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| 名前 | |
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| IUPAC名
二酸化硫黄
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その他の名前
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| 3535237 | |
| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.028.359 |
| EC番号 |
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| E番号 | E220 （防腐剤） |
| 1443 | |
| ケッグ |
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| メッシュ | 硫黄+二酸化物 |
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 1079、2037 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| それで 2 | |
| モル質量 | 64.066グラム/モル |
| 外観 | 無色で刺激臭のあるガス |
| 臭い | 刺激臭がある。擦ったばかりのマッチのような臭い[1] |
| 密度 | 2.619 kg m −3 [2] |
| 融点 | −72 °C; −98 °F; 201 K |
| 沸点 | −10 °C (14 °F; 263 K) |
| 94 g/L [3]亜硫酸 を形成する | |
| 蒸気圧 | 10℃で230kPa; 20℃で330kPa; 30℃で462kPa; 40℃で630kPa [4] |
| 酸性度（p Ka） | 約1.81 |
| 塩基度(p K b ) | ~12.19 |
磁化率（χ）
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−18.2·10 −6 cm 3 /モル |
| 粘度 | 12.82μPa·s [5] |
| 構造 | |
| C 2 v | |
| 対角線 | |
| 二面角 | |
| 1.62 デイ | |
| 熱化学 | |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
248.223 JK −1モル−1 |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−296.81 kJ モル−1 |
| 危険 | |
| GHSラベル: | |
 
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| 危険 | |
| H314、H331 [6] | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LC 50 (中央濃度)
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3000 ppm（マウス、30分） 2520 ppm（ラット、1時間）[8] |
LC Lo (公表最低額)
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993 ppm（ラット、20分） 611 ppm（ラット、5時間） 764 ppm（マウス、20分） 1000 ppm（ヒト、10分） 3000 ppm（ヒト、5分）[8] |
| NIOSH（米国健康暴露限界）： | |
PEL (許可)
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TWA 5 ppm（13 mg/m 3）[7] |
REL (推奨)
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TWA 2 ppm (5 mg/m 3 ) ST 5 ppm (13 mg/m 3 ) [7] |
IDLH（差し迫った危険）
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100ppm [7] |
