石灰硫黃合劑(英文:Calium polysulfide),俗稱石硫合劑,化學名稱又叫多硫化鈣,化學式為CaSx,通常由石灰、硫、水按比例煮制而來,外觀為褐色或醬油色澄清液體,有臭雞蛋味,呈堿性,具有較強的滲透和侵蝕病菌細胞壁和害蟲體壁的能力,甚至可以直接殺死病菌和害蟲,對葉螨科、白粉病菌有特效,并可有效防治多種霉菌和銹菌。且由于石灰硫黃合劑中的多硫化鈣容易與貴金屬形成硫化物,因此可用于替代氰化物進行浸取金銀等貴金屬的提取劑。此外,石灰硫黃合劑在利用原位化學修復技術修復被六價鉻污染的地下水的過程中表現優秀。
理化性質
物理性質
石灰硫黃合劑外觀為褐色或醬油色液體,具有強烈的臭雞蛋氣味,易溶于水。
化學性質
生石灰硫合劑呈強堿性,有腐蝕性,遇酸易分解,與空氣接觸會發生反應降低藥效。
與空氣反應
石灰硫黃合劑會在空氣中發生反應,生成的硫化氫和氫氧化鈣具有毒害病菌和害蟲的作用,因此可作為農藥使用,且藥液長時間與空氣接觸會導致藥效降低。
與金屬反應
石灰硫黃合劑可以與貴金屬如金、銀發生反應生成配位化合物
制備方法
制備石硫合劑時,最好選用色澤白凈、質地輕、含雜質量少、鈣含量高的新燒制優質生石灰,清潔無污染的河水、泉水等,以及色黃、細膩的優質硫。常用的石硫合劑配方比例為生石灰:硫磺:水=1:2:10。熬制石灰硫黃合劑時,需準備一口大鍋,往鍋內倒入水并加熱,加入稱量好的石灰,待石灰在鍋中完全化開之后攪拌均勻并煮沸,然后撈出殘留的石灰渣。硫磺需要先用溫水調配成硫磺糊,再將硫磺糊徐徐倒入鍋中攪拌并加大火力。在熬制石灰硫黃合劑的過程中,需不斷用熱水補充因加熱蒸發掉的水分。熬制約40-60分鐘后,鍋內藥液由黃白色變為紅褐色,由渾濁變為清澈,藥渣變為黃綠色,且液面冒綠色氣泡時石灰硫黃合劑的原液便熬制完成。制備過程反應方程式如下:
原液熬制完成后需過濾除去殘渣后方可稀釋使用。使用時,需根據原液的波美度,加水稀釋達到噴藥所需的濃度。加水的倍數可按公式進行計算,或者查詢稀釋倍數表。若需要儲存,則應避免使用金屬器具,最好選用小口徑容器貯存,并在藥面添加一薄層的煤油、柴油或機油。
應用領域
農藥
自19世紀末期開始,石灰硫黃合劑廣泛應用于農業領域。石灰硫黃合劑具有毒性低、殘留少、對蜜蜂屬安全、取材方便、制作簡單、成本低廉等優點。石灰硫黃合劑作為農藥在噴灑到植物表面后,會與空氣中的氧氣、水分、二氧化碳反應產生硫和硫化氫,對病菌和害蟲有毒害作用,而多硫化鈣本身的堿性也會腐蝕蠟質層,可有效殺滅蜱、螨、介殼蟲及其卵。在實際使用中,石灰硫黃合劑可以用于麥類、棉花、果樹、蔬菜等作物以防治葉斑病、銹病、白粉病、炭疽病等因細菌感染產生的植物病癥,也可以防治葉螨科、銹蜘蛛、戒殼蟲、粉蚧等常見農業害蟲,還可用于防治畜禽寄生螨。
噴灑石灰硫黃合劑時應注意使用時間和使用量,使用時根據作物種類、生育期和氣溫確定藥液濃度,在錯誤的時期使用石灰硫黃合劑會對作物產生藥害,但在較高的氣溫下對作物也易產生藥害。此外,由于石灰硫黃合劑是堿性農藥,在與其他農藥混用時應注意其他農藥會不會在堿性環境下分解失效,而且石灰硫黃合劑和波爾多液混用會產生有毒性的硫化銅,導致作物被毒害,因此不能將兩種農藥混用,其他農藥也應避免與這兩種農藥混用。
提取貴金屬
石灰硫黃合劑提取金的工藝是由中國首創的新型無提金技術,具有原料廉價易得、無毒、環保、浸金速度快、金浸出率高、適應能力強、對設備要求低等優點。利用石灰硫黃合劑浸金時,需要通入空氣與氨,并需要CuSO4 和Na2SO4等活化劑和穩定劑來提高有效成分的穩定性,強化浸金過程。石灰硫黃合劑浸金的基本原理可分為兩部分,一部分是多硫化物中的S42-或S52-與金形成穩定的五元環或六元環合物,Sx2-具有較強氧化性,還會與Au形成很強的配位作用,容易生成AuS-。另一部分是硫代硫酸根S2O32-與Au配位,生成穩定的Au配位化合物。當浸取體系中存在 [Cu(NH3)4]2-時,會加速Au與S2O32-的絡合反應。該方法一個突出優點是適用范圍廣,可適用于含硫含含銅等難處理金礦,甚至可以浸取廢棄電路板中的金,因此石硫合劑浸金法有利于高難度金礦的開發和廢棄物中金的回收,具有很高的環境和經濟價值。
地下水處理
