こんにちは。兵庫県川西市議会議員の長田たくや（ながたく）です。
本日も予算審議に先立ち、午前中にレクを受けていました。さて、埼玉県八潮市での下水道破損の事故（リンク）は、そのスケールやなかなか進まない復旧作業に、日本中が注目することになりました。

そこで、管破損の原因となった硫化水素や腐食といった現象に少し詳しくなろうかと思います。

■ 硫化水素とは
化学式（H2S：hydrogen sulfide）、別名：スルファンとも呼ばれています。

卵の腐ったような臭いをしており、俗に言う”硫黄臭”です。空気の読めない人に「硫黄は無臭だし、硫化水素の匂いだし…」と小言をいわれるかもしれません。厳密には硫黄臭ではなく、硫化水素臭…いや、どっちでもええな（笑）

硫化水素は空気より重たく、基本的には沈みます。水に溶けると弱い酸性を示します。

■ 硫化水素の毒性
工場廃液や火山噴火でも硫化水素は発生し、高濃度では人間を死に至らしめます。

低濃度では臭い！と感じるのですが、やっかいなことに高濃度だと嗅覚を麻痺させ、臭いがわからないのです。肺から入った硫化水素は、体内で硫化物イオンに変化し、生命活動を止めてしまいます。

■ 硫化水素を栄養とするもの
人間は炭素をエネルギー源としますが、この世には硫化水素を栄養とする細菌（硫黄酸化細菌）が存在します。
硫化水素＋酸素 ➡ 硫黄 ＋ 水 ＋ エネルギー
（2 H2S + O2 → 2 S + 2 H20＋ エネルギー）
硫黄自体は水に溶けにくいのですが、細胞内や表面でさらに酸化が進み、硫酸イオン（SO₄²⁻）となり、結果として硫酸（H₂SO₄）が生成されます。

さぁ、流れが見えてきましたね。

■ 下水道の腐食とは

下水道の腐食は、し尿や生活排水などに含まれる硫黄成分がきっかけになります。ただし、それだけでは硫化水素（H₂S）は発生しません。

ポイントは酸素が少ない環境です。
下水管の底に水が溜まると、多くの微生物が酸素を消費しきってしまい、嫌気性（酸素のない状態）になります。この環境で「硫酸塩還元菌」という菌が働き、硫酸塩（SO₄²⁻）を分解して硫化水素（H₂S）を発生させます。いわゆる「水が腐る」と表現される状況です。

発生した硫化水素が下水道管の内面へ放散されます。

すると、壁面に結露した水滴の中で、硫黄酸化細菌が硫化水素を食べて、硫酸（H₂SO₄）を発生させてしまいます。この硫酸がコンクリート中の水酸化カルシウム（Ca(OH)₂） と反応して硫酸カルシウム（CaSO₄·2H₂O＝石こう）ができ、さらにエトリンガイト（3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O）となることでコンクリートがひび割れてしまうのです。

これが下水管が腐食するメカニズムです。

なお、下水道は”ヒューム管”と言い、コンクリの中には鉄筋が入っています。ヒュームさんが開発したそうです。
作り方が動画になってました（リンク）

以下は、硫化水素で死ぬのはなぜか？と硫化水素の良いところを紹介します。

■ 硫化水素によるミトコンドリアの停止
人間の細胞の中には、エネルギーの生産工場であるミトコンドリアがあります。ミトコンドリアの内膜には、シトクロームc酸化酵素というものがあります。下図を見ながらお読みください。

人間はご飯を食べますと、炭素から最終的に電子e-を取り出します。しかし、電子だけはエネルギーであるATPを合成できません。そこで、電子をNADH、ユビキノン、シトクロームc酸化酵素を介することで、水素イオン（H+）をミトコンドリアの内膜に集めるのです。集まった水素イオンは、一気に細胞内に突入してATPをつくります。

硫化水素、一酸化炭素、青酸カリは、シトクロームc酸化酵素の中にある銅イオンに結合して機能を停止させます。いわば、細胞レベルの窒息を引き起こすのです。

■ 完全なる悪役でもない
人間にとって有害な硫化水素ですが、最近になって人体への良い影響も研究されているようです。

なんと体内の酵素群によって、硫化水素を生体内で産生するシステムが存在し、それが体に良い作用を示すことが分かってきたそうです。硫化水素の善玉的側面については、神経伝達の調節、血管平滑筋の弛緩、抗炎症作用、細胞保護作用など、特に2000年代以降、非常に数多くの報告がなされており注目を浴びているとのこと（リンクより引用）。

例えば硫黄泉。もちろん無害なレベルですが、硫化水素が発生しています。そして湯自体には、殺菌能力によって皮膚病に良いとされています。ただし、指輪などは外しておきたいですね。下図のように、銀や銅は特に弱いらしく、硫化金属となって腐食してしまいます。

硫化水素の人体への影響と、コンクリートをなぜ腐食するかを、少しマニアックに説明してみました。

最後までお読みいただき、ありがとうございました。
素敵な1日でありますように。
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