| 関連化合物 | |
| 一酸化硫黄 三酸化硫黄 一酸化二硫黄 | |
関連化合物
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オゾン |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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二酸化硫黄（IUPAC推奨綴り）または二酸化硫黄（伝統的な英連邦英語）は、化学式S Oで表される化合物である。
2. これは、マッチの燃えた臭いの原因となる刺激臭のある無色のガスです。火山活動によって自然に放出され、銅の抽出や硫黄を含む化石燃料の燃焼の副産物として生成されます。[9]
二酸化硫黄は、比較的大量に数分間以上吸入した場合のみ、人体に対して多少の毒性がある。中世の錬金術師には「揮発性硫黄精霊」として知られていた。[10]
構造と結合
SO 2 はC 2v 対称点群を持つ曲がった分子です。s軌道とp軌道だけを考慮した原子価結合理論アプローチでは、2 つの共鳴構造間の共鳴の観点から結合を記述します。
硫黄-酸素結合の結合次数は1.5である。d軌道の関与を考慮しないこの単純なアプローチは支持されている。[11]電子計数 形式では、硫黄原子の酸化状態は+4、形式電荷は+1である。
発生
二酸化硫黄は地球上に存在し、大気中に約15ppbという非常に低い濃度で存在します。 [ 12]
他の惑星では、二酸化硫黄は様々な濃度で存在しますが、最も重要なのは金星の大気で、150 ppmで3番目に豊富な大気ガスです。そこでは、水と反応して亜硫酸（SO2 + H2O ⇌ HSO−3+ H+）の雲を形成し、惑星の地球規模の大気硫黄サイクルの重要な構成要素となり、地球温暖化に寄与しています。[13]二酸化硫黄は、初期火星の温暖化の重要な要因として関与しているとされ、下層大気の濃度は100 ppmにも達すると推定されていますが、[14]実際に存在するのは微量です。地球と同様、金星と火星の両方で、その主な発生源は火山であると考えられています。木星の天然衛星であるイオの大気は、90%が二酸化硫黄で[15] 、木星の大気にも微量に存在すると考えられています。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、太陽系外惑星WASP-39bに二酸化硫黄が存在することを観測しており、この惑星の大気中で光化学反応によって二酸化硫黄が生成されている。 [16]
氷としては、ガリレオ衛星に豊富に存在すると考えられており、イオの後半球では昇華した氷や霜として存在し、[17]エウロパ、ガニメデ、カリストの地殻とマントルにも存在し、おそらく液体の形で水と容易に反応すると考えられています。[18]
生産
二酸化硫黄は主に硫酸製造のために生産される（接触法を参照、ただし他の方法は少なくとも16世紀から存在していた[10]）。1979年の米国では、この方法で2,360万トン（2,600万米ショートトン）の二酸化硫黄が使用され、他の目的で使用されたのは15万トン（165,347米ショートトン）であった。二酸化硫黄のほとんどは元素硫黄の燃焼によって生成される。また、黄鉄鉱やその他の硫化鉱石を空気中で焙焼することによっても二酸化硫黄が生成される。[19]
燃焼経路
二酸化硫黄は、硫黄または硫黄を含む物質の燃焼 によって生成されます。
- S 8 + 8 O 2 → 8 SO 2、ΔH = −297 kJ/モル
燃焼を促進するために、液化硫黄（140～150℃（284～302℉））が噴霧ノズルから噴霧され、表面積の大きい微細な硫黄滴が生成されます。この反応は発熱反応であり、燃焼により1,000～1,600℃（1,830～2,910℉）の温度が発生します。発生した熱の大部分は蒸気発生によって回収され、その後電気に変換されます。[19]
硫化水素と有機硫黄化合物の燃焼も同様に進行します。例:
- 2 H 2 S + 3 O 2 → 2 SO 2 + 2 H 2 O
黄鉄鉱、閃亜鉛鉱、辰砂（硫化水銀）などの硫化鉱石を焙焼するとSO2も放出される。[20]
- 4 FeS 2 + 11 O 2 → 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2
- 2 ZnS + 3 O 2 → 2 ZnO + 2 SO 2
- HgS + O 2 → Hg + SO 2
- 4 FeS + 7 O 2 → 2 Fe 2 O 3 + 4 SO 2
