Hidrogeno de sulfuro (H2S)

 

Propiedades

Efectos por exposicion

Guías existentes

Ejemplos volcánicos e incidentes

Referencias

 


Propiedades

El hidrógeno de sulfuro (H2S) es un gas incoloro con un olor distintivo a huevo podrido. La percepción del olor del H2S varía dentro de la población humana, en un rango de 0.008 – 0.2 ppm (Amoore, 1983; Beauchamp, 1984). Este gas es inflamable en el aire cuando se encuentra en concentraciones entre  4 – 46% (Sax  y Lewis, 1989) y enciende con una llama color azul pálido.  Es moderadamente soluble en agua (4.1 g L?¹ a 20° C (GAngolli, 1999) y tiene una densidad de 1.39 g L?¹ a 25° C y 1 atm (Lide, 2003), 1.2 veces más que el aire ambiental. El rango de las concentraciones típicas de H2S en fumarolas volcánicas diluidas es de 0.1 - 0.5 ppm, comparado con el antecedente troposférico de 0.00005 -  0.024 ppm, y el gas tiene un tiempo de residencia en la atmósfera baja de aproximadamente 24 horas (Brimblecombe, 1996; Oppenheimer et al., 1998).


Efectos por exposicion

El hidrógeno de sulfuro (H2S) es un gas tóxico y el peligro para la salud depende tanto de la duración de la exposición como de la concentración. Este gas es irritante para los pulmones y en bajas concentraciones irrita los ojos y en tracto respiratorio. La exposición puede producir dolor de cabeza, fatiga, mareos, andar tambaleante y diarrea, seguido algunas veces por bronquitis y bronconeumonía (Sax y Lewis, 1989). Hay evidencias de síntomas adversos a la salud elevados en comunidades expuestas durante largo tiempo a niveles bajos de H2S en el medio ambiente (Bates et al., 2002; Legator, 2001), tales como en áreas geotérmicas, y el desagradable olor de H2S puede ser molesto. Los sujetos asmáticos no parecen responder tan prontamente a los niveles bajos de H2S como lo hacen al SO2. El olfato pierde el rastro del H2S cuando las concentraciones son inferiores al nivel de peligrosidad, de manera que las personas pueden tener poca alerta de la presencia del gas en concentraciones dañinas. Grandes concentraciones pueden provocar parálisis del centro respiratorio, causando paro respiratorio, que puede conducir a la muerte. Si no ocurre el deceso durante el tiempo de exposición, la recuperación se produce sin complicaciones médicas posteriores, aunque los síntomas pueden  continuar durante varios meses (Snyder et al., 1995). Los umbrales de concentración para efectos a la salud se describen en la tabla siguiente.

Efectos a la salud por exposición a hidrógeno de sulfuro
(Amoore, 1983; Baxter, 2000; Faivre-Pierret y Le Guern, 1983 y sus referencias; NIOSH, 1981; Sax y Lewis, 1989; Snyder et al., 1995).

Límite de exposición
(ppm)
Efectos a la salud
0.008-0.2 Umbral respiratorio- se detecta olor a huevo podrido
20 Olor a fuga de gas
Tolerancia durante algunas horas sin daño
20-50

Irritación ocular

50 Exposición prolongada puede causar faringitis o bronquitis
60 Exposición prolongada puede causar conjuntivitis y dolor de ojos
150+ Irritación del tracto respiratorio superior
Sensación de pérdida del olfato
250 Edema pulmonar con riesgo de muerte
500 Muy peligroso, se debe evacuar mucho antes de llegar a este nivel
1000 Pérdida de conciencia
1000-2000 Intoxicación aguda: los síntomas incluyen respiración agitada, angustia, náusea y vómito. Puede ser rápidamente seguido de pérdida de conciencia, coma y paro respiratorio
2000+ Pérdida inmediata de conciencia y alta probabilidad de muerte


Guías existentes

Muchos países/organismos, no tienen niveles de calidad de aire para H2S, ya que no es percibido como problema en la mayoria de las regiones. En la siguiente tabla se mencionan los que si las tienen.

