Kolor i zapach siarkowodoru. Siarkowodór: co jest niebezpieczne dla zdrowia? Objawy zatrucia. Objawy zatrucia siarkowodorem

Budowa chemiczna cząsteczek H 2 S jest podobna do struktury cząsteczek H 2 O: (kształt kątowy)

Ale w przeciwieństwie do wody cząsteczki H2S mają niską polarność; wiązania wodorowe między nimi nie powstają; siła cząsteczek jest znacznie niższa.

Właściwości fizyczne

W normalnej temperaturze H 2 S jest bezbarwnym gazem o wyjątkowo nieprzyjemnym duszącym zapachu zgniłych jaj, bardzo toksycznym (w stężeniu > 3 g/m 3 powoduje śmiertelne zatrucie). Siarkowodór jest cięższy od powietrza, łatwo skrapla się do postaci bezbarwnej cieczy.H 2 S jest rozpuszczalny w wodzie (w normalnej temperaturze 2,5 litra gazu rozpuszcza się w 1 litrze H 2 O).

Siarkowodór w przyrodzie

H 2 S występuje w gazach wulkanicznych i podziemnych, w wodach źródeł siarki. Powstaje podczas rozpadu białek zawierających siarkę, a także jest uwalniany podczas żywotnej aktywności wielu mikroorganizmów.

Jak dostać się do

1. Synteza z prostych substancji:

S + H 2 \u003d H 2 S

2. Działanie kwasów nieutleniających na siarczki metali:

FeS + 2HCI \u003d H2S + FeCl2

3. Akcja stęż. H 2 SO 4 (bez nadmiaru) na metal alkaliczny i metal ziem alkalicznych Me:

5H2SO4 (stęż.) + 8Na \u003d H2S + 4Na2SO4 + 4H2O

4. Powstaje podczas nieodwracalnej hydrolizy niektórych siarczków:

AI2S3 + 6H2O \u003d 3H2S + 2Al (OH)3 ↓

Właściwości chemiczne H 2 S

H 2 S - silny środek redukujący

Interakcja H 2 S z utleniaczami prowadzi do powstawania różnych substancji (S, SO 2, H 2 SO 4),

Reakcje z prostymi substancjami utleniającymi

Utlenianie tlenu w powietrzu

2H2S + 3O2 (nadmiar) \u003d 2SO2 + 2H2O

2H 2 S + O 2 (niedobór) \u003d 2S ↓ + 2H 2 O

Utlenianie halogenami:

H 2 S + Br 2 = S↓ + 2НВr

Reakcje z kwasami utleniającymi (HNO 3 , H 2 SO 4 (stęż.).

3H2S + 8HNO3 (razb.) \u003d 3H2SO4 + 8NO + 4H2O

H2S + 8HNO3 (stęż.) \u003d H2SO4 + 8NO2 + 4H2O

H2S + H2SO4 (stęż.) \u003d S ↓ + SO2 + 2H2O

Reakcje z solami - utleniacze

5H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5S↓ + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

5H2S + 6KMnO4 + 9H2SO4 = 5SO2 + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 14H2O

H2S + 2FeCl3 = S↓ + 2FeCl2 + 2HCl

Wodny roztwór H2S wykazuje właściwości słabego kwasu

Kwas wodorosiarczkowy H 2 S 2-zasadowy kwas dysocjuje etapami

1. etap: H 2 S → H + + HS -

2. etap: HS - → H + + S 2-

H 2 S w roztworze wodnym charakteryzuje się reakcjami typowymi dla klasy kwasów, w których zachowuje się jak słaby kwas. Interakcje:

a) z aktywnymi metalami

H2S + Mg \u003d H2 + MgS

b) z metalami o niskiej aktywności (Ag, Cu, Hg) w obecności utleniaczy

2H 2 S + 4Аg + O 2 = 2Ag 2 S↓ + 2Н 2 O

c) z tlenkami zasadowymi

H2S + BaO \u003d BaS + H2O

d) z alkaliami

H2S + NaOH (brak) = NaHS + H2O

e) z amoniakiem

H 2 S + 2NH 3 (nadmiar) = (NH 4) 2 S

Cechy reakcji H 2 S z solami mocnych kwasów

Pomimo faktu, że kwas wodorosiarczkowy jest bardzo słaby, reaguje z niektórymi solami mocnych kwasów, na przykład:

CuSO 4 + H 2 S \u003d CuS ↓ + H 2 SO 4

Reakcje zachodzą w przypadkach, gdy powstały siarczek Me jest nierozpuszczalny nie tylko w wodzie, ale także w mocnych kwasach.

Jakościowa reakcja na anion siarczkowy

Jedna z tych reakcji służy do wykrywania anionów S 2- i siarkowodoru:

H 2 S + Pb(NO 3) 2 = 2HNO 3 + PbS ↓ czarny osad.

Gazowy H 2 S jest wykrywany za pomocą wilgotnego papieru nasączonego roztworem Pb(NO 3) 2, który w obecności H 2 S staje się czarny.

siarczki

Siarczki to dwuskładnikowe związki siarki z mniejszą ilością pierwiastków EO, w tym niektórych niemetali (C, Si, P, As itp.).

Największe znaczenie mają siarczki metali, ponieważ wiele z nich to związki naturalne i są wykorzystywane jako surowce do produkcji wolnych metali, siarki i dwutlenku siarki.

Odwracalna hydroliza rozpuszczalnych siarczków

Alkaliczne Me i siarczki amonu są dobrze rozpuszczalne w wodzie, ale w roztworze wodnym ulegają hydrolizie w bardzo dużym stopniu:

S 2- + H 2 O → HS - + OH -

Dlatego roztwory siarczków mają silnie alkaliczną reakcję

Siarczki metali ziem alkalicznych Me i Mg, oddziałując z wodą, ulegają całkowitej hydrolizie i zamieniają się w rozpuszczalne sole kwasów - wodorosiarczki:

2CaS + 2HOH \u003d Ca (HS) 2 + Ca (OH) 2

Podczas podgrzewania roztworów siarczków hydroliza zachodzi również w drugim etapie:

HS - + H 2 O → H 2 S + OH -

Nieodwracalna hydroliza siarczków

Siarczki niektórych metali ulegają nieodwracalnej hydrolizie i całkowicie rozkładają się w roztworach wodnych, np.:

Al2S3 + 6H2O \u003d 3H2S + 2AI (OH) 3 ↓

Cr 2 S 3, Fe 2 S 3 rozkładają się w podobny sposób

Nierozpuszczalne siarczki

Większość siarczków metali ciężkich jest praktycznie nierozpuszczalna w wodzie i dlatego nie ulega hydrolizie. Niektóre z nich rozpuszczają się pod wpływem silnych kwasów, np.:

FeS + 2HCI \u003d FeCl2 + H2S

ZnS + 2HCI \u003d ZnCl2 + H2S

Siarczki Ag 2 S, HgS, Hg 2 S, PbS, CuS są nierozpuszczalne nie tylko w wodzie, ale także w wielu kwasach.

