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Ciclo do enxofre (2)

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Ciclo do Enxofre 
Universidade Federal Rural de Pernambuco 
Engenharia Florestal – SF3
Microbiologia Florestal
Prof. Lucia de Fatima de Carvalho Chaves
Alunas: Itamara Tomé Vitor
 Larissa Gondim Pascoal de Oliveira 
Recife, 20 de novembro de 2017
Introdução
O enxofre é um elemento químico essencial para todos os organismos vivos e o 16º elemento mais abundante na crosta terrestre, constituindo 0,034% em peso, ocorrendo principalmente nas rochas, na forma de sulfatos solúveis presentes na água, nos sedimentos, nos solos, na massa seca de plantas e microrganismos e no tecido animal, sendo constituinte importante de muitos aminoácidos. É utilizado em fertilizantes, além de ser constituinte da pólvora, de medicamentos laxantes, de palitos de fósforos e de inseticidas. As plantas absorvem o enxofre do solo como íon sulfato, e algumas bactérias utilizam o sulfeto de hidrogênio da água como doadores de elétrons num processo similar a uma fotossíntese primitiva. As proteínas dependem basicamente do enxofre.
O enxofre contido na atmosfera é uma das maiores fontes deste nutriente. No solo, o enxofre encontra-se na forma orgânica, que representa mais de 90% do total na maioria dos solos, e na forma inorgânica. O enxofre inorgânico é encontrado no solo em combinações de sais de sulfato, sulfetos e minério. A essencialidade do enxofre (S) para as plantas é indiscutível, pela presença essencial dos aminoácidos sulfurados cistina e metionina nas proteínas vegetais (Thomas et al., 1950). Nas proximidades de vulcões, o enxofre é encontrado na sua forma original, razão pela qual há muitas unidades de exploração nestas regiões também na forma orgânica. 
O ciclo é basicamente sedimentar embora possua uma fase gasosa. A principal forma de assimilação pelos produtores é como sulfato inorgânico. O processo biológico envolve microrganismos com funções específicas de redução e oxidação. A assimilação é mineralizada em processo de decomposição. As transformações do enxofre no solo são controladas por processos bióticos relacionadas aos processos de mineralização, imobilização, oxirredução e assimilação pelas plantas. O ciclo do enxofre é complexo pelo grande número de estados de oxidação que este elemento pode assumir, incluindo o sulfeto de hidrogênio (H2S), dióxido de enxofre (SO2), sulfato (SO42) e ácido sulfúrico (H2SO4), entre outros.    
Ciclo do enxofre 
O enxofre do solo está sujeito a transformações microbianas, influenciadas pelas condições ambientais que afetam a composição e a atividade dos microrganismos. Em todos os solos, em maior ou em menor intensidade, ocorrem os seguintes processos: Mineralização ou decomposição de enxofre orgânico com liberação de formas inorgânicas, Imobilização ou conversão do enxofre do enxofre inorgânico em compostos orgânicos dos microrganismos (não disponíveis para as plantas), produção de sulfetos (S2-) pela redução de sulfatos, produção de formas voláteis, Oxidação de enxofre elementar ou outras formas reduzidas. Durante o intemperismo, muito do S presente em piritas e outros sulfitos metálicos podem ser transformados em (SO4 -2), sendo este adsorvido pelos colóides do solo, perdido por lixiviação (Jordan & Ensminger, 1958) ou transformado em formas orgânicas pelos microorganismos e plantas (Bissani & Tedesco, 1988). 
Os minerais primários, especialmente sulfetos metálicos de Fe, Zn, Cu, Ca e Mg, são fonte original do enxofre no solo e o seu intemperismo com a ocorrência de processos físicos, químicos e biológicos, origina outros compostos ou formas de enxofre que são utilizados por outros microorganismos ou plantas. A água da chuva, a água da irrigação, atmosfera, os fertilizantes e os pesticidas à base de enxofre são outras fontes que contribuem para o suprimento de enxofre ao solo. A incorporação ao solo de formas gasosas de enxofre pela adsorção direta ou pela dissolução na água da chuva é variável entre regiões e apresenta maior importância nas proximidades de áreas urbanas e industriais. 
Explicando de forma simples o ciclo, as plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos sulfatos e na produção de aminoácidos das plantas o hidrogênio substitui o oxigênio na composição dos sulfatos e como os seres vivos se alimentam das plantas os microorganismos decompõe os aminoácidos que contêm enxofre nos restos de animais e plantas criam o sulfeto de hidrogênio. O enxofre é extraído do sulfeto, por bactérias e microorganismos e os sulfatos são produzidos pela ação de microorganismos na combinação do enxofre com o oxigênio. 
