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二酸化硫黄(SO2)

最終更新日 2019年3月12日

1 二酸化硫黄とは...

「二酸化硫黄」(SO2)は、1個の硫黄原子(S)と2個の酸素原子(O)が結合してできた「硫黄酸化物」(SOx)の一種です。「亜硫酸ガス」と呼ばれることもあります。

2 性質

二酸化硫黄は、空気より重い無色の気体で、刺激臭があり、目、皮膚、粘膜を刺激し、人体には有害な物質です。
人が二酸化硫黄の臭いを感じる濃度の下限値(閾値)は、0.5~1.0ppm 程度と言われています。
二酸化硫黄は水に溶ける性質があるので、刺激臭がするなど緊急の場合は、ウエットティッシュあるいは、タオル等を水で濡らし、口や鼻を覆うことも有効と考えられます。

3 自然発生源

二酸化硫黄の発生源は、自然界では、火山あるいは温泉地帯(箱根の大涌谷など)において、地下のマグマにとけ込んでいるものが分離して、噴気孔から大気中に放出されています。
火山ガスに起因する二酸化硫黄による大気汚染としては、鹿児島県の桜島が有名で、桜島の噴火に伴いときどき高濃度が記録されています。
また、2000年7月に噴火が始まった東京都の三宅島の雄山からは、当初は一日あたり5万トン以上にも達する膨大な量の二酸化硫黄が大気中に放出され続けました(二酸化硫黄放出量の推移グラフ(外部サイト))。この二酸化硫黄を含んだ噴煙が南風にのって本州に運ばれ、2000年8月26日からは横浜市をはじめとして日本各地で環境基準値(1時間値が 0.1ppm 以下)を超えるような二酸化硫黄濃度の上昇が観測されました(二酸化硫黄濃度の推移グラフ(外部サイト))。

4 人工発生源

人工的には、工場、事業場、船舶などのボイラやエンジンなどで使用されている硫黄(S)を含む燃料(重油、軽油、石炭など)が燃焼するとき、燃料中に含まれる硫黄が、空気中の酸素(O2)と結合して生成されます(S + O2 → SO2)。

5 用途

硫酸、殺虫剤、殺菌剤、漂白剤、還元剤などの原料として用いられています。

6 近年の環境濃度

昭和40年代までは、大気中の二酸化硫黄の濃度が高く、大気汚染物質の主役でしたが、硫黄分の多い石炭や重油から硫黄分の少ない低硫黄重油(LSA)へ、さらには硫黄分を含まない燃料(液化天然ガスなど)への「燃料転換」、あるいは、排出ガスから硫黄を除去する脱硫装置の設置などの大気汚染防止対策の進展により、硫黄酸化物の排出量は急激に減少し(図1)、これに比例して環境中の二酸化硫黄の濃度は大きく低下しました(図2)。

SOx排出量の推移グラフ

継続4局におけるSO2の年平均値の推移グラフ

7 環境基準等

大気中の二酸化硫黄の濃度については、環境基本法に基づく環境庁告示により環境基準が定められています。
また、高濃度となった場合の注意報発令基準が大気汚染防止法施行令 第11条で定められています。
三宅島の噴煙の影響により、2000年9月17日には30年ぶりに横浜市に二酸化硫黄の大気汚染注意報が発令されました。

二酸化硫黄は、ガス状物質として直接に、あるいは粒子状物質に付着した状態で、呼吸とともに鼻から人体に取り込まれ、呼吸器疾患の原因になったり、動植物に被害を及ぼしたります。
このため、二酸化硫黄は、代表的な大気汚染物質の一つとして、大気汚染防止法で監視の対象となっています。
「国立公園内における火山ガス中毒事故及び安全対策」(1998年 環境庁自然保護局)によると、二酸化硫黄が健康な人に及ぼす急性の影響は次のとおりです。

二酸化硫黄
二酸化硫黄濃度人体に及ぼす影響
0.5~1ppm臭気を感じる
2~3ppm刺激臭となり不快感を増大する
5ppm気道抵抗が増す
10ppm鼻やのどに刺激があり咳が起こる
20ppm眼に刺激を感じ咳がひどくなる
30~40ppm呼吸が困難になる
50~100ppm短時間(30分~1時間)耐え得る限度
400~500ppm短時間で生命危険

1 環境基準(環境庁告示)
二酸化硫黄の環境基準は、次の2つです。
(1) 日平均値が 0.04ppm 以下であること。
(2) 1時間値が 0.1ppm 以下であること。

2 環境基準の適合条件
ある地点における二酸化硫黄の測定結果が環境基準に適合したかどうかという「環境基準の評価」については、一年間で得られたすべての日平均値を対象として評価します。
二酸化硫黄の場合、環境基準に適合するためには、次の2つの条件を同時に満足する必要があります(長期的評価)。

(1) 日平均値の2%除外値が 0.04ppm 以下であること。
(2) 日平均値が 0.04ppm を超えた日が2日以上連続しないこと。

上記の2つの条件を同時に満足した場合に、「長期的評価による環境基準に適合した」と評価されます。

なお、上記(1)の条件はやや分かりにくいので、「環境基準値を超えた日数が一年間で何日あるか」という別の見方をすると、有効測定日数が 325日以上ある場合は、日平均値が 0.04ppm を超えた日数が一年間で2%(7日※)以内であることと同じになります。
(※ 有効測定日数が325日の場合、除外される2%の日数は、325×0.02=6.5 → 7日 となることから。)

したがって、一年間で環境基準を超えた日数が7日以内で、かつ、環境基準を超えた日が2日以上連続していない場合に、長期的評価による環境基準に適合したことになります。

3 注意報発令基準(大気汚染防止法施行令 別表第5)
二酸化硫黄の注意報が発令される条件は、次のいずれかの場合です。
(1) 1時間値 0.2ppm 以上が3時間継続した場合
(2) 1時間値 0.3ppm 以上が2時間継続した場合
(3) 1時間値 0.5ppm 以上となった場合
(4) 48時間平均値が 0.15ppm 以上となった場合

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