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가. 성상
○ 화학식 : H2S(hydrogen sulfide)
○ 분자량 : 34.08
○ 밀도 : 1.539g/L(0℃, 1atm)
○ 끓는점 : -60.2℃(760mmHg)
○ 녹는점 : -82.9℃(760mmHg)
○ 비열 : Cp=0.24 cal/g·℃(30℃, 1atm), Cv=0.18 cal/g·℃(30℃, 1atm)
○ 발화점 : 260℃
○ 무색의 기체로서 계란 썩는 냄새가 나는 대표적인 악취 물질로서 유독성 가스로 취급
○ 물, 에탄올, 가솔린, 등유에 잘 녹음
○ 산소 중에서 푸른 불꽃을 내며 타서 이산화황을 생성하며, 산소가 부족할 경우 황을 생성
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2, 2H2S + O2 → 2H2O + 2S
○ 알칼리와 반응하여 두 가지 염이 생긴다.
MOH + H2S → 2H2O + MHS(수소황화물)
2MOH + H2S → 2H2O + M2S(황화물)
○ 산화물을 잘 환원시키고, 특히 진한 질산 등의 산화제와는 격렬하게 반응하므로 위험함
○ 단백질 등의 유기 물질이 박테리아에 의한 분해 작용으로 인하여 천연적으로 발생된 황화수
소는 대기 중에서 산화하여 이산화황이나 황산염으로 변화하는 순환을 함
나. 발생원
(1) 인위적 발생원
○ 석유 정제공정이나 피혁, 아교, 형광물질 원료 등의 제조공정 중 부산물로 발생
○ 펄프공장의 경우, 펄프원료를 수산화나트륨(NaOH)과 황화나트륨(Na2S) 존재하에서 증류, 분
해하여 셀룰로오스를 얻는데, 이 때 황화수소, 메르캅탄 등을 부산물로 발생
○ 염료, 공업약품, 의약품(디메틸 설파이드, 디메틸 설폭사이드 황화나트륨)의 원료로 사용
○ 그 외 혐기성 발효가 일어날 수 있는 대도시의 하수 또는 쓰레기장 등에서 발생
(2) 자연적 발생원
○ 화산이나 온천, 납, 석고, 유황 광산 등의 황 또는 황화합물이 존재하는 지각층에서 발생
○ 광산에서는 황철광의 분해로 인하여 대기 중으로 발생되거나, 수중에 녹아 있다가 물이 흐
르면서 공기 중으로 발산됨
○ 유정(油井)의 천연 가스에 섞여 있을 경우 이것의 생산, 수송, 정제시에 발생
○ 자연적 발생량(해면 : 32 x 106톤/년, 육지 : 72 x 106톤/년)이 인공적 발생량(3 x 106톤/년)
보다 훨씬 많은 것으로 추정
○ 그러나, 인위적 발생은 한정된 지역에 국한되기 때문에 피해를 줌
다. 독성
○ 황화수소는 독성이 강하며, 고농도 가스를 많이 흡입하면 함철 산화 효소의 파괴로 인하여
세포의 내부 호흡이 정지하여 중추 신경이 마비되어 실신하거나 호흡 정지 또는 질식 증상을
일으킬 수 있음
○ 황화수소는 점막에 산으로 작용, 눈이나 호흡기계의 점막을 자극하며 심한 통증을 유발함
○ 황화수소의 농도별 인체에 미치는 생리 작용은 표 2.8.1과 같음
표 2.8.1 황화수소의 농도별 인체에 미치는 영향
농 도(ppm) |
증 상 |
1~2 |
취기를 인지함 |
2.4 |
명확한 취기를 느끼나 고통스럽지는 않음 |
3 |
뚜렷하게 취기를 느낌 |
5~8 |
심하게 불쾌한 취기를 느낌 |
80~120 |
뚜렷한 증상없이 약 6시간 정도 참을 수 있슴 |
200~300 |
5~8분 후에는 눈, 코, 목구멍 등의 점막에 강한 통증을 느끼고 30~60분 견딜 수 있슴. |
500~700 |
약 30분간 호흡하면 아급성 중독을 일으켜 생명이 위험함 |
1000~1500 |
즉시 급성 중독을 일으켜 실신하거나 호흡마비로 즉사함 |
○ 저농도의 황화수소는 결막, 코 및 인두에 자극을 주어 광선 현기증, 눈꺼풀의 수축 경련, 재