O enxofre permanece armazenado na forma de minerais de sulfato com a erosão, fica dissolvido na água do solo e assume a forma iônica de sulfato (SO4–), sendo assim, facilmente absorvido pelas raízes dos vegetais. Na atmosfera ele existe combinado com o oxigênio formando, cerca de 75% dele, o SO2 (dióxido de enxofre), uma outra parcela está na forma de anidrido sulfídrico (SO3), o gás sulfídrico (H2S) característico pelo seu cheiro de “ovo podre” tem vida curta na atmosfera, apenas de algumas horas, sendo logo transformado em SO2. 
Esses óxidos de enxofre (SO2 e SO3) incorporam-se ao solo com as chuvas, sendo então transformado em íons de sulfato (SO4–) e podem, também, ser capturados diretamente pelas folhas das plantas, num processo chamado de adsorção, para serem usados na fabricação de aminoácidos. Entretanto, em materiais orgânicos com elevada relação C/S, os decompositores necessitam de uma quantidade maior de S para incorporar em sua biomassa. Dessa forma, o S inorgânico do solo é imobilizado, tornando-se temporariamente indisponível às plantas (Stewart et al., 1966), semelhantemente ao que ocorre com o nitrogênio. 
O único retorno natural do enxofre para a atmosfera é através da ação de decompositores que produzem o gás sulfídrico. As sulfobactérias realizam o processo inverso, com uma forma de obtenção de energia para a quimiossíntese e a contribuição das atividades vulcânicas para o acúmulo de enxofre na atmosfera é pouco significativa. 
Quanto maior tem sido a introdução artificial e humana, por meio da atividade industrial a queima de combustíveis fósseis que possuem enxofre em sua composição (3% no carvão e 0,05% no petróleo), produz SO2 e SO3, aumentando sua concentração na atmosfera das grandes cidades. Essa fonte é responsável por 80% da poluição por enxofre. Ambos são, nessas condições, fortemente irritantes para os olhos e pulmões; além de contribuir para a formação do smog – mistura de fumaça (smoke, no inglês) com neblina (fog) -, altamente tóxico, que surge durante as inversões térmicas.
Microrganismos no ciclo
 Algumas espécies de microrganismos atuam no ciclo do enxofre como, por exemplo, a bactéria Thiobacillus denitrificans que oxida as formas reduzidas a sulfato mesmo em condições de anaerobiose, com redução de nitrato a N2. Partes dos sulfetos formados são liberados na atmosfera (H2S), onde podem ser oxidados a SO42-. Altas concentrações de sulfetos podem ser tóxicas aos cultivos em solos alagados. Entretanto, estas são diminuídas pela oxidação de S2- a S0 e, posteriormente, a SO42- por algumas espécies de microrganismos, como as bactérias do gênero Beggiatoa. Muitas espécies de fungos, bactérias e actinomicetos atuam no processo de mineralização do enxofre, utilizando a matéria orgânica como substrato para seu crescimento. Isto ocorre tanto em condições de aerobiose como de anaerobiose, tendo-se como produtos finais SO42- e H2S, respectivamente. A mineralização do enxofre orgânico em solos bem drenados, que constituem a maior parte dos solos bem cultivados, é influenciados por fatores de solo e clima e pelo manejo a que os mesmos são submetidos. Quando em contato com bactérias do gênero Chlorobium, Pelodityonsendo o enxofre é alterado para sulfato tornando-se possível a absorção pelas plantas. 
A etapa na qual participa as bactérias do gênero Desulfovibrio chama-se Redução Dissimilatória do Sulfato, neste processo o íon sulfato atua como um agente oxidante para dissimilaçãoda matéria orgânica, assim como o oxigênio na respiração convencional as bactérias redutoras do sulfato utilizam este íon que são reduzidos a sulfeto de hidrogênio (H2S). Seu papel no ciclo do enxofre pode ser comparado ao papel das bactérias redutoras de nitrato no ciclo do nitrogênio. Além das bactérias Desulfovibrio, outras bactérias anaeróbicas restritas e morfologicamente diversificadas participam do processo, sendo Desulfomaculum e Desulfobulbus, as mais conhecidas. O gás sulfídrico, resultante da redução dos sulfatos e da decomposição de aminoácidos, é oxidado a enxofre elementar. Esta reação é típica de certas bactérias oxidantes do enxofre não fotopigmentadas, como Beggiatoa, Thiothixis, Thioploca e Thiobacillus.
