较真丨夫妻在卫生间内硫化氢中毒身亡,家中闻到这种气味一定小心:硫化氢和氧气

  1“臭鸡蛋气味”的硫化氢是一种剧毒气体,它常出现在腐烂的高蛋白食物(如鸡蛋和肉类)、火山灰、动物排泄物中,同时也是厕所臭味的主要来源之一。 即便是极低浓度的硫化氢也会对人体的呼吸道造成损伤,长期吸入则会导致死亡。

  2为避免人体中毒,现代城市乃至乡村都建立了化粪池系统,对排泄物进行无害化处理。当化粪池系统失效,或者人们在清洁下水道的过程中吸入硫化氢时,就容易发生中毒事件。

  3发现硫化氢泄露,应及时向上风处移动以避免吸入有毒气体,而一旦发生硫化氢中毒,及时送医是最好的解决办法。

  查证者:孙亚飞 | 清华大学化学博士

  据媒体报道,前不久,上海一对夫妻在家中卫生间离奇死亡,目前调查显示,二人是因为硫化氢中毒、这引起了很多人的关切与担心——如果卫生间里会出现有毒气体,那我们的家居生活还安全吗一 、“罪魁祸首”硫化氢究竟是什么?

  但凡对高中化学还有一点记忆的话,对于硫化氢并不会太陌生,因为它经常出现在考题中,它还有个专属的形容词叫“臭鸡蛋气味的气体”。

  硫化氢分子结构图

  从结构上说,硫化氢和我们最熟悉的水其实是近亲,水分子是两个氢和一个氧,而硫化氢是两个氢和一个硫。所以,硫化氢的不少特性都和水很相似。但是,对于人类来说,它们就完全不同了,水是生命之源,而硫化氢却是一种剧毒物质,它可以和血红蛋白中的铁结合,使其丧失携带氧气的功能,这种中毒机理和一氧化碳中毒,也就是我们熟知的煤气中毒有些相似。

  当硫化氢在空气中含量在万分之五以上就足以致命。即便浓度很低时,它也会严重损伤呼吸道,使人的口鼻处出现灼伤感,长期吸入就会导致身体缺氧,手脚抽搐,最终导致死亡。硫化氢的密度略大于空气,所以会轻微地在靠近地面的位置聚集,但是当硫化氢泄露时,跑到高处并不能逃离危险,而要在上风口才可以有效躲避。

  二 、“臭死人”的剧毒物,其实就在我们身边

  生活中,最常见的硫化氢来源是腐烂的食物,特别是鸡蛋这类硫含量比较高的食物。之所以用“臭鸡蛋味”来形容硫化氢,其实就是因为臭鸡蛋的“臭味”由它而来。鸡蛋是高蛋白食品,而蛋白中普遍都会含有较多的硫元素,在腐败变质之后,因为细菌的作用,硫元素会和氢结合,并产生硫化氢。除了鸡蛋以外,肉类食物在腐败之后也比较容易产生硫化氢。

  在我们地球的熔岩中,也蕴含着大量的硫元素,所以火山喷发的时候,产生的火山灰中也含有不少硫化物,其中一部分气体就是硫化氢,火山灰导致的窒息和它有着非常密切的关系。尽管我们生活中不会接触到熔岩,但是随着地热资源的开发,很多地区都取用了深井钻探出来的“温泉“,这些温泉往往都有一点刺鼻气味,实际上就是硫磺以及硫化氢的气味。不过,地下矿泉的硫化氢含量非常低,远远达不到中毒的水平,反倒是具有一定的杀灭微生物的作用,对一部分人的皮肤病还有缓解作用。

  相比之下,还有一大类硫化氢的来源,不仅经常会被忽视,而且还非常有害,那就是厕所系统。

  厕所的臭味主要来源于排泄物散发出的各种气体。人类主要的食物中,碳、氢、氧、氮、硫、磷占据了绝大多数,它们形成的衍生物,也就是厕所气体的主要构成部分。这其中,氮的衍生物氨气和硫的衍生物硫化氢,是厕所臭味的主要来源,也是造成人体中毒的常见原因。

  三、 上厕所被“臭死”的悲剧怎么来的?

  与硫化氢相比,氨气的毒性虽然更低一些,但是因为其浓度往往更高,所以厕所氨气中毒事件时有发生;厕所硫化氢中毒事件虽然不那么常见,但也偶尔发生。几乎就在上海这对夫妻遭遇不幸的相同时间,韩国釜山有一位女生在公厕方便时,也因为硫化氢中毒昏迷不治,最终死亡。造成这种情况的原因非常复杂,排泄物的特性、细菌的种类以及厕所管道的设计都有可能是影响因素。

  打个比方,我们人类肠道中会产生多种气体,当肠道忍受不了的时候,往往会以屁的形式排放出来,当屁的成分含有一些硫化氢时,就会臭不可闻。同样含有硫元素的食物,有些人吃了之后,并不会有放屁的冲动,有些人虽然也会排气,但是味道并没有那么难闻,但有些人就会产生明显的硫化氢,这主要就是因为每个人的肠道菌有所区别。厕所的问题也是一样,排泄物经过一系列演化之后,最终会形成哪些气体,并不是很确定。

  为了避免这样的悲剧发生,现代城市乃至乡村都建立了化粪池系统,可以对排泄物进行无害化处理。从这次具体的事件来看,化粪池系统失效,产生硫化氢并返流到居民家中厕所的可能性是比较大的。

  当然,也不排除还有其他的一些原因,比如下水管道中在长期使用之后,可能积累了不少硫化物,当有人用酸清洗下水管道,或是用洁厕灵清洗厕所时,这些硫化物就会和酸发生反应,并产生剧毒的硫化氢。

  四 、 发现家人硫化氢中毒应该怎么办?

