مراحل ” دورة الكبريت  ” وأهميتها 

بواسطةفوري



تعريف دورة الكبريت





دورة الكبريت عبارة عن دورة من



الدورات البيوجيوكيميائية

وتتكون من عمليات مختلفة تمكن معًا من حركة الكبريت من خلال خزانات مختلفة مثل الغلاف الجوي والمحيط الحيوي والغلاف الصخري.



الكبريت معدن مهم في الكائنات الحية يوجد في الجزيئات الحيوية مثل البروتينات، وإلى جانب ذلك، يعد الكبريت أيضًا معدنًا أساسيًا موجودًا في الصخور والتربة حيث أن الغلاف الصخري هو الخزان الرئيسي لمركبات الكبريت.



تسمى دورة الكبريت دورة كيميائية جيولوجية حيوية حيث يتحرك العنصر في حالات الأكسدة المختلفة عبر النظم البيئية المختلفة على الأرض، مما يؤثر على كل من العملية البيولوجية والجيولوجية، ونتيجة للتضيق الكيميائي


للكبريت،


فإنه يظل مستقرًا في حالات الأكسدة المتعددة التي تمكن من تكوين مجموعة متنوعة من المركبات العضوية وغير العضوية.



الكبريت هو العنصر العاشر الأكثر وفرة على سطح الأرض، والذي يوجد بأشكال مختلفة في الصخور والتربة.



تتكون دورة الكبريت من كل من العمليات الأرضية والجوية؛ ومع ذلك، يبقى معظمها في الغلاف الصخري.



يتم تقييد جميع احتياطيات الكبريت في الغلاف


الصخري،


والتي يتم إطلاقها ببطء من خلال عمليات التجوية.



يمكن أن تعمل مركبات الكبريت المتكونة أثناء الدورة كمؤكسدات أو مخفضات اعتمادًا على حالة أكسدة المركبات.



تلعب الكائنات الدقيقة دورًا مهمًا في دورة الكبريت حيث تمتلك هذه الكائنات أنظمة وآليات إنزيمية متخصصة لتكوين مركبات كبريتية مختلفة، قد يوجد الكبريت الموجود في الطبيعة بشكل مشترك مع عناصر أخرى مثل الفوسفور والنيتروجين.



قد يتأثر تركيز الكبريت على الأرض بالأنشطة البشرية مثل إضافة الأسمدة المحتوية على الكبريت إلى التربة.



على عكس مركبات الفوسفور غير العضوية، عادة ما تكون جزيئات الكبريت أكثر قابلية للذوبان في الماء مما يزيد من توافرها للنباتات والكائنات الحية الدقيقة الموجودة في التربة.


[1]



مراحل دورة الكبريت





تتكون دورة الكبريت من عمليات أرضية وجوية مختلفة تتكون من تفاعلات أكسدة واختزال مختلفة فيما يلي الخطوات المتبعة في دورة الكبريت:




الكبريت في الغلاف الجوي





يوجد الكبريت في الغلاف الجوي في الغالب على شكل SO


2،


وينشأ معظم SO


2


في الغلاف الجوي من الأنشطة البشرية مثل احتراق الوقود الأحفوري، وتلعب العمليات الطبيعية مثل الانفجارات البركانية أيضًا دورًا أساسيًا في زيادة تركيز SO


2


في الغلاف الجوي.



يتبع SO


2


H


2


S، والذي يمثل غازًا مهمًا آخر موجودًا في الغلاف الجوي، والمصدر الأساسي لـ H


2


S في الغلاف الجوي هو الغاز المنطلق بفعل الميكروبات على الكائنات الحية الميتة المتحللة.



تتحلل الميكروبات الموجودة في الموائل الأرضية والمائية على حد سواء الأشكال العضوية وغير العضوية اللاهوائي، ينتج عن التحلل اللاهوائي إطلاق H


2


S، والذي


يتأكسد


بعد ذلك في الهواء ليشكل SO


2


.



عادة ما تكون الكائنات الحية الدقيقة المختزلة للكبريتات التي تشارك في عملية التحلل لا هوائية حيث تنتج H


2


S من الشكل المؤكسد للكبريت.




