ciclo dello zolfo

 

Il ciclo_dello_zolfo è piuttosto complesso: esistono diversi stati_di_ossidazione_dello_zolfo e perciò una grande varietà di composti inorganici ed organici (zolfo e le sue specie chimiche).

Le uniche fonti naturali non biologiche di questi composti sono i vulcani e le fumarole che emettono anidride solforosa SO2 e acido solfidrico H2S. L'anidride solforosa può essere trasformata in anidride solforica SO3 che, nell'atmosfera e in presenza di acqua, si presenta sotto forma di ioni solfato SO4=.

Altri ioni solfato derivano da alterazione e degradazione di materiali della crosta terrestre come il gesso, CaSO4.2H2O o altri minerali.

Ad esempio, un minerale di ferro come la pirite FeS2 può solubilizzarsi mediante una reazione di ossidoriduzione (alterazione_della_pirite).

I solfati sono la principale forma disponibile di zolfo per la biosfera.

Quelli che raggiungono l'ambiente acquatico vengono ridotti dagli autotrofi e incorporati nelle proteine (ciclo biologico dello zolfo).

In condizioni anaerobiche la fotosintesi batterica ossida a solfato o a zolfo elementare i composti ridotti prodotti dalla decomposizione anaerobica di sostanze organiche contenenti zolfo (biochimica del ciclo dello zolfo).

Quando è presente ferro, lo zolfo viene fissato in forma di solfuro insolubile (formazione_della_pirite).

 

 

 


Schema del ciclo dello zolfo

Lo schema rappresenta in sintesi le direzioni dei flussi di zolfo (in varie forme chimiche) tra le quattro sfere:

atmosfera,

biosfera,

litosfera,

idrosfera.

L'atmosfera riceve contributi unidirezionali da attività industriali e da eruzioni vulcaniche, mentre ha scambi con la biosfera e l'idrosfera; se si escludono nutrienti provenienti dalla litosfera, lo zolfo proviene dall'atmosfera in forme gassose.

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Stati di ossidazione dello zolfo

 

 

 

 

 

 

Contrariamente all'azoto, lo zolfo non si presenta in molti stati di ossidazione: +6, +4, 0, -1 (abbastanza raro) e -2.

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Alterazione della pirite

L'ossidazione avviene ad opera dell'ossigeno molecolare atmosferico e di quello disciolto in acqua:

4 FeS2 + 15 O2 + 2 H2O ® 4 Fe+++ + 4 H+ + 8 SO4 --

Il solfato viene così messo in circolazione.

Lo stesso risultato viene ottenuto per azione del thiobacillus thioxidans o di altri organismi.

Se si forma zolfo elementare, secondo una reazione di ossidazione parziale, questo, che è poco solubile, si deposita nei sedimenti.

 

 


Formazione della pirite

Il processo di formazione è complesso e si può rappresentare come una sequenza di vari stadi:

- solfobatteri riducenti, come il Desulfovibrio desulfuricans, riducono a ioni solfuro gli ioni solfato presenti in acque marine;

- ioni solfuro riducono Fe ferrico (Fe+++), presente nei sedimenti come ossido, a Fe ferroso (Fe++);

- precipita un solido scuro a grana fine, solfuro ferroso (FeS);

- FeS, sotto seppellimento, ricristallizza e si modifica in pirite FeS2, sotto forma di aggregati cristallini o di cubi caratteristici.

 

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Pirite rombododecaedrica

 

 


Thiobacillus

I batteri thiobacillus sono piccole cellule bastoncellari, dotate di un unico flagello che ne permette la mobilità.

Ricavano energia ossidando uno o più composti ridotti o parzialmente ridotti dello zolfo.

Il genere comprende specie strettamente autotrofe che ricavano il carbonio da  CO2.

Sono anaerobi obbligati ed operano ad una temperatura ottimale di 28°C.

Sono presenti in acque marine, nel fango marino, nel suolo, nell’acqua dolce, nelle acque di rifiuto, nelle sorgenti sulfuree.

 

 

 

 


Desulfovibrio

I batteri del tipo desulfovibrio (come il desulfuricans) sono batteri con forma di bastoncini curvi, mobili per mezzo di flagelli (visibili anche nella figura).

Sono batteri chemiotrofi; producono energia mediante respirazione anaerobica (sono anaerobi obbligati) riducendo i solfati o altri composti dello zolfo a H2S.

La temperatura ottimale per l’accrescimento è tra i 25° e i 30°.

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desulfovibrio desolfuricans

 

 

 

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