Efeitos do enxofre no solo 
Chuva ácida 
Alguns íons estão presentes normalmente nas chuvas, pelos processos biogeoquímicos normais. Naturalmente existe na atmosfera compostos como o dióxido de carbono (CO2), o nitrogênio e o enxofre, que dão à chuva uma característica levemente ácida (MIGLIAVACCA et al., 2005), com um pH natural em torno de 5,6. Entretanto, estudos demonstram que não se deve generalizar este valor, pois já foram encontradas em áreas remotas, chuvas com valores ácidos, indicando que naturalmente pode haver fatores que diminuem o pH das chuvas (MARQUES et al., 2006). O aumento da atividade urbano-industrial tem levado a crescente emissão de compostos químicos na atmosfera (ALVES et al., 1990), pelo aumento no consumo de combustíveis fósseis, influenciando diretamente a característica da precipitação (TRESMONDI et al., 2005). A chuva ácida pode exercer efeitos prejudiciais à folha, ao caule, às raízes e ao solo, podendo causar a redução da razão clorofila a/clorofila b, a perda de biomassa de troncos e de raízes, prejudicar o transporte de água dentro da planta, bem como tornar alguns nutrientes indisponíveis no solo, dificultando o desenvolvimento da planta (BRENA, 2002). A intensidade dos danos depende do estádio de desenvolvimento e das condições fisiológicas da planta, da área foliar e da taxa de absorção de constituintes da chuva por unidade de área. O dano depende ainda da frequência, intensidade e composição da chuva (ALVES et al., 1990).
O vapor d’água, ao se condensar para formar as nuvens, e depois as chuvas, dissolve várias substâncias e gases presentes na atmosfera fazendo uma autêntica “lavagem” do ar. A chuva, ao cair no solo, carregando as substâncias “lavadas” da atmosfera é ligeiramente ácida, com pH chegando até 5,7. A presença cada vez maior de poluentes atmosféricos – resultado do crescimento industrial nos últimos séculos -, tem tornado a água da chuva cada vez mais ácida; o que traz imensos prejuízos para a fauna e a flora. O primeiro registro sobre esse problema data de 1886, observado na Escócia. Seis anos depois, um químico inglês chamou de “chuva ácida” a esse fenômeno. São várias as substâncias responsáveis pela acidez da chuva. A principal é o ácido sulfúrico e também podem ser encontrados ácidos nítrico, nitroso e clorídrico. A primeira etapa da produção de ácido sulfúrico é acelerada pela presença de luz forte e NO2. A chuva ácida (quando possui pH inferior a 4,0) pode afetar, indiretamente, a saúde humana tornando a água de reservatório insalubre. Essa água pode dissolver o cobre dos encanamentos, provocando mais diarréias em crianças. No sul da Noruega foi descoberto que uma maior incidência de chuva ácida era responsável por presença de altos níveis de alumínio na água potável. Isso parece estar ligado com uma incidência anualmente crescente de mal de Alzheimer; uma doença degenerativa do sistema nervoso que causa demência e paralisia. No solo, a chuva ácida, provoca a sua acidez, dificultando a absorção de nutrientes pela raiz, diminuição no crescimento, perda de folhas ou até mesmo a morte das plantas. Na Floresta Negra da Alemanha, metade das árvores morreram em conseqüência das chuvas ácidas. Mas os organismos mais sensíveis à chuva ácida são os peixes e outros animais aquáticos. Uma pequena redução no pH da água onde vivem, pode causar inúmeras mortes e alterações profundas nos ecossistemas aquáticos. Uma conseqüência também muito grave é a redução na produção pesqueira, com aconteceu em 1987 no Canadá, onde 14 mil lagoas estavam contaminadas. Não só os seres vivos são as vítimas da chuva ácida, mas também as obras de arte e monumentos arquitetônicos. O ácido sulfúrico dissolve tintas, amarelece os papeis dos livros e dissolve as rochas calcárias (como o mármore) usado em construções. Catedrais na Europa, como a de Notre Dame de Rouen (França), que conseguiram sobreviver aos bombardeios e incêndios da Segunda Guerra Mundial estão, agora, com as fachadas escurecidas e suas estátuas ornamentais perdendo detalhes. O que agrava e complica mais ainda o problema é o fato de que este é um tipo de poluição “transcontinental”. Geralmente, o afetado não é o próprio causador da poluição, pois os gases que produzem a chuva ácida são transportados a até 2000 km de distância, antes de transformar-se em ácidos. Isso é o que acontece com a Escandinávia (Suécia e Noruega) que recebe a chuva ácida de poluentes vindos da Inglaterra, França e Alemanha. Algo equivalente acontece no Brasil. As termelétricas do Rio Grande do Sul produzem o enxofre que causa chuvas ácidas no Uruguai. E a poluição gerada em Cubatão e na Grande São Paulo aparece nas acidez das chuvas que caem no litoral norte da estado (Ubatuba), apresentando pH de 2,8, surpreendentemente baixo se comparados com as das fontes poluidoras (entre 4,5 e 5,0). Várias medidas – reunidas pela Inglaterra ao editar, em 1956, a “Lei do Ar Puro” – foram tomadas para reduzir a poluição atmosférica e acidez das chuvas. No Hemisfério Norte, onde é difundido o aquecimento doméstico, proíbe-se a queima de carvão natural em grelhas comuns e de resíduos de jardim em fogueiras. Procura-se, também, substituir o carvão por óleo diesel, com menos enxofre. As indústrias devem contribuir construindo chaminés mais altas (uma medida apenas paliativa), para que os ventos espalhem mais e diluam os poluentes e – o mais caro e importante – instalar desulforizadores; sistemas de filtros que retiram 90% do enxofre a ser emitido pela chaminé. A poluição causado por veículos automotores pode ser reduzida pela adoção de gasolina com menor conteúdo de enxofre; pela instalação de conversores catalíticos no escapamento (eles reduzem em 90% a emissão de óxidos de nitrogênio) – já obrigatório nos EUA, Canadá e Japão – pela regulagem do motor ou, finalmente, pela substituição da gasolina pelo álcool.
