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“UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

“Año del Diálogo y Reconciliación Nacional” “Facultad de Ciencias del Ambiente” Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental

CURSO: Ecología TEMA: Ciclo del Azufre DOCENTE: Ing. HIDALGO CAMARENA, Prudencio Celso CICLO: VI INTEGRANTES: ALEGRE QUIJANO, Jair MENA MEDINA, Nayda MILLA ALEGRE, Mayli SAENZ LLIUYA, Jorge SANTOS CHARQUI, Julio TORRE FIGUEROA, Jerson

HUARAZ-2018

ÍNDICE INTRODUCCIÓN............................................................................................................... 1

I. II.

OBJETIVOS:................................................................................................................... 1

III.

FUNDAMENTO TEÓRICO:......................................................................................... 2

3.1.

FUENTES DE AZUFRE A LA ATMÓSFERA: UNA VISIÓN GENERAL ......... 6

3.2.

REDUCCIÓN DE SULFATOS ASIMILABLES:.................................................... 7

3.2.1. OXIDACIÓN DEL SH2 EN AMBIENTES AEROBIOS: SULFOOXIDACIÓN .......................................................................................................... 8 3.2.2. OXIDACIÓN FOTOTRÓFICA DEL SH2 EN AMBIENTES ANAEROBIOS: SULFOOXIDACIÓN............................................................................. 8 3.3. EMISIONES DE AZUFRE A LA ATMÓSFERA A PARTIR DE FUENTES NATURALES .......................................................................................................................... 8 CONCLUSIONES. .......................................................................................................... 9

IV. V.

BIBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA ............................................................................. 10 5.1.

BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 10

I.

INTRODUCCIÓN El azufre es el décimo elemento más abundante en el universo. Este elemento se asocia a muchas vitaminas, proteínas y hormonas que hacen q este elemento sea muy importante para la salud de diversos ecosistemas. El azufre, como todo elemento tiene su ciclo, el llamado ciclo del azufre. Este incluye los procesos terrestres y atmosféricos. Este comienza con la erosión de rocas, liberando el azufre, el que entra en contacto con el aire transformándose en sulfato. Este llegara a parar el organismo que continuaran su recorrido mediante la cadena alimenticia. En este informe también se detallarán las fuentes de azufre tanto naturales, como las artificiales, que fueron mayores desde el inicio de la revolución industrial; estos son recurrentes en la atmosfera. Por ello este informe nos dará un mayor conocimiento sobre la importancia del azufre, así como su ciclo, y como este influye a los seres vivos y ecosistemas.

II.

OBJETIVOS: 2.1.

Objetivo general: 

Describir al ciclo del azufre y su dependencia en el ecosistema como ciclo biogeoquímico.

2.2.

Objetivo específico:   

pág. 1

Conocer el movimiento del azufre en el ambiente (ciclo del azufre) Conocer las fuentes de aporte de azufre al ambiente Conocer cómo afecta el azufre al ambiente

III.

FUNDAMENTO TEÓRICO:

El azufre es un elemento relativamente abundante en la corteza terrestre, ocurriendo principalmente en la forma de sulfatos solubles. Gran parte de los reservorios de azufre inerte está en rocas sulfurosas, depósito de elementos sulfurosos y combustibles fósiles. Las actividades del hombre han movilizado parte de estos reservorios inertes, obteniendo de esta forma desagradables consecuencias como la polución. (Tyler, G. Jr. 1994) Por fin, algunos depósitos de elementos sulfurosos y algunos minerales de sulfato pueden ser de origen biogénica. El azufre puede ser adicionado también en la exosfera en la forma reducida (H2S), como resultado de la actividad volcánica y del metabolismo microbiano. El azufre puede ser encontrado en diversos estados de oxidación en los compuestos orgánicos e inorgánicos. Los microorganismos catalizan la oxidación y reducción de las diferentes formas de azufre, estableciendo de este modo un ciclo. Se puede afirmar que el ciclo del azufre ocurre en la siguiente secuencia:

Figura 1 Ciclo del azufre.

