Модель трансформации серы
Сера является важным составным элементом живого вещества. Большая часть ее в живых организмах находится в виде органических соединений. Кроме того, сера входит в состав некоторых биологически активных веществ: витаминов, а также ряда веществ, выступающих в качестве катализаторов окислительно-восстановительных процессов в организме и активизирующих некоторые ферменты. Сера представляет собой исключительно активный химический элемент биосферы и мигрирует в разных валентных состояниях в зависимости от окислительно-восстановительных условий среды. Среднее содержание серы в земной коре оценивается в 0,047%. В природе этот элемент образует свыше 420 минералов.
В изверженных породах сера находится преимущественно в виде сульфидных минералов: пирита, пирронита, халькопирита, в осадочных породах содержится в глинах в виде гипсов, в ископаемых углях - в виде примесей серного колчедана и реже в виде сульфатов. Сера в почве находится преимущественно в форме сульфатов; в нефти встречаются ее органические соединения. В связи с окислением сульфидных минералов в процессе выветривания сера в виде сульфатиона переносится природными водами в Мировой океан. Сера поглощается морскими организмами, которые богаче ее неорганическими соединениями, чем пресноводные и наземные.
Влияние цивилизации на биогеохимические циклы.
Возрастающая на протяжении ХХ в. Антропогенная активность привела к ускоренному поступлению загрязняющих веществ в биосферу. В наибольшей степени при этом была изменена ее биогеохимическая структура. Рассматривая современное состояние биогеохимических циклов, можно прийти к заключению, что во многих природных биогеохимических субрегионах и провинциях поступление поллютантов уже привело к перестройке биогеохимического круговорота элементов и формированию технобиогеохимических и агрогеохимических провинций как структурных единиц биосферы. Антропогенные изменения циклов питательных элементов происходят в большей степени в регионах с высокой плотностью населения и высокой интенсивностью сельскохозяйственного производства. В отдельных местах изменения природного локального или регионального биогеохимического цикла азота и фосфора еще незначительны, тогда как в других местах они громадны.
Например, наибольшее воздействие на глобальный биогеохимический цикл азота связано с применением минеральных азотных удобрений, ответственных примерно за половину антропогенных изменений в цикле азота. Другие антропогенные процессы также превращают атмосферный азот в биологически доступные формы. В целом за счет всех видов антропогенной деятельности, включая производство удобрений, сжигание органического топлива и выращивание бобовых культур, с 1960-х гг. произошло двух-трехкратное увеличение связывания азота, и эта величина продолжает постоянно возрастать. В середине 1990-х гг. глобальные размеры связывания азота составляли около 140·106 т/год, учитывая и природную несимбиотическую фиксацию на суше.
В последние 50-80 лет общая картина распределения и миграции фосфора в биосфере резко нарушена человеком. Эти нарушения слагаются из нескольких важнейших сторон экономической деятельности человек, таких как:
- мобилизация фосфора из агроруд и шлаков, производство и применение удобрений для сельского хозяйства;
- производство многочисленных препаратов, содержащих фосфор и использование их в быту, индустрии и земледелии;
- производство громадных количеств фосфорсодержащих ресурсов продовольствия и кормов, вывоз и потребление их в зонах концентрации населения и больших городах;
- развитие рыбного и китобойного промыслов, добыча морских моллюсков, водорослей и потребление их на сущее, что влечет за собой перераспределение биогенных фосфатов с океана на сушу. Антропогенная деятельность оказывает огромное воздействие на глобальный круговорот всех питательных элементов и в особенности на транспорт в эстуарии и открытые воды океана. Цикл фосфора связан с его перемещением с суши в океан, что включает его перенос с эродированным материалом в рек, последующий транспорт во взвешенном состоянии и захоронение в донных осадках океана. Размер этого потока оценивается в 22·106 т/год при величине доиндустриальных потоков 8·106 т/год.
Круговорот серы, так же как азота и фосфора, может быть нарушен вмешательством человека. Виной тому прежде всего сжигание ископаемого топлива, а особенно угля. Сернистый газ нарушает процессы фотосинтеза и приводит к гибели растительности.