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自然界中硫化氢H2S的成因

2020-11-06 05:10:02

    硫化氢通常出现在炼油厂、化工厂、油/气/水井或下水道、脱硫厂、沼泽地以及其他存在腐烂的地方。天然的来源有火山喷气、细菌作用下动植物蛋白质腐败和硫酸盐的还原等。一些天然气气田和地热区的空气中也含有相当浓度的硫化氢。硫化氢燃烧时生成二氧化硫,空气中的硫化氢也能氧化成二氧化硫,因而增加大气中二氧化硫的浓度。

    硫化氢在自然界形成的原理,也是大多数人有所不知的。在自然界中硫化氢的成因可分为5种:

    1、生物降解是在腐败作用主导下形成硫化氢的过程。腐败作用是在含硫有机质形成之后,当同化作用的环境发生变化,发生含硫有机质的腐败分解,从而释放出硫化氢。这种方式出现在煤化作用早期,生成的硫化氢规模和含量不会很大,也难以聚集。

    2、微生物硫酸盐还原菌利用各种有机质或烃类来还原硫酸盐,在异化作用下直接形成硫化氢。在这个作用过程中,硫酸盐还原菌只将一小部分代谢的硫结合进细胞中,大部分硫被需氧生物所吸收来完成能量代谢过程。一些菌种的有机质分解产物可能会成为另一些菌种所需吸收的营养,这会使有机质被硫酸盐还原茵吸收转化效率提高,从而产生大量的硫化氢。这种硫酸盐还原菌将硫酸盐还原生成硫化氢的方式又被称为微生物硫酸盐还原作用(BSR)。

    该过程是硫化氢生物化学成因的主要作用类型,由于这种异化还原作用是在严格的厌氧环境中进行的,故有利于所生成硫化氢的保存和聚集,但是形成的硫化氢丰度一般不会超过2%,且地层介质条件必须适宜硫酸盐还原菌的生长和繁殖,因此在深层难以发生。

    3、热化学分解指煤中含硫有机化合物在热力作用下,含硫杂环断裂形成硫化氢,又称为裂解型硫化氢。这种方式形成的硫化氢浓度一般小于1%。硫酸盐热化学还原成因主要是指硫酸盐与有机物或烃类发生作用,将硫酸盐矿物还原生成H2S和CO2。

    4、硫酸盐热化学还原是生成高含硫化氢天然气和硫化氢型天然气的主要形式,它发生的温度一般大于150℃。煤和围岩中含硫有机质和硫酸盐岩发生热化学分解(裂解)作用和热化学还原作用,均可生成H2S气体。因煤和围岩中有机质硫含量及煤中硫酸盐硫含量很低,所形成的H2S含量一般不会超过2%。若围岩中硫酸盐岩含量较高时,可产生较多H2S气体。

    5、岩浆成因由于地球内部硫元素的丰度远高于地壳,岩浆活动使地壳深部的岩石熔融并产生含硫化氢的挥发分,所以岩浆中常常含有硫化氢。而硫化氢的含量主要取决于岩浆的成分、气体运移条件等,因此岩浆中硫化氢的含量极不稳定,而且也只有在特定的运移和储集条件下才能在煤层中聚集下来。

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