これらの反応の組み合わせが、二酸化硫黄の最大の発生源である火山噴火の原因となります。これらの噴火により、数百万トンの SO2 が放出される可能性があります。
高次酸化物の還元
二酸化硫黄は、ケイ酸カルシウムセメントの製造における副産物でもあります。このプロセスでは、 CaSO 4がコークスと砂とともに加熱されます。
- 2 CaSO 4 + 2 SiO 2 + C → 2 CaSiO 3 + 2 SO 2 + CO 2
1970年代まで、イギリスのホワイトヘブンではこの方法で商業量の硫酸とセメントが生産されていました。硫酸塩を頁岩や泥灰岩と混ぜて焙焼すると、硫酸生産に使用される二酸化硫黄ガスが放出され、反応によりセメント生産の原料となるケイ酸カルシウムも生成されました。[21]
実験室規模では、高温の濃硫酸を銅の削りくずに加えると二酸化硫黄が発生します。
- Cu + 2H 2 SO 4 → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
スズも濃硫酸と反応しますが、硫酸スズ(II)が生成され、これは後に 360 °C で二酸化スズと乾燥二酸化硫黄に熱分解されます。
- Sn + H 2 SO 4 → SnSO 4 + H 2
- SnSO 4 → SnO 2 + SO 2
亜硫酸塩から
酸性化により逆の反応が起こります。
- H + + HSO−3 → SO2 + H2O
反応
亜硫酸塩は二酸化硫黄に対する水性塩基の作用によって生成されます。
- SO 2 + 2 NaOH → Na 2 SO 3 + H 2 O
二酸化硫黄は穏やかですが有用な還元剤です。ハロゲンによって酸化され、塩化スルフリルなどのハロゲン化スルフリルを生成します。
- SO 2 + Cl 2 → SO 2 Cl 2
二酸化硫黄は、石油精製所で大規模に行われているクラウス法における酸化剤です。ここでは、二酸化硫黄が硫化水素によって還元され、元素硫黄が生成されます。
- SO 2 + 2 H 2 S → 3 S + 2 H 2 O
二酸化硫黄の連続酸化とそれに続く水和は硫酸の製造に使用されます。
- SO 2 + H 2 O + 1 ⁄ 2 O 2 → H 2 SO 4
二酸化硫黄は水に溶けて「亜硫酸」になりますが、これは分離できず、代わりに亜硫酸水素イオン、場合によっては亜硫酸イオンの酸性溶液になります。
- SO 2 + H 2 O ⇌ HSO−3+ H + Ka = 1.54 × 10 −2 ; p Ka = 1.81
実験室での反応
二酸化硫黄は、酸性でありながら還元性を持つ数少ないガスの1つです。湿ったリトマス紙をピンク色（酸性のため）にし、その後白色（漂白効果のため）に変化させます。二酸化硫黄は、二クロム酸溶液に通して泡立てると、溶液がオレンジ色から緑色（Cr 3+ (aq)）に変化することで識別できます。また、鉄（III）イオンを鉄（III）に還元することもできます。[22]
二酸化硫黄は、特定の 1,3-ジエンとキレトロピー反応を起こして環状スルホンを形成します。この反応は、石油化学産業の重要な溶媒であるスルホランの合成に工業規模で利用されています。
二酸化硫黄は金属イオンに配位子として結合して金属二酸化硫黄錯体を形成でき、典型的には遷移金属の酸化状態が 0 または +1 である。多くの異なる結合モード（形状）が認識されているが、ほとんどの場合、配位子は単座配位で、硫黄を介して金属に結合し、平面状または錐体状η 1のいずれかである。[9] η 1 -SO 2（S結合平面状）配位子として、二酸化硫黄はS上の孤立電子対を使用するルイス塩基として機能する。SO 2は、金属とのη 1 -SO 2 （S結合錐体状）結合モード、およびジメチルアセトアミドやトリメチルアミンなどのルイス塩基との1:1付加物においてルイス酸として機能する。ルイス塩基に結合する場合、SO 2の酸パラメータはE A = 0.51およびE A = 1.56である。
用途
二酸化硫黄の最も包括的かつ主要な用途は硫酸の生産である。[19]
硫酸の前駆体
二酸化硫黄は硫酸製造の中間体で、三酸化硫黄に変換され、その後発煙硫酸に変換され、硫酸になります。この目的のための二酸化硫黄は、硫黄が酸素と結合したときに生成されます。二酸化硫黄を硫酸に変換する方法は接触法と呼ばれています。この目的で毎年数百万トンが製造されています。
食品保存料
