RTO care

이산화황 +3

아황산가스

관련규제2016. 6. 26. 10:18

아황산가스 저감대책 : 환경부 발췌자료 (http://www.me.go.kr)


대기중의 아황산가스는 연료의 연소와 산업공정에서 주로 발생되는데, 우리나라의 경우 대부분이 산업, 난방, 수송 및 발전시설의 연료 연소과정에서 발생되며, 울산·여천 등에서는 황산제조 및 비료 제조시설의 산업공정에서 일부가 발생되고 있다.

대기중의 아황산가스를 줄이기 위하여 연료중에 포함된 황이 적은 연료나 청정연료로 대체사용하거나 연료 연소후 배출가스를 탈황(배연탈황)하는 방법이 있다. 우리나라에서는 연료대체방법을 채택하여 산업체, 열공급시설 및 자동차에 저황연료 및 청정연료를 사용토록 하고 그 대상지역과 시설도 점차 확대하여 나가고 있으며, 앞으로 석탄 및 중유를 다량 사용하는 발전소 등 일부시설에 대해서는 배연탈황시설을 설치토록 할 계획이다.

Ⅰ 저황연료유 공급확대

서울시 등 수도권 및 주요 도시의 아황산가스 농도를 줄이기 위하여 1981년에 연료용 유류의 황함유기준을 강화(B-C유 : 4.0% → 1.6%이하, 경유 : 1.0% → 0.4%이하)하여 공급하기 시작하였다. 정유사의 탈황 및 분해시설 설치가 일부 완료되면서 1993년부터 황함유기준이 한단계 더 강화(B-C유 : 1.6% → 1.0%이하, 경유 : 0.4% → 0.2%이하)된 유류의 사용을 의무화하여 1995년말 현재 B-C유의 경우 서울·부산 ·대구 및 수도권 21개 시·군에, 경유는 전국 주요도시 38개 시 ·군에 공급하고 있다. 1996년에는 저황유의 황함유기준을 더욱 강화(B-C유 : 1.0%→1997년부터 0.5%, 2001년부터 0.3%, 경유0.2% → 0.1%)하여, 1997년말 현재 B-C유 1.0%이하는 부산, 대전, 대구 등 37개 시·군에, 0.5% B-C유의 경우는 서울, 인천, 대구, 울산, 여천 등 24개 시·군에, 0.1% 경유는 전국적으로 공급토록 저황유공급지역을 더욱 확대하였다.

저황유 공급량은 매년 증가하여 1997년도에는 753천바렐을 공급하였는데 이는 전체공급량의 84%('96년에는 82% 공급)를 차지한다. 한편, 저황연료유 공급이후 아황산가스의 오염도 변화를 보면 저황연료유를 확대 공급한 서울, 부산, 대구, 인천 및 울산 등 대도시에서 아황산가스 배출량이 감소되어 대기질이 크게 개선되어 가고 있다. 특히 서울지역의 경우 저황연료유를 공급하기 시작한 1980년도에 비해 1997년도에는 아황산가스 오염도가 급격하게 감소하였다.

저황연료 공급 확대 현황

   

구 분

1981

1982

1988

1992

1993

1994

1995

1996

1997

B-C유

서울시

(1.6%)

8개

시·군

(1.6%)

27개

시·군

(1.6%)

34개

시·군

(1.6%)

18개시·군

(1.6%)

20개시·군

(1.0%)

17개시·군

(1.6%)

21개시·군

(1.0%)

19개시·군

(1.6%)

22개시·군

(1.0%)

42개시·군

(1.0%)

37개시·군

(1.0%)

24개시·군

(0.5%)

경 유

서울시

(0.4%)

8개

시·군

(0.4%)

27개

시·군

(0.4%)

34개

시·군

(0.4%)

38개시·군

(0.2%)

38개시·군

(0.2%)

41개시·군

(0.2%)

63개시·군

(0.1%)

전 국

(0.1%)

※ ( )숫자는 황함유률임

1. 저황유 공급 및 사용지역(제6조 제1항 관련)

(1) 경유(황함유기준 0.1%이하)

   

시·도

  

대 상 지 역 별 시 행 시 기

  

  

  

고시 시행일부터 '97. 6. 30까지

'97. 7. 1이후

특별(광역)시

  

서울·인천·부산·대구·광주·대전

전 국

경기

수원·부천·과천·성남·광명·안양·의왕·안산·군포·시흥·구리· 의정부·남양주·하남·고양·오산·이천·용인시·광주·김포·화성군

  

  

강원

춘천·원주·강릉·동해·삼척시

  

  

충북

청주·충주·제천시

  

  

충남

아산·서산시·당진군

  

  

전북

전주·군산·익산시

  

  

전남

여천·광양·여수·목포·나주시·여천군

  

  

경북

포항·구미·경주·경산·김천시

  

  

경남

울산·김해·창원·마산·진주·진해·양산시

  

  

제주

전지역

  

※이 고시 시행일전에 구입한 경우는 종전의 규정에 의하여 계속 사용할 수 있다.

   

(2) 중유

1)1.0%이하 중유 공급·사용지역

시·도

  

대 상 지 역 별 시 행 시 기

  

  

  

  

  

기시행지역

'96. 7. 1부터

'97. 7. 1부터

'99. 1. 1부터

특별(광역)시

  

서울·인천·부산·대구

광주·대전

-

전국

(0.5%이하 중유 공급·사용지역은 제외

경기

수원·부천·과천·성남 ·광명·안양·의왕·의 정부·안산·군포·시흥 ·구리·남양주·하남· 고양시, 광주·김포군

 

이천·용인시,화성군

  

  

강원

-

춘천·원주시

강릉·삼척·동해시

  

  

충북

-

청주·충주·제천시

-

  

  

충남

-

-

천안·아산·서산시,당진군

  

  

전북

-

전주·군산·익산시

-

  

  

전남

-

여천·과양시, 여천군

목포시

  

  

경북

-

포항·구미시

경주·김천시

  

  

경남

-

울산·김해·창원·마산 ·진해·양산시

진주시

  

  

제주

-

-

전지역

  

   

   

2) 0.5%이하 중유(LSWR포함) 공급·사용지역

   

   

시·도

  

대 상 지 역 시 행 시 기

  

  

  

  

'97. 7. 1부터

'98. 7. 1부터

'99. 7. 1부터

특별(광역)시

  

서울·인천·대구

부산

대전·광주

경기

수원·부천·과천·성남·광명 ·안양·의왕·의정부·안산· 군포·시흥·구리·하남·고양 ·남양주시,광주·김포군

-

오산·이천·용인시, 화성군

  

강원

-

-

춘천·원주·강릉·동해·삼척시

  

충북

-

-

충주·제천시·청주시

  

충남

-

-

서산·아산시, 당진군, 천안시

  

전북

-

-

전주·익산·군산시

  

전남

여천시,여천군

여수·광양

목포시·나주시

  

