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Der faule Eier Gestank: Schwefelwasserstoff

Atomuhrzeit

Ursachen und Herkunft von H2S

Wo tritt Schwefelwasserstoff überall auf?

Hier kann man in zwei Arten von Quellen unterteilen: geologische Vorkommen und  Neubildung. Wie sich beides verbindet kann man nachlesen im Bericht:

Todesgefahr im Lago di Cadagno      

oberhalb von Airolo (Gotthard)  http://www.beobachter.ch/natur/forschung-wissen/urzeit-evolution/artikel/naturphaenomen_todesgefahr-im-lago-di-cadagno/

Geologische VorkommenSchwefelablagerungen und Schwefelwasserstoff bei Geysiren in IslandSchwefelablagerungen und Schwefelwasserstoff bei Geysiren in Island

In der Natur entsteht Schwefelwasserstoff bei Faulprozessen, z. B. am Boden des Schwarzen Meeres durch Bakterien vermittelte Reduktion von Sulfaten zu Sulfiden. Ausgangsprodukte bilden schwefelhaltige, organische Substanzen, wie Eiweiß und Tang. So sind nicht nur heute Beispiele für eine rege Schwefelwasserstoffbildung zu finden. Vor 180 Millionen Jahren gab es eine Schichtung die eindeutig auf ein regionales Massensterben hinweist, das auf H2S-Bildung zurückzuführen ist: der Posidonienschiefer.  Auch bei Erdöl, Erdgas und Kohle sind die Hinterlasseschaften von Faulprozessen zu finden. Daher tritt H2S in Hochöfen, Erdölraffinerien, in Gaswerken, Kokereien auf. In Gasgemischen ist häufig H2S zusammen mit CO, CO2 NH3, CH4 und CS2 enthalten. In vulkanischen Gegenden entweicht H2S aus dem Boden; ebenso findet es sich im Schlamm vulkanischer Binnenseen (Fango); so haben z.B. Aachen, Heilbronn, Tölz, und andere Bäder Quellwässer hohen Schwefelwasserstoffgehaltes, aber in Konzentrationen, die zur Heilung von Hautkrankheiten geeignet und noch nicht Gesundheitsschädlich sind.

Die Solfataren bei Krisuvik (südlich Reykjavik) entlassen Wolken von Schwefelwasserstoff.
"Solfataren sind 100 bis zu 250 °C heiße postvulkanische Exhalationen von Gasen, die hauptsächlich Schwefelwasserstoff (H2S), Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserdampf enthalten. Bei Kontakt mit Luftsauerstoff oxidiert der Schwefelwasserstoff und bildet elementaren Schwefel und Schwefeldioxid, das sich in Wasser löst und schweflige Säure (H2SO3) bildet. Diese Säure greift das Gestein und den Boden an und bewirkt zusammen mit dem heißen Wasserdampf die Zersetzung der mineralischen Bestandteile. Durch diese Zersetzung und Kondensation von Wasserdampf bilden sich häufig Schlammkessel, in denen die Gase unter Blasenbildung austreten." (Wikipedia)
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Neubildung

Das Gas bildet sich bei der Herstellung von Salz- und Schwefelsäure, Schwefelkohlenstoff, Schwefelfarben und anderen chemischen Substanzen, insbesondere auch in der Viskoseindustrie (Zellwoll-, Zellglas, Kunstseideherstellung). Auch bei der Lederherstellung entsteht verstärkt Schwefelwasserstoff. Dies liegt am Ausgangsprodukt den Tierhäuten. Diese, zum Teil nicht mehr frischen Häute haben noch Reste von Muskel und Fettanteilen, die in den Schlachthöfen nicht ganz entfernt werden. Da gerade die darin enthaltenen Eiweise sich in Schwefelwasserstoff umwandeln können ist besonders in der Lederindustrie Vorsicht geboten. Diese Geruchsbelästigungen und die Gesundheitsgefährdung eben auch durch Schwefelwasserstoff sind neben den nicht ganz ungiftigen und schwer zu reinigenden Abwässern der Grund, warum nur noch wenige Lederfabriken in Europa existieren. Man findet sie jetzt unter anderen in Nordafrika.

Diese Neubildung geschieht meist unter kontrollierten Bedingungen und durch die Sicherheitsmaßnahmen ( Beispiel-Betriebsanweisung Schwefelwasserstoff) in den Produktionsbetrieben sind die Probleme bekannt. In anderen Bereichen sieht dies aber oft anders aus.

