Vesiniksulfiid (H2S) – keemiline ühend, omadused ja terviseohud

Vesiniksulfiid (inglise keeles hydrogen sulphide) on keemiline ühend valemiga H
₂S, on värvitu, mürgine, tuleohtlik gaas, mis on vastutav mädanenud munade ja kõhulahtisuse haisu eest. See tekib sageli siis, kui bakterid lagundavad orgaanilist ainet hapniku puudumisel. See toimub soodes ja kanalisatsioonides (koos anaeroobse lagundamise protsessiga). Seda esineb ka vulkaanilistes gaasides, maagaasis ja mõnes puurkaevu vees. See on lõhn, mida inimesed sageli peavad väävli lõhnaks. Kuid väävel ise ei haise.

Vesiniksulfiid on tuntud ka kui sulfaan, väävelhüdriid, hapu gaas, väävelvesinik, väävelhape, kanalisatsioonigaas ja haisev niiskus. IUPAC aktsepteerib nimetusi "vesiniksulfiid" ja "sulfaan". Kui räägitakse keerulisematest ühenditest, kasutatakse alati terminit "sulfaan".

Füüsikalised ja keemilised omadused

Vesiniksulfiid on värvitu gaas, mille lõhn meenutab mädanenud mune. See on kergem kui vesi, kuid tavatingimustes tihedam kui õhk. Molekulmass on ligikaudu 34 g/mol ja keemistemperatuur on ligikaudu −60 °C, mistõttu see eksisteerib tavalises toatemperatuuris gaasilises olekus. H2S on mõõdukalt lahustuv vees ja vees lahustudes moodustab nõrka hape, mis dissotsieerub astmetes HS− ja S2− ioonideks alustelise reaktsiooni korral.

Keemiliselt on vesiniksulfiid redutseeriv aine: ta reageerib kergesti hapnikuga, oksüdeerub elementaarseks väävliks või SO2-ks ja võib edasi oksüdeerudes moodustada väävelhapet. Vesiniksulfiid on ka tuleohtlik ja võib moodustada õhuga plahvatusohtlikke segusid (ligikaudu 4–46% ruumala järgi), samuti on see korrosiivne mitmete metallide suhtes.

Tekkimine ja levik

H2S tekib looduses anaerobsetes tingimustes, kus bakterid lagundavad orgaanilist ainet. Peamised allikad on:

• looduslikud sood, rabad ja märgalad;
• kanalisatsioon ja reoveepuhastid;
• nafta- ja gaasitööstus (naftavarud, maagaas, puuraukude tööd);
• vulkaanilised emissioonid ja geotermaalne tegevus;
• tööstuslikud protsessid, kus toodetakse või töödeldakse väävlit sisaldavaid ühendeid.

Tuvastamine ja lõhn

Vesiniksulfiidi lõhna tunneb inimene juba väga madalates kontsentratsioonides (paljudel juhtudel madalates ppm- või isegi ppb-tasemes), mistõttu lõhna järgi seda tihti tuvastatakse. Siiski on oluline teada, et kõrgemates kontsentratsioonides võib tekkida olfaktoorne paralüüs ehk lõhnataju lakkamine – inimene ei tunne enam lõhna ega saa seega lõhna põhjal ohust teadlikuks. Seetõttu ei tohiks lõhna üksi pidada turvaliseks hoiatussignaaliks.

Tööstuslikus ja ohutuspraktikas kasutatakse H2S-i tuvastamiseks ja järelvalveks erinevaid seadmeid: isiklikud gaasimõõturid (H2S detektorid), fikseeritud monitooringusüsteemid ning värvimuutusega indikaatorid ja kolvimeetodid. Need aitavad hoida töökeskkonna ohutuspiirides.

Terviseriskid ja esimesed sümptomid

Vesiniksulfiid on inimestele väga toksiline. Selle mõju sõltub kontsentratsioonist ja kokkupuute kestusest:

• madalad kontsentratsioonid (paar ppm): ärritus silmades ja limaskestadel, köha, pisaravool;
• keskmised kontsentratsioonid: hingamisraskused, peavalu, iiveldus, uimasus;
• kõrged kontsentratsioonid (tuhanded ppm): kiire teadvusekaotus, hingamise lakkamine, südamepekslemine, kopsuturse ja surm;
• olulised märgid: lõhnataju kaotus (võib viidata ohtlikult kõrgele tasemele), tugev köha, hingamisvaevused ja teadvuse häired.