경북

경산시

-

구미·김천시, 경주·포항시

  

경남

울산시

-

창원·마산·진해·진주시, 김해·양산시

  

제주

-

  

전지역

   

(3) 0.3%이하 중유(LSWR포함)공급·사용지역

시·도

  

대 상 지 역 별 시 행 시 기

  

  

  

  

2001. 7. 1부터

2002. 7. 1부터

2003. 7. 1부터

특별(광역)시

  

서울·부산·대구·인천

광주·대전

-

경기

수원·광명·안양·의왕·의정부·안산시

군포·오산시

-

  

강원

동해시

강릉시

-

  

충북

-

청주시

제천시

  

충남

-

-

서산시

  

전북

-

전주·군산시

-

  

전남

여천시

광양시

여수시

  

경북

포항시

구미시

-

  

경남

울산시

창원·마산시

김해시

   

   

연도별 저황유 공급 현황

(단위 : 천바렐/일)

구 분

  

1986

1988

1990

1992

1993

1994

1995

1996

1997

326

413

544

733

769

841

893

919

896

  

B-C유

경 유

175

151

209

204

283

261

384

349

392

377

438

403

446

447

447

472

439

457

230

296

402

580

624

680

730

758

753

  

B-C유

경 유

119

111

134

162

193

209

281

299

293

331

323

357

333

397

333

425

340

413

(%)

71

72

74

80

82

81

82

83

84

  

B-C유

경 유

68

74

64

79

68

80

73

86

75

88

74

88

75

89

75

90

77

90

   

주요도시의 저황연료유 공급전후 SO₂농도

(단위 : ppm)

지 역 별

공 급 내 용

  

공 급 전

  

공 급 후

  

  

공급시기

대 상

기준년도

오 염 도

기준년도

오 염 도

서 울

부 산

대 구

인 천

울 산

1981. 7. 1

1984. 7. 1

1984. 7. 1

1982. 2. 1

1981. 7. 1

대형배출시설

전배출시설

전배출시설

인천화력·경인화력

울산화력·영남화력

1980

1981

1981

1981

1981

0.094

0.061

0.046

0.043

0.057

1997

1997

1997

1997

1997

0.011

0.018

0.016

0.013

0.019

   

Ⅱ 청정연료(LNG) 사용의무화

환경부에서는 환경기준을 초과하거나 초과할 우려가 있는 지역에 대하여 청정연료 사용을 의무화하고 있는바, 1988년부터 서울시내의 보일러용량 2톤이상 빌딩(업무, 영업, 공공용)에 청정연료 사용을 의무화하였고, 1991년에는 서울시내의 보일러용량 0.5톤이상 빌딩 및 평균 전용면적 30평 이상, 수도권지역(14개 시)의 보일러용량 2톤 및 전용면적 35평 이상의 중앙난방식 아파트에 대하여 청정연료로 연료를 대체하였다.

1992년에는 서울시내의 전용면적 25평이상, 수도권지역의 보일러용량 0.5톤 이상 빌딩 및 평균 전용면적 30평이상의 중앙난방식 아파트의 연료를 청정연료로 대체하였으며, 1993년 9월부터는 수도권지역의 평균 전용면적 25평이상의 중앙집중난방식 아파트와 부산, 대구지역 보일러용량 0.5톤이상의 빌딩에 대해서는 청정연료로 대체하도록 하였다. 또한 1994년 9월부터는 서울시내의 0.2톤이상의 보일러, 1996년 9월부터는 부산·대구시내의 0.2톤이상의 보일러에 대해서도 청정연료사용을 의무화하였다.

1996년 12월 21일 기존의 "연료사용규제고시"를 "청정연료등의사용에관한고시"로 전면 개정하여 2000년까지 청정연료 사용대상지역을 서울·인천 등 5대 광역시를 포함한 전국 36개 시지역까지 확대·고시 하였다.

연도별 청정연료 공급실적을 보면 1997년도에는 1996년도에 비해 32% 증가한 12,190천톤/년을 공급하였다. 이와 같이 청정연료의 사용을 확대하는 것은 청정연료의 경우 연소시 대기오염물질이 거의 배출되지 않아 세계적으로 널리 사용되고 있고 대도시의 환경보전에 큰 기여를 할 수 있는 최적의 에너지원이기 때문이다.

   

연 도

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

사 용 량

(천톤/년)

2,316

2,659

3,481

4,365

5,783

6,971

9,205

12,190

   

업무용 시설의 연료사용규제대상 현황

대 상 지 역

  

보일러 용량의 합

사 용 연 료

시 행 시 기

서울특별시

인천광역시

.2톤이상

.0.2톤이상 2톤미만

청정연료

청정연료 또는 경유

시행중

시행중

  

수원.부천.과천.성남.광명.

안양.의정부.안산.의왕.

군포.시흥.구리.고양

.2톤이상

.0.2톤이상 2톤미만

청정연료

청정연료 또는 경유

시행중

시행중

  

평택.오산.용인시

.0.5톤이상

.0.2톤이상

청정연료 또는 경유

청정연료 또는 경유

'98. 9. 1

'99. 9. 1

부산광역시

.0.5톤이상

.0.5톤미만 0.2톤이상

청정연료 또는 경유

청정연료 또는 경유

시행중

'96. 9. 1

  

양산.진해.마산.창원.

울산시

.0.5톤이상

0.2톤이상

청정연료 또는 경유

청정연료 또는 경유

'98.9.1(김해시는 '99. 9. 1, 진해시는 2000. 9. 1)

'99.9.1(김해시는 '2000. 9. 1, 진해시는 2001. 9. 1)

대구광역시

.0.5톤이상

.0.5톤미만 0.2톤이상

청정연료 또는 경유

청정연료 또는 경유

시행중

'96. 1. 1

  

구미.포항시

.0.5톤이상

.0.2톤이상

청정연료 또는 경유

청정연료 또는 경유

'99. 9. 1

2000. 9. 1

광주광역시,

여천.광양.여수시

.0.5톤이상

.0.2톤이상

청정연료 또는 경유

청정연료 또는 경유

'98. 9. 1

'99. 9. 1

전주.군산.익산시

.0.5톤이상

.0.2톤이상

청정연료 또는 경유

청정연료 또는 경유

'99. 9. 1

2000. 9. 1

대전

대전광역시,

청주, 충남 계룡출장소

.0.5톤이상

.0.2톤이상

청정연료 또는 경유

청정연료 또는 경유

'98. 9. 1

'99. 9. 1

Ⅲ 지역난방시스템의 확대

현재 서울시 목동지역난방(1985. 11)과 서울화력발전소의 발전폐열을 이용하는 남서울지역난방(1987. 11)에서 여의도, 반포지역에 열을 공급하고 있으며, 1993년부터는 정부의 주택 200만호 건설계획에 따라 분당, 평촌, 산본, 일산, 중동 신도시와 수서, 가양, 방화지구의 총 51만 가구에 연차적으로 지역난방 공급 확대를 추진하고 있다. 또한, 지역난방 확대보급을 위하여 대규모 신규택지개발시 도입을 적극 추진하고 기존지역은 쓰레기 소각시설의 폐열 및 산업체 열병합발전시설과 연계하여 확대 추진할 계획이다.