  就目前的技术而言,除了抓紧送医,没有什么好的办法。硫化氢中毒后,大脑和肌肉都会面临缺氧的问题,多耽误一分一秒,都可能面临死亡的风险。尽管临床上有一些药物可以缓解硫化氢的毒害,但是以它们的保存条件,都不可能作为家中常备药,更何况普通人也没有用药经验。在万不得已的时候,可以服用少量补铁剂,这还是利用了铁容易与硫结合的原理,但是补铁剂本身也有过量中毒的风险,所以如果没有医嘱,应慎用此法。?

影响活性炭吸附硫化氢的因素(转载):硫化氢和氧气

  硫化氢是一种有毒有害气体,而且易燃易爆,极易腐蚀金属,堵塞管道。我国及国外一些国家对不同环境下的硫化氢排放浓度进行了严格限制。

  早在上世纪30年代活性炭就已被应用于工业生产中脱除硫化氢,可是直到70年代人们才发现它作为催化剂催化氧化硫化氢的机理。

  以活性炭作为催化剂硫化氢将与氧气发生反应:

  H2S+1/2O2→S+H2O

  这个反应分为以下几个过程:

  1、气体中的水被活性炭吸附后在其表面形成一层水膜;

  2、硫化氢和氧气扩散进入活性炭孔内,硫化氢在水膜内分解,氧气分子也被活性炭表面吸附活化,并与HS-反应;

  3、O-O键断裂生成的活性氧原子也很快与HS-反应,生成S逐渐沉积在活性炭上。

  整个过程如下图所示:

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  影响活性炭吸附硫化氢的因素

  活性炭孔道结构的影响

  活性炭孔结构是影响脱硫效率的很关键的因素,对此很多人都做了研究,但结果却不一样。

  最初的研究表明脱硫活性与3.5~ 8nm的孔表面积成正比,但孔径一旦小于3.5 nm 就没有脱硫效果,并且反应生成的S最初总是覆盖在8~30nm的大孔中, 这种硫不影响活性炭的催化活性;

  Steijins和Mars研究了不同孔结构物质的脱硫效果,发现孔径为0.5~1nm的微孔具有最高的催化活性,太大和太小的孔脱硫效果则要弱得多;

  谭小耀等曾用不同孔径的活性炭做过实验,得出1~4nm的孔具有最高的脱硫活性。

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  水分(湿度)的影响

  在完全无水的情况下,活性炭对气体分子的吸附性能是很差的,而对于低温下H2S的催化氧化,物理吸附起着决定性作用。

  增加气体湿度即可提高气体吸附相的浓度,无疑也会提高脱硫速度和硫容量。进料气体中水分含量对活性炭的脱硫效果很大,水分的存在提高了脱硫速度,Alessan-dra Primavera等实验表明温度25℃和40℃时,湿度分别为5%和12%时脱硫速度最快, 湿度太大和太小均不行。

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  活性炭的改性方法及影响

  在活性炭中浸渍某些金属化合物作改性剂可以显著增强活性炭的催化活性,既可降低脱硫温度,又可以大大提高硫容量。

  目前有两类改性剂:

  一种是碱性金属化合物,其中 KOH和 NaOH是最常见的两种浸渍剂,利用Na2CO3作为改性剂,其硫容量可以达到40%,同样用K2CO3也能达到很好的效果。

  另一类改性剂是KI或KMnO4,它们可以促进H2S氧化生成单质 S。

  原料气组分的影响

  原料气的组分对脱硫化氢也有一定影响,在常温下,CO2的存在会影响脱硫效果,尤其当原料气湿度比较大而CO2浓度比较高的时候,硫容量会大大降低。

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  M P Cal 等最近在高温下得出一个相反的结论:

  在高温下,二氧化碳的存在会促进H2S在活性炭上的吸附,他们给出的解释是,在高温下二氧化碳能够部分气化固体活性炭,形成 C-O络合物。

  另外,Junji Masuda 指出原料气中烃类气体以及二硫化碳的存在会降低活性炭的脱硫速率而且它们自身也会被活性炭吸附 ( 不发生其它反应),但如果原料气中有氨气存在,能提高脱硫速率,而氨气自身不被活性炭所吸附。

  活性炭表面化学环境的影响

  活性炭表面的化学环境在脱硫过程中也是一个很重要的因素,活性炭上含有羧基的官能团将直接影响活性炭的穿透能力。当羧基的数量在0.15~ 0.3mmol/g时,活性炭的脱硫能力会有很大的区别。

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  Foad Adib 指出,活性炭的酸碱度 ( pH 值) 不 一样,硫化氢将有不同的反应方向,酸性增加不利于硫化氢催化氧化成单质 S。

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