二酸化硫黄は、抗菌性があり、酸化を防ぐ能力があるため、干しアプリコット、干しイチジク、その他のドライフルーツの保存料として使用されることがあります。 [23]ヨーロッパでは、このように使用される場合はE 220 [24]と呼ばれます。保存料として、果物の色鮮やかな外観を維持し、腐敗を防ぎます。歴史的に、糖蜜は保存料として、また色を薄くするために「硫黄処理」されていました。ドライフルーツの処理は通常、屋外で行われ、昇華した硫黄を点火し、果物と一緒に密閉された空間で燃やしました。 [ 25]果物は、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、またはメタ亜硫酸ナトリウムのいずれかに浸すことで硫黄処理できます。[25]
ワイン造り
二酸化硫黄はローマ人によって初めてワイン造りに使われました。彼らは空のワイン容器の中で硫黄キャンドルを燃やすとワインが新鮮に保たれ、酢の臭いがなくなることを発見したのです。 [26]
亜硫酸塩はワイン造りにおいて今でも重要な化合物であり、ワイン中の濃度はppmで測定される。いわゆる無硫黄ワインにも10mg/Lまでの濃度で含まれている。[27]亜硫酸塩は抗生物質や抗酸化物質として働き、ワインを細菌による腐敗や酸化（ワインの褐色化や品種特有の風味の喪失につながる現象）から守る。[28] [29]抗菌作用は揮発性酸度を最小限に抑えるのにも役立つ。二酸化硫黄を含むワインには通常、「亜硫酸塩を含む」というラベルが貼られている。
ワインには、遊離型と結合型の二酸化硫黄が存在し、その組み合わせは総 SO 2と呼ばれます。アセトアルデヒドのカルボニル基などへの結合は、ワインによって異なります。遊離型は、分子状 SO 2 (溶解ガスとして) と亜硫酸水素イオンの間で平衡状態にあり、亜硫酸水素イオンは亜硫酸イオンと平衡状態にあります。これらの平衡状態は、ワインの pH に依存します。pH が低いと、平衡状態は活性型である分子状 (ガス状) SO 2にシフトしますが、pH が高いと、不活性な亜硫酸塩および亜硫酸水素塩の形で SO 2が多くなります。分子状 SO 2 は抗菌性および抗酸化剤として活性であり、高濃度では刺激臭として感じられる場合もあります。米国および EU の法律では、総 SO 2濃度が 10 ppm 未満のワインは、ラベルに「亜硫酸塩を含む」と記載する必要はありません。米国でワインに許容される総 SO2 の上限は 350 ppm です。EU では赤ワインで 160 ppm、白ワインとロゼワインで 210 ppm です。低濃度の場合、ワイン中の SO2はほとんど検出されませんが、遊離 SO2 濃度が 50 ppm を超えると、ワインの香りと味に SO2 がはっきりと現れます。[引用が必要]
SO2はワイナリーの衛生管理においても非常に重要な化合物です。ワイナリーと設備は清潔に保つ必要がありますが、ワイナリーではコルク臭の危険があるため漂白剤を使用できないため[30]、設備の洗浄と消毒にはSO2、水、クエン酸の混合物が一般的に使用されています。オゾン（O3 ）は、その効果とワインやほとんどの設備に影響を与えないことから、現在ワイナリーでの消毒に広く使用されています。[31]
還元剤として
二酸化硫黄は優れた還元剤でもある。水が存在すると、二酸化硫黄は物質を脱色することができる。特に、紙や衣類などのデリケートな素材には、還元漂白剤として有効である。この漂白効果は通常、あまり長くは続かない。大気中の酸素が還元された染料を再酸化し、色を復元する。都市の廃水処理では、二酸化硫黄は塩素処理された廃水を排出前に処理するために使用される。二酸化硫黄は、遊離塩素と結合塩素を塩化物に還元する。[32]
二酸化硫黄は水にかなり溶けやすく、IR およびラマン分光法によってもそのことが示されています。仮説上の亜硫酸H 2 SO 3は、ほとんど存在しません。ただし、このような溶液は、水との反応によって亜硫酸水素イオン HSO 3 −のスペクトルを示しており、これが実際に存在する還元剤です。
- SO 2 + H 2 O ⇌ HSO 3 − + H +
燻蒸剤として
20世紀初頭、ブエノスアイレスでは腺ペストの原因となるペスト菌を媒介するネズミを殺すための燻蒸剤として二酸化硫黄が使用されました。この方法は成功し、南米の他の地域にも適用されました。ブエノスアイレスではこれらの装置はサルフロザドールと呼ばれていましたが、後にリオデジャネイロ、ニューオーリンズ、サンフランシスコでも二酸化硫黄処理機が街頭に持ち込まれ、広範囲にわたる消毒キャンペーンが行われ、効果的な結果が出ました。[33]
生化学および生物医学的役割