الكبريت في المحيط الحيوي





يدخل الكبريت الموجود في المحيط الحيوي إلى المحيط الحيوي بإحدى طريقتين، من الغلاف الجوي، تجوية الصخور، في أي من الطريقتين، يشق الكبريت طريقه في النهاية إلى التربة ثم المحيط.



ويساعد الكبريت الموجود في الغلاف الجوي في تكوين السحب عن طريق زيادة عدد قطرات السحب وتقليل حجم القطرات، جزيئات الكبريت، التي تسمى أيضًا الهباء الجوي، تتساقط من الغلاف الجوي إلى المحيط الحيوي.



يصل ثاني أكسيد الكبريت الموجود في الغلاف الجوي إلى المحيط الحيوي حيث يذوب الغاز في مياه الأمطار لتكوين قطرات ضعيفة من حمض الكبريتيك، وإلى جانب ذلك، تؤدي التجوية الكيميائية في عملية التكوُّن الجذري أيضًا إلى حركة الكبريت من الصخور إلى التربة والماء، وتتسبب التجوية أيضًا في إطلاق الكبريت في الهواء حيث يتحول جزء منه إلى كبريتات.




امتصاص النبات والحيوان



للكبريت


  • بمجرد وصول الكبريت إلى المحيط الحيوي الأرضي والمائي، يتم امتصاصه بواسطة النباتات والكائنات الحية الدقيقة، وهى مجموعة من البكتيريا تسمى بكتيريا الكبريت الخضراء، تعمل كبكتيريا ضوئية ذاتية التغذية، وتستخدم الكبريت كشكل من أشكال الطاقة.



  • تساعد الكائنات الحية الدقيقة الأخرى الموجودة في التربة أيضًا في توفير الكبريت للنباتات بحيث يمكن تناوله بالماء من التربة.



  • ثم يتم استخدام الكبريت الذي تمتصه الكائنات الحية في تكوين الجزيئات الحيوية مثل البروتينات


    والنيوكليوتيدات


    .



  • في النظام البيئي


    للمحيطات،


    تستخدم الكائنات الحية الدقيقة ذات التغذية الكيميائية الكبريت لإنتاج مركبات عضوية على شكل كبريتات.




التحرر والإفراج





  • يدور الكبريت الموجود في المحيط الحيوي عبر السلسلة الغذائية حيث يتغذى المستهلكون على المنتجين ثم يصلون إلى سلاسل الميكروبات.



  • يقع الكبريت الذي لا يدور في أعماق الموائل البرية والبحرية ويبقى هناك في شكل مركب (


    FeS


    ) في الصخور.



  • يخضع الكبريت في السلسلة الغذائية بعد ذلك لعملية


    التحلل،


    وتحويل الكبريتات إلى


    كبريتيدات


    بحيث يمكن إعادتها إلى الغلاف الجوي.



  • تعمل بكتيريا تقليل الكبريت على الأشكال العضوية للكبريت لتكوين أشكال غير عضوية مثل كبريتيد الهيدروجين (H


    2


    S


    )،


    والذي يتم تقليله إلى S.



  • يعود الكبريت الموجود في الغلاف الصخري أيضًا إلى الغلاف الجوي نتيجة النشاط البركاني.




أمثلة على دورة الكبريت





فيما يلي بعض الأمثلة على خزانات الكبريت التي تشارك في دورة الكبريت:




الغلاف الجوي





الغلاف الجوي هو أحد مكامن الكبريت حيث يوجد الكبريت على شكل ثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين، ويتم الحصول على الكبريت في الغلاف الجوي إما من الأنشطة البشرية على الأرض أو العمليات الطبيعية مثل التجوية الكيميائية والأنشطة الميكروبية.



يصل الكبريت الموجود في الغلاف الجوي إلى المحيط الحيوي إما عن طريق هطول الأمطار أو على شكل تداعيات، ومع استمرار دورة الكبريت، يدور الكبريت من الغلاف الجوي إلى المحيط الحيوي ويعود إلى الغلاف الجوي.




