Chu trình lưu huỳnh rất cần thiết vì nó cân bằng nồng độ lưu huỳnh trong các nguồn chứ khác nhau trên trái đất. Hiểu được cơ chế của chu trình này giúp bạn hiểu được sinh lý của các vi sinh vật khác nhau tham gia vào quá trình. Bài viết này hãy cùng BIOGENCY tìm hiểu chi tiết về chu trình lưu huỳnh.
Chu trình lưu huỳnh là gì?
Chu trình lưu huỳnh là một chu trình sinh địa hoá, mô tả sự lưu thông của lưu huỳnh trong tự nhiên dưới nhiều hình thức khác nhau.
Lưu huỳnh được thải ra khí quyển từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch, hoạt động của núi lửa và sự phân huỷ của các phân tử hữu cơ. Ở đất liền, lưu huỳnh được lưu trữ trong đá, khoáng dưới lòng đất. Nó được giải phóng bởi mưa, sự phong hóa của đá,…
Chu trình lưu huỳnh diễn ra như thế nào?
Chu trình lưu huỳnh trong tự nhiên diễn ra ở nhiều hình thức khác nhau, trong khí quyển, sinh quyển, thạch quyển.
– Trong bầu khí quyển:
- Lưu huỳnh là một loại khí quan trọng khác có trong khí quyển, tồn tại chủ yếu ở dạng SO2. Hầu hết SO2 trong khí quyển phát sinh từ các hoạt động của con người như đốt nhiên liệu hóa thạch.
- Các quá trình tự nhiên như phun trào núi lửa cũng đóng vai trò thiết yếu trong việc tăng nồng độ SO2 trong khí quyển.
- Nguồn chính của H2S trong khí quyển là khí thải ra do hoạt động của vi sinh vật trên các sinh vật sống đang phân hủy. Các vi sinh vật có mặt ở cả môi trường sống trên cạn và dưới nước đều phân hủy các dạng hữu cơ và vô cơ trong điều kiện kỵ khí.
- Quá trình phân hủy kỵ khí giải phóng H2S, sau đó oxy hóa trong không khí tạo thành SO2. Các vi sinh vật khử sunfat tham gia vào quá trình phân hủy thường kỵ khí, chúng tạo ra H2S từ dạng lưu huỳnh bị oxy hóa.
- Một số vi khuẩn khử sunfat bao gồm Desulfovibrio desulfuricans, Desulfovibrio Vulgaris, Thermodesulfovibrio yellowstonii, Desulfotomaculum nigrificans, Desulfobacula toluolica, v.v..
– Trong sinh quyển:
Lưu huỳnh trong sinh quyển đi vào sinh quyển theo một trong hai cách; từ khí quyển, phong hóa đá, lưu huỳnh cuối cùng sẽ đi vào đất và sau đó là đại dương.
- Lưu huỳnh trong khí quyển hỗ trợ quá trình hình thành đám mây bằng cách tăng số lượng giọt mây và giảm kích thước giọt. Các hạt lưu huỳnh, còn gọi là sol khí, rơi từ khí quyển vào sinh quyển. SO2 có trong khí quyển đi vào sinh quyển khi khí hòa tan trong nước mưa tạo thành những giọt axit sulfuric yếu.
- Ngoài ra, phong hóa hóa học trong quá trình phát sinh còn dẫn đến sự di chuyển lưu huỳnh từ đá vào đất và nước.
- Thời tiết cũng gây ra sự giải phóng lưu huỳnh trong không khí vì một phần lưu huỳnh được chuyển thành Sunfat.
– Sự hấp thu của thực vật và động vật:
- Khi lưu huỳnh đến sinh quyển trên cạn và dưới nước, nó sẽ được thực vật và vi sinh vật hấp thụ. Một nhóm vi khuẩn được gọi là vi khuẩn lưu huỳnh màu xanh lá cây, hoạt động như vi khuẩn quang tự dưỡng và sử dụng lưu huỳnh làm dạng năng lượng.
