ZWAVELCYCLUS: STADIA EN BELANG - BIOLOGIE - 2026

De zwavelcyclus is de reeks processen waarmee zwavel in verschillende moleculen door de natuur wordt getransporteerd. Zwavel reist door de lucht, bodem, water en levende wezens. Deze biogeochemische cyclus omvat de mineralisatie van organische zwavel tot zwavel, de oxidatie tot sulfaat en de reductie tot zwavel.

Zwavel wordt opgenomen door microben en vormt verschillende organische verbindingen. Zwavel is een zeer overvloedig element in het heelal; Het wordt als een niet-metaal beschouwd, de kleur is geel en heeft geen geur. Zwavel komt vrij in de atmosfeer door het verbranden van fossiele brandstoffen, zoals steenkool.

In de atmosfeer komt zwavel voor in de vorm van zwaveldioxide (SO2) en kan het op drie manieren binnendringen: door de afbraak van organische moleculen, door vulkanische activiteit en geothermische ventilatieopeningen, en door het verbranden van fossiele brandstoffen. Door mensen.

Zwavelatomen zijn een belangrijk onderdeel van de structuur van eiwitten. Zwavel wordt aangetroffen in het aminozuur cysteïne en is betrokken bij de vorming van een type binding dat een disulfidebrug wordt genoemd. Deze bindingen zijn essentieel bij het bepalen van de driedimensionale structuur van eiwitten.

Stadia

De zwavelcyclus omvat de beweging van dit element in vele richtingen door de atmosfeer, de hydrosfeer, de lithosfeer en de biosfeer. In de lithosfeer vinden de erosieprocessen van de rotsen plaats waarbij de opgeslagen zwavel vrijkomt.

Zwavel ondergaat een reeks chemische transformaties terwijl het door verschillende media wordt getransporteerd. Tijdens zijn reis doorloopt zwavel vier fundamentele chemische fasen:

- Mineralisatie van organische zwavel tot anorganische vorm, zoals waterstofsulfide, elementaire zwavel en andere op zwavel gebaseerde mineralen.

- Oxidatie van waterstofsulfide, elementaire zwavel en sulfaatgerelateerde mineralen.

- Reductie van sulfaat tot zwavel.

- Microbiële immobilisatie van zwavelverbindingen en daaropvolgende opname in de organische vorm van zwavel.

Zwavelstroom

Ondanks de complexiteit kan de zwavelstroom in drie grote groepen worden samengevat:

De zwavel die wordt aangetroffen vormt verbindingen

In deze groep bevinden zich atmosferische zwavel, organische zwavel, anorganische zwavel (mineralen), gereduceerde zwavel en zwavel die sulfaten vormt.

Sulfaat wordt opgenomen door planten en micro-organismen, die ze opnemen in hun organische moleculen. Dieren consumeren deze organische vormen vervolgens via het voedsel dat ze eten, waardoor de zwavel langs de voedselketen wordt verplaatst.

Zwavel komt in de bodem

Zwavel wordt op verschillende manieren in de bodem opgenomen; bijvoorbeeld door atmosferische depositie, door het gebruik van meststoffen van dierlijke oorsprong, door plantenresten, door het gebruik van minerale meststoffen en door erosie van gesteenten.

De zwavel die uit de grond komt

Zwavel wordt op verschillende manieren uit de bodem verwijderd. Bijvoorbeeld wanneer planten sulfaten opnemen via hun wortels, wanneer gewassen worden geoogst en wanneer sommige gereduceerde verbindingen vervluchtigen.

Een ander deel van de zwavel in de bodem gaat verloren door kwel, afspoeling en erosie. Vulkanen en sommige gassen die worden geproduceerd door organische ontbinding zijn een andere bron van zwavel die rechtstreeks naar de atmosfeer wordt overgebracht.

Het grootste deel van de zwavel op aarde wordt echter opgeslagen in rotsen, mineralen en sulfaatzouten die diep in oceaansedimenten zijn begraven.