Indicaciones de calidad de aire para H2S

País/
Institución
Nivel
(ppm)
Nivel
µg m-3
Tiempo promedio Tipo de guía Fecha de implemen-
tación
Ley relevante Notas Ref.
Nueva Zelandia   7 1 hora   Mayo 2002   1 a
WHO   150 24 horas   1997 WHO 1997 2 b
Estado de Hawai, EEUU 0.025 35 1 hora Standard del Estado       c
Estado de California, EEUU 0.03   1 hora Standard del Estado 1969; conservada en 1984     d
  1. Medido a 0°C 1 atm de presión.  Basado en molestias olfativas y tal vez inconveniente en un área geotérmica
  2. Nivel por irritación ocular
  1. http://www.mfe.govt.nz/publications/air/ambient-air-quality-may02/index.html
  2. WHO, 2000. Guidelines for Air Quality, World Health Organisation, Geneva.
  3. State of Hawaii, 2002. 2001 Annual Summary Hawaii Air Quality Data, Department of Health Clean Air Branch, Honolulu, Hawaii.
  4. http://www.arb.ca.gov/research/aaqs/caaqs/h2s/h2s.htm

Guias ocupacionales para H2S

País/
Institución
Nivel
(ppm)
Nivel
µg m-3
Tiempo promedio Tipo de guía Fecha de implemen-
tación
Ley relevante Notas Ref.
Reino Unido 10 14000 15 min MEL   Nueva   a
5 7000 8 horas TWA MEL   Nueva   a
EEUU 20   8 horas TWA Techo aceptado por la exposición permitida   Regulaciones OSHA (Standards - 29 CFR) 1 b
10 15000 10 min techo REL 2003 NIOSH   c
0.1   1 hora ERPG-1 2003 Lineamientos para planes de respuesta a emergencias   d
30   1 hora ERPG-2 2003 Lineamientos para planes de respuesta a emergencias   d
100   1 hora ERPG-3 2003 Lineamientos para planes de respuesta a emergencias   d
  1. ppm por volumen a 25°C y 750 torr. 50 ppm se acepta para 10 min., una vez en un período de 8 horas, si no ocurre otra exposición.
  2.  
  1. HSE, 2002. Occupational Exposure Limits 2002. HSE Books, Sudbury.
  2. OSHA Standards Website
  3. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards (NPG).http://www.cdc.gov/niosh/npg/npg.html
  4. AIHA Emergency Response Planning Guidelines Committee, 2004. 2004 Emergency Response Planning Guidelines (ERPG) Update Set, American Industrial Hygiene Association, Fairfax.


Ejemplos volcánicos e incidentes

El dioxide de azufre (H2S) se encontró en concentraciones peligrosas en las proximidades de fumarolas y de cráteres de volcanes, así como en áreas geotérmicas y de manantiales  (Baxter, 2000). En los volcanes, los trabajadores pueden estar completamente desprevenidos de su existencia, ya que su olor puede ser desapercibido, aún en niveles bajos, en la mezcla de gases fumarólicos:

