1.2.2. Биологические источники.

В отличие от геологических источников биологические не яв­ляются крупным прямым источником поступления частиц в атмосферу, за исключением лесных пожаров (лесные пожары служат значительным источником углерода, т. е. частиц сажи).

Кроме того, живой лес играет большую роль в обмене газов атмосферой. Основные газы атмосферы О₂ и СО₂ вовлечены в процессы дыхания и фотосинтеза. Однако лесами выделяются также огромные количества следовых органических соединений. Такие терпены, как пинен и лимонен, придают лесам их чудесный аромат.

Н₃С СН₂. Лимоеан

Лимонен содержится в лимонном, апельсиновом маслах, сосновой хвое, еловых шишках.

Леса являются также источниками органических кислот, альдегидов и других органических соединений.

Хотя леса представляют мощный источник газов, особенно важную роль в генерации атмосферных следовых газов играют микроорганизмы. Метан — газ, который накапливается вследствие протекания реакций в анаэробных системах. Влажные почвы маршей рисовников служат средой обитания микроорганизмов так же, как пищеварительный тракт жвачных животных, например крупного рогатого скота.

Почвы Земли богаты соединениями азота, дающими начало всему спектру активных химических процессов с участием азота, в результате которых накапливаются многие азотсодержащие следовые газы. Можно взять мочевину (NH₂CONH₂), присутствующую в моче животных, как типичное азотное соединение почв, накапливаемое биологическим путем. В результате гидролиза NH₂CONH₂ разлагается до аммиака (NH₃) и CO₂ согласно уравнению

NH₂CONH_{2 (водн.)} + Н₂О_(ж) → 2 NH_3(г) + CO₂(г) (1.8)

Если почва, где произошел этот гидролиз, имела щелочную реакцию, то выделяется газообразный NH₃, тогда как в условиях ки­слой среды он прореагирует с образованием иона аммония:

NH_3(г) +Н⁺→ NH⁺_4(водн) (1.9)

Растения могут поглощать почвенные NH₃ или NH⁺₄ прямым путем, а некоторые микроорганизмы, например Nitrosomonas, окис­ляют NH⁺₄, используя его в качестве источника энергии в процессе дыхания так же, как другие клетки используют восстановленные со­единения углерода. Одной из возможных является реакция

2NH_3(г) + 2О₂(г) → N₂O (г) + 3H₂O(г) (1.10)

Это биологический источник оксида азота (N₂O), важного и достаточно, устойчивого газа тропосферы. В природе протекают многие другие реакции с участием соединений азота, в процессе которых образуются газы NH₃, N₂, N₂O и оксид азота NO.

Деятельность микроорганизмов в океанах также является мощ­ным источником следовых газов. Морская вода обогащена растворенными сульфатами и хлоридами и, в меньшей степени, солями других галогенов: фтора, брома, йода. Морские микроорганизмы используют эти элементы в метаболизме, в результате чего образуют серу и галогенсодержащие следовые газы.

Органические сульфиды, продуцируемые морскими микроор­ганизмами, вносят особо существенный вклад в накопление серы в атмосфере. Наиболее типичным соединением является диметилсульфид ДМС; [(СН₃)₂S]. Это летучее соединение образуется морским фитопланктоном в верхних слоях океана Вт процессе гидролиза бета-диметил-сульфопропионата ДМСП [(СН₃)₂S⁺СН₂СН₂СОО^-] до ДСМ и акриловой кислоты (СН₂СНСООН):

(СН₃)₂S⁺СН₂СН₂СОО^- → [(СН₃)₂S + СН₂СНСООН

Другим важным соединением серы, выделяемым океанами, является карбонилсульфид (СОS). Он может образовываться в результате реакции между дисульфидом углерода и водой:

CS_2(водн) + H₂O_(г) → OSC_(г) + H₂S

и, несмотря на то, что поток его в атмосферу меньше, чем ДМС, из его устойчивости следует, что он будет накапливаться в больших концентрациях. Эти серосодержащие газы малорастворимы в воде, что способствует их выходу из океанов в атмосферу.

Хорошо известно существование органических галогенпроизводных в атмосфере. Несмотря на очевидную зависимость от антропогенного источника, представленного жидкостями, применяемыми для химчистки, в огнетушителях и распыляемыми аэрозолями, суще­ствует также множество биологических источников. Метилхлорид (СНзС1), наиболее распространенный в атмосфере галогеноуглеводород, происходит в первую очередь из плохо изученных морских ис­точников; некоторый вклад вносят также микробиологические процессы на суше и сгорающая биомасса. Бром- и йодсодержащие орга­нические соединения также выделяются океанами, а распределение морского йода по поверхности суши служит значительным источни­ком этого необходимого следового элемента для млекопитающих (базедова болезнь, возникающая в результате дефицита йода, особенно распространена в областях, удаленных от океана).