Oksydacyjne prażenie siarczków

Utlenianie siarczków tlenem atmosferycznym w wysokiej temperaturze jest ważnym etapem w przetwarzaniu surowców siarczkowych. Przykłady:

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Metody otrzymywania siarczków

1. Bezpośrednie połączenie prostych substancji:

2. Interakcja H 2 S z roztworami alkalicznymi:

H2S + 2NaOH \u003d 2H2O + Na2S siarczek sodu

H2S + NaOH = H2O + NaHS wodorosiarczek sodu

3. Interakcja H 2 S lub (NH 4) 2 S z roztworami soli:

H2S + CuSO4 \u003d CuS ↓ + H2SO4

H2S + 2AgNO3 \u003d Ag2S ↓ + 2HNO3

4. Odzysk siarczanów przez kalcynację węglem:

Na2SO4 + 4C \u003d Na2S + 4CO

Proces ten stosuje się do produkcji siarczków metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych.

Tłumaczenie artykułu Rui Wanga. Rui Wang jest profesorem biologii i wiceprezesem ds. badań na Uniwersytecie Lakehead, prezesem Kanadyjskiego Towarzystwa Fizjologicznego oraz czołowym autorytetem w dziedzinie metabolizmu i funkcji fizjologicznych gazów o niskiej masie cząsteczkowej, które odgrywają rolę mediatorów gazowych, w tym tlenku azotu, węgla tlenek i siarkowodór.

Naukowcy wykazali, że siarkowodór (H2S), trujący w dużych ilościach, powstaje w organizmie w małych dawkach i pełni wiele ważnych funkcji dla normalnego życia.

Niektóre z nich wymieniono poniżej. Jednak H2S może mieć również skutki patologiczne: na przykład w nadmiernych ilościach zmniejsza produkcję insuliny, a istnieją dowody na jego działanie przeciwzapalne.

Wyobraź sobie, że idziesz przez izbę przyjęć szpitala, którego ściany lśnią czystością, starannie umyte roztworem dezynfekującym - i nagle słyszysz charakterystyczny cuchnący zapach zgniłych jaj!

Sytuacja wydaje się niewiarygodna, ale źródło zapachu – siarkowodór (H2S) – może w niedalekiej przyszłości stać się integralną częścią każdego oddziału ratunkowego.

Toksyczność siarkowodoru (H2S) dla ludzi jest znana od wieków. Obecnie gaz ten zajmuje pierwsze miejsce na liście substancji toksycznych w wydobyciu, tłoczeniu i przetwarzaniu ropy i gazu. Zaczynamy go wyczuwać przy stężeniu w powietrzu 0,0047 ppm.

Przy stężeniu 500 ppm siarkowodór powoduje problemy z oddychaniem, a stężenie 800 ppm prowadzi do śmierci w ciągu pięciu minut. Jednocześnie, co zaskakujące, siarkowodór jest niezbędny do życia.

Aby zrozumieć, w jaki sposób cuchnący gaz stał się ważnym składnikiem procesów fizjologicznych, cofnijmy się mentalnie o 250 milionów lat w przeszłość.

Następnie, pod koniec okresu permu, życie na Ziemi zostało utrzymane w równowadze – doszło do tzw. wielkiego wymierania, które stało się jedną z największych katastrof w dziejach naszej planety.

Według najbardziej rozpowszechnionej hipotezy było to spowodowane uwolnieniem dwutlenku węgla podczas masowych wylewów skał wulkanicznych na Syberii, które zapoczątkowały reakcję łańcuchową zmian środowiskowych i doprowadziły do ​​krytycznego spadku poziomu tlenu w oceanach.

Takie zmiany w składzie oceanów były szkodliwe dla tlenowych (zużywających tlen) gatunków morskich, ale przyczyniły się do rozkwitu organizmów beztlenowych, w szczególności zielonych bakterii siarkowych.

Szybkie rozmnażanie się takich bakterii sprawiło, że oceany są całkowicie nieodpowiednie dla najnowszych gatunków tlenowych, ponieważ. bakterie siarkowe wytwarzały siarkowodór w dużych ilościach. W końcu najwyraźniej ten trujący gaz zaczął się uwalniać w powietrze, niszcząc rośliny lądowe i zwierzęta. Pod koniec „wielkiego wymierania” wymarło 95% gatunków zwierząt morskich i 70% gatunków lądowych.

Być może rola siarkowodoru w procesach fizjologicznych człowieka jest dziedzictwem tamtych czasów starożytnych. Tylko gatunki, które potrafiły przetrwać w atmosferze siarkowodoru, a czasem nawet ją pochłonąć, były w stanie przetrwać „wielkie wymieranie”. Najwyraźniej wciąż mamy tę zdolność do pewnego stopnia.

Zaufanie zapachowi

Siarkowodór (H2S)- nie jedyny toksyczny gaz biorący udział w procesach fizjologicznych człowieka. W 1980 zaczęły pojawiać się dane, że tlenek azotu NO jest wytwarzany w organizmie w niewielkich ilościach. Szybko okazało się, że pełni on rolę mediatora – cząsteczki sygnałowej, która wpływa na funkcje komórek.

Nagrodzona Noblem praca z 1998 roku w dziedzinie fizjologii lub medycyny wykazała, że ​​tlenek azotu bierze udział w wielu procesach fizjologicznych, w szczególności w regulacji odpowiedzi immunologicznych i sygnalizacji między neuronami, a także powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych. Później podobne funkcje odkryto dla tlenku węgla (CO), śmiercionośnej, bezbarwnej i bezwonnej substancji powszechnie znanej jako tlenek węgla.

Badanie fizjologicznej roli CO i NO

Badanie fizjologicznej roli CO i NO doprowadziło mnie do przekonania, że ​​w organizmie mogą istnieć inne gazowe mediatory. W wyniku nieustannej refleksji na ten temat latem 1998 roku w końcu przyszła mi do głowy myśl, że H2S może być takim mediatorem. Kiedy wróciłem z pracy, poczułem nieprzyjemny zapach w domu.

Okazało się, że pochodzi z oszklonej gabloty, w której przechowywano nasze rodzinne pamiątki, a mianowicie z zepsutej pisanki, którą moja najstarsza córka namalowała jako zadanie domowe w szkole.

W tym momencie zadałem sobie pytanie: jeśli siarkowodór powstaje w zgniłych jajach, to czy nie może on powstać w ludzkich narządach i tkankach?

Ponieważ moje badania CO i NO były związane z wpływem tych gazów na układ sercowo-naczyniowy, postanowiłem przeprowadzić podobne badanie dotyczące wpływu H2S. Wybór okazał się trafiony.

Siarkowodór znajduje się w naczyniach krwionośnych

W pierwszych eksperymentach przeprowadzonych przez nasz zespół okazało się, że siarkowodór jest zawarty w małych stężeniach w naczyniach krwionośnych szczura. Ponieważ cechy fizjologiczne gryzoni i ludzi są bardzo podobne, można bezpiecznie założyć, że gaz ten powstaje również w naczyniach ludzkich.