Ⅳ 기타 저감대책

1. 고체연료사용규제

제조공정상 고체연료를 사용하여야 하는 주물공장, 제철공장 등의 용해로와 연소과정에서 발생하는 오염물질이 제품 제조공정중에 흡수·흡착 등의 방법으로 제거되어 오염물질이 현저하게 감소되는 시멘트, 석회석 등의 소성로시설과 폐기물관리법 관련규정에 따라 설치된 소각시설에 대해서는 예외규정을 두어 고체연료사용금지지역에서도 사용할 수 있게 하였다. 또한 오염물질의 배출을 최소화 할 수 있는 시설설치 및 운용에 관한 입증서류를 제출하여 환경부장관의 승인을 받은 경우에 한하여 그 연료를 사용할 수 있도록 하였다.

고체연료 사용시설 설치승인기준

   

구 분

  

   

고체연료 사용시설 설치기준

   

배출시설

 

   

굴뚝높이

가. 석탄사용시설
나. 기타 고체연료
사용시설

·석탄사용시설은 100m이상
·기타시설은 20m이상

   

비산먼지

 

   

방지시설

가. 석탄수용시설
- 수송

- 저장

- 연소재처리
나. 기타 고체연료
사용시설
- 수송
- 저장
- 연소재처리

 

·석탄수송은 밀폐콘베어벨트 또는 밀폐통을 이용
하여야 한다.
·석탄저장은 옥내저장시설(사이로 포함) 또는 지하
저장시설에 저장하여야 한다.
·연소재는 밀폐통을 이용하여 운반하여야 한다.

·수송은 유개차를 이용하여야 한다.
·저장은 옥내에 저장하여야 한다.
·연소재 운반은 유개차를 이용하여야 한다.

   

오염물질

 

   

측 정 기

 

   

부 착

가. 석탄사용시설

나. 기타 고체연료
사용시설

·석탄사용시설은 SO₂, NOx, 먼지, O₂의 굴뚝자
동오염물질 측정기를 설치하여야 한다.
·기타시설은 매연 모니터를 설치하여야 한다.

2. 저황연탄 공급

서울시 문래동, 구로동 등은 공단과 인접해 있고 연탄사용 다세대 주택이 밀집되어 있어 동절기에는 아황산가스의 오염도가 환경기준을 초과하고 있다. 이 때문에 동 지역에 공급하는 연탄은 현행 황함유율 0.75%인 일반연탄 대신 0.5% 이하의 저황연탄을 생산, 매년 9월 1일부터 다음해 3월까지 공급토록 하였다.

(1) 공급대상지역 : 문래동, 구로동, 양평동, 당산동, 영등포동, 신도림동, 가리봉동, 도림동, 대림동

석 탄 소 비 현 황

(단위 : 천톤)

구 분

무 연 탄

유 연 탄

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

18,779

17,175

13,076

10,071

6,924

5,467

4,504

3,723

23,848

24,834

26,216

31,553

36,622

38,466

44,907

49,001

   

   

원본 위치 <http://venus.semyung.ac.kr/~jmc65/home/envidata/air/air7.htm>

   

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2. 이산화황

   

가. 성상

(1) 특성

이산화황(SO2)은 물에 대단히 잘 녹는 무색의 자극성이 있는 불연성 가스로써 황산화물(SOx) 중 에서 가장 많은 양을 점하고 있으며, 대기중에서 산화된 후 수분과 결합하여 황산(H2SO4)이 된다.

(2) 성상

이산화황의 물리화학적 특성은 다음과 같다.

- 분자량 64.07, 비중 2.2630, 녹는점 -72.7℃, 끓는점 -10.2℃, 물에 대한 용해도 : 10.5g/100g

   

나. 생성 및 소멸

(1) 생성

(가) 자연적 : 화산가스, 광천 등

(나) 인위적

- 황성분이 함유된 물질의 연소, 금속의 용융·제련, 황산제조, 석유정제 및 화학비료제조 과 정 등에서 발생한다.

- 유황함유 연료의 연소시 배출가스중 95% 정도는 SO2, 나머지는 SO3 와 황산염의 형태로 존재한다.

(2) 소멸

(가) 소멸기전 : 배출구에서 고농도 상태로 대기중으로 배출되면서 혼합·희석되며, 대기중 에서 물리적 현상에 따라 제거되거나 화학적 반응에 의하여 다른 물질로 변하는 등 자연적으로 소멸된다.

(나) 소멸기간 : 대기에서 반으로 줄어드는 데 걸리는 시간은 약 4시간이고 전체가 소멸되는 데에는 약 25일이 걸린다.

(다) 배경농도 : 전지구적 대기중의 배경농도는 1ppb 정도로 알려져 있다.

   

다. 독성 영향

(1) 급·만성 독성

(가) 이산화황으로 오염된 대기에 노출되면 눈이나 코, 상기도의 점막 등을 통해서 감각적인 영향을 받게 되고 잇따라 생리적인 반응이 일어나며, 계속해서 노출되면 그 증상이 악화되어 급성피해가 나타나고, 이 피해가 여러 번 반복해서 일어날 때는 만성피해로 바뀐다.

(나) 급성피해로는 불쾌한 자극성 냄새, 시정감소, 생리적 장애, 압박감, 기도저항 증가 현상이 나타나고, 만성피해로는 폐렴, 기관지염, 천식, 폐기종, 폐쇄성 질환 등이 나타난다.

(다) 세계적으로 유명한 대기오염물질에 의한 피해사례를 보면 표 3.2.1과 같으며, 표 3.2.1의 피해사례중 자동차 배출가스 중의 NOx를 주체로 한 Los-Angeles의 경우를 제외하고는 이산화황이 주요 원인물질이었다.

