GLOBALNE CYKLE BIOGEOCHEMICZNE obieg siarki

Transkrypt

1 GLOBALNE CYKLE BIOGEOCHEMICZNE oieg siarki

2 W organizmie ludzkim: mięśnie: ppm, kości: ppm, krew 1,8 g/l Całkowita zawartość (70 kg): 140 g. Rozpowszechnienie siarki (wagowo) Ziemia 1,8 2,9% (5 lu 7) korupa ziemska 260 ppm (16) Oceany 905 ppm (6) Atmosfera 0,6 pp (15) iarka gromadzi się głównie w wewnętrznej części płaszcza i jądrze Ziemi

3 -II H 2 IV O 2 VI iarka własności chemiczne Podonie jak azot, siarka występuje na 8 stopniach utlenienia. O 4 (aq) Podonie jak dla azotu, oieg siarki jest napędzany transformacjami pomiędzy stopniami utlenienia zachodzącymi pod wpływem mikroorganizmów.

4 Formy występowania siarki H 2 siarczki organiczne siarczki metali O 2 O 3 O 4 H 2 O 4 O 4

5 Środowiskowe znaczenie siarki 1. Jon O 4 jest jednym z najardziej rozpowszechnionych w hydrosferze - anionów (drugi po HCO 3 w wodach słodkich i po Cl - w morskich). 2. Jon O 4 jest też głównym składnikiem kwasowości w wodach deszczowych udział w wietrzeniu skał. 3. iarczany należą do najważniejszych sustancji służących jako ośrodki nukleacji dla kropel deszczu.

6 Biologiczne znaczenie siarki 1. trukturalny element iałek (siarka zredukowana), ale tylko w metioninie i cysteinie. 2. Występuje na wielu stopniach utlenienia organizmy żywe wykorzystują siarkę w metaolizmie. 3. Dostępność siarki dla organizmów nie jest ograniczona.

7 mostek siarkowy Rola siarki w iałkach

8 Redukcja siarczanów H 2 siarczki organiczne siarczki metali O 2 O 3 O 4 H 2 O 4 O 4

9 Redukcja siarczanów dysymilacyjna (przez akterie) umarycznie: CH O + H 2O CO 2 + 4H 4e O 4 + 9H + 8e H + 4H 2O O H + 2CH 2O H + 2H 2O 2CO 2 Asymilacyjna (przez rośliny) Do grup sulfhydrylowych R-H

10 Rozkład materii organicznej H 2 siarczki organiczne siarczki metali O 2 O 3 O 4 H 2 O 4 O 4

11 Rozkład materii organicznej R H H 2 + RH Inne lotne siarczki powstające podczas akteryjnego rozkładu materii organicznej. CH 3 H CH 3 CH 3 (DM) CH 3 CH 3 C 2 CO Te same związki powstają podczas asymilacyjnej redukcji siarczanów.

12 Utlenianie siarkowodoru H 2 siarczki organiczne siarczki metali O 2 O 3 O 4 H 2 O 4 O 4

13 Utlenianie siarkowodoru Zachodzi przy udziale akterii purpurowych i zielonych (eztlenowo), które energię czerpią ze światła. Prowadzi do depozycji siarki rodzimej. W atmosferze H 2 jest utleniany do tlenków siarki

14 Chmury siarki powstającej z utleniania siarkowodoru u wyrzeży Namiii

15 Formy występowania siarki H 2 iarczki organiczne siarczki metali O 2 O 3 O 4 H 2 O 4 O 4

16 iarczki metali H 2 uwalniany przy rozkładzie materii organicznej tworzy nierozpuszczalne siarczki metali, głównie Fe (triolit) i Fe 2 (piryt) theimage.com

17 Uwalnianie siarki z siarczków iarka jest uwalniana z minerałów siarczkowych poprzez utlenianie: 2Fe 2 + 2H 2 O + 7O 2 2FeO 4 + 2H 2 O 4 iarczki rozkładają się W wysokich temperaturach do O 2 i H 2, które uwalniane są do atmosfery poprzez wulkany.

18 Emisja siarki do atmosfery Największym źródłem w atmosferze są emisje antropogeniczne ( g/rok). Pozostałe źródła: wyuchy wulkanów urze pyłowe (wywiewanie gipsu z oszarów pustynnych) aerozole morskie iosfera lądowa fitoplankton oceaniczny

19 CO siarczek karonylu = C = O Najardziej rozpowszechniona (500 ppt) w atmosferze gazowa forma. Atmosferyczny zasó - 2, g Średni czas przeywania 5 lat Główne źródła: fotochemiczna produkcja w oceanie spalanie iomasy i paliw kopalnych utlenianie C 2 Usuwanie: roślinność, utlenianie przez rodniki OH Rola: prekursor aerozoli, główne źródło aerozoli siarczanowych w stratosferze

20 Oieg siarki Zasoy w t, strumienie w t/rok. Żródło Weiner 1999

21 Aerozole w systemie klimatycznym Bezpośredni wpływ aerozoli: odijanie promieniowania w kosmos, asorowanie energii promieniowania słonecznego. Pośredni wpływ aerozoli zachodzi poprzez ich udział w powstawaniu chmur oraz wpływ na ich własności. Ten gloalny efekt zachodzi poprzez procesy działające w skali mikrometrów i sekund.

22 Aerozole siarkowe Utlenianie O 2 i DM w atmosferze HO O2 H 2 O + O H 2 HO 2 5 O 4 HO NO + 3 HNO O2 HO NO 2 Produkty powyższych reakcji oraz ich sole: (NH 4 ) 2O 4;(NH 4 )HO 4 Należą do najważniejszych aerozoli wpływających na klimat.

23 Emisja DM z oceanów Jest głównym naturalnym źródłem zredukowanej siarki dla troposfery. Mikroiologiczna produkcja DM w oceanach silnie wpływa na klimat mechanizm zaproponowany przez Lovelocka w ramach Gai. Równa 1/3 antropogenicznej emisji. Oceaniczny DM równy jest 40% atmosferycznego zasou.

24 Emisje ze statków Emisje ze statków stanowią istotny przyczynek do gloalnego zanieczyszczenia i N 14% emisji N, 5% emisji i 2% C ze spalania paliw kopalnych. W niektórych rejonach półkuli północnej emisje ze statków są tego samego rzędu wielkości co strumień DM. O 2, NO i produkty ich utlenienia mają w atmosferze czasy przeywania ~1 to ~3 dni równoważne transportowi na odległości ~400 do ~1200 km

25 Izotopy siarki izotop aundancja w skorupie ziemskiej 32 95,0% 33 0,76% 34 4,22% 36 0,014%

26 δ 34 = ( 34 Izotopy siarki / 32 ) ( próka / ( ) 34 / 32 standard ) standard Wartość δ 34 pozwala śledzić pochodzenie siarki w jej związkach występujących w środowisku. δ 34 w siarczanach > δ 34 w siarczkach Możliwe odróżnienie siarki pochodzącej z morskich aerozoli, nawozów sztucznych, wietrzenia minerałów siarczanowych i siarczkowych, spalania paliw kopalnych.

27 Podoieństwa i różnice pomiędzy oiegami N, P i P i : główne zasoy w minerałach skorupy ziemskiej (apatyt, piryt, gips). N: główny zasó w atmosferze (N 2 ). N i : główne strumienie poprzez atmosferę z dużym udziałem zredukowanych gazów wytwarzanych przez organizmy. P: usuwany z oiegu na długo poprzez depozycję w osadach morskich.