Odkrycie to napawało optymizmem, jednak dla wniosków o fizjologicznej roli H2S proste stwierdzenie faktu jego obecności w ścianie naczynia zdecydowanie nie wystarczało.

W kolejnym etapie konieczne było zbadanie mechanizmów powstawania siarkowodoru.

Enzym gamma liaza cystationinowa

Naszą uwagę zwrócił enzym gamma liaza cystationinowa, który bierze udział w tworzeniu H2S u bakterii. Wcześniejsze prace wykazały, że znajduje się w wątrobie, gdzie odgrywa rolę w tworzeniu niektórych aminokwasów zawierających siarkę („cegiełki”, z których składają się białka).

Jednocześnie brak było danych na temat obecności gamma liazy cystationinowej w ścianie naczynia. Zgodnie z oczekiwaniami takie dane otrzymaliśmy. Okazało się, że w naczyniach pod działaniem gamma-liazy cystationiny z aminokwasu L-cysteiny powstaje siarkowodór, amoniak i kwas pirogronowy.

Jaką rolę pełni ten gaz w naczyniach.

Ustalono więc źródło H2S w ścianie naczynia. Teraz ważne było, aby dowiedzieć się, jaką rolę ten gaz odgrywa w naczyniach. Wiedząc, że NO powoduje rozluźnienie mięśni naczyniowych, postawiliśmy hipotezę, że H2S może działać w ten sam sposób. Ta hipoteza okazała się słuszna: po zanurzeniu w roztworze zawierającym siarkowodór naczynia szczurów rozszerzyły się.

W wyniku wszystkich przeprowadzonych prac okazało się, że H2S, podobnie jak NO, bierze udział w regulacji ciśnienia krwi. Jednocześnie molekularne mechanizmy działania H2S pozostały nieodkryte. Pierwsze dane na temat takich mechanizmów uzyskaliśmy w badaniach na izolowanych komórkach naczyniowych i opublikowaliśmy w 2001 roku.

Dane te okazały się dość nieoczekiwane: jeśli NO powoduje rozluźnienie naczyń poprzez aktywację enzymu mięśni gładkich cyklazy guanylanowej, to H2S powoduje ten sam efekt w zupełnie inny sposób.

Pod wpływem tej substancji zwiększa się przepuszczalność tzw. kanałów potasowych zależnych od ATP (KATP) - kompleksów białkowych wbudowanych w błonę komórkową (w szczególności mięśni gładkich naczyń) i umożliwiających przechodzenie jonów potasu. W rezultacie zwiększa się uwalnianie potasu z komórki, zmienia się jego ładunek, co prowadzi do zmniejszenia przepuszczalności innych - wapniowych - kanałów. W efekcie dochodzi do ograniczenia wnikania wapnia do komórki, co prowadzi do rozluźnienia mięśni gładkich i rozszerzenia naczyń.

Nadszedł czas, aby przejść od izolowanych komórek do nienaruszonych zwierząt. Wprowadzenie roztworu siarkowodoru do szczurów w naszych eksperymentach doprowadziło do obniżenia ciśnienia krwi, najwyraźniej z powodu rozszerzenia tętnic i zmniejszenia oporu przepływu krwi.

Tak więc coraz więcej dowodów sugeruje, że H2S bierze udział w regulacji ciśnienia krwi, powodując rozluźnienie naczyń. Jednak nadal konieczne było udowodnienie, że działanie gazu wprowadzonego z zewnątrz i wytworzonego w ścianie naczynia jest identyczne.

Aby zbadać naturalne efekty H2S, wyhodowaliśmy myszy z inaktywowanym („nokautem”) genem gamma liazy cystationiny. U takich zwierząt H2S oczywiście nie powstaje w naczyniach. Przez następne pięć lat badaliśmy myszy z zespołami kierowanymi przez Solomona Snydera z Johns Hopkins University i Lingyun Wu z University of Saskatchewan (Kanada). Nasze wysiłki nie poszły na marne.

W 2008 roku opublikowaliśmy szczegółowy artykuł, w którym wykazaliśmy między innymi, że u naszych gryzoni z wiekiem naczynia zwężają się, a ciśnienie krwi (mierzone za pomocą miniaturowych mankietów noszonych na ogonie) znacznie wzrasta. Gdy takim myszom wstrzyknięto siarkowodór, ciśnienie spadło.

Dane z naszej pracy nie pozostawiają wątpliwości, że H2S odgrywa kluczową rolę w regulacji krążenia krwi. Ponadto umożliwiły rozwiązanie jednej z odwiecznych zagadek fizjologii. Faktem jest, że przez długi czas po uhonorowanej nagrodą Nobla pracy nad badaniem NO wiadomo było, że działanie samej tej substancji nie może w pełni wyjaśnić rozszerzania się naczyń krwionośnych.

Tak więc u zwierząt z inaktywowanymi genami odpowiedzialnymi za powstawanie NO w komórkach śródbłonka (wewnętrznej wyściółki naczyń krwionośnych) naczynia obwodowe nadal zachowują zdolność do rozkurczu. Jednak natura czynnika rozszerzającego naczynia krwionośne pozostała zagadkowa.

Według naszych danych tym czynnikiem jest H2S. W pierwszych pracach znaleźliśmy enzym cystationino-gamma-liazę odpowiedzialny za powstawanie siarkowodoru w komórkach mięśni gładkich, ale później znaleziono go także w komórkach śródbłonka myszy, krów i ludzi - i to nawet w większych ilościach niż w gładkich mięśnie. Nie jest jasne, jaki jest związek między funkcją wazodylatacyjną NO i H2S, chociaż niektóre dane sugerują, że NO powoduje głównie rozkurcz dużych naczyń, a H2S małych.

Nowy superlek?

Odkrycie syntezy siarkowodoru w naczyniach i jej roli w regulacji ciśnienia krwi przyciągnęło uwagę wielu badaczy poszukujących nowych sposobów ochrony serca przed uszkodzeniem niedokrwiennym (tj. uszkodzeniem spowodowanym zmniejszonym dopływem krwi, a tym samym dostarczaniem tlenu).

Typowym przykładem takiego uszkodzenia jest zawał mięśnia sercowego, gdy naczynie zaopatrujące serce zostaje zatkane skrzepliną i część serca zaopatrywana przez to naczynie obumiera. W 2006 roku Gary Baxter, obecnie z Cardiff University (Walia), wraz ze współautorami opublikował artykuł, który jako pierwszy przedstawił dane dotyczące korzystnej roli H2S w niedokrwiennym uszkodzeniu serca.

W pracy wykorzystano izolowane serca szczurów, zaopatrywane nie w krew, ale w roztwór soli nasyconej tlenem. Modelem uszkodzenia niedokrwiennego było ustanie dopływu takiego roztworu przez jedną z tętnic wieńcowych (naczyń zaopatrujących serce). Okazało się, że dodanie H2S do roztworu na kilka minut przed zamknięciem tętnicy zmniejszyło rozmiar uszkodzonego obszaru.

