（一）硫库和全球硫循环

火山活动会释放含硫气体。强烈的火山喷发能直接将含硫物质推入大气平流层，对地球气候产生很大影响。岩浆热动力学计算表明：火山在高温状态下释放的气体主要是SO2，在低温状态下H2S是主要气体。最近的研究表明：全球火山硫通量不会低于每年10百万吨。

生物质燃烧为挥发性含硫气体的强释放源。生物质燃烧释放硫与人为的行为有关，如森林受控燃烧，木材燃烧和农用秸秆的燃烧等，也与纯自然行为（如野火）有关。以干物质计，植物平均含硫约为0.2%。假如每年燃烧的干物质为8700百万吨，那么每年硫释放量约为17百万吨。在燃烧过程中约50%的硫释放进入大气层，其余部分则保留在灰分中。生物质燃烧释放含硫气体的量估计为每年2～3.5百万吨。

内陆的淡水体系如湖泊和河流等也能释放挥发性含硫气体。由于流速和水量变化很大造成其硫释放量也有很大的差异，所以对河流系统挥发性硫释放的研究很少。Kim和Andreae分别对美国东海岸几个港口湾的横断面上的二甲基硫和二硫化碳进行测试。结果表明，二甲基硫是水体产生的主要挥发性含硫物质，以微摩尔级存在。二甲基硫的释放量和水体的含盐量之间有正相关关系，即随着水体盐浓度的减少，二甲基硫的释放量也相应减少。

最大的硫库存在于地壳中，由惰性元素硫沉积物、硫金属沉积物，如黄铁矿和石膏及埋藏的化石燃料中的硫组成。第二大硫库是存在于海洋中的硫酸盐，该库循环缓慢。较小和更活跃的硫库是陆地和海洋环境生物量和有机物中的硫。

进入海洋的硫，一部分以沉积的方式，亿万年之后成为煤或石油中的硫，另一部分进入生物体被吸收。生物体中的硫在生物体死亡腐败过程中，一部分以硫化氢的方式进入大气，其余的又重回到土壤，使循环得以继续。而大气中的硫却以降水的形式落到海洋、土壤中，又开始了它们下一轮次的循环。

硫循环通常进行得较为迅速，而含硫岩石的剥蚀、沉积和抬升等其他过程则需要长得多的时间。火山和人类活动（一般是工业活动）将硫带入环境。导致全球硫库不平衡的人类活动首先是采矿，使大面积的硫化金属矿石暴露在空气中，形成酸性矿水。其次是化石燃料的燃烧，当人类燃烧含硫的矿物燃料时，释放出来的二氧化硫可以与大气中的水分混合，形成酸雨，从而导致环境恶化。

（二）微生物在硫循环中的作用

硫是自然界最丰富的元素之一，且以不同的形式存在，这些不同形式的硫在微生物的作用下可以相互转化，构成了硫的生物地球化学循环。

硫酸盐还原菌和硫氧化菌是推动硫循环的重要微生物。硫酸盐还原菌把硫酸盐还原为硫化物，同时消耗土壤中的有机物质；硫氧化菌把还原性硫化合物氧化为硫酸盐，缓解土壤中硫化物的积累，它们共同维持硫循环的动态平衡。

微生物在硫循环过程中的作用途径主要有以下四种。

1.矿化作用

动物、植物和微生物尸体中的有机硫化物，被微生物降解成无机物的过程称为分解作用或有机硫化物的矿化。硫从有机分子中释放可在好氧和厌氧条件下发生。在有氧条件下，分解的最终产物是硫酸根离子，可供植物和微生物利用；在缺氧情况下，特别是在蛋白质物质腐解时，累积硫化氢和有气味的硫醇等。一般能分解有机氮化物的氨化微生物，都能分解含硫蛋白质并从中获得能量。

在海洋环境中，藻类代谢的一个主要产物是二甲基巯基丙酸内盐（DMSP）。二甲基巯基丙酸内盐的主要降解产物是二甲硫。硫化氢和二甲基硫都是挥发性化合物，一旦进入大气，这些化合物就会被光氧化成硫酸盐。