  • Soufriere, Guadalupe: durante la erupción freática de 1976-1977, los vulcanólogos que trabajaban en la cima y los residentes de la localidad de St. Claude, a 3-4 km de distancia, sufrieron dolores de cabeza. Mediciones consecutivas de H2S mostraron que las concentraciones fueron de ~ 0.2 a ~ 0.37 ppm (300 a 500 µg m-3) en St. Claude, muy por encima de las guías ocupacionales y ambientales respectivamente (Le Guern et al., 1980)
  • Kilauea, Hawai:  En el Parque Nacional de los Volcanes de Hawai, muestreos del aire cerca de la chimenea al banco de sulfuro, dieron concentraciones entre 0.3  y 4.2 ppm en 1994 (Sutton et al., 1994) y 0.2 a 0,7 ppm el 23 de Julio de 2003 (C. Witham, datos no publicados). En ambos casos, excedieron el standard ambiental del Estado.  Se colocaron señales y barreras previniendo acerca de los peligros del área, para evitar el paso de turistas en la vecindad de las emisiones en tierra.
  • Región volcánica de Alban Hills, Italia: Mediciones en el área residencial reveklaron que el umbral ocupacional (10 – 15 ppm), fue superado frecuentemente y llegó a haber concentraciones de hasta 40 ppm, una concentración altamente dañina (Carapezza et al., 2003).
  • Rotorua, Nueva Zelandia: Rotorua se asienta en un campo geotérmico que emite H2S.  Casi un cuarto de la poblaciónha estado expuesta a concentraciones que exceden  ~ 0.143 ppm (200 µg m-3 ), muy por encima  de los lineamientos ambientales, y hubo concentraciones máximas que excedieron ~ 1 ppm (1500 µg m-3). La exposición crónica al gas se asocia con efectos adversos sobre la salud, incluyendo efectos neurológicos,  cardiovasculares y respiratorios, y varias muertes se han asociado a exposicón a altas concentraciones que se fueron acumulando en espacios encerrados (Bates et al., 2002). Las mediciones máximas medidas dentro de algunos edificios en rotorua, alcanzan > 200 ppm en áreas ventiladas y cerradas, y se registraron niveles de 0.3 – 20 ppm en el ambiente interior (Durand and Scout, 2003).

En Rotorua y volcanes de Japón ocurrieron desgracias debido a envenenamiento por H2S volcánico y geotérmico (ver tabla) y en los últimos 100 años se produjeron 46 muertes ocasionadas por el gas.

Incidentes de mortalidad y morbilidad asociados a emisiones
de H2S en el siglo XX

(Siguiendo  Hayakawa, 1999; Durand sourced in Collins, 2003).

Área volcánica o geotérmica Fecha Morbi/mortalidad Detalles
Nasu, Japón 6 Jul 1919 2 muertes  
Nasu, Japón 26 Nov 1921 1 muerte  
Rotorua, NZ 1946 1 muerte Alberca de un spa
Rotorua, NZ 1948 1 muerte
1 persona salvada
Durante tareas de mantenimiento de drenaje
Hakone, Japón 5 Nov 1951 2 muertes Baño al aire libre
Hakone, Japón 27 Mar 1952 1 muerte Bañándose  en espacio cerrado
Rotorua, NZ Feb 1954 1 muerte
4 personas salvadas
Después de ingresar a un tanque séptico
Rotorua, NZ Feb 1954 1 muerte Salvado de un pozo caliente y ahogado
Rotorua, NZ Jun 1954 1 muerte Cavando el pozo de una letrina
Tateyama, Japón 21 Jul 1954 1 muerte Bañándose al aire libre
Daisetsu, Japón 21 Jul 1958 2 muertes  
Rotorua, NZ Feb 1962 2 muertes De noche. Se quejaron de fugas en una tubería del sistema subterráneo de calefacción
Rotorua, NZ Mayo 1962 1 muerte En habitación cerrada
Tateyama, Japón 23 Abr 1967 1 muerte  
Tateyama, Japón 4 Nov 1967 2 muertes Acampantes
Narugo, Japón 26 Ago 1969 1 muerte Bañándose en espacio cerrado
Tateyama, Japón 30 Abr 1970 1 muerte En una cabaña
Kusatsu-Shirane, Japón 27 Dic 1971 6 muertes Esquiadores
Hakone, Japón 2 Oct 1972 2 muertes  
Tateyama, Japón 25 Nov 1972 1 muerte Trabajador de un spa
Tateyama, Japón 12 Ago1975 1 muerte  
Kusatsu-Shirane, Japón 3 Ago 1976 3 muertes Excursionistas
Tateyama, Japón 22 Jul 1985 1 muerte  
Akita Yakeyama, Japón 8 Mayo 1986 1 muerte  
Rotorua, NZ Sep 1987 2 muertes De noche. Bañera defectuosa permite ingreso de gas a la habitación de un motel
Kirishima, Japón 26 Ago 1989 2 muertes Bañándose en espacio cerrado
Adatara, Japón 15 Sep 1997 4 muertes Excursionistas
Rotorua, NZ 19 Feb 2000 1 muerte Origen del H2S no aclarado


Referencias

American Industrial Hygiene Association, 1962. Hydrogen Sulfide. Hygienic Guide Series. Detroit, Michigan.

