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Il Ciclo dello zolfo

(a cura di J. Concas)
Cos’é il ciclo dello zolfo?

Lo zolfo è un costituente essenziale della materia vivente.
Alcuni esempi della sua importanza sono:

  • la presenza di zolfo negli aminoacidi cisteina e metionina;
  • i ponti disolfuro fondamentali delle strutture proteiche;
  • i centri ferro-zolfo di numerose molecole biochimiche indispensabili per la fosforilazione ossidativa;
  • il suo impiego in primitivi processi di fotosintesi da parte di alcuni microrganismi;

La maggior parte dello zolfo sulla Terra si trova nelle rocce, ma esso viene costantemente perduto dal terreno sotto forma di ioni solfato con lo scorrere dei fiumi. In questo modo ogni anno milioni di tonnellate ne vengono riversate in mare per dilavamento. Senza un meccanismo in grado di restituire lo zolfo dal mare gli organismi terrestri sarebbero ben presto privati di questo elemento essenziale.

Ciclo dello zolfo: rappresentazione grafica
Schema: Elmar Uherek, adattato e modificato da un'illustrazione sul ciclo dell'acqua del Centro di Ricerca Spaziale, Univ. di Austin, Texas

Sintesi del ciclo dello zolfo

Lo zolfo della pedosfera si trova principalmente in sedimenti e nelle rocce, sotto forma di minerali contenenti solfati e solfiti. Nella biosfera è rinvenibile come zolfo organico. Alcuni microrganismi sono capaci di convertire numerose forme dello zolfo della pedosfera in altre facilmente utilizzabili dalle piante terrestri.
Il trasporto al mare dello zolfo, sotto forma di ione solfato, avviene tramite dilavamento del terreno e delle rocce e infiltrazione in falde freatiche. Nelle acque degli oceani esso viene utilizzato dalle alghe marine per la produzione di una betaina contenente zolfo, il dimetilsolfonio propionato (DMSP). In seguito alla morte delle alghe questa sostanza viene liberata, scomponendosi a formare lo ione acrilato e il dimetilsolfuro (DMS), che tende a passare allo stato gassoso.
Il DMS gassoso viene ossidato dai gas atmosferici originando un aerosol di sale solfato che funziona come nucleo di condensazione, venendo circondato dalle goccioline d’acqua che daranno così origine alle nubi.
Sotto questa forma lo zolfo viene poi depositato nel terreno con le precipitazioni, a beneficio delle piante terrestri, delle quali favorisce la crescita. La sua presenza aumenta inoltre la velocità di erosione delle rocce, con un conseguente maggior flusso di nutrienti a beneficio degli organismi marini.
Il passaggio all’atmosfera dello zolfo può anche essere causato da eruzioni vulcaniche o attività antropica, in seguito all’impiego di combustibili che contengano questa sostanza. Viene così prodotta anidride solforosa (SO2), che si ossida all’aria ad anidride solforica (SO3). L’anidride solforica viene facilmente convertita in acido solforico, e in presenza di inquinanti può originare un aerosol, contenente in prevalenza solfato di ammonio, all’origine di quelle che vengono definite piogge acide.

Serbatoi dello zolfo

Il ciclo dello zolfo comprende numerosi “serbatoi” interconnessi tra loro, i principali dei quali sono:

  • Solfati e solfiti in sedimenti e rocce (pedosfera)
  • Conversione in altre forme da parte di microrganismi nel terreno (pedosfera/biosfera)
  • Zolfo organico negli organismi e in alcuni combustibili (biosfera)
  • Ioni solfato, sali (idrosfera)
  • Gas da combustione (atmosfera)
  • Gas da eruzione (atmosfera)
  • DMS e aerosol (atmosfera)
fonti:
Gaia: manuale di medicina planetaria (James Lovelock)
Ecologia (Eugene P. Odum)
Ecologia applicata (Renato Vismara)
Igiene edilizia ed ambientale (Carlo Signorelli)
La rivolta di Gaia (James Lovelock)
Microbiologia (Thomas D. Brock, Michael D. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker)

Per approfondimenti:
Il ciclo dello zolfo - Global Change Magazine for Schools
Biochimica del ciclo dello zolfo - Univ. di Venezia

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