황화 수소

3. 제법

황화 수소는 함량이 높은 산성 가스에서 분리하여 얻는 것이 가장 일반적이다. 약 450 °C에서 용융된 황과 수소를 반응시켜 생산할 수도 있으며, 탄화수소가 수소 공급원으로 작용할 수 있다.^[23]

:

황의 수소화 반응은 열역학적으로 매우 유리하지만, 황화 수소의 탈수소화(또는 분해)에는 매우 높은 온도가 필요하다.^[24]

3. 1. 실험실 제법

3. 2. 산업적 제법

4. 용도

황화 수소는 다음과 같은 용도로 사용된다.

• 황이나 황산 제조의 원료^[160]
• 황화 나트륨, 수황화 나트륨 등 황화물 합성
• 메탄티올, 에탄티올, 티오글리콜산과 같은 유기 황 화합물 합성^[23]
• 고압 윤활제 원료
• 금속 황화물 제조
• 분석 화학 시약 (금속 이온 정성 분석)
• 중수(重水) 분리 (걸들러 황화물 공정)^[129]
• 기타 (가사 상태 유도, 저체온증 유발, 염증 감소 연구 등)^[44]

5. 생체 내 역할

황화 수소(H₂S)는 체내에서 건강과 질병에 영향을 미치는 기체 신호 분자로 작용한다.^{[26] [30][31][32]} 동물의 혈관 확장뿐만 아니라 식물의 종자 발아 및 스트레스 반응 증가에도 관여한다.^[41] 황화 수소 신호 전달은 활성 산소(ROS)와 활성 질소 종(RNS)에 의해 조절된다.^[41] H₂S는 NO 경로와 상호 작용하여 cGMP 포스포디에스터제의 억제,^[33] 니트로소티올이라고 하는 또 다른 신호의 형성 등 여러 가지 세포 효과를 유발하는 것으로 나타났다.^[41] 또한 황화 수소는 세포 내 ROS 수치를 감소시키거나 파괴하는 데 작용하는 글루타티온의 수치를 증가시키는 것으로 알려져 있다.^[41]

H₂S 생물학 분야는 환경 독성학에서 생리적 조건과 다양한 병태 생리학적 상태에서 내인성적으로 생성된 H₂S의 역할 연구로 발전했다.^[34] H₂S는 암, 다운 증후군 및 혈관 질환과 관련되어 있다.^{[35][36][37][38]}

낮은 농도에서는 직접적인 전자 공여를 포함한 여러 메커니즘을 통해 미토콘드리아 기능을 자극한다.^{[39] [40]} 그러나 더 높은 농도에서는 미토콘드리아 전자 전달 사슬의 복합체 IV를 억제하여 세포 내 ATP 생성 및 생화학적 활성을 효과적으로 감소시킨다.^[41]

생체 내에서 황화 수소는 신호 분자 및 세포 보호 인자로서 기능( 글루타민 합성 촉진, 항산화 작용, 세포 자멸사 억제 등)을 하는 것으로 여겨진다. 처리 가능한 범위 내의 과잉 황화 수소는 미토콘드리아 막에 있는 설파이드-퀴논 옥시도리덕테이스 등에 의해 퍼설파이드로 대사되고, 황 산소화 효소에 의해 아황산이 되며, 더 나아가 로다네제에 의해 티오황산으로 대사된다.^[130]

황화 수소를 사용하여 설치류에게 가사 상태와 유사한 상태를 유도하여 저체온증을 유발하고 동시에 신진대사율을 감소시켰다. 산소 요구량도 감소하여 저산소증으로부터 보호했다. 또한 황화 수소는 다양한 상황에서 염증을 감소시키는 것으로 나타났다.^[44]

6. 환경

황화 수소는 지구 생지화학적 순환인 황 순환의 핵심 참여자이다.^[109]

산소가 없는 환경에서 황 환원 세균 및 황산염 환원 세균은 원소 황이나 황산염을 황화 수소로 환원시켜 수소나 유기 분자를 산화 환원시킴으로써 에너지를 얻는다. 유기물이 저산소(또는 저산소) 조건(예: 늪, 부영양화 호수 또는 바다의 데드 존)에서 부패하면 황산염 환원 박테리아는 물에 존재하는 황산염을 사용하여 유기물을 산화시키고 황화 수소를 생성한다. 황화 수소의 일부는 물 속의 금속 이온과 반응하여 물에 녹지 않는 금속 황화물을 생성한다. 이러한 금속 황화물(예: 황화철(II) FeS)은 종종 검은색이나 갈색을 띠며 슬러지의 어두운 색상을 유발한다.

자색 황 세균과 녹색 황 세균은 광합성에서 황화 수소를 전자 공여체로 사용하여 원소 황을 생성하는데, 이 광합성 방식은 물을 전자 공여체로 사용하고 산소를 방출하는 시아노박테리아, 조류 및 식물의 방식보다 오래되었다.