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Figura 2 Reacción del ciclo del azufre.

Como el azufre en su forma elemental no puede ser utilizado por organismos superiores, para que su asimilación se torne posible es necesario que microorganismos oxiden la sulfa elemental en sulfatos. En este proceso pueden participar bacterias fotopigmentadas de los géneros Chlorobium y Pelodityon. Sin embargo, las más activas en este proceso son las fotopigmentadas en especial las del género Thiobacillus, que pueden generar ácido sulfúrico durante el proceso. El sulfato generado puede ser asimilado directamente por vegetales, algas y diversos organismos heterotróficos siendo incorporados en aminoácidos sulfurados. El mismo sulfato también puede ser desasimilado formando H2S. (Tyler, G. Jr. 1994) La etapa en la cual participan las bacterias del género Desulfovibrio se llama Reducción Desasimilativa del Sulfato. En este proceso el ión sulfato actúa como un agente oxidante para la desasimilación de materia orgánica, así como el oxígeno en la respiración convencional. Las bacterias reductoras del sulfato, utilizan este ion que son reducidos a sulfato de hidrógeno (H2S). Su papel en el ciclo del azufre puede ser comparado al papel de las

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bacterias reductoras de nitrato en el ciclo del nitrógeno. Además de las bacterias Desulfovibrio, otras bacterias anaeróbicas restringidas y morfológicamente diversificadas participan del proceso, siendo Desulfomaculum y Desulfobulbus, las más conocidas. (Anderson, J.W., 1980) El gas sulfhídrico resultante de la reducción de los sulfatos y de la descomposición de aminoácidos es oxidado en azufre elemental. Esta reacción es típica de ciertas bacterias oxidantes del azufre no fotopigmentadas, como Beggiatoa, Thiothixis, Thioploca y Thiobacillus.

Figura 2. El dióxido de azufre de la atmósfera está disponible para los ecosistemas terrestres y marinos.

El azufre cuando se disuelve en precipitaciones en forma de ácido sulfúrico débil o cuando cae directamente a la Tierra como consecuencia de la meteorización de las rocas también hace que los sulfatos estén disponibles para los ecosistemas terrestres. La descomposición de los organismos vivos devuelve los sulfatos al océano, el suelo y la atmósfera. (Anderson, J.W., 1980) En tierra, el azufre se deposita de cuatro formas principales: precipitación, lluvia directa de la atmósfera, meteorización de rocas y respiraderos geotérmicos

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El azufre atmosférico se encuentra en forma de dióxido de azufre (SO2) y, a medida que la lluvia cae en la atmósfera, el azufre se disuelve en forma de ácido sulfúrico débil (H2SO4). El azufre también puede caer directamente de la atmósfera en un proceso llamado caída. Además, el desgaste de las rocas que contienen azufre libera azufre en el suelo. Estas rocas se originan en los sedimentos oceánicos que se mueven hacia la tierra por el levantamiento geológico de los sedimentos oceánicos. Los ecosistemas terrestres pueden hacer uso de estos sulfatos del suelo (SO4-), Y después de la muerte y descomposición de estos organismos, liberar el azufre a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno (H2S) de gas.

c Figura 3. En esta salida de azufre en el Parque Nacional Volcánico Lassen en el noreste de California, los depósitos de azufre amarillentos son visibles cerca de la boca de la ventilación.

