เรื่องต่างๆ ของชีววิทยา

ลำดับตอนที่ #5 : ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) เป็นก๊าซที่ไม่มีสี มีกลิ่นกรด ถ้ามีความเข้มข้นในระดับ 0.3–0.1 พีพีเอ็ม ถ้ามีถึงระดับ 3 พีพีเอ็ม จะมีกลิ่นฉุน แสบจมูก ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ไม่ระเบิด มีจุดเดือด –10 องศาเซลเซียส โดยปกติในบรรยากาศมีส่วนประกอบที่เป็นไอน้ำ หมอก เมฆ และฝน เมื่อก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศก็จะทำให้เกิดปฏิกิริยากับน้ำเป็นกรดซัลฟูริค (H₂SO₄) ซึ่งเป็นอันตรายมากกว่าก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์เอง โดยเฉพาะสามารถทำให้วัตถุเกิดการผุกร่อนได้ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ มีครึ่งชีวิต (half-life) ประมาณ 3 วัน โดยทั่วไปก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ จะถูกออกซิไดซ์เป็น SO₃ โดยออกซิเจน (O₂) หรือโอโซน (O₃) และควบแน่นหรือตกสู่ในรูปของ H₂SO₄ หรือซัลเฟต (SO₄^2-) โดยปฏิกิริยาเคมีแสงในอากาศ และมีตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น ฝุ่น

ซัลเฟอร์ ที่พบในบรรยากาศ อยู่ในรูปสารประกอบ 3 ชนิด คือ SO₂, H₂S และ SO₄^2- ในรูปแอโรซอล ซึ่งทั้ง 3 ชนิด ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) มีความสำคัญที่สุด

แหล่งกำเนิดจากการกระทำของมนุษย์

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์อยู่ในกลุ่มของก๊าซซัลเฟอร์ออกไซด์ ซึ่งเป็นออกไซด์ของกำมะถันหรือซัลเฟอร์อย่างหนึ่ง เกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ่านหิน น้ำมัน ซึ่งมีกำมะถันหรือซัลเฟอร์เจือปนอยู่ โรงงานอุตสาหกรรมที่ปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกสู่บรรยากาศในปริมาณสูงได้แก่ โรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องใช้น้ำมันปิโตรเลียม โรงงานอุตสาหกรรมโลหะ เป็นต้น ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์เกิดจากการกระทำของมุษย์มากกว่าที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติ การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีซัลเฟอร์ (S) เป็นองค์ประกอบ จะถูกออกซิไดซ์ เป็น SO₂

การเผาไหม้อาจเกิดก๊าซซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO₃) ขึ้นได้ แต่มีปริมาณเพียงเล็กน้อย การปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกสู่บรรยากาศจากการเผาไหม้ ขึ้นอยู่กับปริมาณของซัลเฟอร์ ซึ่งปรากฏอยู่ในเชื้อเพลิง แหล่งที่สำคัญอีกแหล่งหนึ่งในการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกสู่บรรยากาศ คือ อุตสาหกรรมถลุงโลหะ ซึ่งสินแร่บางชนิด เช่นสินแร่สังกะสีและทองแดง มักอยู่ในรูปของซัลไฟต์ ระหว่างการถลุงจะมีก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ระบายออกมาด้วย แหล่งที่น่าสนใจอีกแหล่งหนึ่งคือ จากโรงงานผลิตกรดซัลฟูริค

แหล่งกำเนิดจากธรรมชาติ

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่ได้จากแหล่งธรรมชาติ เกิดจากการออกซิเดชันของไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) โดย O, O₂ หรือ O₃ โดยที ฝุ่น หรือละอองน้ำ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้เร็วเมื่อเกิดปรากฏการณ์การณ์ของหมอกควันเคมีแสง (Photochemical smog) เพราะทั้ง O, O₃ และฝุ่นมีความเข้มข้นสูง

ผลต่อสุขภาพ และสิ่งแวดล้อม

การปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่มีความเข้มข้นสูง มีผลกระทบต่อสุขภาพอย่างมาก ก๊าซนี้มีอันตรายต่อร่างกายมากยิ่งขึ้นเมื่อรวมตัวกับฝุ่น ซึ่งฝุ่นบางชนิดสามารถดูดซึมและละลายก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ไว้ในตัว เช่น โซเดียมคลอไรด์ ละอองไอของเหล็ก เฟอรัส แมงกานีส วานาเดียม เป็นต้น ซึ่งรวมถึงผลกระทบต่อการเจ็บป่วยของระบบทางเดินหายใจ โรคปอด โรคเกี่ยวกับหลอดเลือดหัวใจ และผู้ที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดคือ เด็ก คนชรา และผู้ป่วยโรคหืด โรคหลอดเลือดหัวใจหรือโรคปอด เช่น โรคหลอดลมอักเสบ ถุงลมโป่งพอง

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เป็นก๊าซที่มีกลิ่นเหม็น ทำให้ระบบทางเดินหายใจ เช่น จมูก ลำคออักเสบ ระคายเคือง ทั้งนี้เนื่องมาจากในน้ำมันเชื้อเพลิงรถยนต์มีกำมะถันปนอยู่ เมื่อเกิดการเผาไหม้ที่ไม่สมบรูณ์จะมีสารกำมะถันปนอยู่ เมื่อเกิดการเผาไหม้ที่ไม่สมบรูณ์จะมีก๊าซกำมะถันหลุดออกมาทางท่อไอเสียรถยนต์ ดังนั้นโรงกลั่นน้ำมันต้องกำจัดกำมะถันในน้ำมันดิบออกให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะมากได้ ก๊าซนี้มีอันตรายต่อสุขภาพมากกว่าก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ เพราะเป็นตัวนำที่ทำให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบหายใจ ทำให้สัตว์เจ็บป่วยด้วยโรคระบบทางเดินหายใจส่วนต้นในอัตราสูง ถ้าสูดเข้าไปเสมอ ๆ ทำให้เกิดหลอดลมอักเสบเรื้อรัง ถ้ามากทำให้ลิ้นไก่สั้นเกิดการเกร็งหดปิดทางเดินหายใจตายทันที สำคัญที่สุดเป็นอันตรายต่อปอดในรายที่คนไข้เป็นโรคเกี่ยวกับทางเดินหายใจอยู่แล้ว จะมีอาการเพิ่มมากขึ้น เมื่อได้รับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ขนาด 0.25 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (ขนาดได้กลิ่นฉุน)

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เมื่อปรากฎอยู่รวมกับฝุ่น และความชื้น จะมีผลต่อสุขภาพเพิ่มขึ้นมาก มีการศึกษาผลต่อร่างกายของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และ SO₃ กับสัตว์ พบว่าก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ มีผลต่อระบบหายใจส่วนบน เมื่อระดับต่ำกว่า 20 พีพีเอ็ม ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีผลเฉพาะเฉียบพลัน ไม่มีผลเรื้อรัง จากการศึกษากับสัตว์พบว่า การได้รับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ขนาดปานกลาง และไม่ต่อเนื่อง ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะไม่มีผลสะสมใดๆ และจะต้องมีระดับจนถึง 1 พีพีเอ็ม จึงจะเกิดผลกับสุขภาพหรือให้ผลแตกต่างระหว่างคนปกติ