工业和能源生产迅猛发展，将一些有害物质（其中包括硫的化合物）排放到环境中。其中大部分对地球上所有动物机体都有危害。此外，大气、水体、土壤中的有害物质浓度的增大能使自然界中硫的天然循环遭到破坏。

显而易见，保护地球上生态平衡的任务要求对硫的生物地球化学循环、对人类活动影响这些过程的作用，以及对消除人类活动的影响进行研究，以免带来卫生和生态上的不良后果。

为了明确这个问题的重要性，我们想查清和论述含硫化合物的排放源，评价清除这些含硫化合物的可能性，哪怕减少点也好。我们对硫的天然循环不想作详尽的研究，只是简略地谈谈该元素在生物循环中的重要性。

硫是地球上分布很广的元素，其储量在不久的将来未必用得完，硫以纯硫（天然硫）的形式和以无机化合物和有机化合物（除了金，铂金和惰性气体外，几乎能同门捷列夫元素周期表中所有元素组成硫化物）形式存在于自然界。沉积岩和火山岩里面含有硫。含硫的主要矿物有：黄铁矿（FeS₂）、闪锌矿（ZnS）、方铅矿（PbS）、硬石裔（CaSO₄）、石膏（CaSO₄·2H₂O）、芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）和燃料矿（煤、石油、油页岩）。水圈里含有相当多的硫：海水里达到0.09%（12×10¹⁴吨），岩石圈里（硫化物、硫酸盐和有机化合物）含量低—些，为0.047 ~ 0.06%，而大气中仅0.0000025%。

硫是重要的生物元素：植物机体里硫的含量为0.02 ~ 1.8%，人体里硫的含量为0.4%左右。虽然生物硫的数量不大，但其天然化合物（氨基酸、蛋白质、酶和激素）在活质的结构组织里和有机体的新陈代谢过程中起着重要的作用。

硫的生物循环包括植物和微生物还原和氧化硫的化合物（含硫的有机物在植物和微生物的细胞中进行合成）。动物从植物中或者依靠胃肠道微生物区系的活动得到这些现成的化合物。在代谢过程中，有机物中的硫一部分又变成硫酸盐，它们排出体外后可以进行再循环。

土壤里的硫在生物循环中起着重要作用，因为它是供给植物营养的关系到植物生命的元素的主要来源。在不同国家土壤中硫的含量不等，每一百克土壤中硫的含量在0.1 ~ 3500毫克之间，其中能被植物吸收的硫酸盐的含量不超过10 ~ 25%。微生物在土壤里的硫的复杂变化中起第一位的作用。它们把硫的有机化合物氧化为硫酸盐，而首先是某些种微生物区系把硫的有机化合物还原成硫化氢（H₂S）——一种不仅对动物机体有毒，而且能使金属制品腐蚀的化合物。因此，制造和维护管道时备有土壤中硫的含量和土壤中硫的基本变化特性的土壤图非常重要。这种图能防止管道腐蚀及其线路上的事故。所谓土壤对金属的侵袭力成了最近专门研究的对象。

研究土壤中硫的状况、制定缺硫的诊断方法、评价含硫肥料使用的效果，现在具有重要的经济意义。根据国外研究者的预测，土壤中缺硫的现象将日益严重。其原因是收获时带走的硫急剧增加。带走的硫的数量取决于植物的生物特征，每公顷为10 ~ 80公斤，而在使用许多不含硫的肥料时，土壤中的硫逐年减少。

硫同氧、氢、氮和碳一样，不仅参加活机体中的基本化学过程，而且参加水困、大气和岩石圈中的基本化学过程。大气在硫的循环中占有最重要的位置，因为这是含硫的化合物转移的基本途径，还因为被污染的空气对人的健康有害，当然，对地球上所有动物的健康也有害。

进到地球大气中的硫的总量估计每年为2×10⁸吨。大气中含硫的化合物来自天然源和人类活动源，而且后者的比重占整个硫的1/3。

硫的化合物究竟来自哪些天然源呢？大约每年有1.3×10⁸吨硫以硫酸盐的形式来自海洋表面（其中约10%转移到陆地上，而余下的回到海洋里）；有0.5×10⁸吨硫（主要是二氧化硫、硫化氢和少量挥发的硫和硫酸盐）在火山爆发时分离出来；对0.82×10⁸吨硫（以硫化氢的形式）在有机物腐烂时产生。

天然气和石油开采、石油加工、木材加工、纸浆造纸和能源工业，以及有色金属是硫的主要人类活动源，正因为此，在地球上的工业区进到环境中的硫的化合物比来自天然源的多得多。