El azufre ingresa al océano a través de la escorrentía de la tierra, de la lluvia atmosférica y de los respiraderos geotérmicos submarinos. Algunos ecosistemas se basan en quimioautótrofos que utilizan azufre como fuente de energía biológica. Este azufre soporta los ecosistemas marinos en forma de sulfatos. (Anderson, J.W., 1980) Las actividades humanas han desempeñado un papel importante en la alteración del equilibrio del ciclo global del azufre. La quema de grandes cantidades de combustibles fósiles, especialmente del carbón, libera grandes cantidades de gas sulfuro de hidrógeno a la atmósfera. A medida que la lluvia cae a través de este gas, crea el fenómeno conocido como lluvia ácida. Lluvia ácida es lluvia corrosiva causada por la lluvia que cae al suelo pág. 5

a través del gas de dióxido de azufre, convirtiéndola en un ácido sulfúrico débil, que causa daños a los ecosistemas acuáticos. La lluvia ácida daña el ambiente natural al disminuir el pH de los lagos, que mata a muchos de la fauna residente; también afecta el medio ambiente hecho por el hombre a través de la degradación química de los edificios. Por ejemplo, muchos monumentos de mármol, como el Lincoln Memorial en Washington, DC, han sufrido daños significativos por la lluvia ácida a lo largo de los años. Estos ejemplos muestran los efectos de amplio alcance de las actividades humanas en nuestro entorno y los desafíos que quedan para nuestro futuro. (Andreae, M.O., 1990)

Figura 4. Ilustración del ciclo del azufre. Obtenido de Muyzer y Stams 2008

3.1.

FUENTES DE AZUFRE A LA ATMÓSFERA: UNA VISIÓN GENERAL

Las recientes mediciones de aeronaves de especies de azufre atmosférico muestran que las emisiones antropogénicas están influyendo en el ciclo global de azufre atmosférico incluso en regiones oceánicas remotas (Andreae et al., 1988). La perturbación humana del ciclo atmosférico del azufre se debe en gran medida a la emisión de dióxido de azufre (SO2) procedente de la quema de combustibles

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fósiles. En varios documentos recientes se han vuelto a examinar estas emisiones y se ha presentado una asignación de fuentes detallada (Cullis y Hirschler, 1980; Miller, 1984). Las estimaciones de las emisiones de azufre producidas por el hombre se encuentran en un rango relativamente estrecho: alrededor de 2,5 +/- 0,3 Tmol/año (Tmol: 1 Teramol = 1012 mol = 32 × 1012 g). Las características del ciclo biogeoquímico natural del azufre en el sistema atmósfera-biosfera-océano son mucho menos conocidas, pero actualmente están recibiendo un intenso interés debido a su posible participación en la regulación del clima global (Charlson et al., 1987).

3.2.

REDUCCIÓN DE SULFATOS ASIMILABLES:

En forma de una gran variedad de compuestos organosulfurosos, el azufre es un elemento esencial para los organismos biológicos. Los animales y los protozoos dependen de los compuestos organosulfurados en sus alimentos para satisfacer sus necesidades de azufre. Todas las demás biota -bacterias, algas verde-azules, hongos, algas eucarióticas y plantas- son capaces de llevar a cabo la reducción de sulfatos asimilatorios, es decir, pueden sintetizar compuestos organosulfurosos a partir de sulfatos (Anderson, 1980).

Figura 5. El ciclo del azufre microbiano. Modificado de Fenchel T y Blackburn TH (1979) Bacteria and Mineral Cycling. Londres: la prensa académica.

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3.2.1. OXIDACIÓN

DEL

SH2

EN

AMBIENTES

AEROBIOS:

SULFOOXIDACIÓN El SH2 en presencia de O2 es usado como fuente de energía por microorganismos quimiolitotrofos como Beggiatoa, Thiovulum, Thiothrix y el termófilo Thermothrix. Algunos Thiobacillus (neutrófilos) también oxidan SH2 y otros compuestos de S reducidos. El S0

resultante se acumula intracelularmente,

pudiendo oxidarse posteriormente a SO42-

3.2.2. OXIDACIÓN FOTOTRÓFICA DEL SH2 EN AMBIENTES ANAEROBIOS: SULFOOXIDACIÓN Bacterias rojas (Chromatiaceae) y verdes (Chlorobiacea) del azufre fotorreducen el CO2 mientras oxidan el SH2 a S0 (y en caso necesario el S0 a SO 2=, lentamente, sin acidificar el medio), ejercen una actividad sulfooxidante en condiciones anóxicas. CO2 + SH2 ® S0 + (CH2O) (fotosíntesis anoxigénica).

