چرخه گوگرد

چرخه گوگرد

اسلاید 1:  موضوع :چرخه گوگرد 

اسلاید 2: چرخه گوگردگوگرد، عنصری فعال با ظرفیت های پایدار 6+ تا 2- بوده و جزء 10 عنصر فراوان پوسته زمین است. در موجودات زنده، گوگرد اساساً به صورت گروه سولفیدریل (-SH) در آمینواسیدها و پلی مرهای آن وجود دارد. با غلظت های متوسط ppm520، به ندرت محدودیت غذایی به وجود می آورد. به نظر می رسد که رسوبات عنصر گوگرد و معادن سولفیدی منشاء زیستی داشته باشند.

اسلاید 3: فوران آتشفشان فعالیت های پس از آن گوگرد بیشتری را با سرعت نسبتاً کم به اکوسفر وارد می کنند. به جز نمک های مهم سولفات فریک و کلسیم، اکثر نمک های سولفات به راحتی در آب حل می‌شوند. سولفات دومین آنیون عمده آب دریا بوده و در محیط دریا منبعی بزرگ از گوگرد با سرعت گردش کم می باشد. مواد آلی زنده و مرده، منابع کوچکتر اما با سرعت گردش زیاد را تشکیل می‌دهند. منابع بزرگ و دست نخورده گوگرد، سولفیدهای فلزی در سنگ‌ها، رسوبات عنصر گوگرد و سوخت های فسیلی می‌باشند.

اسلاید 4: فعالیت های بشر مثل معدن کاوی نواری و سوزاندن سوخت های فسیلی بخشی از این منابع گوگردی دست نخورده را به گردش در آورده که پیامدهای مخربی چون آلودگی در پی‌داشته است.  جدول : حالت های اکسیداسیون گوگرد در ترکیبات مختلف.

اسلاید 5: جلبک ها، گیاهان و بسیاری از میکروارگانیسم های هتروتروف گوگرد را به شکل سولفات جذب می‌کنند. برای قرار گرفتن در سیستثین، متیونین و کوآنزیم ها به شکل گروه سولفیدریل، سولفات باید تا حد سولفید توسط احیای جذبی سولفات احیاء گردد. جذب مستقیم به صورت سولفید برای اکثر میکروارگانیسم‌ها به دلیل سمیت زیاد سولفید هیدروژن ممکن نیست. در احیای جذبی سولفات با واکنش سریع گوگرد احیاء شده با یک پذیرنده–به عنوان مثال سرین–برای تولید سیستثین از سمیت اجتناب می‌شود.

اسلاید 6: رسوب گوگرد آبی در خاک و رسوبات به تولید مرکاپتان ها و سولفید هیدروژن می‌انجامد. همانند آمونیفیکاسیون، این فرآیند گوگردزدایی نامیده می شود. سولفید هیدروژن و مرکاپتان های فرار اجزای بدبوی تخم مرغ های گندیده و کلم می‌باشند. عملکرد سیستئین دسولفیدراز به صورت معادله 7 نشان داده می شود:(7) 𝑜𝐻− 𝐶𝐻 2 −𝐶𝐻 𝑁𝐻 2 −𝐶𝑂𝑂𝐻+ 𝐻 2 𝑠 𝑆𝐻− 𝐶𝐻 2 −𝐶𝐻 𝑁𝐻 2 −𝐶𝑂𝑂𝐻+ 𝐻 2 𝑂 𝑐𝑦𝑠−𝑑𝑒𝑠𝑢𝑙𝑓𝑖𝑑𝑎𝑠𝑒

اسلاید 7: در محیط های دریایی محصول اصلی تجزیه گوگرد آلی، دی متیل سولفید (DMS) است. این فرآورده ای دی متیل سولفونیوپروپیونات (DMSP، یکی از متابولیت های اصلی جلبک های دریایی که در تنظیم اسمزی شرکت دارد) مشتق می شود. ترکیب DMS در حین تغذیه زئوپلانکتون ها از فیتونکتون ها و همچنین در طی فرآیندهای فساد آزاد می‌شود. DMS فرار از اقیانوس ها خارج می شود؛ براساس بعضی از برآوردها، 90% کل جریان گوگرد از محیط دریا به اتمسفر به شک DMS صورت می‌گیرد.

اسلاید 8: محصول عمده دیگر، سولفید هیدروژن است. وقتی این ترکیبات در اتمسفر آزاد شدند، DMS، سولفید هیدروژن و مرکاپتان ها در معرض واکنش های اکسیداسیون نوری قرار می گیرند که سرانجام به سولفات تبدیل می شوند. سولفید هیدروژن نیز با اکسیژن اتمسفر واکنش می دهد.

اسلاید 9: DMS و سولفید هیدروژن و مرکایتان اکسیدایون نوری سولفات چنانچه سولفید هیدروژن در اتسمفر آزاد نشود، ممکن است در معرض اکسیداسیون میکروبی تحت شرایط هوازی قرار گیرد یا تحت شرایط بی هوازی به طریقه فتوتروفی اکسید شود. تحت شرایط بی هوازی، سولفات همانند عنصر گوگرد به عنوان پذیرنده الکترون عمل کرده و سوبستراهای آلی اکسید می شوند. شکل 6-11 چرخه میکروبی گوگرد را خلاصه کرده است.

اسلاید 10: شکل 6-11 : نمایی از چرخه گوگرد که تبدیلات بیوژئوشیمیایی اشکال احیاء شده و اکسید شده گوگرد را نشان می دهد. R-SH گروه های سولفیدریل پروتئین سلولی را نشان می دهد. به تشابهات بین چرخه نیتروژن و گوگرد توجه کنید.

اسلاید 11: تغییرات اکسیداتیو گوگرددر حضور اکسیژن، ترکیبات احیای شده گوگردی از متابولیسم شیمیولیتوتروف میکروبی حمایت می کنند. Beggiatoa ، Thioploca ، Thiothrix و باکتری گرمادوست Thermothrix باکتری های میکرواثروفیل رشته ای هستند که قادر به اکسیدکردن سولفید هیدروژن طبق معادله 8 می باشند :(8) 𝐻 2 𝑠+ 1 2 𝑂 2 𝑆 0 + 𝐻 2 𝑂 (∆ 𝐺 𝑂′ =−50.1 𝐾𝑐𝑎𝑙 𝑚𝑜𝑙 )