从所有硫的化合物中分离到大气中最多的是：二氧化硫95%，硫化氢约4.28%，而二氧化碳、硫醇和硫化物不到1%。

在固体和液体燃料燃烧时，排放到大气中的二氧化硫的基本数量分别是50%和40%，在石油加工和石油化工企业周围，方圆8 ~ 12公里范围内（视这些企业的生产能力而定）发现有该气体，它在7天之内不会氧化。

工厂企业也把二硫化碳排放到大气中，诚然，植物也排出一部分二硫化碳：被叶子吸收的二氧化硫并非全部变成硫酸盐，其中一部分转为二硫化碳，跑到环境中。进到大气中的硫的化合物发生化学变化。例如，硫化氢自发地（或是在石油液化气燃烧时）在空气中氧化成二氧化硫（在2 ~ 2.4天）。首先，二氧化硫氧化为三氧化硫；然后，三氧化硫和水蒸气一起生成硫酸，最后变成硫酸盐。现在在16 ~ 18公里高的恒温层发现含有硫酸盐微粒的气溶胶层。它的存在同火山活动和工业上排放的羰基硫化物（SCO）有关。目前认为羰基硫化物有重要意义，因为在恒温层羰基硫化物的积累能产生二氧化碳过剩的温室效应。

人造纤维工厂排放的含硫化合物对空气的污染极小：每生产一千吨产品，排放60 ~ 70吨硫化氢，排放180 ~ 190吨二氧化碳。据发现，它们在离企业3 ~ 5公里的范围内。

各种各样的含硫的化合物除了污染空气外，还污染水体。在石油开采区，油层与蓄水层隔离不好时，硫的化合物可进入水层里面，出现饮用水被硫的化合物污染的危险性。钻井的密封被破坏导致硫层污染表面的蓄水层。油田的污水通过钻井用来给石油层注水，虽然这种注水是利用油田污水的措施，但是质量不大好的钻井技术设备还是会引起硫的化合物污染表面的水。

石油加工厂，尤其是那些含硫和含高硫的石油加工厂是以含硫的化合物污染表面水体的强污染源。在这些企业的工艺过程中会产生含有某种含硫物质的杂质（其中有硫化氢）的污水。

纸浆造纸厂排放的含硫的化合物对水体的污染更为严重。例如，一个硫酸盐纸浆年产量为50万吨的企业，为了对其排放到水体中含硫的化合物（甲硫醇300 ~ 670毫克/公升，二甲硫化物230 ~ 1900毫克/公升，硫化氢30 ~ 190毫克/公升）进行生物化学氧化，需要150吨氧。如果考虑到生产纸浆和纸的总产量，那么污染表面水体和空气的范围会相当之大。仅仅生产一吨纸浆所排放到水体里的废物数量等于四千人的村庄排放的生活污水。正是纸浆造纸企业排放出没有完全净化的污水严重地恶化了水体的水质。

最终，被污染的空气中的硫的化合物落到水体（也落到土壤里），工厂企业排放的二氧化硫最后以酸雨的形式落下，改变着土壤中微生物区系的培养基的pH值和水中动物的生活环境，渗透到人的饮用水中。世界各国每一公顷土地上所降酸雨中的硫不等，在0.5 ~ 168公斤之间。

我们在前面已经谈到，来自人类活动源的硫1971年占进到大气中硫的总量的1/3。然而，生产的增长和经济中硫的化合物使用范围的扩大可增大其在环境中的浓度。根据一些研究人员的计算，现在硫的化合物总量的一半来自技术因素源（人类活动源），根据对2000年的预测，从人类活动源进到环境中硫的数量将等于来自天然源的硫的数量。

讲到环境中硫的化合物的范围之大，对居民（一般说对一切有生命的东西）健康影响之坏，需采取一整套减少由人类活动源排放硫的化合物的措施。当然，必须改进燃料的开采、加工，及其净化设备与工艺过程，而精炼（脱硫）燃料合理得多，因它是二氧化硫的主要来源，这么说，就不必用价格昂贵的、操作复杂的和无利可图的方法回收烟气中的二氧化硫了吗？在一些工业发达的国家，对锅炉燃料已采用直接加氢精制法。在我国一些大的石油加工和石油化工中心也计划制造用直接加氢精制法（目前在这样的企业净化石油产品中硫的化合物是采用的另外一种加氢精制法，即催化加氢）精炼含硫的重油的装置。此外，苏联正在运用以专门的吸着剂净化天然气中的硫化氢和其他硫化物的装置。这种净化方法不仅用于石油加工和石油化工企业，而且还直接用于气田里。

