Schwefelwasserstoff Ratgeber
Informieren Sie sich im Schwefelwasserstoff Ratgeber über das Gas Schwefelwasserstoff, dessen chemischen und physikalischen Eigenschaften, Vorkommen und die unterschiedlichen Anwendungsbereiche. Aufgrund der hohen Gefährlichkeit des Gases, die durchaus mit der von Blausäure vergleichbar ist, widmet sich der Schwefelwasserstoff Ratgeber ausführlich den Risiken, den Erste-Hilfe-Maßnahmen sowie dem korrekten Verhalten in Gefahrenbereichen.
- Eigenschaften von Schwefelwasserstoff
- Toxizität von Schwefelwasserstoff
- Schwefelwasserstoff im Organismus
- Natürliche Bildung von Schwefelwasserstoff
- Nutzung von Schwefelwasserstoff
- Gesundheitliche Gefahren durch Schwefelwasserstoff
- Typische Symptome einer Vergiftung mit Schwefelwasserstoff
- Erste Hilfe-Maßnahmen bei Kontakt
- Sicherer Umgang mit Schwefelwasserstoff
- Lagerbedingungen
- Methoden zum Nachweis von Schwefelwasserstoff
Eigenschaften von Schwefelwasserstoff
Schwefelwasserstoff ist ein für Mensch und Tier hoch toxisches Gas mit dem für Schwefelverbindungen typisch üblem Geruch, der an faule Eier erinnert und bereits bei sehr geringen Konzentrationen wahrnehmbar ist. Allerdings sollte man sich nicht wirklich auf die menschliche Nase verlassen. Schwefelwasserstoff führt nämlich rasch zu Geruchsblindheit und ist gerade dann nicht mehr zu riechen wenn es richtig gefährlich wird. Schwefelwasserstoff ist auch unter den Bezeichnungen Wasserstoffsulfid, Dihydrogensulfid Hydrogensulfid, Schwefelwasserstoffsäure, Hydrothionsäure, Wasserstoffsulfid, Sulfan, Monosulfan bekannt.
Die Moleküle des Gases mit der Summenformel H2S und der molekularen Struktur H-S-H (Bindungswinkel 92,25°) bestehen aus zwei Atomen Wasserstoff und einem Atom Schwefel. Es ist farblos, brennbar, leicht entzündlich und korrosiv. Die Zündtemperatur von Schwefelwasserstoff liegt bei 270° C. Mit 100,1° C erreicht das Gas die kritische Temperatur und den kritischen Druck bei 89,37 bar. Die untere Explsionsgrenze liegt bei 3,9 % vol. Der AGW (Empfehlung der EU) liegt bei 5 ppm (Kurzzeitwert 10 ppm).
Die Löslichkeit in Wasser ist mit 0,539 g bei 10° C und 0,398 g bei 20° C mäßig, erhöht sich jedoch mit steigendem pH-Wert ab 9 stark. Die durch das Auflösen in Wasser gewonnene wässrige Lösung ist mit einem pKs-Wert von 7,05 eine zweibasige schwache Säure.
Mit einer molaren Masse von 34,08 g/mol weist Schwefelwasserstoff eine geringfügig höhere Dichte als Luft auf. Dadurch sammelt sich das Gas in schlecht belüfteten Räumen in tieferen Bereichen an.
Schwefelwasserstoff in wässriger Lösung reagiert mit verschiedenen Schwermetallsalzen. So reagiert es auf Blei(II)-Ionen zu schwarzem Bleisulfid und auf Eisen(II)-Ionen zu schwarzem Eisensulfid. In jedem Fall handelt es sich um unlösliche Sulfide. Aufgrund dieser reaktiven Eigenschaft ist der einfache Nachweis mittels Bleiacetatpapier möglich, sobald Schwefelverbindungen oder Produkte, die Schwefelverbindungen enthalten, erhitzt werden.
