Реакции освобождающие кислород для новых окислений и создающие новые вадозные минералы восстановления. Процессы денитрификации - микробиологические и химические реакции восстановления

Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ

Реакции освобождающие кислород для новых окислений

 

геолог Борис Полынов

 

Смотрите также:

 

КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ. Элювий...

 

Элювиальные коры выветривания...

 

Древняя кора выветривания ...

 

Борис Борисович Полынов. Геохимия ...

 

Полынов о Докучаеве

 

Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...

 

Почва и почвообразование

 

Почвоведение. Типы почв

почвы

 

Химия почвы

 

Биология почвы

 

Круговорот атомов в природе

 

Книги Докучаева

докучаев

 

Криогенез почв  

 

Биогеоценология

 

Геология

геология

Основы геологии

 

Геолог Ферсман

 

Черви и почвообразование

дождевые черви

 Дождевые черви

 

Вернадский. Биосфера

биосфера

 

Геохимия - химия земли

 

Гидрогеохимия. Химия воды

 

Минералогия

минералы

 

Происхождение растений

растения

 

Биология

 

Эволюция биосферы

 

растения

 

Геоботаника

  

Общая биология

общая биология

 

Мейен - Из истории растительных династий

Мейен из истории растительных династий

 

Биографии биологов, почвоведов

 

Эволюция

 

Микробиология

микробиология

 

Пособие по биологии

 

§ 14. Но одновременно с этими реакциями, в зоне выветривания и, в особенности, в податмосферных и подводных почвах пользуются широким распространением и обратные реакции — реакции, освобождающие кислород для новых окислений и создающие новые вадозные, богатые энергией, минералы восстановления.

 

С известной точки зрения уже фотосинтез органических соединений в зеленых растениях является восстановлением, освобождающим кислород поглощенной углекислоты.

 

Но и независимо от этого грандиозного процесса мы наблюдаем здесь реакции восстановления в разнообразных формах, причем совокупность их слагается из взаимодействий прямо противоположных описанным реакциям и процессам окисления. Так, например, описанные нами микробиологические процессы нитрификации, окисления серы, окисления водорода и метана имеют свои также микробиологические противоречия в процессах денитрификации, десульфуризации, водородного и метанового брожения. Мы должны несколько остановиться на этих явлениях.

 

Процессы денитрификации в широком смысле, т. е. восстановление солей азотной кислоты при содействии микроорганизмов, вообще говоря, весьма различны. В одних случаях это восстановление в конечном итоге ведет к образованию аммиака, в других—свободного азота, но среди этих процессов мы находим все же прямо противоположные известным стадиям нитрификации. Так, например, Bact. coli, отнимая у нитратов кислород, восстанавливает их до солей азотистой кислоты, т. е. проводит работу прямо противоположную той, которая ведется Nitrobacter'oM. Образующиеся таким образом нитриты, т. е. соли азотистой кислоты, вступая в соединения с амидосоединениями, лишаются своего кислорода и переходят в свободный азот.

2HN02 -f- CO(NH2)2 —С02 + ЗНаО + 2N.

 

В этом случае разрушение азотистой кислоты является процессом противоположным работе уже нитрозных микроорганизмов. Процесс восстановления нитратов до аммиака, очевидно, является в целом противоположным нитрификации аммонийных солей. Кислород восстанавливающихся нитратов и нитритов идет на окисление органических соединений, образуя либо углекислоту, либо органические кислоты. Таким образом, необходимо отметить, что процессы денитрификации сопровождаются одновременно реакциями окисления.

 

Эти процессы в большей или меньшей степени возникают во всякой почве, ге появляются нитраты, и они в известной степени предопределяют их судьбу. Селитра или вообще нитраты в коре выветривания или, попадая в раствор, уносятся в толщи осадков и вместе с ними могут уйти из области коры выветривания, или поступают в виде минерального питания в организм растений и усваиваются ими з процессе образования белковых и др.азотистых соединений, или, наконец, подвергаются денитрификации и в этом последнем случае освобождают свой кислород для частичного или полного (С02) окисления органических соединений.

 

Во многих отношениях процессам денитрификации аналогичны процессы десульфуризации. Они протекают, повиди- мому, во всех случаях разложения органических соединений при слабом доступе воздуха и в присутствии сульфатов, но знаменательным является то обстоятельство, что они могут возникать при весьма малом количестве органических остатков— лишь бы были сульфаты. Микроорганизмы десульфуризации, например, Spirillum desulfuricans, не связаны обязательно, как многие микроорганизмы гнилостного разложения, с районами загрязнения почв и густого человеческого поселения. Они обнаруживают весьма широкое распространение и проводят свою работу и в морской воде, и в девственных нетронутых культурой пространствах сухих степей и полупустынь и в области мерзлых почв Сибирской тайги. Роль этих процессов в коре выветривания и почве неизмеримо более крупная, чем современная оценка ее.