化石燃料燃烧产生亚硫酸盐。

2.同化作用

微生物利用硫酸根离子和硫化氢，组成本身细胞物质的过程称为硫素的同化作用。大多数的微生物能利用硫酸根离子作为唯一硫源，把它转化为含巯基的蛋白质等有机物。少数微生物能同化硫化氢。(www.daowen.com)

3.还原态无机硫的氧化作用

无机硫的氧化作用，也称硫化作用，它是微生物氧化硫化氢、元素硫或硫化亚铁等生成硫酸盐的过程。

自然界能氧化无机硫化物的微生物主要是硫细菌，大体上可分成三大类。

（1）硫黄细菌

硫黄细菌氧化硫化氢为元素硫，贮积在细菌体内，当环境中缺少硫化氢时，细胞内贮积的硫黄颗粒能继续被氧化成硫酸根离子。这类微生物主要有贝日阿托菌属和发硫菌属，它们均是丝状细菌，生存在含硫的水中，对硫化氢的浓度要求很严格，能将硫化氢氧化为单质硫。此外，硫黄细菌还有辨硫菌属、亮发菌属、球衣菌属、透明颤菌属和硫螺菌属中的一些种类。

（2）无色氧化硫细菌

该类细菌属于硫杆菌属，为专性或兼性化能自养型细菌，能从氧化硫或硫化物中获得能量，产生硫酸，同化二氧化碳合成有机物。革兰氏阴性，无芽孢，细胞内通常不贮藏硫黄颗粒。硫杆菌广泛分布于土壤、淡水、海水、矿山排水沟中，有氧化硫硫杆菌、排硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、新型硫杆菌等，它们均为好氧菌。还有兼性厌氧的脱氮硫杆菌。

（3）有色氧化硫细菌

这类细菌体内含有特殊的细菌叶绿素和其他类胡萝卜素，从光中获得能量，并进行光合作用同化二氧化碳，有自养型和异养型两种。光能自养型氧化硫细菌以硫化物和硫代硫酸盐作为电子供体，以二氧化碳作为碳源。这类细菌主要是着色菌属和绿菌属中的一些种类，大都为厌氧菌。光能异养氧化硫细菌以简单的有机酸类和醇类为电子供体和碳源，以光能为能源。这类细菌包括红螺菌属、红假单胞菌属、红微球菌属和绿丝菌科的细菌，它们都能进行光照厌氧或黑暗好氧呼吸作用。

4.硫酸盐的还原作用

无机硫化物的还原作用是在厌氧条件下，微生物将硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐和次亚硫酸盐还原成硫化氢的过程，也称为反硫化作用。在此反应中，微生物利用硫酸根离子等硫化物中的氧作为最终氢受体，氧化有机物获得能量，这就是通常所说的反硫化作用。

反硫化作用具有高度特异性，主要由脱硫弧菌属来完成。该属菌为严格的厌氧菌，革兰氏阴性，无芽孢。该菌能在许多不同的有机基质上异养生长，利用硫酸盐、硫代硫酸盐或元素硫作为电子受体。脱硫弧菌属的不同种，以乳酸盐、丙酮酸盐或苹果酸盐为基质，还原硫酸根离子的反应并不完全相同。有的种在缺乏硫酸根离子时，即使有有机质存在，也不能生长；而脱硫弧菌在缺乏硫酸根离子时，也能在含丙酮酸的基质中生长；普通脱硫弧菌即使有硫酸根离子存在，也不能在有苹果酸的培养基上生长。

除脱硫弧菌外，脱硫肠状菌属的细菌也能进行反硫化作用。脱硫弧菌适宜于生长在污泥和沼泽地中，以及排灌不良的土壤中，利用硫进行呼吸。

这些硫酸盐还原菌（SRB）都是严格厌氧的化能异养型生物，能利用氢气作为电子供体推动硫酸盐还原。

硫酸盐还原菌是厌氧细菌菌群的一部分，它们与发酵细菌、产甲烷菌一起将有机物彻底矿化为二氧化碳和甲烷。

硫酸盐还原的终产物是硫化氢。硫化氢能被化能自养或光能自养的微生物吸收而被重新氧化，也能挥发进入大气，或同金属反应形成金属硫化物。