In unserer Gesellschaft wird organische Abfall konzentriert und in Systemen transportiert bzw gelagert wie es in der Natur selten vorkommt. Hier sind die Hauptquellen, die zu Problemen führen, zu suchen:

Bei Faulgasanlagen wie Faultürme von Kläranlagen und Biogasanlagen wird gezielt der Faulprozess unter Abschluss von Sauerstoff betrieben. Hier entsteht neben dem gewünschten Methan (CH4) auch Schwefelwasserstoff. Konzentrationen zwischen 200 und 20000 ppm sind keine Seltenheit. Da das Gas abgeschirmt von der Umgebungsluft ist, handelt es sich in erster Line um ein Korrosionsproblem. Tritt aber störungsbedingt das Gas in die Umgebung aus kann es für Betreiber und Umwelt auch zu gesundheitlichen Schäden führen.

Anders sieht das bei Abwasseranlagen und Kanalsystemen aus. Bei kurzen Wegen und kurzen Aufenthaltszeiten ist noch genug Sauerstoff vorhanden um die Bildung von Schwefelwasserstoff zu unterbinden. In langen verzweigten Abwassersystem von Großstädten oder großflächigen ländlichen Einzugsgebieten fehlt bald der Sauerstoff und die Bildung von Schwefelwasserstoff beginnt. Ein möglicher klimatischer Wandel mit extremen Hoch- und Niedrigwasserereignissen wird zeitweise auch in unseren Breiten Verhältnisse entstehen lassen wie sie in den Arabischen Länden oder Florida schon seit  Jahren bekannt sind. Im krassen Gegensatz zum Sommer 2002 hat die anhaltende Hitzewelle 2003 vielerorts zu extremen Niedrigwasser- und auch Grundwasserverhältnissen geführt. Das oft ungewünsche Fremdwasser in den Abwasserkanälen blieb aus und führte zu idealen Bedingungen (langsame Fließgeschwindigkeit, hohe Eiweißkonzentration, hohe Temperaturen) die die Bildung von Schwefelwasserstoff begünstigten. Wo früher Geruchsprobleme und Korrosion unbekannt waren können nun Probleme auftauchen ohne daß sich etwas an der Einleitersituation oder den örtlichen Gegebenheiten etwas geändert hätte.

In den letzten Jahren werden auch zunehmend Druckleitungen für die Anbindung entlegener Ortschaften im ländlichen Raum gebaut. Diese Druckleitungen sind für die Bildung von Schwefelwasserstoff wie geschaffen. Die übliche begründetet, meist haftungsbedingte Überdimensionierung dieser Druckleitungen durch die Ingenieure birgt weiteres Entstehungspotential. Allein durch eine Verdoppelung des Rohrdurchmessers verlängert sich die Aufenthaltszeit um das Vierfache. Hier liegt die Gefahr aber nicht nur bei der Korrosion sondern auch das Gesundheitsrisiko des Reinigungs- und Wartungspersonals steigt. Bei besonders hohen Konzentrationen kann das Gas aus Schächten und Pumpwerken austreten und in der näheren Umgebung ebenfalls zu einem Gesundheitsrisiko der Anwohner führen. Es wurden schon über 1000 ppm in Kanalschächten gemessen. Konzentrationen von über 100 ppm bis 400 ppm sind in Mitteleuropa aber immer wieder festzustellen und dürfte mit Hinblick auf die oben erwähnten klimatischen Veränderungen noch steigen.

Da Schwefelwasserstoff sehr giftig ist hat uns die Natur mit einem sehr empfindlichen Sensor ausgestattet. Die Intensität des H2S-Geruches ist derartig groß, daß man Schwefelwasserstoff noch im 100 000facher Verdünnung, d.h. 1 ccm H2S auf 100 Liter, wahrnehmen kann aber bei höheren Konzentrationen versagt auch die Nase und dann wird es erst richtig gefährlich.

Geruchsqualität:

Geruch:

0,002 - 0,15

ppm

Geruchsschwelle

 

um 0,1

ppm

MIK

 

um 0,2

ppm

belästigend

 

10

ppm

MAK

 

um 20

ppm

unerträglich

 

um 100

ppm

deutlich abgeschwächte Geruchsempfindung

 

um 200

ppm

unangenehmer Geschmack

 

> 500

ppm

keine Geruchsempfindung mehr

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