CHU TRÌNH LƯU HUỲNH: CÁC GIAI ĐOẠN VÀ TẦM QUAN TRỌNG - SINH HỌC - 2026

Các chu kỳ lưu huỳnh là tập hợp của các quá trình mà nhờ đó lưu huỳnh được vận chuyển qua thiên nhiên trong phân tử khác nhau. Lưu huỳnh di chuyển trong không khí, đất, nước và các sinh vật. Chu trình sinh địa hóa này bao gồm quá trình khoáng hóa lưu huỳnh hữu cơ thành lưu huỳnh, quá trình oxy hóa thành sunfat và quá trình khử thành lưu huỳnh.

Lưu huỳnh được vi sinh hấp thụ và tạo thành các hợp chất hữu cơ khác nhau. Lưu huỳnh là một nguyên tố rất dồi dào trong Vũ trụ; Nó được coi là một phi kim loại, màu vàng và không có mùi. Lưu huỳnh được thải vào khí quyển bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như than đá.

Trong khí quyển, lưu huỳnh ở dạng lưu huỳnh điôxít (SO2) và có thể xâm nhập vào nó theo ba cách: từ sự phân hủy các phân tử hữu cơ, từ hoạt động núi lửa và các lỗ thông hơi địa nhiệt, và từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Bởi con người.

Nguyên tử lưu huỳnh là một phần quan trọng trong cấu trúc của protein. Lưu huỳnh được tìm thấy trong axit amin cysteine ​​và tham gia vào việc hình thành một loại liên kết được gọi là cầu nối disulfua. Những liên kết này rất cần thiết trong việc xác định cấu trúc ba chiều của protein.

Các giai đoạn

Chu trình lưu huỳnh liên quan đến sự chuyển động của nguyên tố này theo nhiều hướng qua khí quyển, thủy quyển, thạch quyển và sinh quyển. Trong thạch quyển, các quá trình xói mòn của đá xảy ra giải phóng lưu huỳnh dự trữ.

Lưu huỳnh trải qua một loạt các biến đổi hóa học khi nó được vận chuyển qua các phương tiện khác nhau. Trong suốt hành trình của mình, lưu huỳnh trải qua bốn giai đoạn hóa học cơ bản:

- Sự khoáng hóa của lưu huỳnh hữu cơ thành dạng vô cơ, chẳng hạn như hydro sunfua, lưu huỳnh nguyên tố và các khoáng chất gốc lưu huỳnh khác.

- Quá trình oxy hóa hydro sunfua, lưu huỳnh nguyên tố và các khoáng chất liên quan đến sunfat.

- Sự khử sunfat thành lưu huỳnh.

- Sự cố định của vi sinh vật của các hợp chất lưu huỳnh và sau đó kết hợp thành dạng hữu cơ của lưu huỳnh.

Lưu huỳnh

Mặc dù phức tạp, dòng lưu huỳnh có thể được tóm tắt thành ba nhóm lớn:

Lưu huỳnh được tìm thấy tạo thành các hợp chất

Trong nhóm này có lưu huỳnh trong khí quyển, lưu huỳnh hữu cơ, lưu huỳnh vô cơ (khoáng chất), lưu huỳnh khử và lưu huỳnh tạo thành sunfat.

Sulfate được hấp thụ bởi thực vật và vi sinh vật, chúng kết hợp chúng thành các phân tử hữu cơ của chúng. Sau đó, động vật tiêu thụ các dạng hữu cơ này thông qua thức ăn chúng ăn, di chuyển lưu huỳnh dọc theo chuỗi thức ăn.

Lưu huỳnh vào đất

Lưu huỳnh được đưa vào đất theo nhiều cách khác nhau; ví dụ, bằng cách lắng đọng khí quyển, bằng cách sử dụng phân bón có nguồn gốc động vật, bằng xác bã thực vật, bằng cách sử dụng phân khoáng và bởi sự xói mòn của đá.

Lưu huỳnh thoát ra khỏi mặt đất

Lưu huỳnh được loại bỏ khỏi đất theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ, khi thực vật hấp thụ sunfat qua rễ của chúng, khi cây trồng được thu hoạch và khi một số hợp chất khử bị bay hơi.

Một phần khác của lưu huỳnh trong đất bị mất đi do thấm, chảy và xói mòn. Núi lửa và một số khí sinh ra do phân hủy hữu cơ là một nguồn lưu huỳnh khác được chuyển trực tiếp vào khí quyển.

Tuy nhiên, phần lớn lưu huỳnh trên Trái đất được lưu trữ trong đá, khoáng chất và muối sunfat bị chôn sâu trong trầm tích đại dương.

