της Δήμητρας Σπανού, Χημικού καθηγήτριας του 1ου Γυμνασίου Δάφνης
Εισαγωγή
Ροή ενέργειας στο φυσικό περιβάλλον, εξελικτική διαδικασία και διαμόρφωση ισορροπιών (απόσπασμα)
Η ροή και ανακύκλυση ενέργειας και ύλης γίνεται με τους βιογεωχημικούς κύκλους
Οι βιογεωχημικοί κύκλοι περιλαμβάνουν α. φυσικούς μετασχηματισμούς όπως διάλυση, κατακρήμνηση, αεριοποίηση και ενσωμάτωση
β. χημικές μετατροπές όπως βιοσύνθεση, βιοδιάσπαση, οξειδοαναγωγή και βιομετατροπές
γ. συνδυασμόυς φυσικών και χημικών μετατροπών που μπορούν να προξενίσουν μετάθεση υλικών στον χώρο όπως ιζηματοποίηση , εξαέροση κ.α.
Με τον τρόπο αυτό η παραγώμενη ενέργεια απορροφάται, μετατρέπεται και παροδικά αποθηκεύεται και διασκορπίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε να συμβαίνει ενεργειακή ροή ή ροή ενέργειας που είναι απαραίτητη για την λειτουργία των οικοσυστημάτων.
Περιγράφοντας το φυσικό περιβάλλον και τους γεωβιοχημικούς κύκλους της ύλης
Οι παράγοντες που αποτελούν ένα οικοσύστημα και αλληλοεπιδρούν είναι παράγοντες ύλης και ενέργειας
Η ύλη στο γήϊνο οικοσύστημα παραμένει σχεδόν ανεπιρρέαστη εφόσον τα ποσά ύλης που δέχεται ο πλανήτης από το διάστημα (μετεωρίτες κ.α.) είναι αναλογικά πολύ μικρά. Τα χημικά στοιχεία που επικρατούν στην ζωή (άνθρακας, υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο, θείο, φωσφόρος, κ.α.) αλλά και τα άλλα σε μικρότερες αναλογίες είναι κυρίως αυτά που κυκλοφορούν σε βιοχημικούς κύκλους χημικών στοιχείων ώστε να γίνονται εκ νέου διαθέσιμα. Κύκλος του άνθρακα, κύκλος του αζώτου, κύκλος του οξυγόνου, κύκλος του θείου.
Ανακυκλώνονται επίσης αλλά με μικρότερη ένταση δευτερεύοντα στοιχεία των οργανισμών όπως μαγνήσιο, κάλιο, νάτριο και αλογόνα αλλά και ή ιχνοστοιχεία
Ο βαθμός ανάλυσης και λεπτομέριας στην ροή των κύκλων έχει ορισμένα χαρακτηριστικά όπως
η δεξαμενή αποθήκευσης (τα υλικά κινούνται αργά) η δεξαμενή ανταλλαγής (μικρότερο τμήμα ανταλλαγής συστατικών) και επίσης οι γεωβιοχημικοί κύκλοι διακρίνονται σε αέριες (υδρογόνου, οξυγόνου κ.α.) και ιζηματογενείς (φωσφόρου, θείου κ.α.)
Ο βιοχημικός κύκλος του θείου στην φύση
Το χημικό στοιχείο θείο ανήκει στην ομάδα του είναι ένα πολυθενές αμέταλλο, βρίσκεται σε αφθονία στον φλοιό της γης, σαν καθαρό αλλά και ορυκτά.
Γνωστό από την Αρχαιότητα, σε Έλληνες, Ινδούς, Κινέζους και Αιγύπτιους, χρησιμοποιήθηκε σαν αντιπαρασιτικό και απολυμαντικό. Απαραίτητο στοιχείο για την ζωή χρησιμοποιείται σε βιοχημικές διεργασίες.
Στον κύκλο του θείου οι ροές του μεταξύ των διαφόρων διαμερισμάτων δεν γίνονται απόλυτα γνωστές. Πάντως τ συναντάται στην βιόσφαιρα, στο έδαφος, στην υδρόσφαιρα, στην ατμόσφαιρα.
Βρίσκεται σε όλες τις βαθμίδες οξείδωσής του :-2, 0, +4, +6, όαν αντίστοιχα τον βρίσκουμε σαν
H2S --> S --> SO2---> S03----> SO4--
Στην υδρόσφαιρα και βιόσφαιρα μετατρέπεται σε διάφορα σύμπλοκα.