채기, 입안 및 인후의 건조 등을 유발하여, 사람이 눈물을 흘리고 침이 고이는 것을 느낌
○ 황화수소에 대한 결막의 반응은 상당히 심한데 많은 양의 눈물이 나오고, 빛을 피하려는 증상
(photophobia), 통증, 결막 부종, 눈꺼풀의 외번(eversion) 등을 그 예로 들 수 있고, 눈에 대한
이러한 증상은 노출을 중단시키면 수일 내에 사라짐
○ 50ppm에 장기간 노출되어 있을 경우 비염, 인두염, 기관지염이 발생된 예가 있음
○ 이 가스에 대한 축적 독작용은 없고, 인체에 흡입되면 장, 오줌, 호흡기로 배출됨
라. 오염 사례
○ 포자리카 중독 사고
-멕시코
-1950년 11월
-기상은 바람이 약하고 안개가 짙게 낀 상태
-각종 공장에서 배출된 황화수소로 주민 22,000명 중 320여명이 급성 증독병으로 입원
-그 중 22명이 사망
-중독 환자의 증상 : 기침, 호흡곤란, 점막 자극 등
○ 텍사스 사고
-미국 텍사스에 인접한 10개의 유정에서의 황화수소 배출
-농도는 4-14%
-유정으로부터 발생한 고농도의 황화수소로 많은 가축이 죽었고, 특히 유정의 가스 탱크나 펌
프 시설 근방이나 골짜기에서는 의식을 잃는 사람도 있었음
마. 관련기준의 비교
(1) 외국의 황화수소 환경기준
각 국의 환경대기 중의 황화수소 농도의 기준치는 표 2.8.2와 같음
표 2.8.2 각 국의 환경대기 중의 황화수소 농도 기준
국 가 |
평균시간(시간) |
기준치(ppm) |
비고 |
미국 |
캘리포니아주 |
1 |
0.1 |
|
미조리주a |
0.5
0.5 |
0.05
0.03 |
b
c |
몬타나주 |
0.5
0.5 |
0.05
0.03 |
b
c |
뉴욕주 |
1 |
0.1 |
|
팬실바니아주 |
1
24 |
0.1
0.005 |
|
러시아 |
24 |
0.005 |
|
폴란드 |
0.33
24
0.33
24 |
0.04
0.013
0.005
0.005 |
d
d
e
e |
독일 |
0.5
0.5 |
0.1
0.2 |
f
g |
체코 |
24 |
0.005 |
|
캐나다 |
온타리오주 |
0.5 |
0.03 |
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a) 세인트 루이스 도심지역
b) 1년에 2번이상 초과하면 안됨
c) 연속 5일간 2번이상 초과하면 안됨
d) 보호구역임
e) 특별보호구역임
f) 장기간 노출시
g) 8시간 동안 1번이상 초과하면 안됨
(출처 : Bela G. Liptak, 1984, Environmental Engineers' Handbook, Volume2)
(2) 우리나라 환경 및 작업장 기준
○ 대기환경보전법(개정 '92. 8. 8, 시행 '94. 1. 1)에서 황화수소를 악취물질로 규정, 배출을 규제
-공업지역안의 사업장에서의 배출량 : 0.2ppm이하
-기타지역안의 사업장에서의 배출량 : 0.05ppm이하
○ 산업안전보건법(개정 '90. 1. 13)에서 황화수소를 작업장 유해물질로 규정, 미국 ACGIH(미국
산업위생정부전문가회의)에서 권고한 TWA(8시간 가중 평균치) 10ppm, STEL(단시간 노출허
용농도) 15ppm을 작업환경 조건으로 정하여 규제
참고문헌
1. 이창기, (1993), 환경과 건강, pp68-71.
2. Bela G. Liptak, (1984), Environmental Engineers' Handbook, Volume 2, pp176-181.
3. Luigi Parmeggiani, (1971), Encyclopedia of Occupational Health and Safety, pp1090-1091.
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H2S (황화수소)