Сера – биогенный элемент, который почти не бывает в дефиците. В живых организмах сера – основной компонент некоторых аминокислот (цистеин, метионин). Основные звенья круговорота серы:
1) сера усваивается в виде сульфатов растениями и грибами. При этом сера переходит в двухвалентное состояние (S2-) и встраивается в белковые молекулы;
2) сера окисляется до сульфатов (SO32-) микроорганизмами при распаде мертвых тел. Меньшая часть сульфатов снова усваивается растениями, большая часть за счет подвижности сульфат-ионов вымывается в океан;
3) на дне океана бактерии из рода Десульфовибрио отбирают у сульфатов кислород и, тем самым, восстанавливают серу до сероводорода (H2S). Сероводород выносится к поверхности, а затем часть его выносится в воздух;
4) в воздухе сероводород (H2S) быстро окисляется до сернистого газа (SO2), а затем серного ангидрида (SO3), последний соединяется с парами воды и образует серную кислоту (H2SO4);
5) H2SO4 с дождями возвращается на сушу. Таким образом на сушу попадает две трети серы, смытой в океан;
6) происходит приток серы через извержение вулканов;
7) происходит приток сульфидов (S2-) через разрушение горных пород (пирит – серный колчедан FeS2, медный колчедан CuFeS2);
8) приток сероводорода происходит через аэробное разложение органики в болотах.
При сжигании топлива, выплавке металлов, при получение элементарной серы из сероводорода горючих газов в атмосферу в виде оксидов попадает ежегодно около 10 млн. т серы. Это превышает природный сток серы. Количество серной кислоты в атмосфере сейчас вдвое больше, чем 150 лет назад. Кислотность (рН) чистой воды равна 7, рН дождевой – 5,6 за счет растворенного в ней СО2 , рН кислотных дождей может достигать 2,5 (концентрация столового уксуса).
Последствиями кислотных дождей являются:
1) гибель фауны олиготрофных и мезотрофных озер;
2) усыхание хвойных лесов и гибель подроста, особенно в горах. На хвое разрушается восковой налет, и деревья, не в силах удержать влагу, усыхают, особенно зимой, когда влага из почвы недоступна;
3) переход алюминия почвы под действием серной кислоты в растворимое состояние, вследствие чего и гибнут корни растений.
В Европе кислотными дождями повреждено от 30 до 60 % хвойных лесов в зависимости от региона. Также страдают северные леса Канады, США и России. Большое количество кислотных дождей в России выпадает в зоне тундры, где чрезвычайно чувствительные к ним мхи и лишайники гибнут, открывая почвенный покров для термокарстовых процессов.
Основная причина образования кислотных осадков – сжигание ископаемого топлива (в угле и нефти в среднем 1 % серы), при их сгорании образуется SО2. Часть серы выбрасывается в виде сероводорода и метилмеркаптана – опасных ядов. Окислы серы (SО2 и SО3) загрязняют атмосферу в городах, так как входят в состав смога. В 1985 году в Хельсинки подписан международный Протокол о снижении эмиссии серы. На пути снижения количества кислотных осадков международным содружеством достигнуты определенные успехи.