Chromatium sp

Chlorobium sp

3.3.

EMISIONES DE AZUFRE A LA ATMÓSFERA A PARTIR DE FUENTES NATURALES Las emisiones de gases de azufre de fuentes tanto naturales como antropogénicas influyen fuertemente en la química de la atmósfera. Para evaluar la importancia relativa de estas fuentes, hemos combinado las mediciones de gases y flujos de

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azufre durante la última década para crear un inventario de emisiones global. El inventario, que se divide en cinturones de 12 latitudes, tiene en cuenta la dependencia estacional de las emisiones de azufre de fuentes biogénicas. Las emisiones totales de gases de azufre de fuentes naturales son aproximadamente 0.79 Tmol S / a. Estas emisiones representan el 16% de las emisiones totales de azufre en el hemisferio norte y el 58% en el hemisferio sur. El inventario muestra claramente el impacto de las emisiones antropogénicas de azufre en la región entre 35 grados y 50 grados-N.

IV.

CONCLUSIONES.  El ciclo del azufre mundial depende de la actividad de los microorganismos metabólicamente y filogenéticamente diversas, la mayoría de los cuales residen en el océano.  El ciclo comienza con la erosión de las rocas, liberando el azufre almacenado. El azufre, entra en contacto con el aire, donde se convierte en sulfato. El sulfato es absorbido por microorganismos y plantas convirtiéndose en formas orgánicas; estas son consumidas por los animales a través de los alimentos, moviendo así el azufre a través de la cadena alimenticia. Como los organismos mueren y se descomponen, parte del azufre es liberado nuevamente como un sulfato, el cual es oxidado por bacterias a forma de que las plantas puedan asimilar y los animales puedan digerir.  Se encuentra como material permeable del suelo. Además, en azufre cristalino, gas natural, en el basalto y en aguas y ríos.  Constituye a las proteínas, vitaminas. Interviene en los mecanismos de óxido reducción de las células y en la estructura terciaria de proteínas, además participa en la formación de la clorofila.

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V.

BIBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA 5.1.

BIBLIOGRAFÍA

Anderson, J.W., 1980. Assimilation of inorganic sulfate into cysteine. In: P.K. Stumpf and E.E. Conn (Editors), The Biochemistry of Plants, Vol. 5. Academic Press, New York, pp. 203-223 Andreae, M.O., 1990. The global biogeochemical sulfur cycle: A review. In: Proc. 1988 Global Change Institute, Snowmass, CO. Office for Interdisciplinary Earth Studies, UCAR, Boul- der, CO, in press Cullis, C.F. and Hirschler, M.M., 1980. Atmospheric sulfur: natural and manmade sources. Atmos. Environ., 14: 1263-1278. Charlson, R.J., Lovelock, J.E., Andreae, M.O. and Warren, S.G., 1987. Oceanic phytoplankton, atmospheric sulphur, cloud albedo, and climate. Nature (London), 326:655-661.

Cunningham, William P. y Barbara Woodworth Saigo, 1999. Environmental Science: A Global Concern. McGraw Hill:

Jackson, Andrew RW y Julie M. Jackson, 1996. Ciencia ambiental: el medio ambiente natural y el impacto humano. Longman.

Tyler, G. Jr. 1994. Ecología y Medio Ambiente. Séptima Edición. Grupo Editorial Iberoamericana S. A. México.

5.2.

LINKOGRAFÍA:

(https://www.researchgate.net/publication/222109637_Sulfur_Emissions_to_the _Atmosphere_from_Natural_Sources) https://es.slideshare.net/tairyhgarcia/ciclo-delazufre-58804597 https://es.slideshare.net/ocelotlunam/ciclo-del-azufre-22680950

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