鉻是一種重要的金屬資源,但鉻渣中含有致癌物鉻酸鈣和劇毒的Cr(VI),若不及時進行有效處理會隨降水進入到土壤和水體,造成地下水污染。多硫化鈣可將工業污水中的Cr(VI)還原成無毒的Cr(III),進而轉變為Cr(OH)3沉淀,從而實現污水修復,反應中生成的一部分Ca2+會與水體中的SO42-結合生成CaSO4沉淀,緩解修復過程對水體硬度的影響。以CaS5與CrO42-為例,多硫化鈣與Cr(VI)的反應方程式如下:
實驗證明,對含有11.36mg·L-1Cr(VI)的實際污染地下水,使用多硫化鈣可實現對Cr(VI)高達99.78%的去除率。
安全事宜
毒理學
按中國農藥毒性分級標準,石灰硫黃合劑歸類于低度殺菌劑,對皮膚有腐蝕作用,對眼和鼻有刺激性,且絕不能口服石灰硫黃合劑。多硫化鈣的毒性數據如下:
大鼠經口LD50為667.09mg/kg
小鼠經口LD50為260.32mg/kg
按農藥毒性分級標準評價,石硫合劑對大鼠經口毒性為低毒,但對小鼠毒性較大
家兔和小鼠經皮LD50大于2500mg/kg,經皮吸收毒性為微毒
健康危害
根據動物實驗與人體急性中毒案例,經口服用石硫合劑后會有燒灼感,引發胃痙攣、惡心、腹瀉、嘔吐、休克或虛脫等癥狀,還會在消化道產生大量硫化氫,再經由胃腸道粘膜快速吸收入血。人體吸收后會阻斷線粒體內膜的電子傳遞和氧的利用,導致細胞缺氧窒息,妨礙細胞的氧利用機制,因此人體吸收硫化氫過多時會引起細胞窒息,出現妄、躁動、驚厥、昏迷、皮膚粘膜發等典型急性硫化氫中毒癥狀。硫化氫入血濃度達到致死血濃度時,會直接刺激頸動脈竇、主動脈體化學感受器,引起反射性呼吸抑制;硫化氫也會直接作用于呼吸和血管運動中樞,使呼吸肌麻痹,導致電擊樣死亡。硫化物進入腸道后會在腸道菌群作用下產生硫酸鹽,導致機體酸中毒。石灰硫黃合劑的腐蝕性會導致消化道和肝臟、肺臟損傷,并出現高鈣血癥。由于硫化氫經皮吸收少,石硫合劑通常以強堿性腐蝕損害皮膚為主,對眼和鼻的刺激性也是因其強堿性導致,刺激作用大小與石硫合劑濃度呈正相關,通常都會導致皮膚和眼睛發紅疼痛。
環境危害
根據歐洲食品安全局的研究,在石灰硫黃合劑通過施用進入到自然環境之后,其主要成分多硫化鈣會迅速分解成鈣離子和硫,其中硫磺會在自然環境中轉化為氧化物如硫酸鹽和亞硫酸鹽,進而被生物吸收利用或進入地下水,經模擬研究證實,施用石灰硫黃合劑產生的硫酸鹽較難污染地下水。而鈣離子具有維持土壤物理化學性質的作用,因此歐洲食品安全局預計石灰硫黃合劑產生的鈣離子不會對環境造成不利影響。石灰硫黃合劑對生物的影響方面,首先石灰硫黃合劑對水生生物具有很高的毒性,會造成水生生物的急性中毒,施用時需注意預留緩沖區;其次,石灰硫黃合劑對于非農藥目標的節肢動物門以及蜜蜂屬、蚯蚓、其他土壤中的微生物和用于污水處理的微生物不會造成較大影響。
消防
石硫合劑可燃,而且會在燃燒過程中釋放出刺激性或有毒的煙霧。在使用和儲存石硫合劑的過程中,禁止接觸明火。石硫合劑起火時可使用干粉和干砂進行滅火。若用水滅火應注意處理滅火產生的廢水。
注意事項與急救措施
在使用石硫合劑時應注意采取通風措施或做好局部通風,并使用呼吸防護裝置。一旦吸入石硫合劑,應立刻呼吸新鮮空氣并做好休息,急救時禁止口對口進行人工呼吸。必要時,應進行吸氧治療并給予醫療護理。
在使用石硫合劑時應戴好防護手套與安全護目鏡,或使用結合眼睛防護與呼吸防護結合的裝置。石硫合劑接觸到皮膚后,應立刻脫掉受污染的衣服,沖洗接觸到石硫合劑的皮膚,并使用水和肥皂清洗皮膚。石硫合劑接觸到眼睛則應用大量水沖洗數分鐘,然后就醫。
使用石硫合劑時應做到工作時不得進食、飲水或吸煙。一旦食入石硫合劑,應立刻漱口并用水沖服活性炭,不要催吐,。及時就醫。
泄露與處理
應使用適應于石硫合劑在空氣中濃度的有機氣體和蒸汽過濾呼吸器。若石硫合劑大量進入環境,應盡可能將泄露的液體收集在密封容器中。實在無法收集的,應使用沙子或惰性吸收劑吸收殘液。
儲存
與酸、食品、飼料應分開存放。儲存時應用窄口容器盛裝并嚴格密封,液面上加一層薄層煤油,保存在通風良好、沒有排水管或下水道的場所,忌用鐵器儲存。
參考資料 >
多硫化鈣.國際化學品安全卡數據庫.2023-03-24