Hinnangulised piirväärtused (ligikaudsed): lõhnataju võib lakkada ja tekib olfaktoriline paralüüs ligikaudu üle 100 ppm; väga kõrged ja kiirelt surmaga lõppevad kokkupuuted esineb mõne saja kuni tuhande ppm tasemel. Täpsed tööstuslikud piirid ja soovitused sõltuvad riiklikest ja rahvusvahelistest juhistest ning tuleb järgida kohalikke ohutusnorme.

Kaitse ja esmaabi

Töökeskkonnas, kus esineb H2S oht, tuleks rakendada mitmekihilist ohutussüsteemi:

• tehnilised meetmed: hea ventilatsioon, gaasi neutraliseerimine, lekked ja emissioonid kontrolli all;
• tuvastusseadmed: isiklikud ja paigaldatud H2S-detektorid koos häiresüsteemidega;
• isikukaitsevahendid: sobivad respiraatorid ja rasketel juhtudel isoleerivad hingamisaparaadid (SCBA); kaitseprillid ja kindad;
• konfined space (suletud ruum) tööd tohib teha ainult vastava väljaõppe ja järelevalvega ning enne ruumisse sisenemist peab olema mõõdetud gaasi tase ja tagatud ohutu hingamisõhk;
• evakuatsiooniplaanid ja kiirabi kättesaadavus.

Esmaabi H2S-iga kokkupuutel:

• viige kannatanu värske õhu kätte, vältides ise ohtu;
• kui hingamine on häiritud, alustage vajadusel elustamist ja kutsuge kiiresti kiirabi;
• anda hapnikku vastava väljaõppe ja seadme olemasolul;
• kannatanut ei tohiks jätta üksi ning ta peab saama arstiabi, sest kopsukahjustus võib ilmneda hiljem.

Kasutus ja majanduslik tähendus

Vesiniksulfiidi kasutatakse keemia- ja naftaindustris: see on lähteaine väävli tootmiseks, kasutatakse metallide sulfideerimisel, keemilistes sünteesides ja laboratoorseid katseid teostades. Samuti on H2S oluline faktor nafta- ja gaasitööstuses, kus selle olemasolu nõuab spetsiifilist töötlemist ja ohutusalast juhtimist (nt väävli eemaldamine maagaasist).

Keskkonna mõju

Vesiniksulfiid mõjutab keskkonda: kõrged kontsentratsioonid mürgitavad taimi ja loomi, kahjustavad veekeskkonda ja on korrosiivsed mitmete materjalide suhtes. H2S hapnikuga reageerimisel võib tekkida väävel ja teised ühendatud vormid, mis omakorda mõjutavad ökosüsteeme.

Kokkuvõte

Vesiniksulfiid on tugevasti lõhnav, värvitu ja mürgine gaas, mis tekib peamiselt anaeroobsel lagundamisel ja mitmesugustes tööstuslikes protsessides. Kuigi lõhn võib anda esialgse hoiatussignaali, ei ole lõhn minevikus ohutuse garantii – kõrgetel kontsentratsioonidel võib lõhnataju kaduda. Seetõttu on H2S-i puhul äärmiselt oluline usaldada mõõteseadmeid, järgida ohutusnõudeid ja kasutada sobivaid kaitsevahendeid.

Esinemine

Toornafta sisaldab väikestes kogustes vesiniksulfiidi. Hapukas maagaas võib sisaldada kuni 28%. Kuid hapu maagaas tuleb enne kaugtorustikku sisenemist puhastada. Torustike puhul on vesiniksulfiidi piirnorm 3 graini tuhande kuupmeetri maagaasi kohta. Vulkaanidest ja kuumadest allikatest eraldub veidi H ₂S, kus see tekib tõenäoliselt sulfiidmineraalide hüdrolüüsil, st MS + H ₂O annab MO + H ₂S.

Tavaline keskmine kontsentratsioon puhtas õhus on umbes 0,0001-0,0002 ppm.

Väävli ladestumine kivimil, mis on põhjustatud vesiniksulfiidi sisaldavatest vulkaanilistest gaasidest.

Küsimused ja vastused

K: Mis on vesiniksulfiid?

K: Millised on mõned vesiniksulfiidi allikad?

K: Kuidas lõhnab vesiniksulfiid?

K: Kas väävel ise on lõhnaga?

K: Milliste muude nimetuste all on vesiniksulfiid tuntud?

K: Kuidas tekib see hapniku puudumisel?

K: Kas selle ühendi IUPACi nimetus on üldtunnustatud?

Otsing