ซัลเฟอร์ (กำมะถัน) สารเคมีที่ควรรู้จัก

ซัลเฟอร์ (Sulfur หรือ Sulphur) หรือที่คนไทยเรียกกว่ากำมะถันเป็นธาตุชนิดหนึ่งในตารางธาตุที่มีสัญลักษณ์ S ถือเป็นธาตุที่มีบทบาทหลายส่วนเกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อมทั้งบนดิน ในน้ำและในอากาศ โดยในดินจะพบซัลเฟอร์ในรูปของสารประกอบซัลไฟด์หรือซัลเฟต ซัลเฟตในทะเลหรือแหล่งน้ำจะพบซัลเฟอร์ในรูปสารละลายซัลเฟต และในอากาศ จะพบซัลเฟอร์ในรูปของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟต์ (H2S) ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)และฝุ่นละอองซัลเฟอร์ [1] และนอกจากนี้ซัลเฟอร์ยังถือเป็นธาตุที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตและกระบวนการเมตาบอลิซึมของสิ่งมีชีวิต ลักษณะทางกายภาพของซัลเฟอร์มีลักษณะเป็นผลึกสีเหลืองอัมพัน [2] แสดงรูปที่ 1
Image # 2.

รูปที่ 1 ธาตุซัลเฟอร์ (กำมะถัน) ที่มาของภาพ: Uni-bremen[2]

Image # 3.

รูปที่ 2 วัฏจักรซัลเฟอร์ (กำมะถัน) ที่มาของภาพ: เจ้าของลิขสิทธิ์: Encyclopædia Britannica Inc. [4]

วัฏจักรการหมุนเวียนของซัลเฟอร์ (กำมะถัน)

Koide และ Goldberg [3] กล่าวว่าซัลเฟอร์ไม่ได้แฝงตัวอยู่แต่เพียงชั้นบรรยากาศเท่านั้นแต่สามารถถ่ายโอนเปลี่ยนเฟสหมุนเวียนมาสู่พื้นโลกได้

วัฏจักรการหมุนเวียนของซัลเฟอร์ในระบบนิเวศแสดงดังรูปที่ 2 [4] จากรูปจะเห็นได้ว่าซัลเฟอร์ได้แฝงตัวอยู่ในสภาพแวดล้อมหลายแหล่งรอบๆ ตัวเราทั้งบนดิน ในน้ำและอากาศ โดยซัลเฟอร์ที่อยู่บนพื้นผิวโลกเป็นแหล่งใหญ่ที่สุดคิดเป็น 95% รองลงมาคือแหล่งน้ำคิดเป็น 5% รายละเอียดการหมุนเวียนของซัลเฟอร์ในระบบนิเวศน์สรุป ได้ดังนี้ [5, 6, 7, 8, 9]

  1. 1. พื้นผิวโลก ซัลเฟอร์ที่อยู่บนพื้นผิวโลกแบ่งเป็นชั้นของหินเปลือกโลกและชั้นดิน โดยชั้นของหินเปลือกโลกถือเป็นแหล่งสำคัญของซัลเฟอร์ มีแร่ซัลเฟอร์ที่เกิดจากการทับถมของซากพืชซากสัตว์อยู่เป็นเป็นจำนวนมาก ซึ่งจะปล่อยซัลเฟอร์ในรูปของก๊าซ SO2ออกสู่ผิวโลกโดยการระเบิดของภูเขาไฟ การถลุงแร่ ในส่วนของชั้นดิน การสะสมของซัลเฟอร์เกิดจากการใส่ปุ๋ย การชะล้างสารประกอบซัลเฟอร์จากบรรยากาศ โดยซัลเฟอร์ในดินจะเปลี่ยนรูปเป็นสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์โดยปฏิกิริยาทางเคมีหรือจุลินทรีย์ต่างๆ โดยส่วนมากซัลเฟอร์ในดินจะอยู่ในรูปของสารประกอบซัลเฟต แต่ถ้าดินที่มีการท่วมขังของน้ำ ซัลเฟอร์จะอยู่ในรูปของซัลไฟด์และจะเปลี่ยนเป็นซัลเฟตได้เมื่อมีการเติมออกซิเจนลงไป เมื่อซัลเฟอร์อยู่ในรูปสารประกอบซัลเฟตบนชั้นดินก็จะง่ายในการชะออกจากดินเนื่องจากสารประกอบซัลเฟตมีคุณสมบัติละลายน้ำได้ดีจึงง่ายต่อการชะและระเหยสู่บรรยากาศต่อไป
  2. 2. สิ่งมีชีวิต ซัลเฟอร์เมื่อเข้าสู่สิ่งมีชีวิต จะถูกนำไปใช้ในการสร้างโปรตีน วิตามินหรือสารประกอบอื่นๆ โดยเฉพาะร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยธาตุซัลเฟอร์ (Sulfur) ประมาณ 0.25% ของน้ำหนักตัว ซึ่งใช้เป็นส่วนประกอบของกรดอะมิโนในการสร้างเล็บ ผม และผิวหนัง ซึ่งเราจะได้รับซัลเฟอร์ผ่านทางการรับประทานไข่ โปรตีนจากเนื้อสัตว์ พืช และผลิตภัณฑ์จากนมต่างๆ และเมื่อสิ่งมีชีวิตตายจะกลายเป็นสารซัลเฟตและสารประกอบอื่นๆของซัลเฟอร์
  3. 3. บรรยากาศ การสะสมของสารประกอบซัลเฟอร์ในบรรยากาศเกิดจากก๊าซที่เกิดขึ้นหลังการระเบิดของภูเขาไฟ การทำเหมืองถ่านหิน การระเหยของสารประกอบอินทรีย์ของซัลเฟอร์ ก๊าซจากสิ่งมีชีวิตและกิจกรรมของมนุษย์ ซึ่งการอยู่ในบรรยากาศของสารประกอบซัลเฟอร์เหล่านี้ ขึ้นอยู่กับความคงตัวด้านโมเลกุล การออกซิไดซ์
  4. 4. แหล่งน้ำ เมื่อฝนตกก็จะชะสารประกอบซัลเฟอร์ในรูปซัลเฟตที่ละลายได้ดีในน้ำไหลลงสู่แม่น้ำ มหาสมุทร และซัลเฟอร์จะออกจากแหล่งน้ำได้โดยการถูกลมพัดไปกับละลองน้ำหรือการระเหยของก๊าซที่เกิดจากการย่อยสลายของจุลินทรีย์

