Повна версія

Головна arrow Екологія arrow ТВЕРДІ ВІДХОДИ: ТЕХНОЛОГІЇ УТИЛІЗАЦІЇ, МЕТОДИ КОНТРОЛЮ, МОНІТОРИНГ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

БІОГЕОХІМІЧНІ ЦИКЛИ СІРКИ І ФОСФОРУ

У природі сірка широко зустрічається в складі різних неорганічних і органічних сполук: у вигляді покладів сульфідних мінералів - продуктів розкладання материнських гірських порід; в сульфатних формах - в морській воді і мінеральних джерелах; в формі газоподібних оксидів, сірководню та меркаптанів - в повітрі. На поверхні земної кори зустрічається самородна (вулканічна) сірка.

Накопичення надлишкової маси сірки в компонентах біосфери не відбувається, так як цикл сірки, як і всі біогеохімічні цикли, не замкнутий повністю. Нерозчинні форми видаляються з обороту в основному у вигляді сульфідів заліза і цинку, які відкладаються у вигляді руд і осадових порід, а також у вигляді сульфатів кальцію і магнію, покладів елементарної сірки.

Аналогічно циклу азоту, в природі кругообіг сірки включає як відновлювальні, так і окисні процеси, що протікають в газоподібних, водних і твердих середовищах (рис. 2.8).

В атмосфері сірководень швидко (протягом 2 діб) окислюється до S0 2 і далі до S0 3 Фотохімічне окислення киснем відбувається на пилоподібних частинках оксидів металів, що виконують роль каталізатора, або частинках вологи з подальшим утворенням сірчаної кислоти. В результаті добре розчинні сульфати і кислота вимиваються з атмосфери і потрапляють у водне середовище, де під дією сульфатреду- цірующіх бактерій перетворюються в важкорозчинні сульфіди, які акумулюються в опадах.

В океані надходить біогенний сірководень, що утворюється в результаті відбудовних процесів, хімічно або біологічно окислюється у верхній, багатою киснем товщі води. Мікроорганізми цієї зони перешкоджають проникненню основних мас сірководню в атмосферу, більша частина його зв'язується у вигляді сульфідів або переходить в сульфати.

У грунтах сірка зазнає хімічні і біохімічні перетворення, переходячи з неорганічної частини в органічну і назад. Частина сірки у вигляді сульфатів асимілюється рослинами і мікроорганізмами. Сірководень утворюється як при відновленні сульфатів, так і в результаті процесів гниття і розкладання (рис. 2.9).

Природний цикл сірки та основні окіслітельновосстановітельние процеси

Мал. 2.8. Природний цикл сірки та основні окіслітельновосстановітельние процеси

Мікробіологічні процеси перетворення сірки в природних умовах

Мал. 2.9. Мікробіологічні процеси перетворення сірки в природних умовах

Тіонові бактерії і серобактерии є постійними мешканцями стічних вод і вод фільтратів, що утворюються на полігонах ТПВ. Вони містять відновлені сполуки сірки (меркаптани, діме- тілсульфід і ін.), Особливо їх багато на біофільтрах, що очищають воду від білка і інших сірковмісних сполук. Саме ці бактерії сприяють появі поганого запаху, що є основною проблемою роботи очисних споруд.

Так само як і сірка, фосфор бере участь в циклі осадових елементів. Джерелами фосфору, головним чином, служать гірські породи і осадові відкладення, що утворилися в далекі геологічні епохи. У земній корі в кількості близько 0,1% він міститься у вигляді хімічних сполук і мінералів. Оскільки практично всі солі фосфору важкорозчинних, то фосфор хімічно малоактивний, малорухливий і, отже, важкодоступний для живих організмів. У живих клітинах фосфор знаходиться у формі фосфіт- (Р0 3 ) ~, (Р0 3 ) 2 або фосфат-іонів (Р0 4 ) 3 . Тому глобальний цикл фосфору найменш замкнутий (рис. 2.10), простіше, ніж цикл азоту, і відбувається тільки в твердій і рідкій середовищах. Кругообіг здійснюється в основному за рахунок вивітрювання гірських порід (резервний фонд фосфору), і тому спостерігається односторонній потік фосфору з суші в воду і далі - в донні відкладення.

Перенесення фосфору в атмосфері у формі аерозолів незначний і не компенсує винесення елемента з водним стоком з суші в океан. У водному середовищі фосфор накопичується у вигляді нерозчинних фосфатів заліза. Елімінування фосфору з донних опадів сприяють турбулентні потоки і протягом води, особливо в дрібних водах, а також діяльність водних організмів і вихід метану і сірководню, які утворюються в опадах в анаеробних умовах.

Фосфор, будучи біогенним елементом, рекламуватиме приріст біомаси, особливо явно це проявляється в поверхневих водоймах і часто є причиною їх евтрофікації. Водні мікроорганізми переводять нерозчинні фосфати в розчинні форми, створюючи кисле середовище за рахунок продуктів метаболізму - азотної кислоти (нитрифицирующие бактерії), сірчаної кислоти (тіонові бактерії) і органічних кислот (молочної, гліколевої, щавлевої, лимонної, 2-кетоглутаровой і ін.).

Глобальний кругообіг фосфору

Мал. 2.10. Глобальний кругообіг фосфору

(По Д. А. Шабанову, М. А. Кравченко, 2009)

Завдяки діяльності бактерій фосфор включається до складу життєво важливих органічних сполук (нуклеїнових кислот, фосфатів інозиту, фосфоліпідів та ін.), А при розкладанні решток рослин і тварин мікроорганізми беруть участь в мінералізації цих речовин.

Багато містять фосфор речовини мають антропогенне походження і також включаються в кругообіг. Практично всі поверхнево-активні речовини (ПАР) містять фосфор: їх скидання з промисловими і побутовими стоками, а також змив з полів фосфорних добрив призводить до забруднення і евтрофікації замкнутих водойм і прибережних ділянок морів.

Для стічних вод розроблені технології біологічного видалення фосфору водоростями або бактеріями Acinetobacter , Acetobacter , Nocardia , які здатні накопичувати значну кількість фосфатів у аеробних умовах і виділяти їх в анаеробних. Для біологічного видалення фосфору в біореакторі чергують аеробні і анаеробні умови, що дозволяє підвищити ступінь вилучення фосфатів до 80-90% [1] .

  • [1] Кузнєцов Л. Є., Градова Н. Б. Указ. соч.
 
<<   ЗМІСТ   >>