Окислительно-восстановительные процессы в природных водах представляют собой, главным образом, превращения органических соединений. Одним из непременных условий существования водных экосистем являются процессы разложения органических соединений, в результате которых идет окисление соединений до углекислого газа, воды и различных соединений азота, фосфора, серы. Пока имеется в воде свободный кислород, окисление органических соединений идет, как правило, до оксидов элементов в высшей степени окисления, в идеале до СО2 и Н2О.
В анаэробных условиях (при недостатке или отсутствии кислорода в воде) окислительно-восстановительные процессы идут несколько иначе. Микроорганизмы для окисления органических соединений используют кислород нитратов, сульфатов и других соединений. В виде общей схемы процесс анаэробного окисления можно представить так:
COPГ + 2NO3– + 2H+→N2 + 2,5CO2 + H2O
Или так:
COPГ + SO42– + 2H2O→ H2S + 2HCO3–
Разложение органических веществ в анаэробных условиях осуществляется путем брожения с образованием продуктов неполного окисления (спиртов и альдегидов). Примером могут служить следующие реакции:
C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH – спиртовое брожение
C6H12O6 → CH3–CH2–CH2–COOH +2СO2+2H2 – маслянокислое брожение
CH3–CH2–OH → CH3–COOH+ H2 – метановое
CH3–COOH → CO2 + CH4 брожение
4H2 +СO2 → 2Н2O + CH4