จากวัฎจักรการหมุนเวียนซัลเฟอร์ พบว่าซัลเฟอร์และสารประกอบของซัลเฟอร์สะสมในดินเป็นส่วนใหญ่ หลายงานวิจัยได้วิจัยเพื่อหาปริมาณซัลเฟอร์ที่สะสมในดิน ตัวอย่างเช่นงานวิจัยของ Shair และคณะ [10] รายงานว่าวิธีการที่นิยมใช้เช่นการวิเคราะห์หาปริมาณซัลเฟอร์ในดินคือการใช้สารละลายกรดเกลืออ่อนเช่น CaCl2, Ca (H2PO4)2 และ NaHCO3 และจากงานวิจัยของ Shair และคณะ [10] เรื่องการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณซัลเฟอร์กับดิน พบว่าซัลเฟอร์ที่สะสมในดินจะสะสมอยู่ในรูปสารประกอบ water-soluble sulfate (S1), adsorbed sulfate (S2), carbonate-occluded sulfate (S3), ester sulfate (S4) และ carbon-bonded sulfur (S5) และจากการวิเคราะห์เชิงปริมาณพบว่าสารประกอบซัลเฟอร์ที่พบในดินเรียงลำดับจากมากที่สุดไปน้อยที่สุดได้ดังนี้ S1>S2>S3>S4>S5 และสารประกอบที่ใช้บ่งชี้สภาพของดินที่มีซัลเฟอร์ได้คือสารประกอบ water-soluble sulfate, adsorbed sulfate

ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม ซัลเฟอร์และสารประกอบของซัลเฟอร์ถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิต โดยสารประกอบซัลเฟอร์ที่สำคัญนิยมใช้ได้แก่ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และกรดซัลฟูริก (H2SO4) ในอุตสาหกรรมผลิตกระดาษและเส้นใย ก๊าซ SO2ถูกใช้ในกระบวนการฟอกสี และด้วยคุณสมบัติของก๊าซ SO2สามารถฆ่าแบคทีเรียและเชื้อราได้ จึงนิยมนำก๊าซ SO2มาใช้การถนอมอาหารพวกผลไม้แห้ง เช่นแอปเปิ้ล แอฟริคอท และมะเดื่อ และนอกจากนี้ก๊าซ SO2ยังถูกใช้ในการทำความสะอาดภาชนะที่ใช้ในการหมักชีสและไวน์ ในส่วนของกรดซัลฟูริกนิยมใช้เป็นสารเคมีตั้งต้นในอุตสาหกรรม โดยเฉพาะประเทศสหรัฐประเทศเดียวพบว่า ทุกๆปี ประเทศสหรัฐอเมริกามีการผลิตกรดซัลฟูริกมากกว่า 30 ล้านตัน และด้วยคุณสมบัติการละลายน้ำที่ดีของกรดซัลฟูริก จึงนิยมใช้กรดซัลฟูริกเป็นตัวถูกความชื้น (Dehydrating agent)ในหลายอุตสาหกรรม และแบตเตอรี่รถยนต์ที่ใช้กันทุกวันนี้ก็มีการเติมกรดซัลฟูริกลงไปเพื่อช่วยกำจัดออกไซด์ที่เคลือบบนผิวของโลหะ [2]

จากเนื้อหาข้างต้นทำให้คุณทราบถึงแง่ที่ดี การหมุนเวียนและประโยชน์ของซัลเฟอร์ ในบทความต่อไปจะนำเสนอแง่ลบของซัลเฟอร์และสารประกอบของซัลเฟอร์ที่คุณคาดไม่ถึง ว่าภัยร้ายจากสารเคมีได้หมุนเวียนอยู่ใกล้ๆตัวคุณเหมือนกับการหมุนเวียนของซัลเฟอร์ในระบบนิเวศน์ที่คุณเพิ่งอ่านจบไป