Роль Бактерий в Образовании и Разрушении Самородной Серы

Биогенной теории образования серы придерживался В. И. Вернадский, указывая, что накопление серы происходит в местах, где обитают серобактерии. Более полно гипотеза биогенного образования месторождений серы была разработана Б. Л. Исаченко.Исследования М. В. Иванова, проведенные в Шор-Су, подтвердили предположение, что процесс образования серы в этом месторождении продолжается и сейчас. Было показано, что в результате деятельности сульфатредуцирующих и тионовых бактерий типа Thiobacillus thioparus в сутки на месторождении откладывается около 170 г серы. Процесс образования самородной серы происходит условиях постоянного подтока сероводородных вод. Низкий окислительно-восстановительный потенциал этих вод и присутствие сероводорода предохраняют серу от дальнейшего окисления.Если вследствие колебания уровня сероводородных вод отдельные участки месторождения выходят из-под их защиты, начинается процесс окисления серы.

Как показало микробиологическое обследование сероносных пород Шор-Су, основную роль в окислении серы играют Th. Thiooxidans. Количество этих бактерий в отдельных образцах достигает 100 000 клеток в 1 г.Шор-Су относится к эпигенетическим месторождениям серы, т. Е. К таким, где отложения серы образовались позднее вмещающих их горных пород. Сингенетические месторождения, в которых сера отлагалась одновременно со вмещающими породами, очевидно, произошли в результате диагенеза (процесса превращения осадков в горные породы) осадков древних водоемов, в которых шла сульфатредукция. Сингенетическое отложение серы в современных водоемах наблюдать не удалось.Примером крупного сингенетического серного месторождения является группа предкарпатских месторождений.Для выяснения происхождения предкарпатских серных месторождений большое значение имели данные по распределению стабильных изотопов серы и углерода в различных породах.

Исследования изотопного состава пород доказали роль сульфатредуцирующих бактерий в восстановлении сульфатов в древнем водоеме.Основную роль в окислении сероводорода, вероятно, играли тионовые бактерии. Окрашенные серобактерии могли развиваться лишь в мелководных водоемах, куда проникало достаточно света, и при относительно невысокой концентрации сероводорода. Бесцветные серобактерии также развиваются при незначительном содержании сероводорода.Жизнедеятельность бактерий могла привести к формированию значительных серных месторождений лишь при наличии большого количества органических веществ, поступающих в водоем извне или образующихся в результате деятельности фитопланктона, а также при отсутствии большого поступления терригенного материала (обломков, принесенных с суши), который путем разбавления мог уменьшить содержание серы.Процесс окисления серы весьма широко распространен на эпигенетических месторождениях в Туркмении, Шор-Су, Гаурдаке, Каракумах.

Поскольку процесс серообразования на этих месторождениях связан с окислением сероводорода в зоне смешения поверхностных и глубинных вод, то даже при небольшом понижении уровня сероводородных вод начинают развиваться окислительные процессы. Окислению способствует значительная пористость серных руд и то, что сера часто располагается по трещинам и стенкам каверн. В аэробных условиях кислородсодержащие воды и микрофлора контактируют с серной рудой. Расположение серы в открытых структурах в пористых вмещающих породах, по мнению М. В. Иванова, приводит к недолговечпости месторождений эпигенетического типа.Сингенетические месторождения расположены обычно в породах горизонтального залегания, перекрывающегося глинистыми или гипсовыми отложениями.

Окисление в этих месторождениях происходит при двух условиях. При осушении рудной залежи, так как в обводненных участках обычно идет бактериальная сульфатредукция и сохраняются анаэробные условия, и при размыве покрывающих отложений {поверхностные воды получают доступ к сероносным породам).На Роздольском месторождении, как показали исследования геологов, процессы окисления проходили в четвертичный период. Затем в результате изменения уровня подземных вод в сероносных породах вновь стали протекать реакции восстановления. В такой среде породы находились до тех пор, пока вновь не началась промышленная разработка месторождения.Таким образом, сингенетические месторождения серы при благоприятных геологических и гидрогеологических условиях могут сохраняться в течение длительного времени.Изучение распространения тионовых бактерий, их физиологии и лабораторные опыты по окислению серной руды показали, что процесс окисления ведут две группы бактерий.

При залегании месторождения в карбонатах окисление серной руды начинает Th. Thioparus, некоторые расы которой имеют оптимальный рН 9,0.Деятельность Th. Thioparus приводит к образованию серной кислоты и снижению рН до 4. Такая реакция среды благоприятна для развития Th. Thiooxidans. Количество Th. Thioparus с повышением кислотности начинает падать и рН снижается до 0,5. В лабораторных опытах с серной рудой и культурой Th. Thiooxidans произошло снижение рН до 0,15, но при этом вся микрофлора погибла.Окислительная деятельность тионовых бактерий на серных месторождениях приносит большой вред - сотни и тысячи тонн руды становятся непригодными для дальнейшего обогащения на фабриках. При разработке серных месторождений нужно постепенно понижать уровень сероводородных вод, не обнажая на долгое время серусодержащие породы.Микробиологические процессы окисления протекают и на складах руды.

Они сопровождаются разогревом руды, что, в свою очередь, ускоряет химическое и биологическое окисле ние. Поэтому долгое хранение на складах ухудшает качество руды, затрудняет ее выплавку. Быстрая переработка руды - один из способов уменьшения потерь от микробиологического окисления серы..