 

Восстановление сульфатов проводится обычно через стадию сернистокислых солей (сульфитов) и доводится до сернистых соединений: сероводорода, сернистых металлов, и, в частности, сернистого железа.

 

Очагами исключительно интенсивной десульфуризации являются некоторые обширные области морей, морские лагуны, лиманы, соленые озера и их побережья, мокрые сульфатные солончаки и пр.

 

Кислород восстановленных сульфатов и сульфитов и в этом случае идет на окисление органических соединений.

 

Водородное и метановое брожения, которым подвергается клетчатка, — характерные почвенные процессы. Они вызываются специфическими микроорганизмами (Bact. cellulosae hydrogenicus и В. cellulosae methanicus). Так как в органических остатках, накопляющихся в почвах, клетчатка всегда играет заметную роль, то очевидно, что распространение этого процесса может достигать значительных размеров, В этих случаях кислород выделяется или в форме СОа или органических кислот (например, масляной). Водород же и метан, как мы уже видели, подвергается окислению, т. е. переходит в воду и углекислоту. Принимая во внимание, что клетчатка растительного организма строится им из углерода поглощенной углекислоты и воды, — мы и в этом случае наблюдаем известную обратимость этого всецело био-хими- ческого процесса.

 

Что касается восстановления кислородных соединений железа и марганца, то у нас нет оснований утверждать, что эти процессы сами по себе могут быть связаны с деятельностью каких-либо специфических микроорганизмов. Правда, эти широко распространенные восстановительные процессы в коре выветривания обусловливаются разложением органических веществ, т.е. процессом, вообще говоря, микробиологическим, но самое восстановление является или во всяком случае может быть и чисто химическим процессом, при котором продукты разложения органических соединений (хотя бы, например, Н) отнимают кислород у минеральных соединений и особенно у соединений железа и марганца, переводя их в низшие степени окисления. Болотно-озерные отложения, влажные луговые почвы, речные долины, горизонты грунтовых вод, погребенные почвы — вот места, где эти процессы восстановления развиваются в большей или меньшей степени. Интересно напомнить известные наблюдения в Восточной Пруссии Потонье, который опускал а озерный ил (сапропель) покрытый ржавчиной железный лист и спустя некоторое время извлекал его очищенным от ржавчины.

 

Не лишнее отметить, что низшие степени окисления железа и марганца, вообще-говоря, обладают большей дисперсностью, а поэтому и более высокой подвижностью. Перемещаясь в коре выветривания, окисляясь и выпада» в новых местах, вновь подвергаясь восстановлению и перемещению, эти легкообратимые окислы принимают, таким образом, активное участие не только в обороте, но и в распределении кислорода в коре выветривания. Легкая обратимость окислов железа и марганца — свойство особенно характерное для роли этих элементов в процессе оборота кислорода в зоне выветривания. В этом отношении из менее распространенных элементов к ним 'могут приближаться в большей или меньшей степени: медь, кобальт, никель, хром и нек. др.

 

Мы видели, таким образом, что как микробиологические так и химические реакции восстановления являются всегда элементом сложного процесса зоны выветривания, в котором по понятным причинам, одновременно, принимает участие и окисление.

 

Мы видели также, что все восстановленные тмс или иначе соединения углерода, азота, серы, водорода, фос фора, железа, марганца и др. опять подвергаются тем или иным путем окислению. Если прибавить к этому, что помимо восстановленных вадозных соединений в коре выветривания происходит окисление и целого ряда пришедших сюда ВНОРЪ ю в е н и л ь н ы х соединений (водорода, углеводородов, серы и др. самородных элементов, сернистых металлов и пр.), то мы должны прийти к заключению, что, хотя окисление и имеет здесь свое противоречие в форме восстановления все же для коры выветривания оно является одним из г л а в- и ы х в еду щ и х процессов, предопределяющих ее дальнейшее изменение.

 

Правда, ряд самородных элементов, попадая в кору выветривания, обнаруживает достаточно постоянную устойчивость против окисления и долго сохраняется в неокисленном состоянии. Но эти элементы или не играют в зоне выветривания существенной роли (Pt, Au, Ir, Pd, Os и др.), или же, как это обнаруживает азот, несмотря на всю свою пассивность и химическую инертность, они все же тем или иным путем дают кислородные соединения.

 

 

 

К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания

 

 

Последние добавления:

 

Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы

 

Значение воды

 

Онежское озеро   Криогенез почв  

 

 Почвоведение - биология почвы

 

Происхождение и эволюция растений 

 

Биографии ботаников, биологов, медиков