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Benzene

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APPELLATIONS

Numéro du CAS: 71-43-2
Nom dans le registre: Benzène
Nom de la substance: Benzène
Synonymes, noms commerciaux: Benzène, benzol, benzole, bicarburate d'hydrogène, cyclohexatriène
Nom(s) anglais: Benzene
Nom(s) allemand(s): Benzol, Benzen
Description générale: Liquide incolore, aisément volatile et d'odeur aromatique.

PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES

Formule brute: C6H6
Masse atomique relative: 78,12 g
Masse volumique: 0,879 g/cm3
Densité de gaz (air = 1): 2,7
Point d'ébullition: 80,1°C
Point de fusion: 5,5°C
Tension de vapeur: 102 hPa
Point d'éclair: -11°C
Tempér. d'auto-ignition: 555°C
Solubilité: Dans l'eau: 1,79 g/l (25°C);
dans les graissses; illimitée dans l'acétone, l'éther, l'alcool, le chloroforme.
Facteurs de conversion: 1 ppm = 3,26 mg/m3 à 20°C
1 mg/m3 = 0,31 ppm

ORIGINE ET UTILISATIONS

Utilisations:
Dans l'industrie chimique, le benzène pur constitue la base essentielle pour les produits aromatiques intermédiaires ainsi que pour le groupe des composés cyclo-aliphatiques. Parmi les produits fabriqués à base de benzène figurent les matières plastiques, le caoutchouc synthétique, les colorants, peintures et laques, résines, matières premières pour détergents et produits phytosanitaires.

Origine/fabrication:
Dans la nature, le benzène  existe en petites quantités et en concentrations peu importantes. Il entre dans la composition du pétrole brut (max. 0,4 g/l). Le benzène pur est fabriqué et traité à l'échelle industrielle. Il est normalement obtenu à partir du pétrole brut. Un litre d'essence normale contient entre 12 et 16 g de benzène, etl'essence super peut en contenir jusqu'à 24 g/l. Sont responsables d'émissions, les véhicules motorisés  mais aussi les cokeries, les installations de chauffe, de stockage et de distribution de carburants, les raffineries et les industries chimiques.

Chiffres de production:
Les estimations concernant la production annuelle sont variables selon les cas. Les chiffres dépassent sans doute 15 millions de tonnes pour le benzène et 10 millions de tonnes pour les carburants. Chiffres de production concernant le benzène pur:

RFA (1983): 1,34 millions t CE (1978/79): 4,4 millions t
France (1983) 1,37 millions t USA (1983) 4,28 millions t
Japon (1983) 1,75 millions t URSS (1977) 1,54 millions t

Valeurs d'émission:
Dans le monde 100.000-1.000.000 t/a; USA dans l'atmosphère 110.000-224.000 t/a (dont 40.000-80.000 t/a émanant des carburants); USA dans le milieu aquatique 3-14 t/a; République fédérale d'Allemagne 55.000-70.000 t/a (dont 50.000-60.000 t/a émanant des carburants).

TOXICITE

Homme: TLC0 0,68 mg/l, inhalation 1)
Mammifères:  
Rat (mâle) DL50 3,8-6,5 g/kg, v. orale
Rat (mâle) DL50 17,6 g/kg, v.dermale
Rat (mâle) CL50 18 mg/l, inhalation (4 h)
Rat (femelle) DL50 6,2-7,2 g/kg, v. orale
Rat (femelle) DL50 19,4 g/kg, v. dermale
Rat (femelle) CL50 23 mg/l, inhalation (4 h)
Insectes:  
Charançon CL50 210 mg/l
Organismes aquatiques:  
Orphie CL0 31 +/- 25 mg/l (96 h) (test, 11 laboratoires)
Cyprin doré CL0 36 mg/l (24 h)
Truite CL50 22 mg/l (96 h)
Hareng CE0 <0,8 mg/l (reproduction)
Puce d'eau  flea (Daphnia magna) CL50 200 mg/l (48 h)
Puce d'eau flea (Daphnia magna) CL50 15 mg/l (96 h)
Algues bleues CE0 >1400 mg/l (inhibition de la division cellulaire)
Algues vertes CE0 >1400 mg/l (inhibition de la division cellulaire)
Algues vertes CE50 310-460 mg/l (réduction de la photosynthèse)
Algues marines CE0 approx. 1400 mg/l (réduction de la photosynthèse)
Autres organismes:  
Lombric CL50 100-1000 µg/cm2 (48 h)