※ 런던 스모그 사건

(라) 스모그란 smoke와 fog의 합성어로서 대기오염물질이 기온, 풍향, 풍속 등의 기상조건과 지리적 조건에 의하여 지역적으로 그 농도가 높아져 안개와 반응하여 일어나는 대기오염현상임

표 3.2.1 세계적으로 유명한 대기오염 사건

사 례

Meuse Valley

(벨기에)

1930.12월

Donora

(미국)

1948.10월

London

(영국)

1952.12월

Los-Angeles

(미국)

1954년 이후

요꼬하마

(일본)

1946년 겨울

환 경

분 지

무풍상태

기온역전

연무발생

공장지역

분 지

무풍상태

기온역전

연무발생

공장지역

하천평지

무풍상태

기온역전

연무발생

대도시

해안분지

--

기온역전

백색연무발생

대도시

--

무풍상태

--

농연무발생

공장지역

피 해

평상시 사망자

수의 10배, 급

성 호흡기자극 성증 환자발생

18명 사망,인구

14,000명중 43%

가 경.중증의

자극증상 발생

3주간 4,000명

과잉사망,그후

2개월에 8,000

명 과잉사망

눈, 코, 기도, 폐

등 점막의 지속적

반복성 자극

천식발생

병 인

이산화황, 황산

불소화합물,미세

입자 등

이산화황 및 황산미세입자등

석탄연소 이산화황, 분진 등

자동차배기 등 석유계 연소의 NOx, CO, SOx, HC

불명,대기오염

추정

   

(마) 런던스모그는 공장, 빌딩, 가정 등에서 배출된 이산화황 가스와 먼지가 안개와 반응하여 생성된 것으로 스모그가 심했던 해는 1880, 1892, 1948, 1952년 등이었으며, 특히 1952년 12월 5일 런던 상공을 덮은 스모그는 가히 위협적이었으며,

(바) 그 때, 고기압성의 정체된 공기덩어리에 의하여 생성된 지속적인 기온역전층이 런던의 지표 바로 위에 걸려 있었고 바람은 거의 불지 않았으며, 안개로 인하여 습도는 약 90%로

(사) 이 상태가 5일간 계속되어 이산화황 농도는 최고 0.7ppm(우리나라 24시간 평균치 : 0.14 ppm이하)까지 올라갔다.

(아) 그 결과, 런던지역에서는 평소보다 약 4천명이나 더 많은 사망자가 발생했고, 입원환자는 48%, 외래환자는 108%나 증가했으며

(자) 입원환자 중 호흡기질환 환자의 수가 3배로 증가하는 한편, 급성 호흡기질환으로 사망한 수는 약 10배로 늘어났고,

(차) 피해 대상자들은 주로 노인, 어린이, 환자 등 비교적 허약한 체질의 사람들이었으나 전연령층에 심폐성질환이 급증하였고, 특히 45세 이상은 중증이었다.

(2) 인체 노출량 관계

(가) 대기중의 이산화황은 수용성이 크기 때문에 호흡작용에 의해 그 대부분이 상기도에 흡수 되어 기관지, 눈, 코 등의 점막을 통해 자극을 주며, 농도가 높을수록 호흡을 빨리하면 할수록 점막에 많이 흡수되고 기관지까지 도달하는 양도 많아져 그 피해도 커지며,

(나) 점막에 흡착된 이산화황은 점액과 반응하여 황산을 형성함으로써 결국 염증을 일으켜 세 균과 바이러스에 의한 2차 감염을 쉽게 하고, 이러한 기전으로 안질환을 일으킨다는 보고가 많으며, 특히 안개가 많고 습도가 높을 때 호흡기질병의 이환율이 높고 사망율도 높다는 보고도 있다.

   

라. 규제 법규 및 각종 기준

(1) 환경기준

(가) 의의 : 많은 나라들이 인간이 생활하는 환경의 질을 인간 생존에 적정한 수준으로 유지 하기 위하여 행정 목표기준인 환경기준을 설정하여 환경의 질을 평가하고 환경정책을 계획하는 지표로 삼고 있다.

(나) 근거

- 환경정책기본법 시행령 제 3조에 동 물질을 환경기준 항목으로 정하고 있으며,

- '79년도에 연평균 농도 0.05ppm으로 설정·관리해 오다 '93년 말에 0.03ppm으로 강화하였으 며 WHO 수준으로 기준을 강화하기 위한 작업을 추진중에 있다..

(다) 기준 : 표 3.2.2는 주요 국가의 이산화황 환경기준을 보인 것으로 우리나라는 다른 나라와 대동소이하다.

표 3.2.2 주요 국가별 이산화황의 환경기준

   

국 가

기 준(평균치)

  

  

  

  

  

연 간

24시간

3시간

1시간

30분

WHO(`87)

0.015∼0.023

0.04∼0.06

-

0.13ppm이하

-

한 국(`93)1)

0.03ppm이하

0.14ppm이하

-

0.25ppm이하

-

미 국(`90)

0.03ppm이하

0.14ppm이하

0.50ppm이하

-

-

일 본(`90)

-

0.04ppm이하

-

0.10ppm이하

-

대 만(`75)

0.05ppm이하

0.10ppm이하

-

-

-

서 독(`86)

0.05ppm이하

-

-

-

0.14ppm이하

멕시코(`84)

-

0.12ppm이하

-

-

-

   

(2) 배출허용기준

(가) 우리나라

1) 근거 : 환경기준을 달성·유지하기 위하여 배출허용기준을 두게 되며, 우리나라는 대기환경보전법 제 9조와 관련하여 시설 및 단계별로 기준을 정하고 있으며,

2) 기준 : 시설별로 '95년까지는 300∼1,950ppm을, '96년∼'98년 사이에는 150∼1,950ppm을, '99년 이후는 150∼650ppm을 준수하도록 강화·예시하고 있으며 2003년 이후 적용할 배출기준 조정을 '99년중 추진할 예정으로 있다.

- 일부 배출시설에 대한 배출허용기준은 아래 표 3.2.3과 같다.

표 3.2.3 일반 보일러의 이산화황 배출허용기준

   

구 분

기 준(ppm)

  

비 고

  

'96∼'98

'99∼

  

저황유 사용지역

540(4)

540(4)

( )안은 표준 산소농도임

기타 지역

1,950(4)

540(4)

  

- 작업환경에서의 허용한도는 시간가중 평균치(TWA)로 2ppm 이다.

3) 연료규제 : '81년도에 연료유의 황함량기준을 강화(B-C유 : 4%-S -> 1.6%-S, 경유 : 1%-S -> 0.4%-S)하여 서울을 시작으로 수도권 및 주요 도시지역으로 공급을 확대하고, '93년도에는 이 기준을 더욱 강화(B-C유 : 1.6%-S -> 1%-S, 경유 : 0.4%-S -> 0.2%-S)하였다.

4) 청정연료 사용 의무화 : 도시가스의 보급확대를 위해 '88년에 서울시내 2톤 이상 보일러(업무, 영업, 공공용)에 그 사용을 의무화한 이후 점진적으로 확대하고 있다.

(나) 선진국 : 미국, 일본 등 선진국의 화력발전소 SO2 규제치는 표 3.2.4와 같다.

표 3.2.4 미국·EC·일본의 배출규제치

   

구 분

미 국

  

  

EC

일 본3)

  

  

신 설

기 존1)

기 존2)

기존및 신설

신설

기존

1% S의 석탄(mg/Nm3)

166

2,380

1,140

400

170

430

2.5% S의 석탄(mg/Nm3)

208

2,380

1,140

400

170

430

1 : 1995. 1. 1부터 적용

2 : 2000. 1. 1부터 적용

3 : 일본은 동경에서 유효 배출구높이를 300m, K를 1.17(신설) 및 3.0을 적용한 경우임

1) 일본

가) 일본은 '68년도에 K치규제를 시행한 이후 K값을 8차례에 거쳐 강화하였다.