Belang

Hoofdbestanddeel in chemische verbindingen

Zwavel is een belangrijke voedingsstof voor organismen omdat het een fundamentele component is van de aminozuren cysteïne en methionine, evenals andere biochemische verbindingen.

Planten voorzien in hun voedingsbehoefte aan zwavel door minerale verbindingen uit de omgeving op te nemen.

Geassocieerd met de productiviteit van planten

In bepaalde situaties, met name in de intensieve landbouw, kan de beschikbaarheid van biologisch nuttige vormen van zwavel een beperkende factor zijn voor de productiviteit van planten; bijgevolg is de toepassing van op sulfaat gebaseerde meststoffen noodzakelijk.

Erkenning van het belang van sulfaat voor plantengroei en groeikracht, evenals het nutritionele belang van zwavel voor menselijke en dierlijke voeding, heeft geleid tot een grotere nadruk op onderzoek naar sulfaatabsorptie-, transport- en assimilatieprocessen. .

Noodzakelijk om eiwitten te bouwen

Na binnenkomst in de fabriek is sulfaat de belangrijkste vorm van transport en opslag van zwavel. Zwavel is nodig voor de opbouw van eiwitten, enzymen en vitamines, het is ook een belangrijk ingrediënt bij de vorming van chlorofyl.

Gewassen met een tekort aan zwavel vertonen doorgaans groeibeperkingen. Zo zien planten met een gebrek aan zwavel er dunner en kleiner uit, worden hun jongere bladeren geel en wordt het aantal zaden verminderd.

Commercieel gebruik

Naast de productie van kunstmest heeft zwavel ook andere commerciële toepassingen, bijvoorbeeld in buskruit, lucifers, insecticiden en fungiciden.

Bovendien is zwavel betrokken bij de productie van fossiele brandstoffen vanwege het vermogen ervan te werken als oxidatiemiddel of reductiemiddel.

Geassocieerd met milieuschade

Zwavelverbindingen kunnen ook in verband worden gebracht met aanzienlijke milieuschade, zoals zwaveldioxide dat de vegetatie beschadigt, of zure afvoeren geassocieerd met sulfiden die ecosystemen aantasten.

Menselijke invloed op de zwavelcyclus

Menselijke activiteiten hebben een belangrijke rol gespeeld bij het veranderen van de balans van de mondiale zwavelcyclus. Bij het verbranden van grote hoeveelheden fossiele brandstoffen, vooral steenkool, komen grote hoeveelheden waterstofsulfidegassen vrij in de atmosfeer.

Wanneer dit gas wordt doorgelaten door regen, wordt zure regen geproduceerd, een corrosieve neerslag veroorzaakt door regenwater dat door zwaveldioxide op de grond valt en het verandert in zwak zwavelzuur dat schade aan aquatische ecosystemen veroorzaakt.

Zure regen beschadigt het milieu door de pH van meren te verlagen, waardoor een groot deel van de fauna die daar leeft, wordt gedood. Het tast ook onnatuurlijke door de mens gemaakte constructies aan, zoals de chemische afbraak van gebouwen en standbeelden.

Veel marmeren monumenten, zoals het Lincoln Memorial in Washington, DC, hebben door de jaren heen aanzienlijke schade opgelopen door zure regen.

Deze voorbeelden tonen de verreikende effecten van menselijke activiteiten op ons milieu en de uitdagingen die voor onze toekomst blijven bestaan.

Referenties

1. Butcher, S., Charlson, R., Orians, G. & Wolfe, G. (1992). Wereldwijde biogeochemische cycli. Academische pers.
2. Cunningham, W. & Cunningham, M. (2009). Milieuwetenschappen: een wereldwijde zorg (11e ed.). McGraw-Hill.
3. Jackson, A. & Jackson, J. (1996). Milieuwetenschappen: de natuurlijke omgeving en menselijke impact.
4. Loka Bharathi, PA (1987). Zwavelcyclus. Global Ecology, (1899), 3424-3431.
5. Meyer, B. (2013). Zwavel, energie en milieu.
6. O'Neill, P. (1998). Milieu Chamistry (3e ed.). CRC Press.