Koloběh síry

Koloběh síry zahrnuje biologické i chemické děje. Podílejí se na něm organismy (mikroorganismy, rostilny i živočichové). Některé mikroorganismy rozkládají či naopak syntetizují různé sirné sloučeniny. Dále se na koloběhu podílejí pochody v atmosféře a chemické a fyzikální děje v půdě a vodě.

Síra v životním prostředí

V životním prostředí se síra vyskytuje v dostatečném množství jako síranový anion SO₄^2-. Největší zásobárnou je oceán, kde se vyskytuje v usazených horninách a do prostředí se dostává jejich rozkladem a vulkanickou činností. Síra je součástí organismů, kde se podílí hlavně na stavbě proteinů. Spalováním fosilních paliv se uvolňuje do atmosféry, odkud je vymývána srážkami tzv. mokrým spadem. Tyto sloučeniny se poté na zemi zapojují do mikrobiálního procesu.

Antropogenní příspěvek k biogeochemickému cyklu síry je vyšší než je příspěvek přirozený. V kapitole o znečištění ovzduší jsme se zmínili o různých negativních vlivech emisí oxidu siřičitého do ovzduší. Pro úplnost zmiňme také pozitivní význam těchto emisí. Ve vyspělých zemích zemědělci nemusí přihnojovat sírou tak, jak tomu bylo v minulosti, kdy nebyly tak masivní emise oxidu siřičitého. V současné době se dokonce zemědělci ozývají a upozorňují na to, že snížení emisí síry může mít za následek potřebu hnojit sirnými sloučeninami.

Koloběh síry

Anaerobní organismy využívají sírany jako zdroj kyslíku pro svůj metabolismus a síru zabudovávají do biomasy, kde se stává součástí bílkovin. Mikrobiální činnost probíhá zpravidla ve vodním prostředí, mokřadech, bažinách a v omezené míře i v půdě. Konečným produktem bývá sulfan (sirovodík) H₂S, který se v atmosféře oxiduje převážně až na oxid siřičitý SO₂.

Fáze koloběhu

Atmosféra

V atmosféře (Atmosféra) je síra nejvíce zastoupena v podobě SO₃. SO3 vzniká oxidací H₂S.

Další původ SO₃ jsou průmyslové exhalace.

Ve vzduchu probíhají chemické reakce: H₂S + O₂ přeměna na SO₂ + O₂ dále na SO₃. SO3 se do vody a půdy dostává mokrým spadem. SO₃ + H₂O dá vzniknout kyselině sírové H₂SO₄, která s deštěm padá k povrchu.

Voda a půda

Ve vodě a půdě dochází k rozkladu (disociaci) kyseliny sírové na vodíkový ion a síranový aniont SO₄^2-, který je přístupný rostlinám a mikroorganismům.

1.A Redukce SO₄^2- na R – SH skupinu (organická síra). Bakterie a rostliny využívají SO₄^2- jako zdroj síry pro tvorbu enzymů a bílkovin.

1.B Organické sloučeniny síry se zpět do prostředí dostávají vylučováním a rozkladem těl. Organická síra podléhá mineralizaci. Vzniká H₂S.

S_org + 2H⁺ + 2e^- = H₂S

Ve vodách mrtvé části těl sedimentují a za anaerobních podmínek probíhá mikrobiální rozklad - fermentace.

2. Redukce SO₄^2- na H₂S – za anaerobních podmínek (nepřístupu vzduchu) spotřebovávají bakterie SO₄^2- k dýchání a výsledkem je plynný H₂S.

Vzniklý H₂S

3. Uniká do atmosféry. Ve vodě uniká ze sedimentů a v kontaktní vrstvě nade dnem se může vysrážet za přítomnosti dvojmocného železa síran železnatý (Lelák, Kubíček, 1991).

4. Navázání H₂S do anorganické sloučeniny pyrit.

5. Oxidace H₂S na S a dále na SO₄^2- – fotosyntéza chemolitotrofními bakteriemi.

Zjednodušený model koloběhu síry Zdroj: autor

Síra v atmosféře

Přirozený obsah síry v tělech rostlin a živočichů - kteří zahynuli před milióny let - je vlastně jednou z hlavních příčin nepřirozeného obohacování atmosféry oxidem siřičitým. Fosilní paliva, jako je uhlí a ropa, která nejsou ničím jiným než "mrtvou biomasou", obsahují vždy určité množství síry. Spalováním těchto paliv, zejména v posledních dvou stoletích, se v podobě oxidu siřičitého dostává do planetárního koloběhu.

Síra se z atmosféry dostává mokrým spadem - Atmosferická depozice. Oxidy síry reagují s vodou a vytvoří kyselinu sírovou, která v přírodě způsobuje kyselé deště.

Sirné bakterie

"Za mineralizaci zodpovídají bakterie rodů Escherichia a Proteus a houby rodů Aspergillus a Neurospora. Uvolňující se sulfan je oxidován na elementární síru bezbarvou sirnou bakterií Beggiatoa. Další bakterie např. Thiobacillus oxiduje síru na sírany. Na koloběhu síry se podílí i některé fototrofní (zelené a purpurové) bakterie, které při fotosyntéze namísto vodíku jako donoru elektronů využívají sulfan. Uvedený biologický koloběh síry tvoří uzavřený a ucelený cyklus." [1]

Odkazy

[1] Vysoká škola chemicko-technologická v Praze: Vydavatelství: Knihy: Jana Říhová Ambrožová: Encyklopedie Hydrobiologie: Koloběh síry[citace 2008-11-26]na WWW http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-006/ebook.html?p=K013

[2] Ministerstvo životního prostředí:Základní principy a termíny ekologie 2.4.2.5 Cyklus síry[citace 2008-11-26]na WWW http://www.env.cz/eovv/eovv/dir97/dir97c02.htm

[3] Wikipedie: Koloběh síry [citace 2008-11-27]na WWW http://cs.wikipedia.org/wiki/Kolob%C4%9Bh_s%C3%ADry

Související stránky

Životní prostředí a zdraví

Koloběhy

Energetika

Povrch Země

Znečištění a ochrana ovzduší

Externí odkazy

• Autotrofie
• Oxid siřičitý na české Wikipedii
• Sulfur dioxide na anglické Wikipedii
• Síra na české Wikipedii
• Síra na anglické Wikipedii

Literatura

Lelák J, Kubíček F, Hydrobiologie, 1991, Karlova Univerzita, Praha