나) 지역에 따라 정해진 K값(3.0∼17.5 사이의 16등급, 작을수록 엄격함)에 유효 배출구높이를 곱하여 이산화황의 배출량(K·H2·10-3 N㎥/hr)을 규제하는 총량규제 및 연료 규제를 실시하고 있다.

다) 이러한 규제에 따라 '92년도에 내수용 B-C유의 평균 황함유율이 1.05%에 이르렀고, 배연탈황시설도 총 2,014기가 설치.운영되고 있다.

2) 미국

가) 화력발전에 의한 이산화황 배출 기여율이 80%에 상당한 것으로 보고되고 있다.

나) '90년도에 개정된 대기청정법에서 이들 중오염 석탄화력발전소의 이산화황 배출기준을 기존 및 신규시설로 구분하여 표 3.2.4와 같이 규제하고 있다.

다) 초과방지시설에 의한 여분의 배출량 저감치는 배출거래권을 인정하여 현물시장에서 거래할 수 있도록 하고 있으며,

라) 또한 5년 단위의 삭감목표를 정해 '95년 및 2000년까지 각각 500만톤씩 감소시켜 2000년에 '90년(약 2000만톤) 대비 반으로 줄일 계획이다.

- EC는 '93년에 '87년 대비 25%, 2003년에 60% 삭감 계획을 추진중에 있다.

마. 오염 현황

(1) 오염물질 배출량

(가) '80년대 후반에서 '90년대 초까지의 우리나라 1차에너지 소비량을 보면 동 기간중 석탄의 증가 추세는 찾아볼 수 없으나 석유류는 대폭 증가한 반면 LNG 및 수력·원자력 발전에너지는 다소 증가하였다.

(나) 이에 따른 오염물질 배출량도 증가하였으나 90년대 감소추세로 나타나고 있다. '97년 연료사용량을 기준으로 추정한 오염물질 총배출량은 4,365천톤으로 그중 황산화물이 1,356천톤으로 전체의 31.3%를 차지하고 있다.

그림 3.2.1 '97년 대기오염물질 배출량

   

(2) 부문별 이산화황 배출량

(가) '97년 이산화황 총배출량 1,369천톤으로 부문별 발생량을 보면 산업부문에서 46%, 발전부문 26%, 수송 21%, 난방 7%의 비율을 보이고 있다.

(나) 이산화황은 '90년을 기준으로 감소하는 추세를 보이고 있는데 이는 정부의 대기환경시책에 힘입어 황함량이 적은 유류나 LNG 등의 사용량 증가에 기인한 것이며, 특히 난방부분에서 괄목 할 만큼 줄어들었다.

그림 3.2.2. 부문별 이산화황 배출량

   

(3) 국내 1-3종 배출시설의 이산화황 배출량

표 3.2.5. 국내 1-3종 배출시설의 SO2 배출량 순위 (ton/yr)

   

배출시설의 SO2 배출순위

SO2

백분율(%)

국내 총배출량

1,011,534

100.00

1. 보일러

460,435

45.52

2. 발전시설

250,904

24.80

3. 기타 금속제품제조, 가공시설

65,078

6.43

4. 금속의 용융, 제련 또는 열처리시설

35,734

3.53

5. 비누, 세정제 제조시설

31,274

3.09

6. 석유정제시설

24,950

2.47

7. 아스콘제조시설

18,524

1.83

8. 기타 화학제품 제조관련시설

18,173

1.80

9. 석유화학제품 제조시설

14,482

1.43

10. 유리 및 유리제품 제조 관련시설

12,648

1.25

   

(4) 도시별 이산화황 연평균 농도

최근 10년간 우리나라의 아황산가스 농도는 저황유 및 LNG 등 청정연료의 지속적인 공급확대로 대부분의 도시에서 개선되어 장·단 기준 모두를 만족하고 있으며, 부산, 울산, 대구를 중심으로 고농도 분포를 보이고 있다.

그림 3.2.3. 7대도시의 10년간 아황산가스농도 변화추이

   

바. 문제점

(1) 자체적으로 독성이 있을 뿐만 아니라 산성비를 유발하는 대표적 오염물질로, 화석에너지의 청정화에도 불구하고 꾸준한 사용량의 증가와 국부적으로 화력발전소와 같은 대단위 배출원이 위치하거나 위치할 지역의 이산화황 배출량 증가는 피할 수 없을 것으로 보인다.

(2) 난방용 연소시설(가정, 상업)로부터 배출되는 이산화황은 청정연료의 사용으로 저감이 기대되지만 동절기 중에 오염물질이 집중 배출되는 계절적 특성이 있다.

(3) 발전용 연소시설과 같은 대단위 배출시설이 입지한 울산, 인천, 서산 등의 주변지역에서는 전국적인 이산화황 배출량의 저감에도 불구하고 오염피해가 우려되며, 이들을 일반 연소시설과 동일한 규제방식으로는 대책마련이 곤란하다.

(4) 산업용 연소시설은 B-C유를 주로 사용하고 있으며, 그 저감대책이 저황유 공급으로 되어 있어 황함유율 기준강화 및 공급물량 확보 등에 한계가 있다.

사. 대책

이산화황 저감을 위해서는 황함량이 적은 연료를 사용하는 것이 가장 바람직한 방법이겠지만, 현실적으로 연료에만 의존할 수 없으므로 배출가스중의 이산화황을 제거하는 배연탈황 장치의 설치를 활성화해야 한다.

(1) 대형 배출원에 대한 "배출허용 총량 규제제도" 도입

(2) 연료 황함유 기준의 단계적 강화 및 연료의 황함량에 따른 가격 차 확대

(3) 신규 석탄화력 발전시설은 배출허용 총량의 범위내에서 석탄가스화기술(IGCC), 유동층 연 소보일러 설치 등 저공해 발전기술의 도입

(4) 우심지역부터 대형 배출시설에 대한 배연탈황시설 설치의 의무화 등

- 선진국에서 보급되고 있는 배연탈황기술은 배출가스 중의 이산화황을 가성소다 용액에 흡수 시키는 방법, 석회석이나 백운석에 흡착시키는 방법, 황산으로 회수하는 방법, 탄소황으로 회 수하는 방법 등임

참고문헌

1. 국립환경연구원, (1998), 대기오염물질 배출량.

2. 김희강외, (1993), 대기오염개론, 동화기술.

3. 에너지경제연구원, (1994), 에너지통계연보.

4. 전국환경관리인연합회, (1994), 환경관계법규, 홍문관.

5. 환경부, (1995), 대기오염측정종합자료집.

6. John Quarles etc., (1990), The New Clean Air Act, Morgan, Lewis & Bockius.

7. OECD, (1995), OECD Environmental Data.

8. Leighton S. Cochran, (1992), Selected International Receptor-Based Air Quality Standards, Air & Waste Management Association Vol 42, No. 12.

