Круговорот серы

Первыми легкодоступными источниками энергии для древних анаэробных бактерий были окислительно-восстановительные процессы с участием соединений серы. Экзотический процесс, например, катализируют серобактерии, получая энергию при восстановлении сульфатов с помощью водорода:
SO4 +H2 +H+ H2S + H2O + 154 кдж.
Благодаря этому процессу в толщах морей и океанов формируются слои, содержащие сероводород в высоких концентрациях. Получающийся сероводород выходит на поверхность в газообразном состоянии или растворяется в подземных водах.
В ходе круговорота серы может образовываться серная кислота, которая, взаимодействуя с различными солями почвы и воды, переводит их в сульфаты:
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + SO2 + H2O.
Так образуются различные минералы, содержащие серу. Процесс восстановления сульфатов в сероводород протекает в меньшей степени. Залежи сульфатов в результате геологических смещений могут попасть в более глубокие слои земли, где при высокой температуре реагируют с органическими веществами:
CH4 + CaSO4 = CaCO3 + H2S+ H2O.
Первичное накопление сероводорода протекало в рамках анаэробных процессов. В атмосфере кислорода сероводород легко окисляется до свободной серы или оксида серы (IV).
H2S + O2 S + H2O + 527кдж
В вулканических газах: H2S + SO2 S + H2O.
Избытком кислорода воздуха в водоёмах сера переводиться в серную кислоту:
S + O2 + H2O H2SO4 + 1051кдж.
Этот процесс осуществляют специальные микроорганизмы.
В воздухе среднее время жизни сероводорода около 2 суток. Cероводород- сильный восстановитель, поэтому он не накапливается в воздухе. Образующийся при окислении оксид серы (VI) H2S + O2 SO2 + H2O, приводит к образованию аэрозолей и кислотных дождей. Время жизни SO2 в атмосфере составляет 4 суток. Основной вред окружающей среде наносит не столько сам оксид серы (VI), сколько продукт его окисления – оксид серы (IV) SO3. Он растворяется в капельках воды с образованием серной кислоты:
SO3 + H2O == H2SO4.

Контрольные вопросы:

1. Особенности гидрологического цикла.

2. Где сосредоточены основные запасы углерода на нашей планете.

3. Значение азота для биосферы планеты.

4. Значение микроорганизмов в трансформации соединений серы.

 

Литература:

Основная

6. Левшаков Л.В., Ачкасов А.Л.Химия окружающей среды. Изд-во Курской ГСХА, 2008, Уч. пособие 80 с.

7. Голдовская Л. Ф. Химия окружающей среды: учебник для ВУЗов. Изд Бином, Лаборатория Мир, 2008 г., 296 с.

Дополнительная

8. Клинский Г. Д., Князев Д.А., Смарыгин С.Н., Бочкарев А.В., Дайдакова И.В. Лабораторный практикум по химии окружающей среды. М., Изд. МСХА, 2000

1. Анализ объектов окружающей среды. Инструментальные методы. М.: Мир, 1993.

Интернет-ресурсы:

 

1. Лекции – онлайн: http: //www.mylect.ru

2. Научно-информационный портал: http: //science.viniti.ru

3. Природное наследие: http: //www.prinas.org

4. Элементы большой науки: http: //elementy.ru

5. Всё о воде: http: //sitewater.ru

 

 

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К КОЛЛОКВИУМУ ПО

КУРСУ " ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ"

 

Химия атмосферы. Спектр излучения Солнца и спектр поглощения атмосферы. Температурный профиль и структура атмосферы как следствие действия солнечной радиации. Изменение давления и химического состава атмосферы по высоте. Постоянные, переменные и случайные компоненты воздуха.

Экзосфера и ионосфера. Их переменный химический состав. Реакции фотохимической диссоциации молекул кислорода и азота. Экзотермические реакции диссоциативной рекомбинации и переноса электронов. Ионосфера как защитный экран Земли от жесткого ультрафиолета.

Стратосфера, ее состав. Фотохимические реакции стратосфер. Озоновый щит планеты, цикл Чемпена. Изменение содержания озона по высоте, широтные и сезонные колебания содержания озона. Основные циклы разрушения озона атмосферы.

Тропосфера. Постоянство ее состава по высоте. Диоксид углерода, его источники, круговорот, стоки. Парниковый эффект, вероятные последствия его усиления. Природные и антропогенные поллютанты тропосферы. Оксиды азота, диоксид серы. Их источники, пути миграции в атмосфере и стоки. Реакции образования серной и азотной кислот и их солей, роль аэрозолей. Кислотные дожди и туманы, их воздействие на почвы, растения, экологические системы. Смог лондонского типа. Летучие органические соединения. Источники, химические механизмы их окисления и разложения в атмосфере. Фотохимические смоги: условия их возникновения, механизмы действия. Суточная динамика образования смога.

Химия гидросферы. Аномальные физические и химические свойства воды. Роль воды в атмосферных и гидросферных переносах тепла и воздушных масс. Гидрологический цикл воды, специфические круговороты воды. Дисперсный состав природных вод. Формирование химического состава природных вод. Основные параметры гидрохимической оценки природных вод.

Закономерности миграции химических элементов в гидросфере. Главные компоненты, биогенные элементы, органические вещества, микроэлементы, их подгруппы, газовые составляющие. Классификация природных вод.

Первичное и вторичное загрязнение природных вод. Ассимиляционная емкость гидросистемы по определенному загрязнителю. Виды сточных вод. Коэффициент накопления, дискриминации. Нормирование уровня загрязнения по величинам ПДК, взаимовлияние загрязнителей в смеси. Антропогенное эвтрофирование водоемов.

Основные токсиканты гидросферы. Тяжелые металлы, нефть и нефтепродукты, детергенты, пестициды, радионуклиды. Их источники, пути миграции и стоки. Самоочищение водных экосистем.

Химия литосферы. Недра планеты – источник вещества и энергии для биосферы. Средний химический состав (кларки) верхних слоев земной коры континентального типа. Минералы – основная форма нахождения химических элементов в земной коре. Геохимические потоки. Почва как главный источник минеральных питательных веществ для живых организмов суши. Катионный и анионный состав почвенных растворов. Формы нахождения питательных и токсичных элементов в почве.

Биосфера. Масштабы природных биогеохимических циклов биогенных элементов, микроэлементов и токсичных веществ. Закон Вернадского. Миграция химических загрязнителей в различных природных средах, их рассеяние и концентрирование.