煤焦油

煤焦油(英語:coal tar)是一種使用碳生產焦炭和煤氣過程中產生的副產品 - 一種呈濃稠黑色,且具煙味和燒焦味的液體。它是礦物雜酚油中的一種。煤焦油可供醫療和工業之用。它在醫學上是一種外用藥物(局部用藥),用於治療乾癬和脂漏性皮炎(頭皮屑)。它可與紫外線光療法英语ultraviolet light therapy結合使用。在工業上可用於鐵路枕木防腐劑,並用於道路鋪面。美國聯邦政府於1980年發佈的第一份致癌物報告(Report on Carcinogens,參見美國國家毒物計畫)中將其列入已知人類致癌物。

煤焦油
1922年英國萊特煤焦油藥皂(Wright's Coal Tar Soap)廣告
臨床資料
商品名Balnetar,、Cutar及其他
其他名稱liquor carbonis detergens (煤焦油洗劑,LCD)
liquor picis carbonis (煤焦油溶液,LPC)
AHFS/Drugs.comMultum消费者信息
给药途径外用藥
ATC碼
  • D05AA (WHO)
法律規範狀態
法律規範
  • OTC / Rx-only
识别信息
CAS号8007-45-2
ChemSpider
  • none
UNII
  • R533ESO2EC
CompTox Dashboard (EPA)
  • DTXSID1027683
ECHA InfoCard100.029.417

煤焦油最早約於1665年被發現,且早在1800年代就用於醫療目的。人類約於1850年發現它可作為合成染料的主要原料,繼而促成此產業出現。煤焦油已列入世界衛生組織基本藥物標準清單之中。市面上有煤焦油的通用名藥物流通,它是一種非處方藥。

使用煤焦油的副作用有皮膚不適、日光敏感性、過敏反應和皮膚變色。個體於懷孕期間使用是否對胎兒有安全上的顧慮尚未被了解,而個體於母乳哺育期間使用,可能對嬰兒不利,通常不建議使用。煤焦油的確切作用機制尚未被了解。它是類、多環芳香烴 (PAHs) 和雜環化合物的複雜混合物,具有抗真菌、抗發炎、抗發癢英语Antipruritic和抗寄生蟲的特性。

構成

煤焦油由煤碳經熱裂解而產生。其組成隨加工過程和煤種(褐煤煙煤無煙煤)而異。

它是約10,000種化合物的混合體,其中只有約50%受到鑑定,成分中大部分是PAHs。

  • 多環芳香烴(4環:䓛、熒蒽、芘、三亞苯、駢四苯及苯駢[a]蒽、5環:苉、苯駢[a]芘、苯駢[e]芘、苯並熒蒽及苝、6環:二苯並芘、二苯並芴(dibenzofluoranthenes)及苯并[ghi]苝、7環:蒄)
  • 甲基化和多甲基化衍生物、單羥基化和多羥基化衍生物以及雜環化合物。

其他:甲苯二甲苯、異丙苯、苯並呋喃、茚、苯並呋喃、萘和甲基萘、1,2-二氫苊、芴、苯酚、甲酚、吡啶、吡啶鹼英语picoline、菲(phenanthracene)、咔唑、喹啉、熒蒽。其中許多成分都是已知的致癌物。

衍生物

各種酚類煤焦油衍生物具有鎮痛作用,如乙醯苯胺、非那西丁和乙醯胺酚(撲熱息痛)。乙醯胺酚可能是目前唯一仍在使用的煤焦油衍生鎮痛藥。工業用苯酚現在通常由原油,而非煤焦油合成。

患有遺傳性葡萄糖六磷酸去氫酵素缺乏症 (G6PD缺乏症) 的個體禁用煤焦油衍生物,因為會導致氧化壓力,而造成紅細胞破壞。

作用機制

煤焦油確切的作用機制尚未被了解。煤焦油是酚類、PAHs和雜環化合物的複雜混合物。 它是一種角質軟化劑,可降低皮膚細胞的生長速度,並軟化皮膚角質層。

用途

醫學

煤焦油已列入世界衛生組織基本藥物標準清單中,是醫療系統中最有效、最安全的藥物。市面上有其通用名藥物流通,且為非處方藥。

藥用洗髮水、肥皂和藥膏中可加入煤焦油成分。它具有抗真菌、抗發炎、抗發瘙和抗寄生蟲的特性。可用作治療頭皮屑和乾癬的外用藥,以及用來殺滅和驅除頭蝨。它可與紫外線光療法結合使用(煤焦油中的某些成分可增加皮膚對紫外線的敏感度,增強治療效果)。

使用的煤焦油有兩種形式:原煤焦油(拉丁語:pix carbonis)或煤焦油溶液(拉丁語:liquor picis carbonis,LPC),也稱為煤焦油洗劑(liquor carbonis detergens,LCD)。市面上的商品名稱有Denorex、Balnetar、Psoriasin、Tegrin、T/Gel和Neutar等。臨時配製的局部用藥製作方式為:首先將20%的煤焦油溶解於酒精中,接著加入5%的吐溫80,形成煤焦油溶液。最後將此溶液稀釋於凡士林等軟膏基質中。

建築用途

煤焦油是首批用作道路密封層的材料。英國威爾斯發明家Edgar Purnell Hooley英语Edgar Purnell Hooley首先開發出的柏油路(簡稱tarmac)由煤焦油瀝青覆蓋的花崗岩碎石鋪砌而成。後來使用的填充料是工業爐渣。如今更為常用的是石油衍生的粘合劑和密封劑。這些密封劑用於延長路面使用壽命,並降低維護成本,通常用於路面、停車場和人行道的鋪設。