Zusätzlich reagiert Schwefelwasserstoff mit zahlreichen Chemikalien. Die Folgen bei Kontakt können eine allgemein gefährliche Reaktion sein oder eine Explosion.
Toxizität von Schwefelwasserstoff
Dieses gefährliche Gas wirkt gleich auf mehrere Arten toxisch auf den Organismus.
Kommt es zum Kontakt mit Schleimhäuten und Gewebeflüssigkeiten, bilden sich Hydrogensulfide mit stark reizender Wirkung. Daher ist eines der ersten Symptome die Reizung der Augen. Je nach Schweregrad der Vergiftung sind bei stärkeren Expositionen Wassereinlagerungen wie beispielsweise Lungenödeme weitere Folgen.
Schwefelwasserstoff weist jedoch zusätzlich eine zerstörerische Wirkung auf, da er sich innerhalb kurzer Zeit nach Aufnahme des Gases über die Atemwege an das im Blut aktive Hämoglobin bindet. Da Hämoglobin für den Sauerstofftransport in die Zellen erforderlich ist, kommt es zur Unterversorgung der Zellen mit Sauerstoff und damit Gesundheitsschäden.
Schwefelwasserstoff im Organismus
Schwefelwasserstoff kommt an vielen Stellen in der Natur vor. Dazu zählt auch der menschliche Organismus, in dem das Gas trotz der hohen Toxizität für Mensch und Tier wichtige Aufgaben übernimmt.
Neben Stickstoffmonoxid, das als Botenstoff die Entspannung der Gefäßmuskulatur einleitet, ist Schwefelwasserstoff ein weiterer Gasotransmitter, der bei Säugetieren und im menschlichen Organismus nachgewiesen werden konnte. Produziert wird das Gas durch das Enzym Cystathionin-gamma-Lyase (CSE) als blutdruckregulierende Substanz, indem es zur Gefäßerweiterung beiträgt. Diese Wirkung wurde im Rahmen von Tierversuchen durch die Züchtung von Mäusen ohne funktionsfähiges CSE-Gen nachgewiesen. Bei Messungen des Schwefelwasserstoffgehalts im Blutgefäßsystem sowie im Gewebe fiel auf, dass die Tiere mit defektem Gen einen deutlich niedrigeren Schwefelwasserstoffgehalt aufwiesen. Gleichzeitig war der Blutdruck bei diesen Tieren um bis zu 20 % erhöht.
Schwefelwasserstoff ist allerdings auch noch in anderen Organen zu finden. So findet sich das Gas in den Schwellkörpern des Penis sowie in der glatten Muskulatur der Penis-Arterie. Hier dient es als Botenstoff, der die Gefäßerweiterung in Gang setzt. Ein weiteres Organ, in dem sich das Gas regelmäßig durch die Verdauungsvorgänge bildet, ist der Darm. Nicht zuletzt ist Schwefelwasserstoff neben anderen flüchtigen schwefelhaltigen organischen Verbindungen für unangenehmen Mundgeruch verantwortlich.
Natürliche Bildung von Schwefelwasserstoff
In der Natur kommt Schwefelwasserstoff sehr häufig vor. Er entsteht bei allen Fäulnis- und Verwesungsprozessen von Biomasse. Bei der Verwesung von Tierkadavern bildet sich das Gas genauso wie bei der Zersetzung von Laub oder bei der Faulschlammbildung am Grund stehender Gewässer. Weitere natürliche Vorkommen sind vulkanisches Gas, Erdgas und Erdöl.
In zahlreichen Quellen findet sich ebenfalls Schwefelwasserstoff in gelöster Form und in geringen Konzentrationen. Diese Quellen weisen den typisch unangenehmen Geruch auf, sind jedoch nicht immer gesundheitsgefährdend. Manchmal ist das Gegenteil der Fall, wenn das gelöste Gas im Quellwasser bei Hautkrankheiten eine heilende Wirkung zeigt. Dieses Wissen um heilsame Quellen ist nicht neu. Menschen nutzen Heilquellen bereits seit mehreren Jahrhunderten.