Rok później David Lifer z Emory University wykazał, że zmodyfikowane genetycznie myszy ze zwiększoną produkcją siarkowodoru w sercu lepiej tolerują niedokrwienie mięśnia sercowego spowodowane okluzją tętnicy wieńcowej i są bardziej odporne na uszkodzenia, które często pojawiają się po przywróceniu przepływu krwi (tzw. uraz reperfuzyjny).

Te i inne dane sugerują, że H2S może być stosowany w profilaktyce i leczeniu nadciśnienia tętniczego, zawału mięśnia sercowego i udaru mózgu. Ponadto rozszerzające naczynia krwionośne działanie siarkowodoru można wykorzystać w innych stanach związanych z zaburzeniami funkcji naczyniowych, takich jak zaburzenia erekcji (zaburzenia erekcji). Wiadomo, że podstawą erekcji jest rozszerzenie naczyń prącia i zwiększenie dopływu do niego krwi.

Działanie „Viagry” wynika właśnie z tego, że wydłuża ona czas rozszerzającego się działania NO na naczynia. Istnieją dowody na to, że H2S może mieć podobne działanie, chociaż rola tej substancji w męskim układzie rozrodczym człowieka nie została jeszcze zbadana (wiadomo np., że CO jest wytwarzany w tkankach prącia, ale ten gaz nie sprzyja erekcji, ale wytryskowi).

Siarkowodór jest produkowany nie tylko w sercu i naczyniach krwionośnych. Powstaje również w układzie nerwowym, tylko pod działaniem nie gamma liazy cystationinowej, ale innego enzymu, beta-syntazy cystationinowej. Funkcja H2S w układzie nerwowym jest niejasna. Według niektórych doniesień może pełnić rolę neuromodulatora - substancji zwiększającej lub zmniejszającej pobudliwość obwodów nerwowych. Możliwe, że H2S bierze udział w długotrwałym wzmacnianiu, procesie, który ułatwia komunikację między neuronami i odgrywa rolę w uczeniu się i zapamiętywaniu.

Wykazano, że pod działaniem siarkowodoru w komórkach nerwowych wzrasta poziom przeciwutleniacza glutationu, który chroni komórki przed działaniem czynników uszkadzających. Wreszcie, H2S może odgrywać rolę w odczuwaniu bólu, zapewniając reakcje na niebezpieczne ekspozycje.

Ponadto siarkowodór może wpływać na metabolizm, tj. procesy biochemiczne, które zapewniają produkcję i wykorzystanie energii oraz syntezę substancji. W niesamowitych eksperymentach Marka Rotha i jego współpracowników z University of Washington wykazano, że wdychanie małych dawek H2S u myszy prowadzi do spowolnienia metabolizmu, a tym samym do rozwoju niektórych chorób.

Tętno takich myszy natychmiast po rozpoczęciu wdychania H2S spadło o połowę i przeszły one w stan wstrzymania ożywienia: procesy metaboliczne spadły tak bardzo, że wdychanie tlenu i H2S było wystarczające do życia zwierząt bez żadnych negatywnych skutków. konsekwencje.

Wydawało się, że podczas takiej anabiozy siarkowodorowej metabolizm utrzymywany jest na minimalnym poziomie dla ważnych dla życia narządów do czasu przywrócenia normalnego zaopatrzenia w energię.

Po 30 minutach od zaprzestania inhalacji H2S tempo przemiany materii zostało przywrócone.

Gdyby hibernacja siarkowodorem okazała się skuteczna i bezpieczna u ludzi, mogłaby stać się najpotężniejszą metodą udzielania pomocy w nagłych wypadkach. Podanie wziewnego H2S ofiarom wypadków samochodowych lub pacjentom z zawałem mięśnia sercowego mogłoby zaoszczędzić czas potrzebny na transport do szpitala i specjalistyczną opiekę.

Przy pomocy siarkowodoru możliwe byłoby utrzymanie osób potrzebujących przeszczepu w stanie zawieszenia do czasu pozyskania narządu dawcy - ponadto możliwe byłoby przedłużenie żywotności samych narządów dawcy.

Można sobie wyobrazić użycie H2S w ośrodkach konfliktów zbrojnych lub klęsk żywiołowych: wdychanie tego gazu mogłoby opóźnić pilną transfuzję krwi do czasu dostarczenia jej wystarczającej ilości. Wdychanie siarkowodoru znacznie zwiększa przeżywalność szczurów przy utracie 60% krwi: szczury leczone H2S przeżywały w 75% przypadków, a kontrolne tylko w 25%.

Powściągliwy optymizm

Nie należy jednak zakładać, że siarkowodór jest idealnym lekarstwem na wszystkie choroby. Wciąż toczą się spory np. o to, czy łagodzi, czy zaostrza przebieg stanu zapalnego. W naszych i innych laboratoriach wykazano, że H2S odgrywa ważną rolę w rozwoju cukrzycy I, postaci tej choroby, która często występuje w dzieciństwie i prowadzi do uzależnienia od zastrzyków insuliny na całe życie.

Okazało się, że H2S powstaje w tak zwanych komórkach beta trzustki wydzielających insulinę, a u zwierząt z cukrzycą I produkcja siarkowodoru w takich komórkach gwałtownie wzrasta. Prowadzi to po pierwsze do śmierci dużej liczby komórek beta, a po drugie do zahamowania uwalniania insuliny przez pozostałe komórki beta. W efekcie wydzielanie insuliny spada do poziomu niewystarczającego do normalnego rozkładu glukozy. Zatem H2S może być jednym z winowajców niskiego poziomu insuliny we krwi w cukrzycy typu I.

Niektóre z korzystnych efektów H2S u szczurów i myszy nie są powtarzane u większych zwierząt. Tak więc w 2007 roku francuscy naukowcy wykazali, że podczas wdychania H2S owce, w przeciwieństwie do gryzoni, nie popadają w stan anabiozy.

W innym badaniu wdychanie H2S u prosiąt nie prowadziło do spadku, ale do zwiększenia tempa procesów metabolicznych.
Nawet jeśli możliwe jest spowodowanie hibernacji siarkowodoru u ludzi, nie wiadomo, czy doprowadzi to do zaburzeń pracy mózgu. Co prawda u zwierząt laboratoryjnych nie stwierdzono takich zaburzeń, ale trudno jest przenieść takie dane na funkcje umysłowe człowieka. Nadal nie jest jasne, czy takie wyższe funkcje, jak pamięć i myślenie, mogą być zachowane w warunkach zawieszonego ożywienia siarkowodoru, kiedy życie jest trochę ciepłe.

Niemniej jednak wielkie możliwości terapeutyczne siarkowodoru cieszą się dużym zainteresowaniem farmakologów. Kilka firm już opracowuje leki, które uwalniają ten gaz w organizmie. I tak włoska firma CTG Pharma stworzyła leki, które łączą w sobie właściwości niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ) i nośników H2S.

Badania na zwierzętach wykazały, że takie leki mogą być skuteczne w leczeniu chorób zapalnych układu nerwowego i przewodu pokarmowego, zaburzeń erekcji, choroby niedokrwiennej serca i chorób naczyń krwionośnych. A firma Ikaria (New Jersey), której jednym z założycieli jest Mark Roth, rozpoczęła niedawno II fazę badań klinicznych (badania skuteczności klinicznej) wstrzykiwanej postaci H2S (dokładniej Na2S) u pacjentów z chorobą niedokrwienną serca lub przygotowanie do operacji serca lub płuc.