심해의 열수 분출공과 황화 수소 농도가 높은 냉수 분출공에는 박테리아에서 물고기에 이르기까지 다양한 종류의 극도로 특화된 생명체가 서식한다.^[113] 이러한 심해에서는 햇빛이 없기 때문에, 이러한 생태계는 광합성이 아닌 화학 합성에 의존한다.^[114]

황화 수소는 과거 지구의 여러 대멸종과 관련되어 있으며, 특히 대기 중 황화 수소의 축적은 2억 5,200만 년 전의 페름기-트라이아스기 대멸종을 유발하거나 적어도 기여했을 수 있다.^{[122][120][121]}

7. 안전성 및 독성

황화 수소는 매우 유독한 기체이며, 흡입 시 치명적일 수 있다.^[161] 혈액 속 효소와 반응하여 세포 호흡을 방해하고, 특히 미토콘드리아의 시토크롬 c 산화효소를 억제한다.^[56] 고농도에서는 후각을 마비시켜 냄새를 인지하지 못하게 할 수 있다.^[59]

저농도(15~50ppm)에 지속적으로 노출되면 점막 자극, 두통, 어지러움, 구역질을 유발할 수 있다. 고농도(200~300ppm)에서는 질식을 일으켜 혼수상태나 의식을 잃게 할 수 있으며, 700ppm 이상에서 30분 이상 노출되면 치명적일 수 있다.^[162] 장기간 낮은 수준에 노출되면 피로, 식욕 부진, 두통, 과민성, 기억력 저하, 현기증 등이 나타날 수 있다.

미국 정부가 규정한 황화 수소 노출 기준은 다음과 같다.^[66]

산업 현장에서는 환기, 개인 보호 장비 착용, 가스 감지기 설치 등 안전 조치가 필수적이다.

7. 1. 중독 사고

• 2005년 9월 2일, 로열 캐리비안 인터내셔널 소속 로열 캐리비안 크루즈 라이너의 프로펠러실에서 하수도 라인 누출로 승무원 3명이 사망했다.^[74][75]
• 2006년 코트디부아르 유해 폐기물 투기 사건: 황화 수소를 포함한 유해 폐기물 투기로 아비장에서 17명 사망, 수천 명이 질병에 걸렸다.
• 2008년 9월, 브리티시컬럼비아 주 랭리 시의 버섯 재배 회사에서 3명 사망, 2명 중상.^[76]
• 2014년, 태국 시암 스퀘어 지역 Siam Square One 쇼핑몰에서 최대 83ppm의 황화 수소 수치가 감지되어 상인들이 건강 문제를 겪었다.^[78]
• 2014년, 미국 애리조나주 스코츠데일의 쇼핑 센터에서 작업자들이 황화 수소에 중독되어 사망.^[79]
• 2014년 11월, 모스크바에서 황화 수소 가스 누출로 주민들에게 실내 대피령이 내려졌다.^[80]
• 2016년 6월, 플로리다 턴파이크에서 어머니와 딸이 황화 수소 중독으로 사망. 포르쉐 자동차 배터리에서 유독 가스가 발생했다.^{[81][82][84][85]}
• 2017년 1월, 플로리다주 키 라르고에서 유틸리티 작업자 3명이 맨홀 아래에서 황화 수소와 메탄 가스에 중독되어 사망.^[86][90]
• 2018년 5월 24일, 오스트레일리아 뉴사우스웨일스주 앨버리의 노르스크 스코그 제지 공장에서 2명 사망, 1명 중상, 14명 입원.^{[91][92][93][94][95]}
• 2019년 10월, 텍사스주 오데사의 Aghorn Operating Inc.에서 직원과 아내가 황화 수소 누출로 사망.^[96]

7. 2. 구조 및 응급 처치

8. 한국 사회와 황화 수소

2007년경부터 황화 수소를 사용한 자살 사건이 자주 발생했으며, 2008년 3월경부터 특히 급증했다. 경찰청에 따르면 황화 수소에 의한 자살자는 2007년에 연간 27건 29명이었던 것에 비해 2008년 1월부터 5월까지 5개월간 489건 517명으로 급증, 11월에는 1000명을 넘어섰다고 보고되었다^[141][142]。

구조하려던 사람이 휘말리거나, 아래층 주민이 피해를 입은 사례도 보고되고 있다. 높은 확실성을 가진 자살의 구체적인 수법이 인터넷상에 다수 유통되고 있어, 교토부 경찰이 프로바이더에 이러한 정보의 삭제를 요구하는 사태까지 발전했다. 이후 경찰청은 각 도도부현 경찰본부에 황화 수소 가스의 자살 목적 제조를 가르치는 정보에 대해, "위법 행위를 직접적이고 명시적으로 위임·중개·유인하는 정보"로 하여 프로바이더 등에 유해 정보로서 삭제 등의 조치를 의뢰할 것을 요구하는 통달을 발했다^[144]。

일부에서는 "황화수소로 자살하면 깨끗하게 죽는다"는 말이 있지만^[145][146], 실제로는 일반적으로 입수할 수 있는 재료를 사용하여 고농도의 황화 수소 가스를 발생시키는 것은 곤란하며^[145], 치사량 흡입 전 호흡기 계통에 상해로 인한 통증이나 마비에 의한 질식을 일으켜, 몇 시간이나 괴로워하다 사망하는 경우가 많다고도 한다^[145][146]。

2008년 5월 7일에는 황화수소를 사용한 강도 사건^[148], 10월 14일에는 살인 미수 사건^[149]도 발생하고 있다.

2008년부터 황화수소가 발생했을 때의 구조 훈련을 실시하는 곳도 많아졌다.

2016년에는 고베시에서 입욕제와 변기 세제를 혼합하여 황화수소를 발생시켜, 자살로 위장하려는 사건도 발생했다^[150]。

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_[160] 서적 Van Nostrand's encyclopedia of chemistry Wiley-Interscience 2005
_[161] 문서 참고로 황화 수소의 독성은 [[사이안화 수소]]([[HCN]])보다 더 강하다. (자유아카데미 제2판 실용무기화학 제495페이지 황화수소편 참조)
_[162] 웹인용 황화 수소 MSDS http://www.vngas.com[...] 2008-05-31