Контекст 2: цикл серы

Ключевые слова: цикл серы, оксидация/редукция, сера и климат

 Цикл серы

На Земле имеется много соединений серы. Это: двуокись серы, элементная сера, серная кислота, соли сульфатов или органических серных соединений, такие как диметилсульфид и даже аминокислоты в нашем организме. Все эти химические соединения не сохраняются вечно. Они переносятся при физических процессах с помощью ветра или воды (например, эррозия), при геологических явлениях, таких как извержения вулканов, или посредством биологической активности. Соединения серы преобраззуются также при химических реакциях. Но ничто не пропадает. Часто происходят изменения в серных циклах. Это могут быть химические циклы, в которых серный состав A реагирует, чтобы сформировать B; B – C; C – D; D – снова А. В то же самое время существуют пространственно-географические циклы. Например, движение соединений серы – от океана до атмосферы и обратно: на поверхность земли выпадют с дождем и вновь переносятся по рекам в океаны.
 

1. Циркуляция серных соединений в окружающей среде.
Схема: круговорот воды Центр Косм. Иссл., Унив. Остина, Техас. Адаптировано и модифицировано: Элмар Ухерек.
Щелкните для увеличения картинки! (150 K)
Более высокое разрешение (1.5 MB)  ЗДЕСЬ.
 

 Оксидация и редукция

В химических циклах сера обычно окисляется в воздухе из органической или элементной серы до серные окислов SO₂ и SO₃ и затем переходит в сульфатные соли структур М(II)SO₄ и М(I)₂SO₄ или в сульфат серной кислоты H₂SO₄. Сульфатные сосоединения очень хорошо растворяются в воде и снова выпадают с дождем как соли, или как кислотный дождь.

В химических циклах окисленные соединения должны снова редуцироваться. Этот процесс не имеет места в атмосфере, но на суше и в океанах он происходит в сложных химических реакциях с помощью бактерий. Самые важные конечные продукты – элементная сера, сульфид водорода (H₂S), который ужасно пахнет и вреден для здоровья, и органические соединения серы.
 

 Сера и климат

Соединения серы играют важную роль для окружающей среды и состояния климата. С одной стороны, они вносят свой вклад в кислотные дожди, как описано в этом журнале. Но они также важны для формирования облаков, как отмечалось в январском выпуске 2006 г. Наконец, много серы переносится в воздух при извержениях вулканов. При сильном извержении, частицы могут достигнуть стратосферы (9-12 км высоты) и охладить половину нашей планеты на 1-2°C.В нижеследующей схеме можно увидеть факторы, которые вносят свой вклад в серный цикл, и как они связаны с системой климата
 

3. Соединения серы влияют на климат различными путями. Это представлено на схеме. Щелкните для увеличения. (90 K)
Схема: Элмар Ухерек
 

Автор:
Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz