II. Обзор литературы

II.1.Источники загрязнения окружающей среды соединениями серы

Основной источник загрязнения окружающей среды соединениями серы-это сжигание угля и нефтепродуктов.Соединения серы по отрицательному воздействию на окружающую среду занимают одно из первых мест среди загрязняющих веществ. 96% серы поступает в атмосферу Земли в виде SO₂, остальное количество приходится на сульфаты, H₂S, CS₂ и другие соединения. Сероводород выбрасывают в атмосферу предприятия нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, коксохимической, азотно-туковой отраслей промышленности.

SO₂ поступает в воздух в результате не толь­ко сжигания топлива, но и плавильных руд, содержащих серу. Основные источники загрязнения атмосферы сернистым газом - энерге­тические установки предприятий цветной металлургии и сернокислотного производства. Выбросы SO₂ распространяются на значительные расстояния от источника (на тысячу и более километров). Оксид серы (IV) считается одной из основных составных частей токсичных туманов и одним из активных компонентов формирования смога [4].

II.2. Круговорот серы в природе

Круговорот серы в природе тесно связан с живымиорганизмами.Сера в виде SO₂, SO₃,H₂S и элементарной серы выбрасывается вулканами в атмосферу. С другой стороны, в природе в большом количестве известны различные сульфиды металлов: железа, свинца, цинка и др. Сульфидная сера окисляется в биосфере при участи многочисленных микроорганизмов до сульфатной серы SO₄^2- почв и водоемов. Сульфаты поглощаются растениями. В организмах сера входит в состав аминокислот и белков, а у растений, кроме того, - в состав эфирных масел и т.д. Процессы разрушения остатков организмов в почвах и в илах морей сопровождаются очень сложными превращениями серы. При разрушении белков при участии микроорганизмов образуется сероводород. Далее сероводород окисляется либо до элементарной серы, либо до сульфатов. В этом процессе участвуют разнообразные микроорганизмы, создающие многочисленные промежуточные соединения серы.

Известны месторождения серы биогенного происхождения. Сероводород может вновь образовать «вторичные» сульфиды, а сульфатная сера создает гипс. В свою очередь сульфиды и гипс вновь подвергаются разрушению, и сера возобновляет свою миграцию.

II.3. Сульфаты в природе

Сульфаты присутствуют практически во всех поверхностных водах и являются одним из важнейших анионов. Главным источником сульфатов в поверхностных водах являются процессы химического выветривания и растворения серосодержащих минералов, в основном гипса, а также окисления сульфидов и серы:

2FeS₂ + 7O₂ + 2H₂O = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄ 2S + 3O₂ + 2H₂O = 2H₂SO₄

Значительные количества сульфатов поступают в водоемы в процессе отмирания организмов и окисления наземных и водных веществ растительного и животного происхождения и с подземным стоком. В больших количествах сульфаты содержатся в шахтных водах и в промышленных стоках производств, на которых используется серная кислота. Сульфаты выносятся также со сточными водами коммунального хозяйства и сельскохозяйственного производства. Ионная форма SO₄^2- характерна только для маломинерализованных вод. При увеличении минерализации сульфатные ионы склонны к образованию устойчивых ассоциированных нейтральных пар типа CaSO₄∙MgSO₄. Содержание сульфатных ионов в растворе ограничивается сравнительно малой растворимостью сульфата кальция. При низких концентрациях кальция, а также в присутствии посторонних солей концентрация сульфатов может значительно повышаться. Сульфаты активно участвуют в сложном круговороте серы. При отсутствии кислорода под действием сульфатредуцирующих бактерий они восстанавливаются до сероводорода и сульфидов, которые при появлении в природной воде кислорода снова окисляются до сульфатов. Растения и другие автотрофные организмы извлекают растворенные в воде сульфаты для построения белкового вещества. После отмирания живых клеток гетеротрофные бактерии освобождают серу протеинов в виде сероводорода, легко окисляемого до сульфатов в присутствии кислорода.

Концентрация сульфата в природной воде лежит в широких пределах. В речных водах и в водах пресных озер содержание сульфатов часто колеблется от 5-10 до 60 мг/дм³, в дождевых водах - от 1 до 10 мг/дм³. В подземных водах содержание сульфатов нередко достигает значительно больших величин. ПДК сульфатов в воде составляет 500 мг/дм³ [2].