania, która predestynuje sprzęt do pracy na powierzchni nawet 70-75 m². Zaletą Electroluxa jest dość dokładna analiza jakości powietrza w pomieszczeniu.

Niestety sprzęt ten nie jest pozbawiony wad, do których zaliczyć musimy choćby pobłażliwy system kolorystycznej oceny jakości i naprawdę kosztowną eksploatację (drogie filtry).

O ile pobłażliwość interpretacji możemy pominąć, bo urządzenie nadrabia to dużą wydajnością, o tyle drugi z aspektów odczujemy w portfelu.

Maski smogowe również pomocne

Maska antysmogowa również zatrzyma wiele szkodliwych substancji gazowych, jak i stałych, pod warunkiem że wyposażona jest w odpowiedni zestaw filtrów: HEPA + węglowy. W zależności od producenta, możemy spotkać oznaczenia: filtr FFP3, N99 i inne.

Charakterystyka lotnych związków organicznych

Jak dotąd nie powstała jedna, oficjalna definicja lotnych związków organicznych. Lata badań pozwoliły jednak znaleźć wspólne cechy dla tych substancji.

LZO wykazują następujące właściwości:

• z łatwością przechodzą w postać pary lub gazu
• charakteryzują się wysoką prężnością par (wg WHO większą niż 10-1 w temp. 25 °C) i niską rozpuszczalnością w wodzie
• ich temperatura wrzenia mieści się w zakresie: 50-250 °C (pomiar w warunkach ciśnienia normalnego 101,3 kPa).

Źródła LZO w środowisku

Często są one ubocznymi produktami w procesach przemysłowych. Wielokrotnie są również wydzielane wskutek reakcji chemicznych z udziałem łatwo parujących substancji (z ang. VCP – volatile chemical products).

Dużą cegłę w ich emisji dokłada również transport – LZO powstają także w wyniku spalania paliwa samochodowego. Ze względu na źródło ich emisji, VOC dzielimy na antropogeniczne i naturalne.

Antropogeniczne

Według Krajowego Ośrodka Bilansowania i Zarządzania Emisjami (KOBiZE) głównymi źródłami antropogenicznych lotnych związków organicznych w 2010 roku były w Polsce następujące sektory:

• Rozpuszczalniki i inne produkty
• Transport
• procesy spalania poza przemysłem w sektorze komunalno-bytowym
• procesy produkcyjne
• wydobycie i dystrybucja paliw kopalnych 
• inne pojazdy i urządzenia, w tym koleje, żegluga, transport powietrzny
• procesy spalania w sektorze produkcji i transformacji energii
• procesy spalania w przemyśle

Naturalne

W środowisku zachodzi również wiele naturalnych procesów, które przyczyniają się do uwalniania LZO. Mogą być to pożary lasów, wybuchy wulkanów i gejzerów, jak również procesy asymilacyjne czy   wegetacyjne niektórych organizmów.

Dopuszczalne normy LZO

Na ten moment nie ma oficjalnych norm określających dopuszczalne stężenie LZO w budynkach. Według ogólnych zaleceń całkowite stężenie TVOC powinno mieścić w zakresie 0,2-0,3 mg/m3. Wartości 1-3 mg/m3 mogą występować chwilowo i nie powinny się powtarzać. 

Dopuszczalne stężenia LZO w farbach, bejcach, klejach, kitach szpachlowych i innych substancjach określa rozporządzenie Ministra Rozwoju z dnia 8 sierpnia 2016 r.w sprawie ograniczenia emisji lotnych związków organicznych zawartych w niektórych farbach i lakierach przeznaczonych do malowania budynków i ich elementów wykończeniowych, wyposażeniowych oraz związanych z budynkami i tymi elementami konstrukcji oraz w mieszaninach do odnawiania pojazdów (Dz. U. z 2016 r. poz. 1353). 

Poniższe tabele przedstawiają dopuszczalne wartości maksymalne LZO dla różnych typów produktów.

Ważne! Informacja o zawartości poszczególnych lotnych związków organicznych powinna zostać umieszczona przez producenta na opakowaniu danego produktu.

Uwalniane z dywanów, wykładzin, płyt meblowych, farb, klejów, wosków czy rozpuszczalników lotne związki organiczne mogą krążyć w naszych mieszkaniach przez kilkanaście czy kilkadziesiąt lat. Dlatego ważny jest świadomy wybór produktów, którymi się otaczamy.

Eksperci RO polecają: Wybierając farby w sklepie, sprawdźmy na etykiecie poziom zawartości LZO. W miarę możliwości wybierajmy produkty oparte na wodzie zamiast na rozpuszczalnikach. Unikajmy również tanich płyt laminowanych (źródło formaldehydu). W miarę możliwości aerozolowe produkty zamieniajmy na te w formie żelu czy sztyftu.