9. S. Stallard Black & Veatch, etc., (1993), Comparison of Worldwide Emission Control Strategies and Their Effects on Plant Availability and Costs, 1993 SO2 Control Symposium.

10. 環境廳, (平成 6), 環境白書.

11. 環境保全對策硏究會, (平成 5), 大氣汚染對策基礎知識.

   

작성자 : 대기공학과 연구관 홍지형(공학박사)

   

   

원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-2.htm>

   

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Sulfur dioxide

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Names

  

IUPAC name

Sulfur dioxide

  

Other names

Sulfurous anhydride

Sulfur(IV) oxide

  

Identifiers

  

CAS Number

7446-09-5 

Beilstein Reference

3535237

ChEBI

CHEBI:18422 

ChEMBL

ChEMBL1235997 

ChemSpider

1087 

EC Number

231-195-2

Gmelin Reference

1443

Jmol 3D model

Interactive image

KEGG

D05961 

MeSH

Sulfur+dioxide

PubChem

1119

RTECS number

WS4550000

UNII

0UZA3422Q4 

UN number

1079, 2037

InChI[show]

  

SMILES[show]

  

Properties

  

Chemical formula

SO

2

Molar mass

64.066 g mol1

Appearance

Colorless gas

Odor

Pungent; similar to a just-struck match[1]

Density

2.6288 kg m3

Melting point

72 °C; 98 °F; 201 K

Boiling point

10 °C (14 °F; 263 K)

Solubility in water

94 g/L[2]

Vapor pressure

237.2 kPa

Acidity (pKa)

1.81

Basicity (pKb)

12.19

Viscosity

0.403 cP (at 0 °C)

Structure

  

Point group

C2v

Coordination geometry

Digonal

Molecular shape

Dihedral

Dipole moment

1.62 D

Thermochemistry

  

Std molar

entropy (So298)

248.223 J K1 mol1

Std enthalpy of

formationfHo298)

296.81 kJ mol1

Hazards

  

EU classification (DSD)

T

R-phrases

R23, R34, R50

S-phrases

(S1/2), S9, S26, S36/37/39, S45

NFPA 704

0

3

0

Lethal dose or concentration (LD, LC):

  

LC50 (median concentration)

3000 ppm (mouse, 30 min)

2520 ppm (rat, 1 hr)[4]

LCLo (lowest published)

993 ppm (rat, 20 min)

611 ppm (rat, 5 hr)

764 ppm (mouse, 20 min)

1000 ppm (human, 10 min)

3000 ppm (human, 5 min)[4]

US health exposure limits (NIOSH):

  

PEL (Permissible)

TWA 5 ppm (13 mg/m3)[3]

REL (Recommended)

TWA 2 ppm (5 mg/m3) ST 5 ppm (13 mg/m3)[3]

IDLH (Immediate danger)

100 ppm[3]

Related compounds

  

Related sulfur oxides

Sulfur monoxide

Sulfur trioxide

Related compounds

Ozone

Selenium dioxide

Sulfurous acid

Tellurium dioxide

Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).

  

 verify (what is 

   

 ?)

  

Infobox references

  

Sulfur dioxide

Sulfur dioxide (also sulphur dioxide) is the chemical compound with the formula SO

2. At standard atmosphere, it is a toxic gas with a pungent, irritating smell. The triple point is 197.69 K and 1.67 kPa. It is released naturally by volcanic activity.

Sulfur dioxide was used by the Romans in winemaking when they discovered that burning sulfur candles inside empty wine vessels kept them fresh and free from vinegar smell.[5]

Contents

 [hide

Structure and bonding[edit]

SO2 is a bent molecule with C2v symmetry point group. A valence bond theory approach considering just s and p orbitals would describe the bonding in terms of resonance between two resonance structures.

Two resonance structures of sulfur dioxide

The sulfur–oxygen bond has a bond order of 1.5. There is support for this simple approach that does not invoke d orbital participation.[6] In terms of electron-counting formalism, the sulfur atom has an oxidation state of +4 and a formal charge of +1.

Occurrence[edit]

It is found on Earth and exists in very small concentrations and in the atmosphere at about 1 ppb.[7][8][clarification needed]

On other planets, it can be found in various concentrations, the most significant being the atmosphere of Venus, where it is the third-most significant atmospheric gas at 150 ppm. There, it condenses to form clouds, and is a key component of chemical reactions in the planet's atmosphere and contributes to global warming.[9] It has been implicated as a key agent in the warming of early Mars, with estimates of concentrations in the lower atmosphere as high as 100 ppm,[10] though it only exists in trace amounts. On both Venus and Mars, its primary source, like on Earth, is thought to be volcanic. The atmosphere of Io is 90% sulfur dioxide[11] and trace amounts are thought to also exist in the atmosphere of Jupiter.

The blue auroral glows of Io's upper atmosphere are caused by volcanic sulfur dioxide.

As an ice, it is thought to exist in abundance on the Galilean moons—as sublimating ice or frost on the trailing hemisphere of Io, a natural satellite of Jupiter[12] and in the crust and mantle of Europa, Ganymede, and Callisto, possibly also in liquid form and readily reacting with water.[13]

Production[edit]

Sulfur dioxide is primarily produced for sulfuric acid manufacture (see contact process). In the United States in 1979, 23.6 million tonnes of sulfur dioxide were used in this way, compared with 150 thousand tonnes used for other purposes. Most sulfur dioxide is produced by the combustion of elemental sulfur. Some sulfur dioxide is also produced by roasting pyrite and other sulfide ores in air.[14]

Combustion routes[edit]

Sulfur dioxide is the product of the burning of sulfur or of burning materials that contain sulfur:

S + O2 SO2, ΔH = 297 kJ/mol

To aid combustion, liquefied sulfur (140–150 °C) is sprayed through an atomizing nozzle to generate fine drops of sulfur with a large surface area. The reaction is exothermic, and the combustion produces temperatures of 1000–1600 °C. The significant amount of heat produced is recovered by steam generation that can subsequently be converted to electricity.[14]

The combustion of hydrogen sulfide and organosulfur compounds proceeds similarly. For example:

2 H2S + 3 O2 2 H2O + 2 SO2

The roasting of sulfide ores such as pyrite, sphalerite, and cinnabar (mercury sulfide) also releases SO2:[15]

4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2

2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2

HgS + O2 Hg + SO2

4 FeS + 7O2 2 Fe2O3 + 4 SO2

A combination of these reactions is responsible for the largest source of sulfur dioxide, volcanic eruptions. These events can release millions of tonnes of SO2.

Reduction of higher oxides[edit]

Sulfur dioxide can also be a byproduct in the manufacture of calcium silicate cement; CaSO4 is heated with coke and sand in this process:

2 CaSO4 + 2 SiO2 + C 2 CaSiO3 + 2 SO2 + CO2

Until the 1970s, commercial quantities of sulfuric acid and cement were produced by this process in Whitehaven, England. Upon being mixed with shale or marl, and roasted, the sulfate liberated sulfur dioxide gas, used in sulfuric acid production, the reaction also produced calcium silicate, a precursor in cement production.[16]

On a laboratory scale, the action of hot concentrated sulfuric acid on copper turnings produces sulfur dioxide.