Vor allem in Bereichen, in denen der Biomasseabbau in großen Mengen erfolgt und entsprechende Mengen des Gases entstehen, sorgt Schwefelwasserstoff aufgrund seiner korrosiven Eigenschaften für erhebliche Schäden an den Betonbauwerken sowie an anderen technischen Komponenten. Dies betrifft beispielsweise Biogasanlagen, Abwasserhochdruckleitungen, Mülldeponien oder Güllegruben.
Nutzung von Schwefelwasserstoff
In der petrochemischen Industrie fallen bei der Entschwefelung (Entfernung von Schwefelwasserstoff) von Erdöl und Erdgas große Mengen an Schwefel an. Diese werden in der Großindustrie weiterverarbeitet. Schwefel ist ein wichtiger Rohstoff. Der gewonnene Schwefel wird zum Großteil zu Schwefelsäure verarbeitet. Schwefelsäure ist bei zahlreichen Verfahren in der chemischen Industrie unverzichtbar.
In der Industrie ist Schwefelwasserstoff der Rohstoff für Verbindungen die zur Veredelung von Schmierstoffen sowie bei der Produktion von Pestiziden oder von Medikamenten eingesetzt werden. Bei der Herstellung von Elektronikkomponenten und in der Photovoltaikindustrie kommt Schwefelwasserstoff als Prüf- oder Kalibriergas zum Einsatz.
Um in Biogas- und Faulgasanlagen sowie in Abwasserkanälen die entstandenen Bio- und Faulgase von Schwefelwasserstoff zu befreien, wird das Gas mit Eisen(II)-chlorid zu unlöslichem Eisensulfid gebunden, und so ausgefällt.
Gesundheitliche Gefahren durch Schwefelwasserstoff
Schwefelwasserstoff ist für den Menschen hoch toxisch und mit der Toxizität von Blausäure zu vergleichen. Das Gas führt bei hohen Konzentrationen innerhalb kurzer Zeit zum Tod. Aufgrund der Gefährlichkeit von Schwefelwasserstoff ist das Wissen um potenzielle Quellen des gefährlichen Gases sehr wichtig. Solche Gefahrenbereiche können die Güllegrube sein, aber auch der Frachtcontainer mit verendeten Tieren oder verrotteten Pflanzen.
Die Aufnahme von Schwefelwasserstoff erfolgt vorwiegend über den Atemtrakt. Das Risiko der oralen Aufnahme ist nur bei Arbeiten mit gesättigter wässriger Schwefelwasserstoff-Lösung vorhanden. Abhängig von der Konzentration des Gases in der Atemluft zeigen sich innerhalb kurzer Zeit erste Symptome.
Bei niedrigen Konzentrationen zählt die Reizung der Augen zu den ersten Symptomen. Setzen Sie sich der Belastung länger aus oder steigt die Gaskonzentration, kommt es innerhalb kurzer Zeit zu schweren Symptomen bis hin zum Tod.
Typische Symptome einer Vergiftung mit Schwefelwasserstoff
- unter 250 ppm: Augenreizungen, Benommenheit, Schwindel, Übelkeit
- ab 250 ppm: Betäubung der Geruchsrezeptoren
- ab 500 ppm: Übelkeit, Schwindel, Krämpfe, Bewusstlosigkeit
- ab 1000 ppm: Bewusstlosigkeit nach wenigen Atemzügen, Atemlähmung, Herzversagen
- ab 5000 ppm: Tod nach wenigen Sekunden
Ist ein Mensch einer Gaskonzentration von 500 ppm ausgesetzt, kommt es zu lebensgefährlichen Schädigungen. Wenige Minuten bei einem Gehalt von 1000 ppm führen ohne Hilfsmaßnahmen zum Tod. Die Bewusstlosigkeit tritt bereits nach wenigen Atemzügen ein.