Prace ostatniej dekady wykazały, że siarkowodór, którego zapach budzi w nas naturalny odrazę, jest niezwykle ważny dla prawidłowego funkcjonowania serca, a być może także mózgu i innych narządów. Możliwe, że ma inne, nieznane dotąd efekty. Wszystko to otwiera nowe horyzonty w zrozumieniu molekularnych podstaw fizjologii i zdrowia człowieka. Badania nad działaniem H2S dopiero się rozpoczynają, ale istnieją wszelkie powody, by sądzić, że pewnego dnia pozwoli nam to zaoferować nowe sposoby walki z chorobami, które są dziś nieuleczalne.

Siarkowodór (H₂S) to bezbarwny gaz o zapachu zgniłych jaj. Jest gęstszy niż wodór. Siarkowodór jest śmiertelnie trujący dla ludzi i zwierząt. Już niewielka jego zawartość w powietrzu powoduje zawroty głowy i mdłości, ale najgorsze jest to, że przy dłuższym wdychaniu tego zapachu już się nie wyczuwa. Jednak w przypadku zatrucia siarkowodorem istnieje proste antidotum: należy zawinąć kawałek wybielacza w chusteczkę, następnie zwilżyć i wąchać tę wiązkę przez jakiś czas. Siarkowodór otrzymuje się w reakcji siarki z wodorem w temperaturze 350 ° C:

H₂ + S → H₂S

Jest to reakcja redoks: podczas niej zmieniają się stopnie utlenienia pierwiastków biorących w niej udział.

W warunkach laboratoryjnych siarkowodór powstaje w wyniku działania kwasu siarkowego lub chlorowodorowego na siarczek żelaza:

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S

Jest to reakcja wymiany: w niej oddziaływujące substancje wymieniają swoje jony. Ten proces jest zwykle przeprowadzany przy użyciu aparatu Kippa.

Właściwości siarkowodoru

Podczas spalania siarkowodoru powstaje tlenek siarki 4 i para wodna:

2H₂S + 3О₂ → 2Н₂О + 2SO₂

H₂S pali się niebieskawym płomieniem, a jeśli przytrzymasz nad nim odwróconą zlewkę, na jej ściankach pojawi się przezroczysty kondensat (woda).

Jednak przy niewielkim spadku temperatury reakcja ta przebiega nieco inaczej: na ściankach wstępnie schłodzonego szkła pojawi się żółtawa powłoka wolnej siarki:

2H₂S + О₂ → 2Н₂О + 2S

Reakcja ta opiera się na przemysłowej metodzie otrzymywania siarki.

Gdy wstępnie przygotowana gazowa mieszanina siarkowodoru i tlenu zapala się, następuje eksplozja.

Reakcja siarkowodoru i tlenku siarki (IV) pozwala również na uzyskanie wolnej siarki:

2H₂S + SO₂ → 2H₂O + 3S

Siarkowodór jest rozpuszczalny w wodzie, a trzy objętości tego gazu mogą rozpuścić się w jednej objętości wody, tworząc słaby i nietrwały kwas wodorosiarczkowy (H₂S). Ten kwas jest również nazywany wodą siarkowodorową. Jak widać, wzory na gazowy siarkowodór i kwas wodorosiarczkowy są napisane w ten sam sposób.

Jeśli roztwór soli ołowiu zostanie dodany do kwasu wodorosiarczkowego, powstanie czarny osad siarczku ołowiu:

H₂S + Pb(NO₃)₂ → PbS + 2HNO₃

Jest to jakościowa reakcja służąca do wykrywania siarkowodoru. Wykazuje również zdolność kwasu siarkowodorowego do wchodzenia w reakcje wymiany z roztworami soli. Zatem każda rozpuszczalna sól ołowiu jest odczynnikiem dla siarkowodoru. Charakterystyczną barwę mają również niektóre inne siarczki metali, na przykład: siarczek cynku ZnS – biały, siarczek kadmu CdS – żółty, siarczek miedzi CuS – czarny, siarczek antymonu Sb₂S₃ – czerwony.

Nawiasem mówiąc, siarkowodór jest niestabilnym gazem i po podgrzaniu prawie całkowicie rozkłada się na wodór i wolną siarkę:

H₂S → H₂ + S

Siarkowodór oddziałuje intensywnie z wodnymi roztworami halogenów:

H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O → H₂SO₄ + 8HCl

Siarkowodór w przyrodzie i działalności człowieka

Siarkowodór jest częścią gazów wulkanicznych, gazu ziemnego i gazów związanych z polami naftowymi. Dużo go też jest w naturalnych wodach mineralnych, np. w Morzu Czarnym występuje na głębokości 150 metrów i poniżej.

Stosowany jest siarkowodór:

• w medycynie (leczenie kąpielami siarkowodorowymi i wodami mineralnymi);
• w przemyśle (otrzymywanie siarki, kwasu siarkowego i siarczków);
• w chemii analitycznej (do wytrącania siarczków metali ciężkich, które są zwykle nierozpuszczalne);
• w syntezie organicznej (otrzymywanie siarkowych analogów alkoholi organicznych (merkaptanów) i tiofenu (węglowodorów aromatycznych zawierających siarkę). Innym ostatnim trendem w nauce jest energia siarkowodoru. Poważnie rozważa się produkcję energii ze złóż siarkowodoru z dna Morza Czarnego badane.

Charakter reakcji redoks siarki i wodoru

Reakcją tworzenia siarkowodoru jest reakcja redoks:

H₂⁰ + S⁰→ H₂⁺S²⁻

Proces interakcji siarki z wodorem można łatwo wytłumaczyć strukturą ich atomów. Wodór zajmuje pierwsze miejsce w układzie okresowym, dlatego ładunek jego jądra atomowego wynosi (+1), a 1 elektron krąży wokół jądra atomu. Wodór łatwo oddaje swój elektron atomom innych pierwiastków, zamieniając się w dodatnio naładowany jon wodoru - proton:

H⁰ -1e⁻= H⁺

Siarka zajmuje szesnastą pozycję w układzie okresowym. Stąd ładunek jądra jego atomu wynosi (+16), a liczba elektronów w każdym atomie również wynosi 16e⁻. Położenie siarki w trzecim okresie wskazuje, że jej szesnaście elektronów krąży wokół jądra atomowego, tworząc 3 warstwy, z których ostatnia ma 6 elektronów walencyjnych. Liczba elektronów walencyjnych siarki odpowiada liczbie grupy VI, w której znajduje się ona w układzie okresowym.