Cu + 2 H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2 H2O

From sulfite[edit]

Sulfite results from the reaction of aqueous base and sulfur dioxide. The reverse reaction involves acidification of sodium metabisulfite:

H2SO4 + Na2S2O5 2 SO2 + Na2SO4 + H2O

Reactions[edit]

Industrial reactions[edit]

Treatment of basic solutions with sulfur dioxide affords sulfite salts:

SO2 + 2 NaOH Na2SO3 + H2O

Featuring sulfur in the +4 oxidation state, sulfur dioxide is a reducing agent. It is oxidized by halogens to give the sulfuryl halides, such as sulfuryl chloride:

SO2 + Cl2 SO2Cl2

Sulfur dioxide is the oxidising agent in the Claus process, which is conducted on a large scale in oil refineries. Here, sulfur dioxide is reduced by hydrogen sulfide to give elemental sulfur:

SO2 + 2 H2S 3 S + 2 H2O

The sequential oxidation of sulfur dioxide followed by its hydration is used in the production of sulfuric acid.

2 SO2 + 2 H2O + O2 2 H2SO4

Laboratory reactions[edit]

Sulfur dioxide is one of the few common acidic yet reducing gases. It turns moist litmus pink (being acidic), then white (due to its bleaching effect). It may be identified by bubbling it through a dichromate solution, turning the solution from orange to green (Cr3+ (aq)). It can also reduce ferric ions to ferrous[citation needed]

Sulfur dioxide can react with certain 1,3-dienes in a cheletropic reaction to form cyclic sulfones. This reaction is exploited on an industrial scale for the synthesis of sulfolane, which is an important solvent in the petrochemical industry.

Sulfur dioxide can bind to metal ions as a ligand to form metal sulfur dioxide complexes, typically where the transition metal is in oxidation state 0 or +1. Many different bonding modes (geometries) are recognized, but in most cases, the ligand is monodentate, attached to the metal through sulfur, which can be either planar and pyramidal η1.[17]

Uses[edit]

Precursor to sulfuric acid[edit]

Sulfur dioxide is an intermediate in the production of sulfuric acid, being converted to sulfur trioxide, and then to oleum, which is made into sulfuric acid. Sulfur dioxide for this purpose is made when sulfur combines with oxygen. The method of converting sulfur dioxide to sulfuric acid is called the contact process. Several billion kilograms are produced annually for this purpose.

As a preservative[edit]

Sulfur dioxide is sometimes used as a preservative for dried apricots, dried figs, and other dried fruits, owing to its antimicrobial properties, and is called E220[18] when used in this way in Europe. As a preservative, it maintains the colorful appearance of the fruit and prevents rotting. It is also added to sulfured molasses.

In winemaking[edit]

Sulfur dioxide was used by the Romans in winemaking, when they discovered that burning sulfur candles inside empty wine vessels keeps them fresh and free from vinegar smell.[19]

Sulfur dioxide is still an important compound in winemaking, and is measured in parts per million in wine. It is present even in so-called unsulfurated wine at concentrations of up to 10 mg/L.[20] It serves as an antibiotic and antioxidant, protecting wine from spoilage by bacteria and oxidation. Its antimicrobial action also helps to minimize volatile acidity. Sulfur dioxide is responsible for the words "contains sulfites" found on wine labels.

Sulfur dioxide exists in wine in free and bound forms, and the combinations are referred to as total SO2. Binding, for instance to the carbonyl group of acetaldehyde, varies with the wine in question. The free form exists in equilibrium between molecular SO2 (as a dissolved gas) and bisulfite ion, which is in turn in equilibrium with sulfite ion. These equilibria depend on the pH of the wine. Lower pH shifts the equilibrium towards molecular (gaseous) SO2, which is the active form, while at higher pH more SO2 is found in the inactive sulfite and bisulfite forms. The molecular SO2 is active as an antimicrobial and antioxidant, and this is also the form which may be perceived as a pungent odour at high levels. Wines with total SO2 concentrations below 10 ppm do not require "contains sulfites" on the label by US and EU laws. The upper limit of total SO2 allowed in wine in the US is 350 ppm; in the EU it is 160 ppm for red wines and 210 ppm for white and rosé wines. In low concentrations, SO2 is mostly undetectable in wine, but at free SO2 concentrations over 50 ppm, SO2 becomes evident in the smell and taste of wine.[citation needed]

SO2 is also a very important compound in winery sanitation. Wineries and equipment must be kept clean, and because bleach cannot be used in a winery due the risk of cork taint,[21] a mixture of SO2, water, and citric acid is commonly used to clean and sanitize equipment. Compounds of ozone (O3) are now used extensively as cleaning products in wineries[citation needed] due to their efficiency, and because these compounds do not affect the wine or equipment.

As a reducing agent[edit]

Sulfur dioxide is also a good reductant. In the presence of water, sulfur dioxide is able to decolorize substances. Specifically, it is a useful reducing bleach for papers and delicate materials such as clothes. This bleaching effect normally does not last very long. Oxygen in the atmosphere reoxidizes the reduced dyes, restoring the color. In municipal wastewater treatment, sulfur dioxide is used to treat chlorinated wastewater prior to release. Sulfur dioxide reduces free and combined chlorine to chloride.[22]

Sulfur dioxide is fairly soluble in water, and by both IR and Raman spectroscopy; the hypothetical sulfurous acid, H2SO3, is not present to any extent. However, such solutions do show spectra of the hydrogen sulfite ion, HSO3, by reaction with water, and it is in fact the actual reducing agent present:

SO2 + H2O HSO3 + H+

Biochemical and biomedical roles[edit]

Sulfur dioxide is toxic in large amounts. It or its conjugate base bisulfite is produced biologically as an intermediate in both sulfate-reducing organisms and in sulfur-oxidizing bacteria, as well. The role of sulfur dioxide in mammalian biology is not yet well understood.[23] Sulfur dioxide blocks nerve signals from the pulmonary stretch receptors and abolishes the Hering–Breuer inflation reflex.