المحيط الحيوي





يتكون المحيط الحيوي من كائنات حية تشمل النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة، ومن بين هذه الكائنات الحية الدقيقة تلعب دورًا مهمًا في دورة الكبريت.



يوجد الكبريت في الغلاف الحيوي في كل من الأشكال العضوية وغير


العضوية،


حيث يبقى الشكل غير العضوي في التربة بينما يتحرك الشكل العضوي عبر السلسلة الغذائية.



تتكون دورة الكبريت من تدوير الكبريت من الغلاف الجوي إلى المحيط الحيوي والعودة إلى الغلاف الجوي.



تؤثر الأنشطة البشرية، مثل إضافة الأسمدة الاصطناعية الغنية بالكبريت، أيضًا على دورة الكبريت التي تحدث في المحيط الحيوي، ومع ذلك، قد يعمل المحيط الحيوي أيضًا كمغسلة للكبريت حيث يمكن للعديد من الكائنات الحية تناول الكبريت كمعدن لنموها وتطورها.




أهمية دورة الكبريت





الكبريت عنصر أساسي ومكون مهم للجزيئات الحيوية مثل البروتينات والأحماض النووية وبالتالي، فإن فهم دورة الكبريت يمكن من فهم الجزيئات الحيوية ووظائفها.



  • دورة الكبريت ضرورية لأنها توازن بين تركيز الكبريت في خزانات مختلفة لجعل الأرض مكانًا مضيافًا للحياة.



  • يوجد الكبريت في الطبيعة في حالة مشتركة مع عناصر أخرى مثل النيتروجين والحديد والفوسفور، وبالتالي فإن دورة الكبريت تؤثر أيضًا على توفر العناصر الأخرى.



  • بكتيريا الكبريت هي كائنات كيميائية ذاتية التغذية يمكنها تحويل الطاقة الكيميائية إلى أشكال أخرى من خلال السلسلة الغذائية، مما يزيد الكتلة الحيوية على الكوكب.



  • يعمل تمعدن الكبريت كنظام للنفايات الطبيعية حيث يساعد في إعادة تدوير مركبات الكبريت.



  • العمليات البيولوجية التي تحدث في النظام البيئي الأرضي في دورة الكبريت مسؤولة عن زيادة توافر الكبريت للنباتات والكائنات الحية الدقيقة.



  • يساعد فهم آلية دورة الكبريت على فهم فسيولوجيا الكائنات الحية الدقيقة المختلفة المشاركة في العملية.



  • مسارات التمثيل الغذائي للكبريت في مختلف البكتيريا لها آثار طبية مهمة حيث أن بعض الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض مثل


    المتفطره




    السليه


    تستخدم الكبريت كمصدر للطاقة.




التأثيرات البشرية على دورة الكبريت





  • يزيد حرق الوقود الأحفوري وأشكال الاحتراق الأخرى من تركيز


    ثاني


    أكسيد الكبريت في الغلاف


    الجوي،


    مما يؤدي إلى بعض الاختلال في تركيز الكبريت على الأرض.



  • يمكن أن تؤثر إضافة الأسمدة الاصطناعية إلى التربة على خصوبة التربة ونمو النبات والأنشطة الميكروبية في التربة.



  • كما يتسبب تكرير البترول والمعالجة الصناعية في إطلاق حامض الكبريتيك وثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي.



  • يتسبب ثاني أكسيد الكبريت في زيادة درجة حرارة الأرض حيث تزيد قطرات الغاز من جزيئات السحب تؤدي زيادة ثاني أكسيد الكبريت في السحب إلى زيادة هطول الأمطار الحمضية على الأرض.

  • يغير المجتمع الصناعي، جنبًا إلى جنب مع الزيادة السريعة في عدد سكان العالم وزيادة الميكنة للزراعة والحراجة، مساحات شاسعة من المناظر الطبيعية التي لم تتعرض للاضطراب من قبل والتي تغير بعد ذلك المحيط الحيوي الأرضي.


    [2]