- Các vi sinh vật khác trong đất cũng hỗ trợ tạo ra lưu huỳnh cho cây trồng để nó có thể được hấp thụ cùng với nước từ đất.
- Lưu huỳnh được sinh vật hấp thụ sau đó được sử dụng để hình thành các phân tử sinh học như Protein và Nucleotide. Trong hệ sinh thái đại dương, các vi sinh vật hóa tự dưỡng sử dụng lưu huỳnh để tạo ra các hợp chất hữu cơ dưới dạng Sunfat.
– Thạch hóa:
- Lưu huỳnh trong sinh quyển sau đó sẽ lưu thông qua chuỗi thức ăn khi sinh vật tiêu dùng cung cấp thức ăn cho sinh vật sản xuất và sau đó đến chuỗi vi sinh vật.
- Lưu huỳnh không lưu thông sẽ rơi xuống độ sâu của môi trường sống trên cạn và dưới biển và tồn tại ở đó dưới dạng kết hợp (FeS) trong đá.
- Lưu huỳnh trong chuỗi thức ăn sau đó trải qua quá trình phân hủy, chuyển đổi Sunfat thành Sunfua để chúng có thể được đưa trở lại khí quyển.
- Vi khuẩn khử lưu huỳnh tác động lên các dạng lưu huỳnh hữu cơ để tạo thành các dạng vô cơ như Hydro Sunfua (H2S), chất này tiếp tục bị khử thành S.
- Lưu huỳnh trong thạch quyển cũng thải trở lại khí quyển do hoạt động của núi lửa.
Ý nghĩa của chu trình lưu huỳnh trong tự nhiên
Lưu huỳnh là một trong số những nguyên tố phong phú nhất Trái Đất, là một phi kim loại màu vàng, giòn, không mùi, không vị, có mặt trong hầu hết các loại Protein, thực vật hấp thụ trực tiếp các axit amin chứa lưu huỳnh như Methionine, Cystine và Cysteine. Chu trình lưu huỳnh rất quan trọng vì nó cân bằng nồng độ lưu huỳnh ở các nguồn chứa trên trái đất tạo nên sự đa dạng cho sự sống. Hiểu được chu trình lưu huỳnh giúp hiểu được các phân tử sinh học và chức năng của chúng.
Lưu huỳnh được tìm thấy trong tự nhiên ở trạng thái kết hợp với các nguyên tố khác như Nitơ, Sắt và Photpho, do đó chu trình lưu huỳnh cũng ảnh hưởng đến sự sẵn có của các nguyên tố khác.
Sự cân bằng lưu huỳnh đóng vai trò vô cùng quan trọng, tuy nhiên hiện nay các tác động của con người gây ảnh hưởng không nhỏ đến chu trình lưu huỳnh như:
- Đốt nhiên liệu hóa thạch và các dạng đốt khác làm tăng nồng độ SO2 trong khí quyển, gây ra sự mất cân bằng về nồng độ lưu huỳnh trên trái đất.
- Lạm dụng phân bón hoá học, ảnh hưởng đến độ phì nhiêu của đất, sự phát triển của cây trồng và hoạt động của vi sinh vật trong đất.
- Quá trình lọc dầu và chế biến công nghiệp cũng gây ra việc giải phóng Axit Sulfuric và Sulfur Dioxide vào khí quyển.
- Sulphur Dioxide gây ra sự gia tăng nhiệt độ Trái Đất khi các giọt khí làm tăng các hạt trong các đám mây. Sự gia tăng lượng Sulfur Dioxide trong các đám mây làm tăng mức độ mưa axit trên Trái Đất.
Hy vọng những chia sẻ trên đã giúp bạn hình dung chi tiết hơn về chu trình lưu huỳnh, vai trò cũng như việc cân bằng lưu huỳnh là điều vô cùng quan trọng.
>>> Xem thêm: Tìm hiểu về Chu trình Nitơ và ứng dụng của nó trong xử lý nước thải
