aula2 ciclos biogeoquimicos 4

Prévia do material em texto

CICLO DO ENXOFRE 
O enxofre é indispensável na elaboração de proteínas 
 
O enxofre é 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 e nos solos. 
H2N CH C
CH2
OH
O
SH
cisteina
A versatilidade do enxofre deriva, em parte, da propriedade que apresenta 
em comum com o nitrogênio: múltiplos estados estáveis de oxidação e 
envolvimento de microorganismos para as suas transformações. 
 
O enxofre é um elemento essencial à vida na Terra, sendo alguns de seus 
compostos de grande importância biológica: organismos vivos, incluindo 
plantas, assimilam espécies de enxofre, enquanto que ao mesmo tempo, 
várias formas de enxofre são emitidas como produto final de seus 
metabolismos. O enxofre representa aproximadamente 0,5% da massa 
seca de plantas e microrganismos e 1,3% do tecido animal. 
 
 - S reduzido é nutriente-chave para manutenção da vida (ex.: integridade 
estrutural de proteínas) 
- S no estado oxidado (SO4
2-) é o segundo ânion mais abundante nos rios 
e oceanos 
- Principal agente causador de acidez em água de chuva H2SO4 
- Forma substâncias insolúveis com metais (FeS2) em solos, sedimentos e 
minerais 
-O ciclo do S é o mais intensamente perturbado pelo homem 
 → combustão de carvão mineral, uso de fertilizante (sulfato de 
amônio), mineração (drenagem ácida), etc... 
Estados de Oxidação do enxofre 
Enxofre nos Compartimentos 
Fluxos Globais de enxofre 
Litosfera 
A litosfera é o maior reservatório de enxofre, com um tempo de permanência da 
ordem dos 1010anos. Dentro das rochas sedimentares, os evaporitos incluem 
sulfatos como o gesso (CaSO4) e outros. Outros tipos de rochas, de natureza 
sedimentar ou ígnea, incluem sulfetos metálicos (pirites, blenda, galena, etc.). 
O enxofre encontra-se ainda, na forma nativa, junto a fontes hidrotermais e em 
depósitos vulcânicos, à superfície ou no subsolo. Alguns depósitos de 
elementos sulfurosos, incluindo sulfetos metálicos como a pirite, são de origem 
biogénica. 
 
Oceanos 
O enxofre encontra-se na água dos oceanos sob a forma de íon sulfato, SO4
2– , 
o 2º ânion aí mais abundante, e também como sulfeto de hidrogênio H2S 
dissolvido, enxofre elementar e substâncias resultantes do metabolismo das 
plantas marinhas, de que releva o sulfeto de dimetilo (CH3)2S (DMS). 
O enxofre existente no oceano e nos sedimentos resulta na maior parte da 
meteorização das rochas. Os sais dissolvidos pelo escoamento da água são 
transportados pelos rios (cerca de 213×1012 g.ano–1) e acabam depositados 
nas bacias continentais e nos oceanos. 
As algas marinhas produzem dimetil-sulfonico-propionato (DMSP), que se 
degrada emsulfureto de dimetilo (DMS), em parte libertado para a atmosfera, 
num total estimado em 40×106 toneladas de enxofre por ano, e que 
majoritariamente regressa ao mar com a precipitação. 
 
Solos 
Os solos contêm minerais e matéria orgânica com enxofre na sua composição, 
e sulfatos e outros compostos na água do solo. As principais fontes são a 
meteorização das rochas, a deposição dos compostos de enxofre presentes na 
atmosfera, que atingem o solo sob a forma de sulfato, a decomposição de 
matéria orgânica e origens antrópicas direta como fertilizantes, pesticidas e 
água de irrigação. 
 
 
 
As principais formas de enxofre inorgânico no solo são o sulfato, formas 
reduzidas como dióxido de enxofre (SO2–), sulfito (SO3
2-),enxofre elementar (S0) 
e sulfeto (S2–). 
Em ambientes aeróbios, o composto inorgânico de enxofre mais estável é o 
sulfato, que é solúvel em água. Assim, em solos bem drenados, as formas 
reduzidas são facilmente oxidadas a sulfato, SO4
2– sendo esta a forma 
inorgânica aí predominante e através da qual o enxofre é absorvido pelas 
plantas via sistema radicular. 
As formas reduzidas, principalmente H2S e outros sulfetos, estão mais 
presentes em solos alagados ou em condições anaeróbicas onde, devido á sua 
baixa solubilidade, normalmente permanecem inertes 
 
Atmosfera 
 
A atmosfera contém pequenas quantidades de dióxido de enxofre (SO2), de 
ácido metanosulfónico (CH3SO3H) e de sulfureto de carbonila (COS). Destes, o 
COS é o composto gasoso de enxofre com maior tempo de permanência. 
Grandes fluxos de partículas de sal marinho e poeira terrestre, contendo 
sulfatos, são adicionados à atmosfera, mas a sua abundância restringe-se a 
altitudes inferiores a um quilômetro. Estas partículas têm tempos de 
permanência de 1 a 7 dias apenas, o que evidencia o seu controlo pela 
precipitação. 
As erupções vulcânicas ejetam compostos de enxofre, atingindo algumas a 
estratosfera, onde os tempos de permanência do enxofre são muito superiores. 
A queima do carvão mineral produz grande quantidade de SO2 que se 
transforma em H2SO4 produzindo a famosa chuva ácida. 
 