二酸化硫黄またはその共役塩基である亜硫酸水素塩は、硫酸還元生物と硫黄酸化細菌の両方において中間体として生物学的に生成されます。哺乳類生物学における二酸化硫黄の役割はまだ十分に理解されていません。[34] 二酸化硫黄は肺伸張受容体からの神経信号を遮断し、ヘリング・ブロイアー膨張反射を無効にします。
内因性二酸化硫黄は心臓や血管の機能の調節に重要な生理学的役割を果たしていると考えられており、二酸化硫黄代謝の異常や欠乏は、動脈性高血圧、動脈硬化症、肺動脈性高血圧、狭心症などのさまざまな心血管疾患の一因となる可能性があります。[35]
先天性心疾患による肺動脈性高血圧症の小児では、正常対照小児と比較してホモシステイン値が高く、内因性二酸化硫黄値が低いことが示された。さらに、これらの生化学的パラメータは肺動脈性高血圧症の重症度と強く相関していた。著者らは、ホモシステインが疾患重症度の有用な生化学的マーカーの1つであり、二酸化硫黄代謝がこれらの患者の潜在的な治療ターゲットの1つであると考えている。[36]
内因性二酸化硫黄は、MAPK活性を低下させ、アデニル酸シクラーゼとプロテインキナーゼAを活性化することにより、血管内の内皮平滑筋細胞の増殖率を低下させることも示されています。[37]平滑筋細胞の増殖は、血管の高血圧性リモデリングと狭窄の重要なメカニズムの1つであるため、動脈性高血圧とアテローム性動脈硬化症の重要な発症メカニズムです。
内因性二酸化硫黄は、低濃度では内皮依存性血管拡張を引き起こす。高濃度では内皮非依存性血管拡張を引き起こし、心拍出量機能に陰性変力作用を及ぼし、血圧と心筋酸素消費を効果的に低下させる。二酸化硫黄の血管拡張および気管支拡張作用は、ATP依存性カルシウムチャネルおよびL型（「ジヒドロピリジン」）カルシウムチャネルを介して媒介される。内因性二酸化硫黄は、強力な抗炎症剤、抗酸化剤、細胞保護剤でもある。血圧を下げ、血管の高血圧性リモデリング、特に血管内膜の肥厚を遅らせる。脂質代謝も調節する。[38]
内因性二酸化硫黄はイソプロテレ ノールアドレナリン過剰刺激によって引き起こされる心筋損傷を軽減し、心筋の抗酸化防御予備力を強化します。[39]
実験室での試薬や溶媒として
二酸化硫黄は、酸化力の高い塩を溶解するために広く使用されている多用途の不活性溶媒です。また、有機合成においてスルホニル基の供給源として使用されることもあります。アリールジアゾニウム塩を二酸化硫黄と塩化第一銅で処理すると、対応するアリールスルホニルクロリドが得られます。例: [40]
ルイス塩基性が非常に低いため、マジック酸（FSO 3 H/SbF 5）などの超酸の低温溶媒/希釈剤としてよく使用され、 tert-ブチルカチオンなどの反応性の高い種を低温で分光学的に観測することができます（ただし、第三級カルボカチオンは-30℃以上でSO 2と反応するため、このような高温ではSO 2 ClFなどのさらに反応性の低い溶媒を使用する必要があります）。[41]
冷媒として
二酸化硫黄は凝縮しやすく、蒸発熱も大きいため、冷媒の候補物質の一つです。フロンが開発される前は、家庭用冷蔵庫の冷媒として使われていました。
火山活動の指標として
自然に放出される地熱ガス中の二酸化硫黄含有量は、火山活動の可能性を示す指標としてアイスランド気象局によって測定されている。 [42]
安全性
摂取
アメリカ合衆国では、公益科学センターが二酸化硫黄と亜硫酸水素ナトリウムという2つの食品保存料を、特に大量に摂取するとアレルギー反応を起こす可能性のある特定の喘息患者を除いて、人間の消費には安全であるとしている。[43]二酸化硫黄を含む亜硫酸塩 に対するアレルギー症状は、摂取後数分以内に生命を脅かす可能性のある呼吸困難として現れる。[44]亜硫酸塩は喘息患者以外の人にも、皮膚炎、じんましん、顔面紅潮、低血圧、腹痛、下痢、さらには生命を脅かすアナフィラキシーなどの症状を引き起こす可能性がある。[45]
吸入
マッチ、石炭、バンカー燃料などの硫黄含有燃料の煙など、二酸化硫黄への偶発的な曝露は日常茶飯事です。他の化学物質と比較すると、二酸化硫黄の毒性は弱く、高濃度でなければ危険ではありません。[46]しかし、その遍在性から、人間の健康に重大な影響を及ぼす主要な大気汚染物質となっています。[47]
2008年、アメリカ政府産業衛生専門家会議は短期暴露限界を0.25ppmに引き下げた。米国では、 OSHAがPELを時間加重平均5ppm（13mg/m3）に設定した。また、米国では、 NIOSHがIDLHを100ppmに設定した。 [48] 2010年、EPAは「75ppbのレベルで新しい1時間基準を確立することにより、主要なSO2NAAQS を改訂した。EPAは、1時間基準が75ppbでは追加の公衆衛生保護が提供されないため、既存の2つの主要な基準を廃止した。」[47]