预先把燃料的有机部分气化殆尽，从中分离出硫化氢，随后燃烧掉，这是同燃烧含硫的煤的火电站排放烟气作斗争的大有前途的根本方法之一。另一种方法是，制取液体燃料，加氢精制煤。据计算，减少排出烟气中一半的硫的氧化物，每年可以得到约3000万吨纯硫（在世界范围内）。因此，须特别重视研究从烟气中回收硫的氧化物的有效方法。加氢精制几乎能把原煤中含的所有的硫，以及50 ~ 70%的硫酸盐和硫化物全部转化为硫化氢，用这些硫化氢来提取纯硫。

遗憾的是，净化硫酸盐纤维联合企业排放的废气还是个难题。迄今为止，净化的方法尚未得到广泛应用，尽管试验装置的研究卓有成效。这些方法能回收93%的甲硫醇和硫化氢，100%的二氧化硫。布拉茨克纸浆造纸联合企业在使用这种回收甲硫醇和二甲硫化物的装置（有效系数90%左右）。这不仅能净化排放的废气，而且还能得到贵重的稀有产品сульфан（可燃气体的乙硫醇）。当然，此种净化方法不能同时回收废气中的硫化氢和二氧化硫。

因此，在目前保护环境免受硫化物的污染，主要靠工业上燃料（首先是重油和煤）的精炼方法的研制和采用。减少硫的化合物也可用无废工艺和净化废气的方法。重要的是，这些不仅是卫生措施，采取这些措施还能弥补一部分作为化工原料（首先是化肥生产）的硫的短缺。世界上硫的生产目前暂时供过于求，但有时从生产的废物中回收比从天然源开采有利。例如，在加拿大，生产中使用的硫的98%是在加氢精制气体和石油产品时从硫的化合物中提取的。因此，净化和改善气体和液体燃料的质量，是极大的硫化物的补充源（对我们这个主要储藏含硫和含高硫的石油国来说，特别现实）。

在改善废气、污水净化方法和精炼燃料的同时，必须绘制污染物图，并研究其在自然界的命运。凭借污染物图可评价某个地区总的生态形势，以便在长期计划和设计中用这些资料作依据。为此，必须对工厂企业具体分类，确定其污染物对自然环境危害的程度，对一切有害物质的污染源进行登记。绘制污染物图必须建立在对大气和水的污染物状况的监测之上。

为了保护天然综合体免受污染，对外部环境中的化学物质规定定额十分重要。迄今为止，我国制定了工厂企业、大气和水（主要是日常生活和养鱼的水体）的卫生定额的标准和方法。在制定生态系统容许载荷方面，情况差些。

众所周知，各种动物对化学杂质的敏感性差异很大，这不仅取决于其自然特性，而且还取决于其生活环境（水里、土里或地上）。例如，经常和杂质接触的水生动物对于水中的杂质比仅是为了饮用而需要水的陆地动物（其中包括哺乳动物）敏感得多。因此，空气中二甲硫化物（0.01毫克/公升）和二甲二硫化物（0.04毫克/公升）的卫生标准完全不适用于水，因为这样的浓度对水中的无脊椎动物来说几乎有致命的危险。

从化学化合物对人体、哺乳动物，以及植物、无脊椎动物和微生物区系的影响出发，制定大气中化学化合物的标准尚无充分的根据。正因为此，加之自然群落、地球上不同地区的异类化合物的迁移和解毒作用的差异，所以世界上没有统一的标准，而各国现有的标准都不相同。例如，美国通过了空气中二氧化硫的两个卫生标准：第一，为0.08毫克/立米；其次，系根据最易受害的植物的敏感性计算的，为0.06毫克/立米（年平均指数）。而我国二氧化硫的最大容许值为0.05毫克/立米。

大家知道，微生物群落在土壤和水里的硫的化合物的变化中起很大作用，自然，因地制宜地研究这些过程的主要方面并弄清控制这些过程的可能性，应当成为主要研究对象。

现在硫广泛应用于工业的各个方面，并且是重要原料之一。此外，硫酸的生产被认为是一个国家的化学潜力的指数。硫用于农业、建筑业和筑路中。为了生产塑料和弹性产品，因而硫将得到更广泛的用途是有根据的。既然硫的化合物现在对环境污染之大，那么很清楚，这将会引起世界未来的不安。但现在与大气、水和土壤的污染所作的斗争已经就具有全球性了。

[《自然》[苏）1984年第2期]