Несмотря на относительно высокое содержание серы, главным образом в виде сульфатов, в воде и осадочных породах, этот элемент в изверженных породах присутствует лишь в небольшом количестве. На ранней стадии развития гидросферы сульфаты образовывались, вероятно, главным образом в результате окисления сульфидов изверженных пород и сульфидов вулканического происхождения, но в настоящее время источниками сульфатов служат преимущественно атмосфера и растворы сульфатных минералов осадочных пород. Осадочные породы, особенно органические сланцы, могут также давать большие количества сульфатов путем окисления марказита и пирита. Атмосферные осадки всех видов содержат сульфаты, и, хотя, их абсолютная концентрация обычно менее 2 ч. на 1 млн., они — один из основных растворенных компонентов дождевой воды и снега. Источниками сульфатов в атмосфере служат частицы пыли, содержащие сульфатные минералы, а также газы—двуокись серы и сероводород, которые, окисляясь, дают сульфаты. Сероводород проникает в атмосферу в результате распада органических веществ, иногда его источником являются вулканические газы. В больших количествах сероводород образуется, вероятно, в результате действия сульфатвосстанавливающих бактерий на органическое вещество в топких низинах приливной зоны. Двуокись серы поступает в атмосферу за счет вулканической деятельности, но главным образом от сгорания угля и нефти и в результате выплавки руды, поэтому атмосферные осадки, выпадающие вблизи источников двуокиси серы, обычно имеют высокое содержание сульфатов.
Большинство сульфатных соединений легко растворимы в воде. Из наиболее распространенных природных сульфатных соединений сульфат бария наименее растворим. Количество бария, вызывающее осаждение сульфатных ионов в воде, невелико, поэтому данный процесс — не главная причина уменьшения содержания сульфатов в воде. Стронций, находящийся в воде в большем количестве, чем барий, вызывает в дистиллированной воде осаждение всего лишь 60 ч. на 1 млн. сульфатов. Отсутствие значительных количеств вторичного целестина SrSO4 в воде большинства водоносных горизонтов свидетельствует о том, что этот процесс также играет второстепенную роль в осаждении сульфатов. Восстановление сульфатов бактериями — один из наиболее эффективных природных процессов, способствующих удалению сульфатов из природной воды. Как было отмечено некоторые бактерии, известные под общим названием серобактерий, используют сульфиды и сульфаты в своей жизнедеятельности. Сульфатвосстанавливаю-щие бактерии получают энергию в результате окисления органических соединений и в ходе этого процесса получают кислород от сульфатных ионов подземных вод. При этом в качестве побочного продукта образуется сероводород. Значительное количество этого газа остается в подземных водах, содержащих несколько сотен частей на миллион ионов HS- и H2S в виде газа. Если в воде в умеренно-восстановительных условиях имеется железо, образовавшийся сульфид железа может выпасть в осадок, в результате чего из воды удаляются как ионы железа, так и сульфиды. Если восстановление сульфатов осуществляется почвенными бактериями, большие количества сероводорода поступают непосредственно в атмосферу.
В природных водах концентрация сульфатов изменяется от менее 0,2 до более 100 000 ч. на 1 млн. Наименьшая концентрация их наблюдается в дождевой воде, снеге й подземных водах, подверженных процессу восстановления сульфатов. Наибольшая концентрация сульфатов отмечается в рассолах, содержащих сульфат магния. Подземные воды, контактирующие с изверженными и метаморфическими породами или отложениями, образовавшимися из этих пород, обычно содержат менее 100 ч. на 1 млн. и могут иметь даже менее 1 ч. на 1 млн. сульфатов, если в почве, через которую происходит питание подземных вод, протекает активная деятельность сульфатвосстанавливающих бактерий.