Tak więc siarka może oddać wszystkie sześć elektronów walencyjnych, tak jak w przypadku tworzenia się tlenku siarki (VI):

2S⁰ + 3O2⁰ → 2S⁺⁶O₃⁻²

Ponadto w wyniku utlenienia siarki 4е⁻ może zostać oddany przez swój atom innemu pierwiastkowi z wytworzeniem tlenku siarki (IV):

S⁰ + O2⁰ → S⁺4 O2⁻²

Siarka może również przekazać dwa elektrony, tworząc chlorek siarki (II):

S⁰ + Cl2⁰ → S⁺² Cl2⁻

We wszystkich trzech powyższych reakcjach siarka oddaje elektrony. W konsekwencji utlenia się, ale jednocześnie działa jako środek redukujący dla atomów tlenu O i chloru Cl. Jednak w przypadku powstawania H2S utlenianie jest losem atomów wodoru, ponieważ to one tracą elektrony, przywracając poziom energii zewnętrznej siarki z sześciu do ośmiu elektronów. W rezultacie każdy atom wodoru w swojej cząsteczce staje się protonem:

H2⁰-2e⁻ → 2H⁺,

a cząsteczka siarki, przeciwnie, po redukcji zamienia się w ujemnie naładowany anion (S⁻²): S⁰ + 2е⁻ → S⁻²

Tak więc w reakcji chemicznej tworzenia siarkowodoru siarka działa jako środek utleniający.

Z punktu widzenia manifestacji różnych stopni utlenienia przez siarkę, interesujące jest również inne oddziaływanie tlenku siarki (IV) i siarkowodoru – reakcja otrzymywania wolnej siarki:

2H₂⁺S-²+ S⁺⁴О₂-²→ 2H₂⁺O-²+ 3S⁰

Jak widać z równania reakcji, zarówno utleniaczem, jak i reduktorem są jony siarki. Dwa aniony siarki (2-) oddają dwa ze swoich elektronów atomowi siarki w cząsteczce tlenku siarki (II), w wyniku czego wszystkie trzy atomy siarki zostają zredukowane do wolnej siarki.

2S-² - 4е⁻→ 2S⁰ - środek redukujący, utleniony;

S⁺⁴ + 4е⁻→ S⁰ - utleniacz, jest zredukowany.

- (siarkowodór) H2S, bezbarwny gaz o zapachu zgniłych jaj; tmelt 85,54 С, twrzenia 60,35 С; w temperaturze 0°C skrapla się pod ciśnieniem 1 MPa. Środek redukujący. Produkt uboczny rafinacji ropy naftowej, koksowania węgla itp.; powstały w wyniku rozkładu... Wielki słownik encyklopedyczny

- (H2S), bezbarwny, trujący gaz o zapachu zgniłych jaj. Powstaje podczas procesów rozpadu, występuje w ropie naftowej. Otrzymywany przez działanie kwasu siarkowego na siarczki metali. Stosowany w tradycyjnej ANALIZIE JAKOŚCIOWEJ. Właściwości: temperatura ... ... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

Siarkowodór, siarkowodór, pl. bez męża. (chem.). Gaz powstający podczas rozpadu substancji białkowych, wydzielający zapach zgniłych jaj. Słownik wyjaśniający Uszakowa. DN Uszakow. 1935 1940... Słownik wyjaśniający Uszakowa

Siarkowodór, a, mąż. Bezbarwny gaz o ostrym, nieprzyjemnym zapachu powstającym w wyniku rozkładu białek. | przym. siarkowodór, och, och. Słownik wyjaśniający Ożegowa. SI. Ozhegov, N.Yu. Szwedowa. 1949 1992... Słownik wyjaśniający Ożegowa

Istnieje., Liczba synonimów: 1 gaz (55) Słownik synonimów ASIS. V.N. Triszin. 2013... Słownik synonimów

Bezbarwny trujący gaz H2S o nieprzyjemnym specyficznym zapachu. Posiada właściwości lekko kwaśne. 1 litr C. w temperaturze t 0 ° C i ciśnieniu 760 mm wynosi 1,539 g. Występuje w olejach, wodach naturalnych, gazach pochodzenia biochemicznego, jak ... ... Encyklopedia geologiczna

siarkowodór- Siarkowodór, H2S (masa cząsteczkowa 34,07), bezbarwny gaz o charakterystycznym zapachu zgniłych jaj. Litr gazu w normalnych warunkach (0°, 760 mm) waży 1,5392 g. Temperatura wrzenia 62°, topnienia 83°; S. jest częścią wydzielin gazowych ... ... Wielka encyklopedia medyczna

siarkowodór- — Tematy biotechnologiczne EN siarkowodór … Podręcznik tłumacza technicznego

siarkowodór- SIARKOWODÓR, a, m Bezbarwny gaz o ostrym, nieprzyjemnym zapachu, powstający podczas rozkładu substancji białkowych, będący połączeniem siarki z wodorem. Siarkowodór występuje w niektórych wodach mineralnych i borowinach leczniczych i jest używany ... ... Słownik wyjaśniający rzeczowników rosyjskich

Książki

• Jak rzucić palenie! (DVD), Peliński Igor. „Nie ma nic łatwiejszego niż rzucenie palenia – rzucałem już trzydzieści razy” (Mark Twain). Dlaczego ludzie zaczynają palić? Aby się zrelaksować, odprężyć, zebrać myśli, pozbyć się stresu lub…
• Vestimentifera - pozbawione wnętrzności bezkręgowce głębinowe, V. V. Malakhov. Monografia poświęcona jest nowej grupie olbrzymich (do 2,5 m) głębinowych zwierząt żyjących w obszarach głębinowej aktywności hydrotermalnej i zimnych wycieków węglowodorów. Bardzo… eBook
• Refleksje praktyka na temat zdrowia pracowników gazownictwa, IV Fomiczew. Swietłana Władimirowna Fomiczewa – dr hab. Miód. Nauki ścisłe, starszy pracownik naukowy Instytut Symbiozy Komórkowej i Wewnątrzkomórkowej, Oddział Ural Rosyjskiej Akademii Nauk. Fomichev Ilya Vladimirovich – gastroenterolog, szef Medical…

Wyjątkowość Morza Czarnego polega na tym, że jest ono jedynym, w którym ponad 90% objętości wody zawiera rozpuszczony w nim siarkowodór. Siarkowodór występuje również w wodach Morza Czerwonego, u wybrzeży Peru, Namibii, w niektórych głębokich fiordach Norwegii, ale w znacznie mniejszych ilościach niż w Morzu Czarnym!

Pod względem energetycznym (wartość opałowa) 1 m3 siarkowodoru odpowiada 0,65 m3 metanu. Jeśli jednak spalanie tego ostatniego, oprócz wody, wytwarza dwutlenek węgla −CO2, to produktem bezpośredniego spalania siarkowodoru jest dwutlenek siarki −SO2, którego dalsza obróbka umożliwia uzyskanie, oprócz dodatkowych ciepło, cenny produkt syntezy nieorganicznej - kwas siarkowy.

Jak wiadomo, słup wody Morza Czarnego składa się z niejednorodnych warstw, które prawie się nie mieszają. Górna warstwa to „żywa”: zwykła woda, w której żyją organizmy morskie. Dolna warstwa jest „martwa”: zawiera siarkowodór w postaci rozpuszczonej, a jego stężenie jest tak wysokie, że poniżej 120-200 metrów prawie nie ma życia w Morzu Czarnym.
N.D. Zelinsky wysunął pierwsze hipotezy dotyczące powstawania siarkowodoru w Morzu Czarnym. Hipotezy te zostały następnie zakwestionowane.

