Восстановление соединений серы
Микробиологическое восстановление сульфатов—основной путь образования сероводорода в природе. Этот процесс называется десульфатацией, или сульфатредукцией, а возбудители его—десульфурирующими, или сульфатвосстанавливающими, бактериями. Сульфатвосстанавливающие бактерии делятся на два рода: Desulfotomaculum и Desulfovibrio. Первые представляют собой спорообразующие грамотрицательные палочки, они подвижны, жгутикование перитрихиальное. Вторые—неспороносные грамотрицательные вибрионы, очень подвижны, моно- и лофотрихи.
Все сульфатвосстанавливающие бактерии способны получать энергию, окисляя водород, т. е. по типу энергетического обмена они относятся к литотрофам. Помимо водорода, эти бактерии могут окислять простые органические соединения, кислоты и спирты.
Для построения своего тела сульфатвосстанавливающие бактерии нуждаются в органических веществах и, хотя могут довольствоваться простыми соединениями (кислотами), все же их рост улучшается при добавлении пептона или дрожжевого экстракта, т. е. по типу конструктивного обмена эта группа микроорганизмов принадлежит гетеротрофам. Таким образом, с учетом энергетического и конструктивного обмена сульфатредуцирующие бактерии можно отнести к литогетеротрофам.
Акцептором электронов для сульфатвосстанавливающих бактерий служат окисленные соединения серы и некоторые органические соединения. Продукты реакции—сероводород и ацетат:
У сульфатвосстанавливающих бактерий в ряде случаев обнаружена способность роста в отсутствие сульфатов. Энергия при этом получалась в результате расщепления пирувата. В качестве источников азота десульфурирующие бактерии используют аспарагин, аммонийные соли, а некоторые штаммы—молекулярный азот.
Практическое значение сульфатвосстанавливающих бактерий чрезвычайно велико. Образуя сероводород, они служат причиной замора рыбы в водоемах. Вследствие их жизнедеятельности подвергаются коррозии трубопроводы в анаэробных условиях. Выделение сероводорода приводит к почернению бумажной пульпы на целлюлозно-бумажных комбинатах и к отравлению атмосферы.
Сульфатредуцирующие бактерии встречаются преимущественно в местах, где происходит анаэробный распад органических веществ. Бактерии рода Desulfovibrio приспособлены к использованию жирных кислот, оксикислот, спиртов и водорода в процессах сульфатного (анаэробного) дыхания. При сбраживании осадков сточных вод, содержащих сульфаты, сульфатвосстанавливающие бактерии окисляют накапливающиеся в метантенке продукты неполного окисления кислородом сульфатов, которые при этом восстанавливаются до элементарной серы и сероводорода. В Чехословакии даже разработан метод получения элементарной серы при сбраживании отходов от производства лимонной кислоты.
Большую роль играют сульфатвосстанавливающие бактерии и нефтяных пластах, количество их в пластовых водах достигает сотен тысяч на 1 мл. Они окисляют органическое вещество нефти и разрушают сульфаты. При этом меняется рН пластовых вод. Из них осаждаются кальций и магний.
Сульфатвосстанавливающие бактерии принимают участие в образовании лечебной грязи, серных месторождений и сульфидных руд.