Ό κύκλος του θείου, όπως και του αζώτου επιρρεάζεται από μικροοργανισμούς.
Στη βιόσφαιρα.Το θείο στη βιόσφαιρα βρίσκεται στην χαμιλότερη βαθμίδα οξείδωσης ( -2) . Αποτελεί σημαντικό συστατικό τωναμινοξέων και των πρωτεϊνών. Σε βιταμίνες όπως βιοτίνη, νιασίνη , ενζύμων και αντιοξειδωτικών μορίων όπως η γλουταθειόνη(αντιοξειδωτικό) πρωτεϊνες και αμινοξέα όπως η κυστεϊνη και πρωτεϊνών με τον ειδικό δεσμό S-S όπως η κερατίνη
Οι ενώσεις του οργανικού θείου αποικοδομούνται από βακτήρια και παράγεται υδρόθειο που ελευθερώνεται στην ατμοσφαιρα *( με τον ίδιο μηχανισμό που οι αζωτούχες ενώσεις δίνουν αμμωνία
R-SH (βακτήρια) --> H2S + RH
Ακόμα μερικοί μικροοργανισμοί παράγουν στοιχειακό θείο με τον ίδιο τρόπο που παράγεται άζωτο από τις αζωτούχες ενώσεις (αντίστοιχα με τους νιτροποιητές που παράγουν στοιχειακό άζωτο από οξείδια του αζώτου)
Σε αναερόβιες συνθήκες οι μικροοργανισμοί μπορούν κάνουν τις οξειδώσεις των ουσιών τους όπως των υδατανθράκων με την αναγωγή των θειϊκών ιόντων
(Αντίστοιχα έχουμε παρόμοιες αναερόβιες οξειδώσεις σε αναερόβιες συνθήκες από οξείδια του αζώτου)
στην υδρόσφαιρα
Σε συνθήκες μειωμένου οξυγόνου στο νερό η αναπνοή βασίζεται στα ιόντα. Αρχικά καταναλώνονται τα νιτρικά ιόντα σαν δότες ηλεκτρονίων και στην συνέχεια όταν ελλείπουν τα νιτρικά οι οργανισμοί ανάγουν τα θειίκά για να επιβιώσουν με αντίστοιχο σχηματισμό υδρόθειου που ανευρίσκεται στα ιζήματα αν αντιδράσει με ιόντα μετάλλων ή να ελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα.
Στα ιζήματα βρίσκονται αδιάλυτα σουλφίδια ιδιέταιρα με τα στοιχεία μεταπτώσεως εφόσον τα σουλφίδια αυτά είναι ιδιέταιρα αδιάλυτα π.χ. FeS (θειούχος σίδηρος) και FeS2 (σιδηροπυρίτης)
Το μαύρο χρώμα πολλών ιζημάτων οφείλεται στο ορυκτό αυτό
Στην ατμόσφαιρα
Το θείο στην ατμόσφαιρα βρίσκεται σαν διοξείδιο του θείου SO2 και μπορεί να εισέλθει με τρεις τρόπους : Αποσύνθεση των οργανικών μορίων, ηφαιστιακή δραστηριότητα και από την καύση ορυκτών καυσίμων
Διαταρραχή της ισορροπίας του κύκλου του θείου
Από ανθρώπινες δραστηριότητες
Καύσεις που περιέχουν θείο ή ενώσεις του ελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα αέρια του θείου ,όπως διοξείδιο του θείου και υδρόθειο, που σχετίζεται με την όξινη βροχή
Από ηφαιστειακή δραστηριότητα και πυρκαγιές
Από την ηφαιστειακή ελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα διοξείδιο του θείου
Από βιοχημικές διεργασίες παράγεται διμεθυλαιθέρας
Δήμητρα Σπανού
ΠΗΓΕΣ
https://slideplayer.com/slide/4565250/
https://el.wikipedia.org/wiki/Κύκλος_θείου
https://el.thpanorama.com/articles/biologa/ciclo-del-azufre-etapas-e-importancia.html
https://www.google.com/search?q=keratin+chem
https://el.thpanorama.com/articles/biologa/ciclo-del-azufre-etapas-e-importancia.html