роцессы дыхания и фотосинтеза. Однако лесами выделяются также огромные количества следовых органических соединений. Такие терпены, как пинен и лимонен, придают лесам их чудесный аромат. Леса являются также источниками органических кислот, альдегидов и других органических соединений (вставка 2.7).

Несмотря на очевидность того, что 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 и рисовников служат средой преобладания микроорганизмов так же, как и 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 С02 согласно уравнению

NH2CONH2(№) + Н20(х) -» 2N Н3<г) + СОт. (2.7)

Если почва, где произошел этот гидролиз, имела щелочную реакцию (см. вставку 2.5), то выделяется газообразный NH3, тогда как в условиях кислой среды он прореагирует с образованием иона аммония NHj^h)-'

NH3(r) + Н^водн) -> NH4(b(wih)(2.8)

Растения могут поглощать почвенные NH3 или NH4 прямым путем, а некоторые микроорганизмы, например Nitrosomonas, окисляют NH4, используя его в качестве источника энергии в процессе дыхания так же, как друтие клетки используют восстановленные соединения углерода. Одной из возможных является

2NH3(r) + 202(г, -> N20,rt + ЗН20(г). (2.9)

42 ГЛАВА2

АТМОСФЕРА 43

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, N20 и оксид азота (N0).

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 (F), брома (Вг), йода ([)]. Морские микроорганизмы используют эти элементы в метаболизме, в результате чего образуют серу (S)- и галогенсодержащие следовые газы. Однако содержание азота в поверхностных морских водах настолько низкое, что в действительности океаны являются азотной пустыней. Это означает, что морская вода не служит достаточно большим источником азотсодержащих микрокомпонентных газов.

Органические сульфиды, продуцируемые морскими микроорганизмами, вносят особо существенный вклад в накопление серы в атмосфере. Наиболее типичным соединением является диметилсульфид [ДМС; (СНз)28]. Это летучее соединение образуется морским фитопланктоном, например Phaeocystis pouche-tii, в верхних слоях океана в процессе гидролиза бета-диметил-сульфопропионата [ДМСП; (CH3)2S+CH2CH2COO-] до ДМС и акриловой кислоты (СН2СНСООН):

(CH,)2S+CH2CH2C007,OJ1H) -> (CH3)2Sm + СН2СНСООН<юд,). (2.10)

(2.11)

Другим важным соединением серы, выделяемым океанами, является карбонилсульфид (COS). Он может образоваться в результате реакции между дисульфидом углерода (CS2) и водой:

CS2CI10JIH) + Н20(Г) -» OSC(r) + H2S(r),

ВСТАВКА 2.7. Структура органических молекул

Органические молекулы содержат углерод, водород и часто другие неметаллы — кислород, азот, серу или галогены, например хлор. Сложность органических молекул такова, что часто целесообразнее представлять их в виде простых рисунков, чем записывать формулу. Как было уже показано во вставке 2.2, связи обозначаются в виде черточек между молекулами. Этот принцип используется для того, чтобы показать конфигурацию некоторых органических молекул, обсуждаемых в данной главе.

б) этан

а) метан

Н I

н-с-н I

н

Н Н I I -С-С-Н I I Н Н

в) этен

Н Н

^С = СС

н трихлорфторметан (фреон - II) CI I

F-C-CI

н н

д) диметилсульфид

Н Н I I H-C-S-C-H I I Н Н

в) бензол (кольцо бензола)

ж) метиламин H

н-<Г<н н

II I

н-' vc* чн I

и) фенол ОН

н

з) толуол сн

L

Рис. 1. Органические молекулы: метан (а); этан (в); этен (в) — обратите внимание на двойную связь; трихлорфторметан (Фреон-11) (г); диметилсульфид (д); бензол (е) — двойные связи становятся делокализованными, что изображается в виде кольца. Принято опускать атомы Н при символическом изображении бензола; метиламин (ж) — содержит аминогруппу (NH2); толуол (з); фенол (и); бекзо(а)пирен (к) - ПОЛИЦИКЛИЧНЫЙ ароматический углеводород (ПАУ). Кольцо бензола особенно устойчиво, что позволяет ему быть связующим блоком более крупных молекул, например таких, как бензопнрен.

44 ГЛАВА 2

АТМОСФЕРА 45

и, несмотря на то что поток его в атмосферу меньше, чем ДМС, 1 из его устойчивости следует, что он будет накапливаться в больших концентрациях. Эти серосодержащие газы малорастворимы