Amoore, J.E. and Hautala, E., 1983. Odor as an aid to chemical safety: odor thresholds compared with threshold limit values and volatilities for 214 industrial chemicals in air and water dilution. Journal of Applied Toxicology 3, 272-290.

Bates, M.N., Garrett, N. and Shoemack, P., 2002. Investigation of health effects of hydrogen sulfide from a geothermal source. Archives of Environmental Health, 57(5): 405-411.

Baxter, P.J., 2000. Gases. In: P.J. Baxter, P.H. Adams, T.-C. Aw, A. Cockcroft and J.M. Harrington (Editors), Hunter's Diseases of Occupations. Arnold, London, pp. 123-178.

Beauchamp, R.O.J., Bus, J.S., Popp, J.A., Boreiko, C.J. and Andjelkovich, D.A., 1984. A critical review of the literature on hydrogen sulfide toxicity. Critical Reviews in Toxicology 13: 25-97.

Brimblecombe, P., 1996. Air Composition and Chemistry. Cambridge University Press, Cambridge.

Carapezza, M.L., Badalamenti, B., Cavarra, L. and Scalzo, A., 2003. Gas hazard assessment in a densely inhabited area of Colli Albani Volcano (Cava dei Selci, Roma). Journal of Volcanology and Geothermal Research, 123: 81-94.

Collins, S., 2003, Sulphur City goes under scrutiny, The New Zealand Herald, 9 July 2003, Clickfor article.

Durand, M. and Scott, B.J., 2003. An investigation of geothermal soil gas emissions and indoor air pollution in selected Rotorua buildings, Institute of Geological & Nuclear Sciences Science Report 2003/28.

Faive-Pierret, R. and Le Guern, F., 1983. Health risks linked with inhalation of volcanic gases and aerosols. In: H. Tazieff and J.C. Sabroux (Editors), Forecasting Volcanic Events. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, pp. 69-81.

Gangolli, S. (Ed.), 1999. The Dictionary of Substances and their Effects, 2nd edn. The Royal Society of Chemistry. Cambridge.

Hayakawa, Y., 1999. Catalog of volcanic eruptions during the past 2000 years in Japan. Journal of Geography, 108(4): 472-488.

Legator, M.S., 2001. Health effects from chronic low-level exposure to hydrogen sulfide. Archives of Environmental Health, 56: 123-131.

Le Guern, F., Bernard, A. and Chevrier, R.M., 1980. Soufriere of Guadeloupe 1976-1977 eruption - mass and energy transfer and volcanic health hazards. Bulletin of Volcanology, 43(3): 577-593.

Lide, D.R. (Ed.), 2003. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th edn. CRC Press. Boca Raton, Florida.

National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), 1981. Occupational Health Guidelines for Chemical Hazards, DHHS (NIOSH) Publication No. 81-123. http://www.cdc.gov/niosh/81-123.html.

Oppenheimer, C., Francis, P., Burton, M., Maciejewski, A.J.H. and Boardman, L., 1998. Remote measurement of volcanic gases by Fourier transform infrared spectroscopy. Applied Physics B, 67: 505-515.

Sax, N.I. and Lewis, R.J., Sr., 1989. Dangerous Properties of Industrial Materials, 7th edn. Van Nostrand Reinhold. New York.

Snyder, J.W., Safir, E.F., Summerville, G.P. and Middleberg, R.A., 1995. Occupational fatality and persistent neurological sequelae after mass exposure to hydrogen sulfide. American Journal of Emergency Medicine, 13(2): 199-203.

Sutton, A.J., Elias, T., Navarrete, R., 1994, Volcanic gas emissions and their impact on ambient air character at Kilauea Volcano, Hawaii, U.S. Geological Survey Open-File Report 94-569, 34 p.

 

 
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