황화수소

8. 황화수소

가. 성상

○ 화학식 : H₂S(hydrogen sulfide)

○ 분자량 : 34.08

○ 밀도 : 1.539 g/L(0℃, 1 atm)

○ 끓는점 : -60.2℃(760 mmHg)

○ 녹는점 : -82.9℃(760 mmHg)

○ 비열 : C_p=0.24 cal/g·℃(30℃, 1 atm), C_v=0.18 cal/g·℃(30℃, 1 atm)

○ 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 + 2SO_2, 2H₂S + O₂ → 2H₂O + 2S

○ 알칼리와 반응하여 두 가지 염을 생성

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 중의 부산물로서 발생

㈏ 펄프공장의 경우, 펄프원료를 수산화나트륨(NaOH)과 황화나트륨(Na₂S) 존재하에서 증류,분해하여 셀룰로오스를 얻는데, 이 때 황화수소, 메르캅탄 등을 부산물로서 발생

㈐ 염료, 공업약품, 의약품(디메틸 설파이드, 디메틸 설폭사이드 황화나트륨)의 원료로 사용함으로써 발생

㈑ 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 흐르면서 공기 중으로 발산

㈐ 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 국한

다. 독성

⑴ 황화수소는 독성이 강하며, 고농도 가스를 많이 흡입하면 함철 산화 효소의 파괴로 인하여 세포의 내부 호흡이 정지하여 중추 신경이 마비되어 실신하거나 호흡 정지 또는 질식 증상 을 일으킬 수 있음

⑵ 황화수소는 점막에 산으로 작용, 눈이나 호흡기계의 점막을 자극하며 심한 통증을 유발함 ⑶ 황화수소의 농도별 인체에 미치는 생리 작용은 표 3.8.1과 같음

표 3.8.1 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 있음
200∼300	5∼8분 후에는 눈, 코, 목구멍 등의 점막에 강한 통증을 느끼고 30∼60분 견딜 수 있음
500∼700	약 30분간 호흡하면 아급성 중독을 일으켜 생명이 위험함
1000∼1500	즉시 급성 중독을 일으켜 실신하거나 호흡마비로 즉사함

   

⑷ 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

⑸ 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

⑹ 50ppm에 장기간 노출되어 있을 경우 비염, 인두염, 기관지염이 발생된 예가 있음

⑺ 이 가스에 대한 축적 독작용은 없고, 인체에 흡입되면 장, 오줌, 호흡기로 배출됨

   

라. 오염 사례

⑴ 포자리카 중독 사고

-멕시코

-1950년 11월

-기상은 바람에 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

⑵ 텍사스 사고

-미국 텍사스에 인접한 10개의 유정에서의 황화수소 배출

-농도는 4∼14%

-유정으로부터 발생한 고농도의 황화수소로 많은 가축이 죽었고, 특히 유정의 가스 탱크나 펌프 시설 근방이나 골짜기에서는 의식을 잃는 사람도 있었음

   

마. 관련기준의 비교

(1) 외국의 황화수소 환경기준

각 국의 환경대기 중의 황화수소 농도의 기준치는 표 3.8.2와 같음

표 3.8.2 각 국의 환경대기 중의 황화수소 농도 기준

   

국가			평균 시간(시간)	기준치(ppm)	비고
미국	캘리포니아주		1	0.1
	미조리주1		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

   

(출처 : Bela G. Liptak, 1984)

1 : 세인트 루이스 도심지역

2 : 1년에 2번이상 초과하면 안됨

3 : 연속 5일간 2번이상 초과하면 안됨

4 : 보호구역임

5 : 특별보호구역임

6 : 장기간 노출시

7 : 8시간 동안 1번이상 초과하면 안됨

(2) 우리나라 환경 및 작업장 기준

(가) 대기환경보전법(개정 '92. 8. 8, 시행 '94. 1. 1)에서 황화수소를 악취물질로 규정, 배출을

규제

1) 공업지역안의 사업장에서의 배출량 : 0.2ppm이하

2) 기타지역안의 사업장에서의 배출량 : 0.05ppm이하

(나) 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.

   

작성자 : 대기공학과 환경연구사 석광설(공학석사)

   

   

원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-8.htm>