硫化氫( H2S)是一種劇毒的可燃?xì)怏w，無色，帶有臭雞蛋氣味。其化學(xué)活動性極大，能使銀、銅等金屬表面發(fā)黑。H2S極易溶于水形成氫硫酸，H2S在水中的溶解度是CO2的2. 7倍，是CH4的93倍多。H2S比空氣重(相對密度為1.17)。人體能夠聞到硫化氫氣味的濃度下限為(0. 2-0.3 )×10-6。當(dāng)硫化氫濃度為(20－30)×10-6時就出現(xiàn)強烈氣味，當(dāng)濃度為(100－150)×10-6時，將使人嗅覺麻痹，當(dāng)濃度在1 000×10-6時，在數(shù)秒鐘內(nèi)會致人死亡。

　　1、H2S的成因

　　根據(jù)硫化氫的成因機理可將自然界中的硫化氫分為5種成因類型:生物降解、微生物硫酸鹽還原、熱化學(xué)分解、硫酸鹽熱化學(xué)還原和巖漿成因。

　　生物降解是在腐敗作用主導(dǎo)下形成硫化氫的過程。腐敗作用是在含硫有機質(zhì)形成之后，當(dāng)同化作用的環(huán)境發(fā)生變化，發(fā)生含硫有機質(zhì)的腐敗分解，從而釋放出硫化氫。這種方式出現(xiàn)在煤化作用早期，生成的硫化氫規(guī)模和含量不會很大，也難以聚集。

　　微生物硫酸鹽還原茵利用各種有機質(zhì)或烴類來還原硫酸鹽，在異化作用下直接形成硫化氫。在這個作用過程中，硫酸鹽還原茵只將一小部分代謝的硫結(jié)合進細(xì)胞中，大部分硫被需氧生物所吸收來完成能量代謝過程。一些菌種的有機質(zhì)分解產(chǎn)物可能會成為另一些菌種所需吸收的營養(yǎng)，這會使有機質(zhì)被硫酸鹽還原茵吸收轉(zhuǎn)化效率提高，從而產(chǎn)生大量的硫化氫。這種硫酸鹽還原茵將硫酸鹽還原生成硫化氫的方式又被稱為微生物硫酸鹽還原作用(BSR)。

　　該過程是硫化氫生物化學(xué)成因的主要作用類型，由于這種異化還原作用是在嚴(yán)格的厭氧環(huán)境中進行的，故有利于所生成硫化氫的保存和聚集，但是形成的硫化氫豐度一般不會超過2%，且地層介質(zhì)條件必須適宜硫酸鹽還原茵的生長和繁殖，因此在深層難以發(fā)生。

　　生物降解、微生物硫酸鹽還原形成的H2S氣體多為原生生物成因氣，是在煤化作用早期階段，由相對低溫和淺埋深的泥炭沼澤環(huán)境中的泥炭或低煤級煤(褐煤)，通過細(xì)菌分解等一系列復(fù)雜過程所生成。因煤化作用早期的煤層或泥炭中含有大量的水分，占據(jù)了相當(dāng)多的煤巖孔隙，此時生成的原生生物氣在煤層中的吸附量很少，大部分生物成因硫化氫和二氧化碳等可能溶解在地層水中，在后來的壓實和煤化作用下從煤層中逸散。且早期煤的顯微結(jié)構(gòu)還沒有充分發(fā)育為積聚氣體的結(jié)構(gòu)。因此，一般認(rèn)為早期生成的原始生物成因H2S氣體不能被大量地保留在煤層內(nèi)。

　　微生物硫酸鹽還原作用還可能在次生生物氣階段形成H2S氣體，成煤后因構(gòu)造運動，煤系被抬升、剝蝕到近地表，含菌地表水下滲灌入煤層，在相對低的溫度下，使煤化過程中產(chǎn)生的濕氣、正烷烴及其它有機物經(jīng)細(xì)菌降解和代謝作用而生成次生生物氣。其地球化學(xué)組成與原生生物成因氣相似，主要差別在于煤巖的熱演化超過原生生物氣的生成階段，Ro,max%值范圍較寬，一般為0. 30%-1.50%，且煤系一般被抬升到淺部，煤層地溫降至75℃以下，特別是當(dāng)?shù)販叵陆抵磷钸m于硫酸鹽還原菌大量繁殖溫度時，煤中的硫酸鹽巖被還原，生成較多的H2S,參與作用的細(xì)菌由流經(jīng)滲透性煤層或其它富有機質(zhì)圍巖的雨水帶入。

　　熱化學(xué)分解成因是指煤中含硫有機化合物在熱力作用下，含硫雜環(huán)斷裂形成硫化氫，又稱為裂解型硫化氫。這種方式形成的硫化氫濃度一般小于1%。硫酸鹽熱化學(xué)還原成因主要是指硫酸鹽與有機物或烴類發(fā)生作用，將硫酸鹽礦物還原生成H2S和CO2。

　　硫酸鹽熱化學(xué)還原成因是生成高含硫化氫天然氣和硫化氫型天然氣的主要形式，它發(fā)生的溫度一般大于150℃。

　　Ro,max%在0. 50%-3. 70%階段，煤在熱力作用下會形成熱解瓦斯和裂解瓦斯氣。煤和圍巖中含硫有機質(zhì)和硫酸鹽巖發(fā)生熱化學(xué)分解(裂解)作用和熱化學(xué)還原作用，均可生成H2S氣體。因煤和圍巖中有機質(zhì)硫含量及煤中硫酸鹽硫含量很低，所形成的H2S含量一般不會超過2％。若圍巖中硫酸鹽巖含量較高時，可產(chǎn)生較多H2S氣體。

　　巖漿成因。由于地球內(nèi)部硫元素的豐度遠(yuǎn)高于地殼，巖漿活動使地殼深部的巖石熔融并產(chǎn)生含硫化氫的揮發(fā)成份，所以巖漿中常常含有硫化氫。而硫化氫的含量主要取決于巖漿的成分、氣體運移條件等，因此巖漿中硫化氫的含量極不穩(wěn)定，而且也只有在特定的運移和儲集條件下才能在煤層中聚集下來。