Tầm quan trọng

Thành phần chính trong các hợp chất hóa học

Lưu huỳnh là một chất dinh dưỡng quan trọng đối với sinh vật vì nó là thành phần cơ bản của các axit amin cysteine ​​và methionine, cũng như các hợp chất sinh hóa khác.

Thực vật đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng về lưu huỳnh bằng cách đồng hóa các hợp chất khoáng từ môi trường.

Liên quan đến năng suất của cây trồng

Trong một số tình huống nhất định, đặc biệt là trong nông nghiệp thâm canh, sự sẵn có của các dạng lưu huỳnh hữu ích về mặt sinh học có thể là một yếu tố hạn chế đối với năng suất cây trồng; do đó, việc bón phân gốc sunfat là cần thiết.

Nhận thức được tầm quan trọng của sunfat đối với sự phát triển và sức sống của thực vật, cũng như tầm quan trọng về mặt dinh dưỡng của lưu huỳnh đối với khẩu phần ăn của con người và động vật, đã dẫn đến việc chú trọng hơn vào nghiên cứu về các quá trình hấp thụ, vận chuyển và đồng hóa sunfat. .

Cần thiết để xây dựng protein

Sau khi vào nhà máy, sunfat là dạng lưu huỳnh chính được vận chuyển và lưu trữ. Lưu huỳnh cần thiết cho việc cấu tạo các protein, enzym và vitamin, nó cũng là thành phần chủ yếu trong việc hình thành chất diệp lục.

Cây trồng thiếu lưu huỳnh thường bị hạn chế về tăng trưởng. Vì vậy, cây thiếu lưu huỳnh có vẻ mỏng hơn và nhỏ hơn, lá non của chúng chuyển sang màu vàng và số lượng hạt bị giảm.

Sử dụng thương mại

Ngoài việc sản xuất phân bón, lưu huỳnh còn có các ứng dụng thương mại khác, ví dụ: trong thuốc súng, diêm, thuốc trừ sâu và thuốc diệt nấm.

Ngoài ra, lưu huỳnh tham gia vào quá trình sản xuất nhiên liệu hóa thạch do khả năng hoạt động như một chất oxy hóa hoặc chất khử.

Liên quan đến hủy hoại môi trường

Các hợp chất lưu huỳnh cũng có thể liên quan đến sự hủy hoại môi trường đáng kể, chẳng hạn như điôxít lưu huỳnh làm hư hại thảm thực vật hoặc các cống axit liên quan đến sunfua làm suy giảm hệ sinh thái.

Tác động của con người đến chu trình lưu huỳnh

Các hoạt động của con người đã đóng một vai trò quan trọng trong việc thay đổi sự cân bằng của chu trình lưu huỳnh toàn cầu. Việc đốt cháy một lượng lớn nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt là than đá, giải phóng một lượng lớn khí hydro sunfua vào khí quyển.

Khi khí này đi qua mưa, mưa axit được tạo ra, là sự kết tủa ăn mòn do nước mưa rơi xuống đất thông qua lưu huỳnh đioxit, biến nó thành axit sunfuric yếu gây hại cho hệ sinh thái dưới nước.

Mưa axit làm hỏng môi trường bằng cách làm giảm độ pH của các hồ, giết chết phần lớn các loài động vật sống ở đó. Nó cũng ảnh hưởng đến các cấu trúc nhân tạo phi tự nhiên, chẳng hạn như sự xuống cấp hóa học của các tòa nhà và tượng.

Nhiều tượng đài bằng đá cẩm thạch, chẳng hạn như Đài tưởng niệm Lincoln ở Washington, DC, đã bị thiệt hại đáng kể do mưa axit trong những năm qua.

Những ví dụ này cho thấy những tác động sâu rộng của các hoạt động của con người đối với môi trường của chúng ta và những thách thức còn tồn tại đối với tương lai của chúng ta.

Người giới thiệu

1. Butcher, S., Charlson, R., Orians, G. & Wolfe, G. (1992). Các chu trình sinh địa hóa toàn cầu. Báo chí Học thuật.
2. Cunningham, W. & Cunningham, M. (2009). Khoa học môi trường: Mối quan tâm toàn cầu (xuất bản lần thứ 11). McGraw-Hill.
3. Jackson, A. & Jackson, J. (1996). Khoa học môi trường: Môi trường tự nhiên và tác động của con người.
4. Loka Bharathi, PA (1987). Chu trình lưu huỳnh. Sinh thái học toàn cầu, (1899), 3424–3431.
5. Meyer, B. (2013). Lưu huỳnh, Năng lượng và Môi trường.
6. O'Neill, P. (1998). Phòng khám môi trường (xuất bản lần thứ 3). CRC Nhấn.