Remarques:
1) Toutes données selon RIPPEN, 1989

TOXICITE

Pathologie/toxicologie:

Homme/mammifères: L'inhalation de vapeurs de benzène peut, selon la concentration et la durée, provoquer des lésions du système nerveux central, qui se manifeste par des vertiges, céphalées, nausées, troubles psychiques avec agitation et convulsions et, au stade final, coma et paralysie du système respiratoire. Le benzène liquide provoque des irritations de la peau et des muqueuses. Sa résorbtion par la peau est possible.
Une exposition chronique provoque des atteintes de la moëlle osseuse. Le benzène  est un poison sanguin: des abberrations chromosomiques ont été observées dans les cellules sanguines d'ouvriers exposés ainsi que dans les cellules sanguines et osseuses de rats.
Son effet cancérogène est établi chez l'homme; des carcinomes ont été observés sur des rats et sur des souris.

Végétaux: De fortes concentrations dans l'air (>50 mg/m3, 30 mn) ont un effet létal. De faibles concentrations dans l'eau d'arrosage stimulent la croissance et le développement des racines. Par contre, une forte concentration proche de la saturation se traduit par une inhibition de la croissance.

Remarque: Une liste détaillée des études concernant les effets pathologiques du benzène est fournie par OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY, 1987 et BUA, 1988.

COMPORTEMENT DANS L'ENVIRONNEMENT

Milieu aquatique:
Forte volatilité: demi-vie d'évaporation 2,7-5 h (4,8 h dans un plan d'eau de 1m de profondeur à 25°C).

Atmosphère:
Le benzène  contribue dans des proportions modérées à la formation du smog. Il réagit rapidement avec les radicaux OH, et par conséquent, la durée de séjour du benzène dans l'atmosphère peut varier entre quelques heures et plusieurs jours selon le taux de concentration de ces radicaux. Les précipitations ne font que dépolluer temporairement l'atmosphère car le benzène accumulé à la surface de l'eau et du sol a vite fait de s'évaporer à nouveau.

Sols:
Etant très volatile, le benzène  s'échappe en grandes quantités des couches superficielles du sol vers l'atmosphère; il est relativement mobile dans les couches plus profondes du sol; élution dans les eaux souterraines; accumulation dans les boues d'épuration.

Dégradation, produits de décomposition, demi-vie:
Dans l'atmosphère, la dégradation s'effectue surtout par phototransformation indirecte; pas de photolyse lorsque la longueur des ondes lumineuses est supérieure à 290 nm. La demi-vie calculée pour la troposphère est de 7 à 22 jours, la moyenne étant de 13 jours. Dans la troposphère inférieure (jusqu'à 1-2 km de hauteur), les valeurs moyennes de la demi-vie du benzène se situent entre 3 et 10 jours.
Dans le milieu aquatique et les sols, c'est surtout la biodégradation qui entre en jeu (aérobie plus rapide qu'anaérobie). Métabolites de la dégradation microbienne: 1,2 dihydroxy-1,2-dihydrobenzène, pyrocatéchine. Métabolites chez les mammifères: phénols et dérivés (par exemple hydroquinone, pyrocatéchine). Dégradation aérobie à raison de 33% dans les stations d'épuration au bout de 12 h; dégradation aérobie faible par rapport à la volatilisation. La décomposition thermique s'opère à 600°C en phase gazeuse; l'hydrolyse est tout à fait improbable dans les conditions de l'environnement.