Wśród wielu wersji wyróżnia się trzy główne: redukcja siarczanowa, rozkład materii organicznej i pochodzenie wulkaniczne. Wersje te nie są ze sobą sprzeczne i najprawdopodobniej są głównymi przyczynami powstania globalnej soczewki siarkowodoru. Aby zrozumieć te przyczyny, spójrzmy na Morze Czarne jako zbiornik wody morskiej pochodzącej z zewnątrz. Jeszcze 9 tysięcy lat temu Morze Czarne, podobnie jak Morze Kaspijskie, było odizolowane od wód światowego oceanu. Globalne ocieplenie podniosło poziom oceanów, a słone wody Morza Śródziemnego zalały basen Morza Czarnego, wypychając jego lżejszą słodką wodę na powierzchnię. W toku dalszych wydarzeń ukształtowały się trzy warstwy: termoklina, haloklina, piknoklina.

Zewnętrzna warstwa termokliny, zasilana świeżą wodą rzeczną, podlega sezonowym zmianom temperatury i uczestniczy w obiegu wody wzbogaconej w tlen, dzięki czemu nadaje się do zamieszkania. Prawie cała objętość Morza Czarnego jest zawarta w piknoklinie, która jest „zasilana” słoną wodą przez Cieśninę Bosfor. Pośrednia warstwa halokliny, charakteryzująca się gwałtowną zmianą zasolenia, nie pozwala pozostałym dwóm na wymianę wody. W rezultacie większość Morza Czarnego jest praktycznie odizolowana. Takie warunki z jednej strony zamieniły go w studzienkę dla substancji pochodzących z oceanu, z drugiej strony stworzyły specjalne warunki beztlenowe (beztlenowe), które są główną przyczyną powstawania siarkowodoru.

Rozwarstwienie Morza Czarnego nie pozwala piknoklinowi na pobieranie tlenu, co dało początek unikalnej biosferze beztlenowej w głębinach Morza Czarnego, w której główną rolę odgrywają specjalne bakterie redukujące siarczany. W trakcie ich życiowej aktywności siarkowodór jest redukowany z jonów siarczanowych, które z kolei powstają podczas rozkładu substancji organicznych. Proces taki, zwany redukcją siarczanową, zachodzi w całym słupie wody piknokliny, ale jest szczególnie intensywny na powierzchni osadów dennych, w warstwie o grubości zaledwie kilku centymetrów.

Bakterie beztlenowe redukujące siarczany są głównym źródłem siarkowodoru z Morza Czarnego. Beztlenowe środowisko głębin Morza Czarnego towarzyszy również drugiemu powódowi powstawania siarkowodoru. Gdy martwe organizmy gniją, białka zawierające siarkę rozkładają się. Ze względu na fakt, że rozkład zachodzi bez utleniania, jego końcowymi produktami są jony siarkowodoru i siarczanowe. Należy zauważyć, że te ostatnie mogą uczestniczyć w dalszej redukcji siarczanów.

Oprócz organicznych źródeł siarkowodoru emitują wulkaniczne. Siarkowodór, powstający w wyniku aktywności wulkanicznej uskoków tektonicznych, pozostaje w odizolowanych głębinach Morza Czarnego. Tak więc Morze Czarne można nazwać głównym generatorem i magazynem siarkowodoru. Całkowite zasoby siarkowodoru szacuje się na dziesiątki miliardów ton przy rocznym wzroście 4-9 mln ton, co wskazuje na jego odnawialność.

W rezultacie w ciągu ostatnich kilku tysięcy lat utworzyła się tutaj „soczewka” siarkowodoru, zajmująca 90 procent objętości morza!

Pomimo tego, że ilość siarkowodoru w głębinach Morza Czarnego jest praktycznie nieograniczona, jego stężenie w wodzie jest stosunkowo niskie, dlatego produkcja gazu wiąże się z jego uwalnianiem z dużych mas wody i oczyszczaniem z zanieczyszczeń. Faktem jest, że nie opracowano jeszcze opłacalnej technologii wydobywania gazu z tak ogromnych ilości wody.

Uwalnianiu siarkowodoru z wody morskiej zapobiegają:

- niskie stężenie siarkowodoru, setki razy mniejsze niż jego nasycony roztwór;

- stężenie niezdysocjowanej formy H2S wynosi nie więcej niż 15%, dominująca forma siarkowodoru, do 80 - 90%, zdysocjowana, tj. jonowy, związany chemicznie.

Nic więc dziwnego, że mimo kilkudziesięcioletniej historii prób zagospodarowania siarkowodoru z Morza Czarnego nie opracowano jeszcze praktycznie wykonalnych technologii oddzielania jego postaci gazowej od wody morskiej.

Pomysłów na rozwiązanie technologiczne tego problemu jest wiele. Technologie te można z grubsza podzielić na kilka kategorii.

Jednym z alternatywnych podejść jest uwalnianie siarkowodoru na głębokości. Opracowano metody oparte na istniejących już technologiach oczyszczania wód drenażowych i złożowych z siarkowodoru. Np. napowietrzanie wody zawierającej siarkowodór, uprzednio zakwaszonej kwasem siarkowym w celu obniżenia kosztów i zwiększenia wydajności. W takim przypadku z powstałego siarkowodoru można wytworzyć wymaganą ilość kwasu siarkowego. Podobna metoda opiera się na utlenianiu siarkowodoru w wodzie ozonowanym powietrzem, w którym wraz z oczyszczoną wodą uwalniana jest siarka. Znane są metody, w których zakwaszanie wody łączy się ze wstrząsami hydraulicznymi lub z działaniem drgań wibracyjnych. Inną opcją dla górnictwa głębokiego jest stosowanie specjalnych absorbentów membranowych na głębokości. Istota technologii polega na tym, że siarkowodór znacznie lepiej rozpuszcza się w takich absorbentach, co umożliwia jego sprawne oddzielenie i wydobycie na powierzchnię.

Największym zainteresowaniem cieszą się metody wykorzystujące windę gazową, analogicznie do metody płynnej wydobycia ropy naftowej, która z kolei jest najtańszą w przemyśle naftowym. Technologia fontanny opiera się na wznoszeniu się oleju pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego i rozprężaniu gazu zawartego w oleju.

na ryc. przedstawiono mapę akwenu Morza Czarnego z zaznaczeniem głębokości górnej granicy strefy siarkowodoru oraz rozkładu kierunku prądów wody morskiej:

Takie podejście jest bardziej skuteczne w przypadku korzystania z podnośnika gazowego. Rurociąg jest opuszczany na dno morza, oddzielony od wody zamkniętą bramą. Otwarcie zasuwy spowoduje, że woda podniesie się do góry, tracąc ciśnienie, w wyniku czego zacznie uwalniać się siarkowodór, tworząc efekt podnoszenia gazu. Oczekuje się, że stworzy to stałą fontannę wody silnie wzbogaconej siarkowodorem, która będzie działać tak długo, jak siarkowodór będzie obecny w wodach Morza Czarnego. Obliczenia numeryczne i eksperymenty laboratoryjne potwierdzają te śmiałe założenia.

