이황화탄소
3. 이황화탄소
가. 성상
o 화학식 : CS2(carbon disulfide)
o 분자량 : 76.14
o 밀도 : 1.293(0℃, 1atm)
o 끓는점 : 46.25℃(760㎜Hg)
o 녹는점 : -111.53℃(760㎜Hg)
o 물에 대한 용해도 : 0.22g CS2/100㎖ H2O(22℃)
o 상온에서 무색투명하고, 휘발성이 강하면서 일반적으로 불쾌한 냄새가 나는 유독성액체로 공 기 중에서 서서히 분해되어 황색을 띰
o 비교적 불안정하여 상온에서도 빛에 의해 분해되며, 인화되기 쉽고, 일단 불이 붙으면 청색의 불꽃을 내면서 이산화황의 자극성 냄새를 발생함
(CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2)
o 고온에서는 수소에 의해 환원되어 황화수소, 메탄, 탄소 등을 방출함
(CS2 + 3H2 → 2CO2 + 2SO2)
나. 오염원
o 비스코스 레이온(viscose rayon)과 셀로판(cellophane) 제조공정 중에 사용되어 발생함
-알칼리 섬유질에 CS2를 가하면 섬유질 크산토겐산나트륨(sodium cellulose xanthate)이 생성
(cellulose-RONa + CS2 → cellulose-RO(CS)SNa)
-이것을 묽은 수산화나트륨 용액으로 처리, 콜로이드성 비스코스 용액을 만듬
-숙성된 이 용액으로부터 비스코스 레이온 실이나 셀로판을 제조
o 사염화탄소 생산의 원료로 사용되어 발생함
-이황화탄소를 철, 염화알루미늄, 삼염화안티몬, 오염화안티몬 등의 촉매 하에 염소 기체에 반 응시키면 사염화탄소가 생성됨
(CS2 + 3Cl2 → S2Cl2 + CCl4)
다. 독성
(1) 급성 독성
(가) 급성독성은 주로 재해로 일어남
(나) 파이프의 파열이나 탱크의 훼손 등에 의해 우발적으로, 또는 작업중 부주의로 1000ppm 이상 고농도의 이황화탄소에 접촉하거나 흡입한 경우에 급성 독성을 일으킴
(다) 중독 증상은 알콜, 클로로포름 등의 마취작용과 비슷하고, 통상 흥분상태를 거쳐 마비상태로 되며 심하면 호흡곤란을 일으켜 사망함
(2) 아급성 독성
(가) 수백 ppm의 이황화탄소 증기환경 중에서 매일 작업을 계속했을 때 발생 가능함
(나) 몇 주로부터 몇 개월 후에 두통, 신경과민, 야간에는 불면, 주간에는 졸리는 상태, 각종 자율 신경저해, 성욕감퇴, 소화불량 등의 증상이 나타남
(다) 이 상태가 계속되면 정신장해를 일으킬 수도 있으나, 이황화탄소로 오염된 환경에서 벗어나면 몇 주 안으로 회복되는 것이 보통임
(3) 만성 중독
(가) 수 십 ppm에 가까운 이황화탄소의 환경농도에서 발생 가능함
(나) 전신권태, 두통, 현기증, 건망증, 가슴 답답함, 불면, 다리가 피로한 상태 등을 일으킴
(다) 신경증(노이로제), 신경염 등의 신경 증상이 주로 발생된 예도 있음
(라) 그 외 가벼운 빈혈, 동맥경화증을 일으킨 경우도 있음
(4) 피부에 대한 독성
(가) 이황화탄소는 지용성이기 때문에 피부의 기름을 빼앗고, 피부를 건조시키며, 살갗이 터져 유해세균의 감염에 노출되기 쉬움
(나) 이황화탄소가 피부에 닿으면 따끔따끔함을 느끼며, 완전히 증발하지 않았을 때에는 동통을 일으키다가 화상을 입을 수도 있음
라. 오염사례
(1) 1856년, 델피치는 24건의 이황화탄소 중독 사례를 보고하였고, 동물 실험을 통하여 그 증상을 확인하여 80건 이상의 이황화탄소 신경증을 보고함
(2) 영국의 부루스와 포만은 이황화탄소 만성 중독 사건을 발견함
(3) 1899년, 로덴하이머는 독일의 고무공장에서 이황화탄소 만성 중독 사건을 발견하고, 약 50건의 급성 정신 질환 사례를 보고함
(4) 1905년, 미국에서도 많은 중독 사례가 보고되었으며, 이를 계기로 사람들은 작업 환경의 개선에 관한 필요성을 인식, 고무공장의 공정 중에서 발생되는 이황화탄소 문제는 해결됨
(5) 그러나, 그 시기에 인견사류 산업이 발달하여 빠른 속도로 확장, 이 산업에서의 이황화탄소 중독 사건은 1900년에서 1930년 사이에는 간헐적으로 보고되었고, 1930년대에는 심각하게 됨
(6) 1934년, 리넬리티와 퀘릴리는 이황화탄소 중독에 의한 정신장애 및 다발성 신경장애에 대하여 보고함
(7) 1938년, 고르디는 펜실바니아 연구를 통하여 이황화탄소에 대한 작업장 허용 한계 농도를 20ppm으로 제안하였고, 1941년에 미국표준협회에 의해 이 안이 채택됨
(8) 우리 나라에서도 모 인견사 제조 공정에서 이 물질이 배출되어 작업 환경 문제와 인근 대기오염이 문제가 됨
(9) 이 공장은 방지시설로 세정탑 8기와 80m의 높은 굴뚝을 설치했음에도 불구하고 주변 지역의 악취 문제가 해결되지 못함
(10) 주변 지역의 대기중 오염 농도를 실측한 결과, 이황화탄소는 검출 한계 이내이었으나, 황화수소는 공장부지 경계선의 한 지점에서 0.04ppm(감지한계치 : 0.025ppm)까지 검출된 적이 있음
마. 관련기준
(1) 우리나라 환경 및 작업장 기준
(가) 대기환경보전법(개정 '92. 8. 8, 시행 '94. 1. 1)에서는 이황화탄소를 악취물질로 규정
(나) 산업안전보건법(개정 '90. 1. 13)에서는 이황화탄소를 작업장 유해물질로 규정하고 TWA(8시간가중 평균치) 10ppm(30㎎/㎥)을 작업환경 조건으로 정하여 경피에 주는 독성을 방지
(2) 일본 산업위생학회에서는 TWA(8시간 가중 평균치) 10ppm(30㎎/㎥)을 허용농도로 규정
(3) 미국 ACGIH(미국 산업위생정부전문가회의)에서는 TWA(8시간 가중평균치) 20ppm, STEL (단시간 노출허용농도) 30ppm을 허용농도로 규정
참고문헌
1. 김계덕 역, 일본분석화학회편, (1993), 분석화학편람, 783.
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3. Bela G. Liptak, (1984), Environmental Engineers' Handbook, Volume 2, pp 176∼181.
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7. Luigi Parmeggiani, (1971), Encyclopedia of Occupational Health and Safety, pp 1090∼1091.
8. Robert Thornton Morrison, Robert Neilson Boyd, (1987), Organic Chemistry, pp 1340∼1341.
작성자 : 대기공학과 환경연구사 석광설(공학석사)
원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-3.htm>