Um die Vorstellung zur Giftigkeit des Gases greifbarer zu machen: 1000 ppm entsprechen 0,1 % Gasanteil in der Raum- oder unmittelbaren Umgebungsluft.
Aufgrund des intensiven und sehr unangenehmen Geruchs ist das Vorhandensein von Schwefelwasserstoff in der Umgebungsluft bereits bei geringen Konzentrationen erkennbar, sodass der Mensch entsprechende Maßnahmen ergreifen kann, sofern er umgehend reagiert. Diese umgehende Reaktion kann lebensrettend sein! Denn durch die betäubende Wirkung des Gases auf die Geruchsrezeptoren wird der Geruch nach kurzer Zeit nicht mehr wahrgenommen. Dies ist besonders fatal, wenn die Konzentration des Gases in der Umgebungsluft aufgrund von Undichtigkeiten eines Behälters oder einer Durchflussleitung schnell steigt.
Erste Hilfe-Maßnahmen bei Kontakt
Im Ernstfall sind umgehend Erste Hilfe-Maßnahmen einzuleiten und ein Notruf abzusetzen, um schnellstmöglich ärztliche Hilfe zu erhalten. Achten Sie bei allen Maßnahmen auf den Selbstschutz und legen Sie vor dem Betreten des Gefahrenbereichs den für solche Situationen bereitgehaltenen Atemschutz an.
- Bringen Sie den Verletzten schnellstmöglich aus der Gefahrenzone an die frische Luft.
- Lagern Sie die verletzte Person ruhig und schützen Sie sie vor Unterkühlung.
- Wenn verfügbar, geben Sie reinen Sauerstoff.
- Zeigt die verletzte Person Atemnot, achten Sie auf eine halbsitzende Position.
- Ist die verletzte Person bewusstlos, atmet jedoch noch selbstständig, bringen Sie sie in die stabile Seitenlage.Halten Sie die Atemwege frei.
- Kommt es zum Atemstillstand, nutzen Sie die Gerätebeatmung.
- Bei Kreislaufstillstand (kein Puls, keine Atmung) beginnen Sie mit den Wiederbelebungsmaßnahmen in Form der Thoraxkompression und der Beatmung.
- Nutzen Sie für die Wiederbelebungsmaßnahme einen verfügbaren Defibrillator, sofern er vorhanden ist.
Sobald der Arzt eingetroffen ist, erhält er alle relevanten Informationen über die Unfallursache sowie die Messwerte der Gaskonzentration und die Dauer, der die verletzte Person ausgesetzt war. Aufgrund dieser Informationen kann der Notarzt umgehend die darauf abgestimmten Maßnahmen einleiten.
Sicherer Umgang mit Schwefelwasserstoff
Der Umgang mit Schwefelwasserstoff muss unter höchsten Sicherheitsvorkehrungen erfolgen und ist nur für entsprechend unterwiesene Personen erlaubt. Regelmäßige Messungen lösen bei einer Kontamination der Raumluft mit dem Gas Alarm aus.
Einen hohen Stellenwert besitzt die persönliche Schutzausrüstung.
- Chemieschutzanzug für Notfälle
- Flammhemmende und antistatische Schutzkleidung
- Sicherheitsschuhe
- Sicherheitshandschuhe aus Nitrilkautschuk oder Nitrillatex
- Schutzbrille mit Seitenschutz
Für Notfälle sollten Sie immer ein Atemschutzgerät mit Gasfilter B, Kennfarbe grau, mitführen. So tragen Sie im Ernstfall zu Ihrer eigenen für Sicherheit bei und können sich aus dem Gefahrenbereich entfernen.
Bedenken sie im Ernstfall, dass Schwefelwasserstoff schwerer als Luft ist und sich vor allem in schlecht belüfteten Räumen im Bodenbereich ansammeln kann. Betreten Sie daher keine Vertiefungen wie Gruben im Raum oder Kellerbereiche, in denen sich das Gas anreichern kann, ohne vorherige Prüfung der Gaskonzentration. Tragen Sie immer Atemschutz, falls Schwefelwasserstoff vorhanden ist.