Papel do enxofre nos organismos vivos 
 
O enxofre é um dos seis constituintes principais dos organismos vivos, estando 
presente na estrutura de diversos aminoácidos na forma de grupos tiol (-SH), 
além de ser um componente essencial de várias enzimas, co-enzimas (os sítios 
catalíticos da urease e da coenzima A, contêm enxofre), vitaminas, hormonas e 
outros compostos orgânicos. Os aminoácidos cisteína, metionina, 
homocisteína e taurina, contêm enxofre, formando as pontes de dissulfeto nas 
proteinas entre os polipeptídeos, ligações de grande importância para a 
formação das estruturas das proteínas. 
 
Taurina 
Metionina 
Homocisteína 
Cisteína 
Papel do enxofre nos organismos vivos 
 
As plantas absorvem o íon sulfato, SO4
2– , por redução assimilativa e 
incorporação de enxofre ligado a carbono nos aminoácidos cisteína e 
metionina. Quando as concentrações de sulfato são elevadas, as plantas 
acumulam-no nas folhas. 
Transformações biológicas do enxofre: Ciclo biológico do enxofre 
 
Os seres vivos oxidam e reduzem diferentes compostos de enxofre, inorgânicos 
e orgânicos,definindo um ciclo: Plantas e bactérias absorvem sulfatos e 
produzem aminoácidos. Outros seres vivos alimentam-se delas. Outras 
bactérias decompõem os aminoácidos com enxofre nos restos de animais e 
plantas, produzindo sulfeto de hidrogênio. Outras oxidam o sulfeto a enxofre 
elementar e esse enxofre a sulfato. 
Formação de pirita nos sedimentos 
 
Muitas jazidas de sulfetos têm origem bioquímica. Nos sedimentos forma-se 
pirite, precipitada por ação de bactérias que reduzem o sulfato a sulfeto. Este 
vai reagir com o ferro dissolvido ou com minerais de ferro reativos para formar 
FeS amorfo (triolita). Este sulfureto é instável e transforma-se em pirita FeS2. 
Drenagem ácida de minas 
Drenagem ácida de minas 
O problema do SO2 → CHUVA ÁCIDA 
Efeitos da precipitação ácida sobre 
uma floresta na Alemanha 
1970 
1983 
1908 1968 
S em carvão ou diesel
combustão
SO2
FORMAÇÃO DO ÁCIDO SULFÚRICO 
Estrutura do carvão mineral (Laurendal, 1978) 
O carvão natural 
Mineral contem 1-9 
% de enxofre 
O íon sulfato é um dos íons mais abundantes em águas naturais. 
 
As suas principais origens são: 
 
- Origem geológica (dissolução de gessos, oxidação de pirita, erosão de granito e 
basalto) 
- Utilização de fertilizantes (sulfato de amônio) 
- Infiltração de águas do mar; 
- Chuva ácida resultante da presença de óxidos de enxofre (dos combustíveis 
fósseis). 
- Tratamento de águas (p.e. com o coagulante sulfato de alumínio) 
 
 
 
 
 
Compostos sulfurados em águas 
Problemas associados à presença de elevadoteor de sulfatos na água: 
 
- Efeito laxante → Valor Máximo Permitido em água de consumo=250mg/L de sulfato 
- Formação de incrustações em caldeiras e em permutadores de calor; 
- Corrosão de tubagens de concreto nos esgotos - bactérias infectam as paredes das 
tubagens e, na presença de oxigênio transformam ácido sulfídrico em ácido sulfúrico 
que ataca o concreto; DQO alta em esgoto favorece a redução dos sulfatos em H2S. 
 
Problemas associados à presença de elevado teor de H2S na água: 
 
-Mau cheiro em esgoto - pela redução do sulfato em ácido sulfídrico. 
 
→ Controlando o pH é possível reduzir o problema do cheiro (pH>8) 
 
 
MINISTÉRIO DA SAÚDE 
PORTARIA N.º 518, DE 25 DE MARÇO DE 2004 
Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle 
e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão 
de potabilidade, e dá outras providências. 
 
Art. 16. A água potável deve estar em conformidade com o padrão de 
aceitação de consumo expresso na Tabela 5, a seguir: 
Tabela 5 - Padrão de aceitação para consumo humano 
 
Valor Máximo Permitido= 
 
Sulfato mg/L 250 
Sulfeto de Hidrogênio mg/L 0,05