含煤焦油成分的密封劑通常是加入20%至35%的煤焦油瀝青。研究顯示美國各處均使用煤焦油密封劑,然而已有一些地區出於環境、人體健康及防止污染的考量而禁止在密封劑產品中添加煤焦油,例如在華盛頓哥倫比亞特區德克薩斯州奧斯汀市、威斯康辛州戴恩郡、華盛頓州以及明尼蘇達州的幾個城市等。

工業用途

現代煤焦油主要應用於燃料和瀝青等。全球每年煤焦油交易的總價約為200億美元。

  • 燃料。
  • 製造塗料、合成染料(尤其是檸檬黃(黃色5號))和攝影材料。
  • 作為鍋爐燃料,但必須預熱才能順暢流動,與重油相似。
  • 製作炭黑用原料。
  • 生產石墨的粘合劑。"生胚"在石墨生產過程中經高溫烘烤,其中的煤焦油粘合劑會轉化為揮發性焦爐揮發物(COV)。為防止COV污染環境,通常會將其送入焚燒爐處理。
  • 電弧爐電極糊英语carbon-paste electrode的主要粘合劑,將焦炭或煅燒無煙煤等固體填料結合在一起,形成電極糊(眾人熟知的Söderberg電極糊)。。
  • 生產更高價值餾分(例如石腦油、礦物雜酚油和瀝青)的原料。許多公司在煤氣時代因蒸餾煤焦油以分離這些餾分,而發現許多工業化學品。
一些此類的英國公司有:

Bonnington化學公司英语Bonnington Chemical Works、英國焦油產品公司、蘭開夏焦油蒸餾公司、米德蘭焦油蒸餾公司、Newton, Chambers & Company(Izal品牌消毒劑的生產者)及Sadlers化學品公司。

安全性

使用煤焦油的副作用有皮膚不適、日光敏感性、過敏反應和皮膚變色。個體於懷孕期間使用是否對胎兒有安全上的顧慮尚未被了解,而個體於母乳哺育期間使用,可能對嬰兒不利,通常不建議使用。 美國全國乾癬癬基金會英语National Psoriasis Foundation認為煤焦油是數百萬患有乾癬癬和其他頭皮或皮膚病人們的寶貴、安全且廉價的治療選擇。根據美國食品藥物管理局(FDA),含有0.5%至5%之間煤焦油的製劑被認為在治療乾癬方面為既安全且有效。

癌症

長期且持續接觸煤焦油可能會增加罹患非黑色素瘤皮膚癌的風險。醫用煤焦油是否會導致癌症,,因為缺乏足夠的數據而尚無定論,通常醫用煤焦油不會長時間停留在皮膚上。而煤焦油在職業暴露、動物模型和機制研究中確實會導致癌症,目前研究顯示短期用藥,並不會導致人類癌症風險顯著上升。

煤焦油含有許多PAHs,據信其代謝物會與DNA結合,並損害DNA。煤焦油和空氣污染物中所含的PAHs會誘導表皮細胞的免疫衰老和細胞毒性。皮膚在短期暴露於PAHs後可自行修復,但在長期暴露後會失去修復的能力。長期暴露後會產生"碳氫化合物角化病英语hydrocarbon keratosis,又稱焦油疣",可發展成鱗狀細胞癌。

煤焦油是所發現的首批職業暴露會導致癌症的化學物質之一(於1775年在研究煙囪清掃工癌症的研究中得到證實)。現代研究顯示接觸煤焦油瀝青的工作,例如鋪路或鋪設屋頂,會增加罹癌風險。

國際癌症研究機構將煤焦油列為第一類致癌物,表示其會直接導致癌症。美國衛生及公共服務部將煤焦油列為已知人類致癌物。

美國一些城市為應對公眾對PAHs致癌性的擔憂(例如密爾瓦基市),已禁止使用常見的煤焦油道路和車道密封劑,理由是擔心地下水中PAHs含量會因此升高。

其他用途

用煤焦油製劑治療過的皮膚會增加對陽光的敏感性(可能導致光照性皮炎),因此應避免陽光照射。

高溫蒸餾煤焦油後的殘留物,主要是由三個或更多個稠環芳香烴組成的複雜混合物,根據歐盟相關法規,該物質於2010年1月13日被正式列入高度關注物質名單。

管理規範

在工作場所,可能會經由呼吸、皮膚或眼睛而發生接觸煤焦油瀝青揮發物的情況。美國職業安全與健康管理局(OSHA) 將苯可溶性部分的建議暴露限值設定為每天8小時0.2毫克/立方公尺。美國國立職業安全與健康研究所 (NIOSH) 訂定環己烷可萃取部分的建議暴露限值為每天8小時0.1毫克/立方公尺。煤焦油瀝青揮發物在在80毫克/立方公尺的濃度下會立即對生命和健康造成危險。

煤焦油製劑在美國被當作非處方藥,由FDA監管。

參見

  • 碳油英语[[:en:Coal oil]|Coal oil]]],一種從乾餾褐煤、礦物蠟或瀝青頁岩中獲得的頁岩油,曾廣泛用於照明
  • 焦油

外部連結

  • Coal Tar Pitch Volatiles. Occupational Safety & Health Administration. 22 March 2012 [2013-03-08]. (原始内容存档于2010-06-24). 
  • NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Coal Tar Pitch Volatiles. Centers for Disease Control and Prevention. 2011-04-11 [2013-09-13]. (原始内容存档于2015-12-08). 
  • Engelhaupt E. Parking lots create sticky pollution problem. Environmental Science and Technology. 2008-11-19, 43 (1): 3. Bibcode:2009EnST...43....3E. doi:10.1021/es803118b. 
  •  Chisholm, Hugh (编). Coal-Tar. Encyclopædia Britannica 6 (第11版). London: Cambridge University Press: 595–599. 1911. 

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