VALEURS LIMITES DE POLLUTION

Milieu Secteur Pays/ organ. Statut Valeur Cat. Remarques Source
Eau:   D R 3 WGK   sel. RIPPEN, 1989
  Eau pot. A L 10 µg/l     sel. RIPPEN, 1989
  Eau pot. SU R 500 µg/l   Toxic. tolérée sel. RIPPEN, 1989
  Eau pot. USA R 13 µg/l (7j)   Nat. Ac. Science sel. RIPPEN, 1989
  Eau pot. USA R 0,35 µg/l (7j)   EPA sel. RIPPEN, 1989
  Eau pot. USA R 0,67 µg/l   Expos. chron. sel. RIPPEN, 1989
  Eau pot. USA (L) 5 µg/l MCL    
  Eau pot. OMS R 10 µg/l   Risque de leucémie OMS, 1984
  Effluents USA R 125 µg/l   Rejets directs sel. RIPPEN, 1989
  Effluents USA R 75 µg/l (moy. 4j) Rejets directs sel. RIPPEN, 1989
  Eau souterr. D(HH) R 1 µg/l   Etude approf. sel. LAU-BW1), 1989
  Eau souterr. D(HH) R 5 µg/l   Etude assain. sel. LAU-BW1), 1989
  Eau souterr. NL R 0,2 µg/l   Référence sel. TERRA TECH 6/94
  Eau souterr. NL L 30 µg/l   Intervention sel. TERRA TECH 6/94
  Eau souterr. USA L 1 µg/l   Floride sel. ORNL2), 1987
  Eau surface USA R 3,1 mg/l (1 j, moyenne) Prot. eau douce sel. RIPPEN, 1989
  Eau surface USA R 7 mg/l (max.) Prot. eau douce sel. RIPPEN, 1989
  Eau surface USA R 0,92 mg/l (1 j, moyenne) Prot. eau salée sel. RIPPEN, 1989
  Eau surface USA R 2,1 mg/l (max.) Prot. eau salée sel. RIPPEN, 1989
Sols:   NL R 0,05 mg/kg   Référence sel. TERRA TECH 6/94
    NL L 1 mg/kg   Intervention sel. TERRA TECH 6/94
Air: Emission D L 5 mg/m3   flux massique ³ 25 g/h sel. TA-Luft, 1986
    D L 10 mg/m3 MIK Val.c.durée sel. RIPPEN, 1989
    D L 3 mg/m3 MIK Val.c.durée sel. RIPPEN, 1989
    DDR (L) 0,3 mg/m3 (MIK) Val.lc.durée sel. HORN et al., 1989
    DDR (L) 0,1 mg/m3 (MIK) Val.l.durée sel. HORN et al., 1989
    H (L) 0,8 mg/m3   Moyenne 30 mn3) sel. STERN, 1986
    H (L) 1 mg/m3   Moyenne 30 mn4) sel. STERN, 1986
    H (L) 0,3 mg/m3   Moyenne 24 h4) sel. STERN, 1986
    IL (L) 4,8 mg/m3   Moyenne 30 mn sel. STERN, 1986
    IL (L) 1,6 mg/m3   Moyenne 24 h sel. STERN, 1986
    PL (L) 0,2 mg/m3   Moyenne 30 mn3) sel. STERN, 1986
    PL (L) 1 mg/m3   Moyenne 30 mn4) sel. STERN, 1986
    PL (L) 0,1 mg/m3   Moyenne 24 h3) sel. STERN, 1986
    PL (L) 0,3 mg/m3   Moyenne 24 h4) sel. STERN, 1986
    PL (L) 0,025 mg/m3   Moyenne a3) sel. STERN, 1986
    PL (L) 0,043 mg/m3   Moyenne a4) sel. STERN, 1986
    RO (L) 2,4 mg/m3   Moyenne 30 mn sel. STERN, 1986
    RO (L) 0,8 mg/m3   Moyenne 24 h sel. STERN, 1986
    SU (L) 1 mg/m3   Moyenne 30 mn4) sel. STERN, 1986
    SU (L) 0,3 mg/m3   Moyenne 24 h4) sel. STERN, 1986
  Amb. prof. CS (L) 16 ppm   à partir de 1969 sel. ACGIH, 1982
  Amb. prof. D L 16 mg/m3 TRK5)   DFG, 1989
  Amb. prof. D L 5 ml/m3 TRK6)   DFG, 1989
  Amb. prof. DDR (L) 5 mg/m3     sel. HORN et al, 1988
  Amb. prof. S (L) 10 ppm   à partir de 1975 sel. ACGIH, 1982
  Amb. prof. SU (L) 5 mg/m3 PDK   sel. RIPPEN, 1989
  Amb. prof. USA (L) 10 ppm TWA   sel. AUER TECHNIKUM 1988

Remarques:
1) Office de la protection de l'environnement du Land Bade-Württemberg
2) Oak Ridge National Laboratory
3) Zones spécialement protégées
4) Zones protégées
5) Poussières
6) Gaz et vapeurs
Autres réglementations de la République fédérale d'Allemagne concernant le benzène: "Gefahrstoffverordnung" (décret sur les matières dangereuses); "Bundesimmissionsschutzverordnung"  (décret sur la protection contre les immissions); "Störfallverordnung" (incidents polluants); "Gefahrgutverordnungen" (marchandises dangereuses); "Abfallgesetz-Sonderabfall" (loi sur les déchets); "Benzinqualitätsangabeverordnung" (qualité des carburants), "Kosmetikverordnung" (cosmétiques); "Verordnung über die Einschränkung und Verbote für bestimmte Stoffe in Spielwaren und Scherzartikeln" (contraintes et interdictions concernant l'utilisation de certaines substances pour la fabrication de jouets et d'attrapes).