環境的役割
大気汚染
大規模な火山噴火は、発生した年に硫酸エアロゾル濃度に圧倒的な影響を及ぼします。火山爆発指数で4以上のランクの噴火は、 SO2と水蒸気を成層圏に直接注入し、そこで反応して硫酸エアロゾルの煙を生成します。[49]火山の放出は組成が大きく異なり、煙の中に灰の粒子やさまざまな他の元素が存在するため、化学的性質が複雑です。主に珪長質マグマを含む成層火山のみがこれらのフラックスの原因であり、楯状火山で噴火した苦鉄質マグマは成層圏に達する煙をもたらさないためです。[50]しかし、産業革命以前は、大規模な火山活動のないより平均的な年には、ジメチルスルフィド経路が硫酸エアロゾル濃度の最大の要因でした。 1990年に発表されたIPCC第一次評価報告書によると、1980年代の火山からの排出量は通常約1000万トンで、ジメチルサルファイドは4000万トンに達しました。しかし、その時点では、大気中への硫黄の地球全体の人為的排出量は、硫黄含有化合物のすべての自然排出量の合計と「少なくとも同じくらい」になっており、1860年には年間300万トン未満でしたが、1900年には1500万トン、1940年には4000万トン、1980年には約8000万トンに増加しました。同じ報告書は、「ヨーロッパと北米の工業化された地域では、人為的排出量が自然排出量の約10倍以上を占めています」と指摘しています。[51]米国東部では、硫酸粒子がすべての大気汚染の25％以上を占めると推定されています。[52]米国の石炭火力発電所から排出される二酸化硫黄（石炭由来PM2.5）への曝露は、あらゆる発生源からのPM2.5への曝露よりも2.1倍高い死亡リスクと関連していた。[53] 一方、南半球は人口密度がはるかに低く、推定90％の人口が北半球に住んでいるため、濃度ははるかに低かった。1990年代初頭には、人為起源の硫黄が北半球を支配しており、年間硫黄排出量のわずか16％が自然発生的なものであったが、南半球の排出量の半分以下であった。[54]
硫酸エアロゾル排出量のこのような増加は、さまざまな影響を及ぼした。当時、最も目立った影響は、対流圏の高濃度の硫酸エアロゾルを運ぶ雲からの降水によって引き起こされる酸性雨であった。[55] 酸性雨がピークに達したときには、米国のアディロンダック山脈など、地理的に敏感な地域の湖や小川から、カワマスやその他の魚類や昆虫が姿を消した。 [56]酸性雨は、土壌微生物叢の一部が失われ、アルミニウムなどの重金属が動員（拡散しやすくなる）されるため、土壌機能を悪化させ、マグネシウムなどの必須栄養素やミネラルも同様に浸出する可能性がある。最終的には、低下したpHに耐えられない植物が死滅し、山岳地帯の森林は、高地で硫酸塩を運ぶ霧に定期的にさらされるため、最も影響を受けた生態系の1つとなっている。 [57] [58] [59] [60] [61]酸性雨は人体に直接影響を与えるには薄すぎるが、スモッグや硫酸塩濃度の高い空気を吸い込むと、喘息や気管支炎を含む心臓や肺の病気を引き起こすことが知られている。[52]さらに、この形態の汚染は早産や低出生体重と関連しており、北京で74,671人の妊婦を対象にした研究では、空気中のSO2濃度が100 μg/m 3増加するごとに乳児の体重が7.3 g減少することがわかり、酸性雨と他の形態の大気汚染はこれまでに観測された低出生体重の最大の危険因子となっている。[62]
管理措置
米国環境保護庁の酸性雨対策プログラムのおかげで、米国では1983年から2002年の間に排出量が33%減少しました（表を参照）。この改善は、硫黄を含む石炭や石油を燃焼する発電所でSO2を化学的に結合する技術である排ガス脱硫によって部分的に実現しました。
特に、酸化カルシウム（石灰）は二酸化硫黄と反応して亜硫酸カルシウムを形成します。
- CaO + SO 2 → CaSO 3
CaSO 3の好気性酸化によりCaSO 4、無水石膏が得られます。ヨーロッパで販売されている石膏のほとんどは、排ガス脱硫から得られます。
硫黄の排出を抑制するために、石炭火力発電所に設置する比較的効率の高い方法が数十種類開発されている。[64]流動床燃焼の床材として石灰石を使用することで、燃焼中に石炭から硫黄を除去することができる。[65]