Lagerbedingungen
Da es sich um einen Gefahrstoff, d. h. für Mensch und Umwelt möglicherweise schädliches Gas handelt, ist bei der Lagerung von Behältern mit Schwefelwasserstoff auf größte Sorgfalt zu achten.
Aufgrund der hohen Entzündlichkeit sollte die Lagerung nur in gut belüfteten Räumen mit EX-Schutz-Ausstattung, geeignet für den Betrieb in einer potenziell gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre erfolgen. Oxidierende Gase und andere brandfördernde Stoffe dürfen keinesfalls gemeinsam mit den Schwefelwasserstoff-Behältern gelagert werden. Als Sicherheitsmaßnahme vor schweren Unfällen sind Gasdetektoren mit Alarmauslösung auch im Lagerraum empfohlen. Zumindest sollten die zutrittsberechtigten Mitarbeiter mit einem mobilen Gasmessgerät ausgestattet sein, mit dem sie vor Betreten des Bereichs eine Messung durchführen.
Gelagerte Flaschen müssen mit einer Ventilschutzkappe oder einem Ventilschutzkorb ausgestattet sein und in regelmäßigen Intervallen auf Undichtigkeiten der Armaturen sowie auf Korrosion geprüft werden. Wie bei allen unter Druck stehenden Behältern muss die Umgebungstemperatur unter 50° C bleiben und direkte Sonneneinstrahlung auf die Produkte ist unbedingt zu vermeiden.
Befindet sich das Gas in einem geschlossenen System, erfolgt die Bedienung nur unter streng kontrollierten Bedingungen. Im Idealfall handelt es sich um eine dauerhaft technisch dichte Anlage mit geschweißten Leitungen. Sicherheitsventile sind gesetzlich vorgegeben. Wie Druckbehälter sind auch geschlossene Systeme regelmäßig auf ihre Dichtigkeit zu prüfen.
Da es sich um einen Lagerraum für giftige Gase handelt, ist eine Anlage zur gefahrlosen Ableitung von ausgetretenem Gas vorgeschrieben. Dabei ist zu beachten, dass die Ableitungsanlage aus der Ferne von einem ungefährdeten Bereich aus eingeschaltet werden kann, sofern sie nicht automatisch über den Gasdetektor angesteuert wird.
Methoden zum Nachweis von Schwefelwasserstoff
Schwefelwasserstoff betäubt bereits nach kurzer Zeit die Geruchsrezeptoren. Daher nimmt der Mensch die Gefahr bereits nach kurzer Zeit nicht mehr wahr. Dies geht bei höheren Konzentrationen sehr schnell, passiert aber auch bei anfangs niedrigen Belastungen die sich kontinuierlich erhöhen. Dadurch ist das Risiko hoch, dass die Situation falsch eingeschätzt wird. Aufgrund der großen Gefahr, die von Schwefelwasserstoff ausgeht, sind Messungen mit speziell dafür entwickelten Messgeräten in allen Bereichen mit möglicher Kontamination unverzichtbar. Der Nachweis von Schwefelwasserstoff erfolgt am besten mit Geräten die mit elektrochemischen Sensoren ausgestattet sind.
Compur Monitors führt in seinem Programm leistungsfähige Messgeräte für den Nachweis von Schwefelwasserstoff als stationäre Lösungen zur kontinuierlichen Messung. Mobile Messgeräte ermöglichen es den Mitarbeitern, unmittelbar vor dem Betreten eines gefährdeten Bereichs eine Freimessung durchzuführen. Als Experte für die Entwicklung von Gasmessgeräten zählt Compur Monitors seit vielen Jahren zu den führenden Herstellern dieser in vielen Bereichen unverzichtbaren Geräte.
Dr. Josef von Stackelberg
Geschäftsführer COMPUR MONITORS GmbH & Co. KG
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