Valeurs comparatives/de reference

Milieu/origine Pays Valeur Source1)
Eau:      
Rhin (Bâle, 1976) CH 0,2 µg/l  
Rhin  (Cologne, 1976) D 0,3 µg/l  
Rhin (Duisburg, 1976) D 0,8 µg/l  
Estuaire Tees River (1984) GB 0,1-200 µg/l  
Nappe phréat. (non contaminée) NL <0,01-0,03 µg/l (n=8)  
Nappe phréat. (contaminée) NL 100 µg/l  
Nappe phréat. (contaminée) USA 1,0-470 µg/l (n=9 of 13)  
Eau d'infilt. de décharge USA 17-540 µg/l (n=6)  
Eau potable USA <0,5-15 µg/l (n=945; 11 >=0,5 µg/l)  
Eau de pluie GB 87 µg/l  
Sols/sédiments:      
Boues d'épuration USA 0,05-11,3 mg/kg (n=11 of 13)  
Estuaire Tees River (1986) GB 1,5-3,9 µg/kg (n=4)  
Air:      
Air pur, hémisphère Sud 1980-1983 <5-80 pptv (valeurs moyennes))  
Air pur, hémisphère Nord 1980-1983 100-260 pptv (valeurs moyennes)  
Arctique (été 1982)   66 pptv (n=8; valeurs moyennes)  
Arctique (printemps 1983)   307 pptv (n=10; valeurs moyennes)  
Deuselbach ('air pur', 1983) D 0,10-0,12 ppbv (valeurs moyennes)  
Div. (concentration de fond) Brésil 0,31-0,72 ppbv (n=8)  
Divers Kenya 0,07-0,85 ppbv (n=13)  
Divers (désert) Egypte 0,19 ppbv (n=5; valeurs moyennes)  
Berlin (1976/77) D 0,6-60 ppbv (n>200; moyenne 24 h)  
7 villes (1980/81) USA 1,4-5,8 ppbv (valeurs moyennes)  
Leningrad (1977-79) SU 5,4-204 ppbv (n=30; 20-50 valeurs mn.)  
Air inhalé:      
Aux stations service (1970-80)   100-10.000 µg/ m3 (n>130; moyennes 2-14 h)
Par conducteur de camions citernes   30-100.000 µg/m3  
Par conducteur de camions citernes   540 µg/m3 (moyenne 8 h)  
Par équipage de pétroliers   2 400-170.000 µg/m3  
Par équipage de pétroliers   4 200 mg/m3 (valeurs moyennes sur 8 h)  
Alimentation:      
Div. poissons (Los Angeles Bay, 1980/81) <1-52 µg/kg MF (n=4)  
Oeufs   0,5-1,9 mg/kg  
Viande bovine   2-19 µg/kg  
Rhum   0,12 µg/kg  

Remarque: 1) Toutes données selon RIPPEN, 1989

EVALUATION ET REMARQUES

De par ses propriétés physiques, le benzène peut être transporté sur de longues distances, malgré la rapidité relative des réactions de transformation. L'avantage d'une dégradation assez rapide du benzène est neutralisé par l'inconvénient qu'il donne naissance à toute une série de produits de décomposition qui ont la propriété d'être toxiques. Sont exposés à l'inhalation de benzène les personnes en contact avec cette substance à leur lieu de travail, mais aussi les fumeurs et les populations se trouvant à proximité de grands axes de circulation. Les valeurs limites et indicatives d'un pays à l'autre en ce qui concerne la pollution de l'air, mais encore plus pour la pollution de l'eau de boisson. Ainsi par exemple, les valeurs recommandées par l'OMS sont de 15 à 30 fois plus élevées que les propositions de l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA). Du moins là où l'eau potable est essentiellement utilisée pour la consommation humaine, il serait souhaitable de se baser sur les recommandations de l'EPA.
Des informations complémentaires concernant le benzène sont fournies par RIPPEN (1989), OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY (1987) et BUA, 1988.

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