It was shown that endogenous sulfur dioxide plays a role in diminishing an experimental lung damage caused by oleic acid. Endogenous sulfur dioxide lowered lipid peroxidation, free radical formation, oxidative stress and inflammation during an experimental lung damage. Conversely, a successful lung damage caused a significant lowering of endogenous sulfur dioxide production, and an increase in lipid peroxidation, free radical formation, oxidative stress and inflammation. Moreover, blockade of an enzyme that produces endogenous SO2 significantly increased the amount of lung tissue damage in the experiment. Conversely, adding acetylcysteine or glutathione to the rat diet increased the amount of endogenous SO2 produced and decreased the lung damage, the free radical formation, oxidative stress, inflammation and apoptosis.[24]

It is considered that endogenous sulfur dioxide plays a significant physiological role in regulating cardiac and blood vessel function, and aberrant or deficient sulfur dioxide metabolism can contribute to several different cardiovascular diseases, such as arterial hypertension, atherosclerosis, pulmonary arterial hypertension, stenocardia.[25]

It was shown that in children with pulmonary arterial hypertension due to congenital heart diseases the level of homocysteine is higher and the level of endogenous sulfur dioxide is lower than in normal control children. Moreover, these biochemical parameters strongly correlated to the severity of pulmonary arterial hypertension. Authors considered homocysteine to be one of useful biochemical markers of disease severity and sulfur dioxide metabolism to be one of potential therapeutic targets in those patients.[26]

Endogenous sulfur dioxide also has been shown to lower the proliferation rate of endothelial smooth muscle cells in blood vessels, via lowering the MAPK activity and activating adenylyl cyclase and protein kinase A.[27] Smooth muscle cell proliferation is one of important mechanisms of hypertensive remodeling of blood vessels and their stenosis, so it is an important pathogenetic mechanism in arterial hypertension and atherosclerosis.

Endogenous sulfur dioxide in low concentrations causes endothelium-dependent vasodilation. In higher concentrations it causes endothelium-independent vasodilation and has a negative inotropic effect on cardiac output function, thus effectively lowering blood pressure and myocardial oxygen consumption. The vasodilating and bronchodilating effects of sulfur dioxide are mediated via ATP-dependent calcium channels and L-type ("dihydropyridine") calcium channels. Endogenous sulfur dioxide is also a potent antiinflammatory, antioxidant and cytoprotective agent. It lowers blood pressure and slows hypertensive remodeling of blood vessels, especially thickening of their intima. It also regulates lipid metabolism.[28]

Endogenous sulfur dioxide also diminishes myocardial damage, caused by isoproterenol adrenergic hyperstimulation, and strengthens the myocardial antioxidant defense reserve.[29]

As a refrigerant[edit]

Being easily condensed and possessing a high heat of evaporation, sulfur dioxide is a candidate material for refrigerants. Prior to the development of chlorofluorocarbons, sulfur dioxide was used as a refrigerant in home refrigerators.

As a reagent and solvent in the laboratory[edit]

Sulfur dioxide is a versatile inert solvent widely used for dissolving highly oxidizing salts. It is also used occasionally as a source of the sulfonyl group in organic synthesis. Treatment of aryl diazonium salts with sulfur dioxide and cuprous chloride yields the corresponding aryl sulfonyl chloride, for example:[30]

Proposed use in climate engineering[edit]

Injections of sulfur dioxide in the stratosphere has been proposed in climate engineering. The cooling effect would be similar to what has been observed after the large explosive volcano eruption of Mount Pinatubo in 1991. However this form of geoengineering would have uncertain regional consequences on rainfall patterns, for example in monsoon regions.[31]

As an air pollutant[edit]

A sulfur dioxide plume from the Halemaʻumaʻu vent, glows at night

Sulfur dioxide is a noticeable component in the atmosphere, especially following volcanic eruptions.[32] According to the United States Environmental Protection Agency,[33] the amount of sulfur dioxide released in the U.S. per year was:

A collection of estimates of past and future anthropogenic global sulphur dioxide emissions. The Cofala et al. estimates are for sensitivity studies on SO2 emission policies, CLE: Current Legislation, MFR: Maximum Feasible Reductions. RCPs (Representative Concentration Pathways) are used in CMIP5 simulations for latest (2013–2014) IPCC 5th assessment report.

Year

SO2

1970

31,161,000 short tons (28.3 Mt)

1980

25,905,000 short tons (23.5 Mt)

1990

23,678,000 short tons (21.5 Mt)

1996

18,859,000 short tons (17.1 Mt)

1997

19,363,000 short tons (17.6 Mt)

1998

19,491,000 short tons (17.7 Mt)

1999

18,867,000 short tons (17.1 Mt)

Sulfur dioxide is a major air pollutant and has significant impacts upon human health.[34] In addition, the concentration of sulfur dioxide in the atmosphere can influence the habitat suitability for plant communities, as well as animal life.[35] Sulfur dioxide emissions are a precursor to acid rain and atmospheric particulates. Due largely to the US EPA's Acid Rain Program, the U.S. has had a 33% decrease in emissions between 1983 and 2002. This improvement resulted in part from flue-gas desulfurization, a technology that enables SO2 to be chemically bound in power plants burning sulfur-containing coal or oil. In particular, calcium oxide (lime) reacts with sulfur dioxide to form calcium sulfite:

CaO + SO2 CaSO3

Aerobic oxidation of the CaSO3 gives CaSO4, anhydrite. Most gypsum sold in Europe comes from flue-gas desulfurization.

Sulfur can be removed from coal during burning by using limestone as a bed material in fluidized bed combustion.[36]

Sulfur can also be removed from fuels before burning, preventing formation of SO2 when the fuel is burnt. The Claus process is used in refineries to produce sulfur as a byproduct. The Stretford process has also been used to remove sulfur from fuel. Redox processes using iron oxides can also be used, for example, Lo-Cat[37] or Sulferox.[38]

Fuel additives such as calcium additives and magnesium carboxylate may be used in marine engines to lower the emission of sulfur dioxide gases into the atmosphere.[39]

As of 2006, China was the world's largest sulfur dioxide polluter, with 2005 emissions estimated to be 25,490,000 short tons (23.1 Mt). This amount represents a 27% increase since 2000, and is roughly comparable with U.S. emissions in 1980.[40]

Safety[edit]

Inhalation[edit]

Inhaling sulfur dioxide is associated with increased respiratory symptoms and disease, difficulty in breathing, and premature death.[41] In 2008, the American Conference of Governmental Industrial Hygienists reduced the short-term exposure limit to 0.25 parts per million (ppm). The OSHA PEL is currently set at 5 ppm (13  mg/m3) time-weighted average. NIOSH has set the IDLH at 100 ppm.[42] In 2010, the EPA "revised the primary SO2 NAAQS by establishing a new one-hour standard at a level of 75 parts per billion (ppb). EPA revoked the two existing primary standards because they would not provide additional public health protection given a one-hour standard at 75 ppb."[43]

A 2011 systematic review concluded that exposure to sulfur dioxide is associated with preterm birth.[44]

Ingestion[edit]

In the United States, the Center for Science in the Public Interest lists the two food preservatives, sulfur dioxide and sodium bisulfite, as being safe for human consumption except for certain asthmatic individuals who may be sensitive to them, especially in large amounts.[45] Symptoms of sensitivity to sulfiting agents, including sulfur dioxide, manifest as potentially life-threatening trouble breathing within minutes of ingestion.[46]

See also[edit]

   

출처: <https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfur_dioxide>

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