Биогеохимични кръговрати на урана, мангана, цинка, живака, въглерода, алуминия и силиция


Категория на документа: Химия


- не ензимна редукция

Съществуват две технологии за очистване на Mn:
- имобилизация - окисляване на Mn2+ до Mn4+ и утаяването му при pH > 8,5 като MnO2
- мобилизация - редуцирането на Mn4+ до Mn2+, като преминава от утаено в разтворено състояние
Възможно е утаяване посредством карбонизация - Mn2+ се свързва със CO3 до MnCO3↓ и пада като карбонатна утайка.
Биогеохимичен кръговрат на цинка / Zn /

Цинкът е тежък цветен метал, който в повишена концентрация е силно токсичен при мобилната си форма, но е най-слабо токсичен от металите. Сяро редуциращите бактерии са хетеротрофни, анаеробни консументи, които използват органични съединения за източник на енергия и донор на електрони. Те извършват сулфидно дишане. ЖОБ са хетеротрофни и се развиват при pH > 6,5.

Окислението на ZnS до ZnSO4 се извършва по два начина:
- чрез пряко бактериално окисление на сулфидни минерали -хемолитотрофните бактерии са в пряк контакт с повърхността на сулфидния минерал и отнемат електрони от най-външната орбитала, като ги транспортират върху О2 изпълняващ ролята на краен акцептор.
- чрез косвено бактериално окисление на сулфидни минерали - извършва се с помощта на биологично продуцирани феро йони Fe3+.
Когато сулфиден минерал се атакува от феро йони се образува елементарна сяра, която се отлага върху минералната повърхност и я пасивира.

MS + Fe2(SO4)3 → MSO4 + 2FeSO4 + S0 ; ( MS → S0 )

Окисите и карбонатите се окисляват, чрез протонна атака в среда, бедна на органични вещества от олигокарбофилни микроорганизми с образуване на Zn - комплекси, които се усвояват много добре от други микроорганизми.
От FeS2 при окисление се получават Fe2(SO4)3 и H2SO4 и се поддържа ниско pH ˂ 6,5 / кисела среда / за да съществуват ацидофилните микроорганизми.
Fe3+ - йоните са много активен окислител на всички метални сулфиди.
H2SO4 разтваря по химичен път цинковите оксидни ( ZnO ) и карбонатни съединения ( ZnCO3 ), като краен продукт се получават сулфати ( ZnSO4 ). Сярната киселина е с биогенен произход, заради бактериално окисление на пирита от хемолитотрофни микроорганизми:

4FeS2 + 15O2 + 2H2O → 2Fe2(SO4)3 + 2H2SO4

Пречистването на отпадни води от цинк се осъществява посредством микробна дисимилативна сулфат редукция Fe2(SO4)3 + MO → ZnS, като при pH > 6,5 цинкът остава в разтвора.

Биогеохимичен кръговрат на живака / Hg /

Живакът е тежък и сребрист метал. Той притежава добра електропроводимост, но лоша топлопроводимост. Има диамагнитни свойства. Лесно формира сплави, наричани амалгами с почти всички често срещани метали. Използва се за направата на батерии, термометри, флуоресцентни лампи, при добиването и пречистване на златo, козметиката-за направата на избелващи кремове,стоматологията-за обтурация на зъби.

Живакът и неговите метилови форми са летливи и постъпват в атмосферата, където под действието на ултравиолетовите лъчи се получава фотохимичен ефект /смог/, при който се отделя метан / CH4 / и елементарен живак / Hg0 /.

Някои хетеротрофни микроорганизми осъществяват метилиране на Hg2+ и го свързват със CH3 - B12 / метил-кобаламин /. Тези хетеротрофи издържат на концентрации 1200 мг/ л. живак.

Метиловите форми на Hg са по-токсични от Hg2+, но понеже са по-малко разтворими във H2O и много в липиди, то токсичността м е по-малко опасна.

Йонните форми на Hg2+ са много по-токсични от Hg0 и хетеротрофи от r.Pseudomonas редуцират Hg2+ до Hg0 по биологичен път. Те използват органични съединения, като източник на въглерод, енергия и донор на електрони.
Най-разпространеният минерал на живака е цинабарит / HgS / , който се окислява в кисела среда от ацидофилни хемолитотрофни микроорганизми, които използват сярата S2- → SO4 и така разтварят и освобождават живачен йон, който е разтворим във вода и опасен за околната среда.

Моновалентните живачни йони Hg+- Hg+ по химичен път образуват би валентен йон Hg2+ и този процес е обратим.

Hg2+↔ Hg+ - Hg+

Биогеохимичен кръговрат на въглерода / С /

Въглеродът образува повече химически съединения от който и да било друг химически елемент, с повече от 10 милиона описани до днес чисто органични съединения, като това са само малка част от теоретически възможните съединения при стандартни условия. Наличието на въглерод в земната кора го нарежда на 15-то място от срещащите се в нея елементи, а наличието му във Вселената (като маса) го подрежда на четвърто място след водорода, хелия и кислорода. Той се среща във всички живи

организми, а в човешкото тяло той се нарежда на второ място след кислорода по маса (около 18,5%).Това му изобилие в природата, заедно с разнообразието от органични
съединения и тяхната необичайно способност да образуват полимери при температурите, най-често срещани на Земята, правят от този химически елемент основа на живота.

Кръговрата на въглерода е от смесен тип. Протичат няколко процеса:



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Биогеохимични кръговрати на урана, мангана, цинка, живака, въглерода, алуминия и силиция 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.