燃料を燃焼させる前に硫黄を除去することで、燃料が燃焼したときにSO2の生成を防ぐこともできます。クラウス法は、製油所で副産物として硫黄を生成するために使用されています。ストレトフォード法も燃料から硫黄を除去するために使用されています。酸化鉄を使用する酸化還元法も使用できます。たとえば、Lo-Cat [66]またはSulferox [67]です。
カルシウム添加剤やマグネシウムカルボキシレートなどの燃料添加剤は、大気中への二酸化硫黄ガスの排出を低減するために船舶エンジンに使用されることがある。[68]
気候変動への影響
予測される影響
エアロゾル濃度の変化はすでに地球の気候に影響を与えているため、将来の予測にも必然的に影響を及ぼします。実際、エアロゾルによる反対の冷却効果を考慮せずに、すべての温室効果ガスの温暖化への影響を完全に推定することは不可能です。[78] [79]
現在のエアロゾル冷却の強さにかかわらず、将来の気候変動シナリオはすべて粒子状物質の減少を予測しており、これには1.5℃（2.7℉）および2℃（3.6℉）の目標が達成されるシナリオも含まれます。これらのシナリオの具体的な排出削減目標は、減光の低下を補う必要があることを前提としています。[80]モデルでは、硫酸塩による冷却は大気中のメタンによる温暖化とほぼ同等であると推定されているため（メタンは比較的短寿命の温室効果ガスであるため）、両方を同時に削減すると、事実上お互いを相殺すると考えられています。[81]
[82]しかし近年、メタン濃度は1980年代のピーク時を上回る速度で増加しており、[83] [84]湿地からのメタン排出が近年の増加の大きな要因となっている一方、 [85] [86]大気汚染は積極的に浄化されつつある。[87]これらの傾向は、2010年代半ばの推定では2040年まで気温上昇は起こらないとされていたのに対し、現在では2030年頃には1.5℃（2.7℉）の気温上昇が見込まれる主な理由の一部である。 [ 78]太陽地理工学
現実世界が硫酸エアロゾル濃度が地球の気候に及ぼす重要性を示したため、このテーマの研究が加速しました。エアロゾルの形成と大気への影響は、イオンクロマトグラフィーや質量分析などの方法を用いて実験室で研究することができます。 [88]実際の粒子のサンプルは、気球や航空機を使用して成層圏から回収することができ、 [89]遠隔衛星も観測に使用されました。[90]このデータは気候モデルに入力されます。[91]温暖化の速度と進展を真に理解するためにエアロゾル冷却を考慮する必要があることはずっと前から明らかであり、IPCC第2次評価報告書は、エアロゾルが気候に与える影響の推定を初めて含め、 2007年にIPCC第4次評価報告書が発表されるまでにすべての主要なモデルでエアロゾルをシミュレートできました。 [92]多くの科学者は、この研究のもう1つの側面、つまり人工的に同じ効果を引き起こす方法を学んでいることにも気づいています。[93] 1990年代頃に議論されていたが、[94]太陽熱地球工学の方法としての成層圏エアロゾル注入は、ポール・クルッツェンの2006年の詳細な提案と最もよく関連している。 [95]成層圏に展開することで、エアロゾルが最も効果的になり、清浄空気対策の進展が逆転しないことが保証される。より最近の研究では、最も排出量が多いシナリオであるRCP 8.5であっても、現在と比較して4℃（7.2℉）（産業革命前と比較して5℃（9.0℉））を回避するために必要な成層圏硫黄の追加は、将来の対流圏硫酸塩汚染の制御によって効果的に相殺され、それほど劇的でない温暖化シナリオでは必要な量はさらに少なくなると推定されている。[96]これにより、コストとメリットの詳細な検討が促進されましたが、[97] 2020年代初頭までにこのテーマに関する何百もの研究が完了しても、いくつかの注目すべき不確実性が残っています。[98]
プロパティ
飽和液体二酸化硫黄の熱的および物理的性質の表: [99] [100]
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには二酸化硫黄に関連するメディアがあります。
- 二酸化硫黄分布の世界地図
- 米国環境保護庁二酸化硫黄のページ
- 国際化学物質安全性カード 0074
- IARC モノグラフ。「二酸化硫黄および一部の亜硫酸塩、重亜硫酸塩、メタ重亜硫酸塩」第 54 巻、1992 年、131 ページ。
- NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド
- CDC – 二酸化硫黄 – NIOSH 職場の安全と健康に関するトピック
- 二酸化硫黄、今月の分子