Κύκλος θείου

Ένα από τα πιο διαδεδομένα στοιχεία στον πλανήτη είναι το θείο. Είναι ένα αμέταλλο που είναι κίτρινο, εύθραυστο, άγευστο και άοσμο. Το θείο μπορεί να βρεθεί σε μια ποικιλία πρωτεϊνών. Τα αμινοξέα που περιέχουν θείο όπως η μεθειονίνη, η κυστίνη και η κυστεΐνη απορροφώνται άμεσα από τα φυτά.

Εμφάνιση θείου:

Η καύση ορυκτών καυσίμων, η ηφαιστειακή δραστηριότητα και η αποσύνθεση οργανικών μορίων απελευθερώνουν θείο στην ατμόσφαιρα. Το θείο παγιδεύεται υπόγεια σε πετρώματα και ορυκτά στη στεριά. Οι βροχοπτώσεις, οι καιρικές συνθήκες των βράχων και οι γεωθερμικές οπές το απελευθερώνουν.

Κύκλος θείου:

Το θείο ρέει μεταξύ πετρωμάτων, υδάτινων οδών και ζωντανών συστημάτων στον κύκλο του θείου, που είναι ένας βιογεωχημικός κύκλος. Ο κύκλος του θείου είναι ένας ιζηματογενής κύκλος, αλλά τα αέρια συστατικά είναι το υδρόθειο (H2S) και το διοξείδιο του θείου (SO2). Το θείο παγιδεύεται σε οργανικές (άνθρακας, λάδι, τύρφη) και ανόργανες (νερό) μορφές στο έδαφος και σε ιζήματα (πυρίτης, θειούχα πετρώματα). Τα θειικά άλατα, τα σουλφίδια και το οργανικό θείο είναι οι μορφές με τις οποίες αποθηκεύονται.

Διαδικασία κύκλου θείου:

Ο κύκλος του θείου εξηγείται ως εξής: 

1. Η φθορά των πετρωμάτων απελευθερώνει το θείο.

2. Όταν το θείο έρχεται σε επαφή με τον αέρα, σχηματίζει θειικά άλατα.

3. Τα φυτά και οι μικροοργανισμοί απορροφούν θειικά άλατα και τα μετατρέπουν σε οργανικές μορφές.

4. Το θείο ανεβαίνει στην τροφική αλυσίδα καθώς η οργανική μορφή του θείου απορροφάται από τα ζώα μέσω της τροφής τους.

5. Μερικό από το θείο απελευθερώνεται με αποσύνθεση όταν πεθαίνουν τα ζώα, ενώ άλλα εισέρχονται στους ιστούς των μικροοργανισμών.

6. Το θείο απελευθερώνεται απευθείας στην ατμόσφαιρα μέσω μιας ποικιλίας φυσικών πηγών, συμπεριλαμβανομένων των ηφαιστειακών εκρήξεων, της εξάτμισης του νερού και της διάσπασης των οργανικών αποβλήτων σε βάλτους. Οι βροχοπτώσεις φέρνουν αυτό το θείο στην επιφάνεια του εδάφους.

Βήματα κύκλου θείου:

Τα κύρια βήματα στον κύκλο του θείου είναι τα εξής: 

Αποσύνθεση οργανικών ενώσεων:

Τα αμινοξέα που περιέχουν θείο απελευθερώνονται κατά τη διάσπαση των πρωτεϊνών. Τα βακτήρια Desulfotomaculum μετατρέπουν τα θειικά άλατα σε υδρόθειο (H2S).

Οξείδωση υδρόθειου σε στοιχείο θείο:

Το στοιχειακό θείο σχηματίζεται όταν οξειδώνεται το υδρόθειο. Η διαδικασία οξείδωσης ξεκινά από φωτοσυνθετικά βακτήρια από τις οικογένειες Chlorobiaceae και Chromatiaceae.

Οξείδωση στοιχειακού θείου:

Τα φυτά δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν το στοιχείο θείο που υπάρχει στο έδαφος. Ως αποτέλεσμα, τα χημειολιθοτροφικά βακτήρια το μετατρέπουν σε θειικά.

Μείωση των θειικών:

Το Desulfovibrio desulfuricans μετατρέπει τα θειικά άλατα σε υδρόθειο. Αυτό επιτυγχάνεται σε δύο βήματα: 

1. Για αρχή, το ATP χρησιμοποιείται για τη μετατροπή των θειικών σε θειώδη.

2. Δεύτερον, τα θειώδη ανάγεται σε υδρόθειο.

Οικονομική σημασία του θείου:

1. Κάθε χρόνο, παράγονται εκατομμύρια τόνοι θείου, κυρίως για την παραγωγή θειικού οξέος, μιας ευρέως χρησιμοποιούμενης βιομηχανικής χημικής ουσίας.

2. Λόγω της δυνατότητάς του να λειτουργεί ως οξειδωτικός ή αναγωγικός παράγοντας, το θείο εμπλέκεται άμεσα στο σχηματισμό ορυκτών καυσίμων και των περισσότερων κοιτασμάτων μετάλλων.

3. Ένα από τα περιοριστικά κριτήρια για τη συγκέντρωση πολύτιμων μετάλλων στην πηγή είναι η παρουσία ή απουσία θείου.

Επίπτωση των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στον κύκλο του θείου:

1. Ο παγκόσμιος κύκλος του θείου επηρεάζεται σημαντικά από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Η ποσότητα θείου στην ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς έχει αυξηθεί δραματικά ως αποτέλεσμα της καύσης άνθρακα, φυσικού αερίου και ορυκτών καυσίμων. Η καταβόθρα ιζηματογενών πετρωμάτων έχει επίσης εξαντληθεί.

2. Χωρίς τον ανθρώπινο παράγοντα, το θείο θα ήταν παγιδευμένο σε πετρώματα για εκατομμύρια χρόνια μέχρι να αναπτυχθεί από τεκτονικές δραστηριότητες, μετά από τις οποίες θα απελευθερωνόταν μέσω της διάβρωσης και των καιρικών συνθηκών. Ωστόσο, τώρα ξεθάβεται και καίγεται με υπερβολικά υψηλό ρυθμό.

3. Υπήρξε 30πλάσια αύξηση της εναπόθεσης θειικών αλάτων στις χειρότερα μολυσμένες τοποθεσίες του κόσμου. Η εξόρυξη άνθρακα και η εξόρυξη πετρελαίου με τόσο υψηλό ρυθμό έχει οδηγήσει σε 100πλάσια αύξηση της παγκόσμιας ροής θείου.

Συμπέρασμα:

Το θείο χρησιμοποιείται ολοένα και περισσότερο ως συστατικό των λιπασμάτων, καθώς είναι ένα κρίσιμο θρεπτικό συστατικό για τα φυτά. Η ανεπάρκεια θείου έχει γίνει πρόσφατα κοινή σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες. Ως αποτέλεσμα των ενεργειών που λαμβάνονται για τη μείωση της όξινης βροχής, οι εισροές θείου στην ατμόσφαιρα συνεχίζουν να μειώνονται. Ως αποτέλεσμα, εκτός εάν χρησιμοποιούνται λιπάσματα θείου, το έλλειμμα εισροής θείου είναι πιθανό να επιδεινωθεί.