A chuva ácida afeta a vegetação queimando suas folhas, atrapalhando o processo de fotossíntese e atrapalhando o seu crescimento, além de as tornar menos resistentes a baixas temperaturas ocasionado em graves danos podendo levar à morte. O solo, quando exposto a frequentes chuvas ácidas, pode se tornar infértil devido à destruição de nutrientes e microrganismos essenciais.
Em rios e lagos a chuva ácida altera o seu nível de acidez, matando peixes, plantas aquáticas e outros organismos ali encontrados.
Com o pH alto, a chuva ácida torna metais em sua exposição mais suscetíveis a sofrerem oxidação (enferrujar), danificando assim pontes, veículos e edificações. Além de corroer pedras e tintas.
Devemos salientar, no entanto, que o aumento de óxidos de enxofre na atmosfera, decorrente principalmente do aumento da poluição industrial, leva à ocorrência da chuva ácida. Esses gases, que reagem com vapor de água e outras substâncias, formam o ácido sulfúrico, o qual, além de causar problemas estruturais como o desgaste de monumentos, desencadeia também uma degradação do meio ambiente.
Referências Bibliográficas 
( vou colocar as referencias que tem nos textos q coloquei caso ai quando tu terminar tu ve direitinho se ta faltando alguma, lembra de deixar em ordem alfabetica)
ALVES, P. L. C. A.; OLIVA, M. A.; CAMBRAIA, J.; SANT'ANNA, R. Efeitos da chuva ácida simulada e de um solo de Cubatão (SP) sobre parâmetros relacionadoscom a fotossíntese e a transpiração de plantas de soja. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, v. 2, n. 1, p. 7-14, 1990.
BISSANI, C.A. & TEDESCO, M.J. O enxofre no solo. In: XVII Reunião Brasileira de Fertilidade do Solo, Anais...Londrina – PR. 1988
BRENA, N. A. A chuva ácida e os seus efeitos sobre as florestas. São Paulo: Brena, 2002.
JORDAN, H.V.; ENSMINGER, L.E. The role of sulphur in soil fertility. Advance in Agronomy, Madison, v. 10, p. 407-434, 1958.
MARQUES, R.; ZAMPARONI, C. A. G. P.; CASTRO E SILVA, E.; BARBOSA, A. M.; ARRUDA, D.; EVANGELISTA, S.; MAGALHÃES, A. Ensaios preliminares para o monitoramento da acidez da chuva em Cuiabá, MT. Caminhos de Geografia, v. 21, n. 17, p. 225-236, 2006.
MIGLIAVACCA, D. M.; TEIXEIRA, E. C.; MACHADO, A. C. M. Composição química da precipitação atmosférica no sul do Brasil – Estudo Preliminar. Química Nova, v. 28, n. 1, p. 371-379, 2005. MIRLEAN, N.; VANZ, A.; BAISCH, P. Níveis e origem da acidificação das chuvas na região do Rio Grande, RS.
THOMAS, M.D; HENDRICKS, R.H; HILL, G.R. Sulfur metabolism in alfafa. Soil Science, Baltimore, v. 70, p. 19-26, 1950.
TRESMONDI, A. C. C. L.; TOMAZ, E.; KRUSCHE, A. V. Avaliação de pH e composição iônica das águas de chuva em Paulínia-SP. Engenharia Ambiental, v. 2, n. 1, p. 70-84, 2005.

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