Odpowiednia jest tutaj analogia z odkorkowaną butelką szampana. Dopóki jest zamknięty, mieszanina gazu i cieczy pozostaje w spoczynku. Otworzyli go - ciśnienie się zmieniło, a pęcherzyki gazu, uwalniając się, zaczęły się unosić i nieść ze sobą ciecz. Szampan wycieka z szyjki butelki. Tak siarkowodór rozpuszcza się w wodzie, gdy zmienia się ciśnienie (górna warstwa wody została wypompowana z rury!) Podniesie mieszaninę gaz-woda do góry. Rezultatem jest stała fontanna gazowo-wodna.

„Siła przymusu”, odpowiadająca różnicy ciśnień w windzie i na otwartym morzu, charakteryzuje wydajność windy fontanny. Im większa „siła przymusu”, tym wydajniejsza praca windy. Obliczenia numeryczne spadku ciśnienia na poziomie morza dla wybranych parametrów dają wartość około 0,15 MPa, co odpowiada podniesieniu się wody siarkowodorowej w windzie do wysokości technologicznej do 25 m.

Jednocześnie im wyższe stężenie siarkowodoru w wodzie, tj. im głębiej zanurzone jest dolne cięcie rury doprowadzającej wodę, tym wydajniej pracuje podnośnik. Wydajność windy wzrasta również wraz ze wzrostem miąższości wolnej od siarkowodoru powierzchniowej warstwy morza w miejscu poboru wody. Oznacza to, że konieczne jest pobieranie siarkowodoru wody morskiej z jak największej głębokości w rejonach morskich o grubej warstwie wody wolnej od siarkowodoru.

W ten sposób fontannowe podnoszenie wody eliminuje zużycie energii i materiałów, co czyni tę opcję wydobycia siarkowodoru najbardziej opłacalną i atrakcyjną.

Sposoby wykorzystania siarkowodoru można podzielić na dwa główne kierunki. Mianowicie: produkcja chemiczna I uzyskanie energii.

Istnieje wiele sposobów wykorzystania siarkowodoru, ale główną rolę odgrywa produkcja siarki i kwasu siarkowego. Kwas siarkowy jest stosowany głównie w nawozach mineralnych, ale zawiera go wiele innych produktów, od akumulatorów ołowiowych i rafinacji ropy naftowej po włókna chemiczne i dodatki do żywności. Kluczowe jest to, że sam proces produkcji kwasu obejmuje etap spalania, który pozwala na wykorzystanie powstałego ciepła do przekazania ciepła do systemu grzewczego i wytworzenia energii elektrycznej.

Ciepło właściwe spalania gazu ziemnego jest tylko dwa razy większe niż siarkowodór. Biorąc pod uwagę wspomnianą wcześniej niewyczerpalność siarkowodoru z Morza Czarnego, można zauważyć perspektywy jego wykorzystania jako gotowego paliwa. W przeciwieństwie do tego istnieje szereg problemów spalania siarkowodoru, które wymagają innego podejścia do tworzenia i eksploatacji instalacji do jego spalania.

Głównym problemem jest korozja siarkowodorowa metali, która wprowadza zwykły kocioł w stan awaryjny w ciągu zaledwie kilku dni. Poszukiwania rozwiązania tego problemu wykazały, że korozja siarkowodorowa tworzy cały szereg szkodliwych zjawisk. Np. przepięcia podczas awaryjnego wyłączania kotła i termiczne cykliczne zmęczenie metalu, które faktycznie niszczy kocioł. Ale te poszukiwania nie poszły na marne. Opracowano optymalną konstrukcję kotła, uwzględniającą cały zakres zjawisk korozyjnych. Otrzymany w wyniku spalania w kotle dwutlenek siarki kierowany jest do dalszej obróbki, podczas której powstaje kwas siarkowy.

Drugim głównym produktem siarkowodoru jest siarka, która jest również szeroko stosowana w przemyśle.

Zasadniczo jest ważnym elementem produkcji chemicznej, ale ma szczególne perspektywy w branży budowlanej i drogowej. Zastąpienie asfaltu siarką nie tylko obniża cenę asfaltu, ale także poprawia jego jakość. Asfalt siarkowy i beton siarkowy są materiałami odpornymi na wilgoć, erozję i chemikalia, co zmniejsza koszty naprawy.

Biorąc pod uwagę odwieczną wagę problemu drogowego w Rosji, należy wziąć pod uwagę również tę opcję wykorzystania gazu czarnomorskiego. Istnieje wiele sposobów wytwarzania siarki, które można podzielić na chemiczne i termiczne. Metody chemiczne różnią się złożonością, kosztami i energochłonnością, ale ze względu na niższe koszty energii chemiczna separacja siarki jest lepsza niż termiczna. Wszystkie metody termiczne opierają się na rozkładzie siarkowodoru. Metoda bezpośredniego rozkładu termicznego, która polega na ogrzewaniu siarkowodoru, ma wysoką energochłonność i dość wysoki procent nieprzetworzonego siarkowodoru.

Alternatywą dla metody termicznej jest metoda plazmowa. Pozwala przetwarzać prawie cały siarkowodór, ale wymaga to gazu o wysokiej zawartości siarkowodoru. Metoda plazmowo-chemiczna pozwala na zmniejszenie zużycia energii. Część wodoru uzyskanego podczas rozkładu jest wydawana na produkcję plazmy, dzięki czemu początkowy siarkowodór rozkłada się. Taka plazma umożliwia skuteczniejszy rozkład niemal całego siarkowodoru, niezależnie od jego stężenia w gazie, co czyni tę metodę mniej uciążliwą i energochłonną. Obróbce plazmowej towarzyszy uwalnianie wodoru, który już teraz można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej.

Morze Czarne jest największym naturalnym skoncentrowanym zbiornikiem siarkowodoru na świecie. W związku z ciągłym gromadzeniem się siarkowodoru w Morzu Czarnym, który należy uznać za substancję akumulującą energię, celowe staje się opracowanie technologii jego wydobycia i przetwarzania. Istniejące metody i technologie mają szereg wad, które nie pozwalają jeszcze na ich wykorzystanie z ekonomicznego i środowiskowego punktu widzenia. Ale należy zrobić wycięcie w pamięci na temat jego możliwego zastosowania.

Literatura:

„Alternatywna energia siarkowodoru Morza Czarnego”. GN Bondarenko, B.V. Borts, BA Gorlicki, I.M. Neklyudov, V.I. Tkaczenko / 2009. - ok. 12-19

„SIARKA WODOROWA Z MORZA CZARNEGO” V.V. Kharchenko, A.A. Długi.

„Jak oddać siarkowodór Morza Czarnego w służbie ludziom?”Tatiana Maksimenko.

„Energia wodorowa oparta na zasobach siarkowodoru Morza Czarnego”. ICH. Nieklidow, BV Borts, OV Polewicz.