Svovelsyklus

Svovelsyklus er et globalt kretsløp og forflytning av svovel mellom uorganiske og organiske svovelforbindelser i jord, vann og atmosfære koblet sammen i biologiske-, kjemiske- og geologiske prosesser.

Forvitring av svovel i geologiske strukturer som jernsulfid (FeS), pyritt FeS2 blir oksidert til sulfat som blir tatt opp av planter og bakterier og assimilert inn i organiske forbindelser. Dyr mottar svovel i organisk form via maten de spiser.

I syklus inngår uorganiske svovelforbindelsene hydrogensulfid (H2S), svoveldioksid (SO2), sulfitt (SO32-), sulfat (SO42-), tiosulfat (S2O32-), tatrationat (S4O62-) og elementært svovel (S0). Svovel finnes i organisk bundet  redusert form som -SH grupper i  svovelaminosyrer (methionin, cystein o.a.), koenzymer, sennepsoljeglykosider, peptider (glutathion), og protein. Svovel finnes i oksidert form som  sulfolipider i membraner. Andre organiske svovelforbindelser  er  dimetylsulfid, metanthiol, karbondisulfid og andre merkaptaner). Svovel hører med til chalkogener i gruppe 16 i grunnstoffenes periodesystem.  Svovelforbindelser deltar i reduksjons- og oksidasjonsprosesse i oksidasjonstrinn -2 til +6. Antropogene tilførsler av svovel skjer via brenning av fossilt brensel som alltid inneholder svovel. SO2  oksideres i atmosfæren til sulfat og gir sur nedbør.

I hydrotermiske områder med vulkansk aktivitet på havbunnen der hvor kontinentalplater glir fra hverandre  lever kjemoautotrofe bakterier som benytter energi fra hydrogensulfid. Som danner grunnlag for økosystemer i fullstendig mørke , hvor Riftia pachyptila lever sammen med endosymbiotiske bakterier. Hydrogensulfid som omdannes til svovel og sulfat er en eksergonisk reaksjon. Anaerobe sulfatreduserende bakterier bruker sulfat som elektronakseptor og danner hydrogensulfid. Hydrogensulfid kan benyttes av fotosyntetiske bakterier som elektronkilde. Flere proteiner som deltar i elektrontransport inneholder svovel og jern.

Sulfat brukes som svovelkilde i metabolismen og organismene utfører assimilativ sulfatreduksjon. I dissimilatorisk sulfatreduksjon brukes sulfat som elektronakseptor hos anaerobe bakterier med hydrogen (H2) som elektrondonor f.eks. i reaksjoner som:

4H2 + SO42- → H2S + 2H2O + 2OH-

Eller hvis acetat (CH3COO-) er elektrondonor:

CH3COO- + SO42- → HS- + 2HCO3- 

Hydrogensulfid er giftig for mange organismer. Bakterier som kan oksidere elementært svovel lager sulfat og H+ og surgjør derved omgivelsene.

Dimetylsulfid (CH3-S-CH3) er en vanlig forekommende organisk svovelforbindelse. I marint miljø kan den lages fra dimetylsulfoniumpropionsyre som virker som en osmoregulator i marine alger og omsettes av bakterier til dimetylsulfid og akrylat. Dimetylsulfid er flyktig og oksideres i atmosfæren til metansulfonsyre (CH3SO3-), SO2 og sulfat (SO42-). Under anaerobe forhold kan dimetylsulfid brukes som substrat for metanogene bakterier og som elektrondonor for fototrofe purpurbakterier hvor produktet blir dimetylsulfoksid.

Svovelomsetning

Aerob og anaerob svovelomsetning

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:53 - Sist endret 3. nov. 2020 15:55