Сера и ее соединения

Биологическая роль серы исключительно велика. Она входит в состав серосодержащих аминокислот - цистеина, цистина, незаменимой аминокислоты метеонина, биологически активных веществ (гистамина, биотина, липоевой кислоты и др.) В активные центры молекул ряда ферментов входят SH - группы, участвующие во многих ферментативных реакциях, в том числе в создании и стабилизации нативной трехмерной структуры белков, а в некоторых случаях - непосредственно как каталитические центры ферментов.
Сера обеспечивает в клетке такой тонкий и сложный процесс, как передача энергии: переносит электроны, принимая на свободную - орбиталь один из не спаренных электронов кислорода.
Этим объясняется высокая потребность организма в данном элементе.
Сера участвует в фиксации и транспорте метильных групп. Она является также частью различных коэнзимов, включая коэнзим А.
Большая часть серы поступает в организм в составе аминокислот, а выводится в основном с мочой в виде SO^2-₄.
К числу наиболее опасных соединений серы как загрязнителей природной среды относятся сероводород и диоксид серы.
Сероводород выбрасывают в атмосферу предприятия нефтеперерабатывающей, коксохимической, азотно-туковой промышленности.
В больших концентрациях сероводород действует как сильный яд нервно-паралитического действия. При его концентрации 1000 мг/м³ и выше у человека появляются судороги, может остановиться дыхание или наступить паралич сердца. Сероводород блокирует дыхательные ферменты в результате его взаимодействия с железом. Раздражающе действует на слизистую органов дыхания и глаз. При хронических воздействиях сероводорода в малых концентрациях ухудшается состояние сердечно-сосудистой и нервной систем человека.
Оксид серы (IV) поступает в воздух в результате сжигания топлива и плавки руд, содержащих серу. Основные источники загрязнения атмосферы SO₂: энергетические установки, предприятия цветной металлургии и сернокислое производство. Менее значительны выбросы предприятий черной металлургии и машиностроения, угольной, нефтеперерабатывающей промышленности, производства суперфосфата, транспорта.
Выбросы SO₂ загрязняют воздух на значительное расстояние от источника (на тысячу и более километров). Оксид серы (IV) считается одной из основных действующих составных частей "токсичных туманов" и одним из активных компонентов формирования смога.
Хроническое воздействие сернистого газа на органы дыхания способствует возникновению бронхитов, в ряде случаев с астматическими явлениями, а также других респираторных заболеваний. Оксид серы (IV) может нарушать углеводный и белковый обмен, способствует образованию метгемоглобина, снижению имуннозащитных свойств организма.
Взаимодействуя с атмосферной влагой, оксиды серы образуют кислотные осадки (Ph<<4,5), которые оказывают как прямое повреждающее действие на биоту, так и косвенное, закисляя почвы и водоемы.
Установлено что при закислении почвы снижаются доступность для растений питательных элементов (Ca, Mg, Mn) и плодородие почвы. Закисление уменьшает скорость разложения органических остатков, поскольку для жизнедеятельности большинства бактерий и грибов необходима нейтральная среда , снижается продуктивность азотфиксирующих бактерий (при Ph < 5,0 азотобактер погибает), что приводит к ограничению поступления связанного азота в растения и торможению из роста.
Изменение структуры почвы (снижение грануляции, слияние частиц уплотнение почвы и резкое уменьшение воздухопроницаемости) негативно сказывается на функции онирования корневой системы растений что наносит колоссальный вред лесным массивам.
В кислой почве увеличивается подвижность ионов тяжелых металлов . которые накапливаются в растениях .Некоторые из них , например ионы железа и марганца. Блокируют поступление фосфора в растения.
Сера представляет собой один из так называемых циклических элементов, миграция которых происходит в системе "суша - океан - атмосфера - суша". Глобальный биогеохимический цикл серы представляет собой сложную и разветвленную сеть химических и биохимических процессов, в которых принимают участие соединения серы , находящиеся в различных агрегатных состояниях. В настоящее время круговорот серы нарушается из-за промышленного загрязнения воздуха оксидом серы (IV) и сероводородом, которые в больших концентрациях тормозят процессы анаэробного восстановления сульфатов и аэробного окисления сульфидов.
Существует несклько методов утилизации оксида серы - поглощение газа раствором щелочи или известковым молоком. Для лабораторных условий оба метода вполне приемлемы, однако в промышленных масштабах они нерентабельны, так как производство щелочей обходится достаточно дорого, а в случае использования известкового молока образующийся сульфат кальция который как правило, идет в отвалы, занимая большие территории и выводя серу из ее круговорота.
К наиболее эффективным методам утилизации оксида серы (IV) можно отнести:
a)аммиачный:
SO₂ + 2NH₃ + H₂O = (NH₄)₂SO₃;
(NH₄)₂SO₃ + H₂O =2NH₄HSO₃;
2NH SO₃+(NH₄)₂SO₃=2(NH₄)₂SO₄+S+H₂O
(сульфат аммония - удобрение);
б) улавливание оксида серы (IV) сероводородом и получение из него либо свободной серы, либо (при дальнейшем окислении) серной кислоты, например, по схеме
SO₂ + 2H₂S = 3S + 2H₂O.
Этот способ позволяет утилизировать и другой загрязнитель - сероводород.

Оценка статьи:

[Голосов: 267]