اثرات زیست محیطی گوگرد

اثرات زیست محیطی گوگرد

فرمت: PDF تعداد صفحات: 33

مقدمه

گوگرد (S) در گونه های شیمیایی متنوع و در فرمهای مختلف اکسیداسیون در اتمسفر، هیدروسفر، بیوسفرو لیتوسفر وجود دارد. اثرات زیست محیطی گوگرد عمدتا شامل آلودگی اتمسفر (باران اسیدی ناشی از انتشار گازهای حاوی گوگرد)، خاک های اسیدی (زهکش اسیدی معادن) و آلودگی آبهای زیرزمینی در اثر گونه های آبی گوگرد می باشد.

گوگرد به عنوان یک عنصر غذایی ماکرو ثانوی موردنیاز گیاهان، حیوانات و انسان است و سمیت یا کمبود آن بسته به شرایط خاک، خصوصیات کشت و اثرات آب و هوایی دارد. برای مدیریت اثرات گوگرد در محیط باید نقش آن را در محیط بشناسیم. نگرانی اصلی در مورد گوگرد به دلیل ایجاد شرایط اسیدی در محیط و به خصوص ایجاد خاک های اسیدی و مواد زیرسطحی می باشد که مشکلات زیادی را به وجود می آورند و به همین دلیل باید مورد بررسی قرار گیرند.

گوگرد از عناصر غذایی ضروری برای گیاهان است و اخیرا کاهش این عنصر در مواد حاوی گوگرد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. برای مثال در حال حاضر تولید کودهایی با گوگرد کم و با استفاده از آفت کش های بدون گوگرد از مسایل بسیار مهم می باشد. بررسی ارتباط چرخه گوگرد و سایر چرخه های بیوشیمیایی زمین شامل عناصر ضروری کرین، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، فسفر و مواد غذایی میکرو، صروری می باشد. این بخش در مورد نقش گوگرد در کشاورزی، جنگل ماء معادن، زمین و اکوسیستم های آبی بحث می کند. همچنین به بررسی نگرانیهای زیست محیطی، چرخه های زیست زمین شیمیایی، فرم های آلی و غیر آلی گوگرد، بقا (نگهداری)، تغییر شکل، اهمیت آن به عنوان یک عنصر مغذی و مدیریت گوگرد می پردازد.

اهمیت گوگرد

گوگرد یک عنصر ضروری برای همه سیستم های زنده شامل حيوانات، گیاهان و انسان می باشد و اگر چه موارد گزارش کمبود با سمیت گوگرد در گیاهان و حیوانات زیاد بوده است اما موارد مربوط به کمبود گوگرد بیشتر گزارش شده است. با اینکه مناطق حاوی گوگرد در سراسر جهان وجود دارد اما چون گوگرد قابل جذب توسط گیاهان به شکل سولفات (SO4) است و سولفات فرم غالب گوگرد در خاک نیست در نتیجه با وجود گوگرد کافی در خاک شاهد کمبود این عنصر در گیاهان هستیم. کمبود مواد اولیه، بارش زیاد، شستشوی شدید و هوازدگی زیاد خاکها عامل کمبود این عنصر در اکثر مناطق است. گوگرد به طور طبیعی در فرم های آلی و غیر آلی وجود دارد که بخشی از چرخه بیوژیو شیمیایی گوگرد در جهان هستند. قسمتی از چرخه جهانی گوگرد مشابه چرخه نیتروژن است با این تفاوت که منبع اصلی نیتروژن اتمسفر و منبع اصلی گو گرد لیتوسفر است همچنین بخش عمده گوگرد اتمسفر ناشی از فعالیت های انسان است. اگر چه میزان گوگرد اتمسفر نسبت به نیتروژن بسیار کم است اما کوتاه بودن متوسط زمان پایداری (mean residence time) (MRT) ترکیبات آن منجر به افزایش چرخه گوگرد در اتمسفر شده است (به عبارت دیگر سرعت جریان گوگرد نسبت به جریان نیتروژن بیشتر است). در خاک نیز تغییر فرم های گوگرد توسط پروسه های بیوشیمیایی کنترل می شود که نقش مهمی در دسترسی زیستی گیاهان به گوگرد دارد.

نقش غذایی گوگرد

گوگرد نیز همانند نیتروژن یک عنصر ضروری در آمینو اسیدهای مختلفی است که قسمتی از پروتئین های گیاهی، حیوانی و انسانی را تشکیل می دهد. همچنین گوگرد جزء اصلی سازنده ویتامین ها و هورمون ها است و نقش فعالی در ترکیب ساختاری گیاه و پروسه های متابولیکی داشته و به دلیل اینکه فعالیت های منفی شامل عملیات ساختاری و متابولیکی و پروسه های تنظیمی را بر عهده دارد برای حیوانات نیز یک عنصر حیاتی محسوب می شود. اهمیت گوگرد به عنوان يك عنصر غذایی گیاهی و تعیین دسترسی زیستی آن در قسمتهای بعدی بحث خواهد شد.

در حیوانات آمینو اسیدهای حاوی گوگرد، ترکیبات مکمل بسیاری از ترکیبات بیوشیمیایی شامل پروتئین ها، آنزیم ها و برخی از هورمون ها هستند. ترکیبات بیوشیمیایی آلی حاوی گوگرد بخش های مهمی از استخوان، زردپی، غضروف، پوست و دریچه های قلب را تشکیل می دهند. ساختار اصلی پروتئین در حيوانات كلاژن است که شامل اسیدهای آمینه گوگرد می باشد. گوگرد آنزیمی نقش مهمی در فعالیت آنزیم ها دارد بطوری که کمبود گوگرد در حیوانات منجر به کاهش وزن، کاهش شیر و تخم می شود و اگر زمان کمبود گوگرد طولانی شود منجر به مرگ خواهد شد. به علاوه از آنجا که غیر پستانداران قادر به استفاده از ترکیبات غیر آلی گوگرد نیستند فرم در دسترس گوگرد برای حیوانات مهم می باشد. پستانداران مثل گوسفند و گاو قادرند فرم های غیر آلی گوگرد را از طریق فعالیت متابولیسمی میکروارگانیسم های شکم به قابل استفاده کنند.

برای رشد گیاهان و حیوانات به ویژه در مورد حیوانات ذخیره پایدار انرژی مهم می باشد به دلیل اینکه گوگرد قابلیت ذخیره در اندام هایشان را ندارد. سمیت گوگرد از مشکلات اساسی در حیوانات و گیاهان می باشد.

در مورد گیاهان سمیت گوگرد باعث کاهش رشد و کلروزه شدن (زرد شدن بین رگبرگ ها شده) و در نهایت منجر به پیری زودرس برگ ها می شود. در مورد مرکبات به نظر می رسد سطوح بالای SO2 تأثیر چندانی بر آنها نداشته باشد. اثر سمی گازهای دی اکسید گوگرد SO2 و سولفید هیدروژن (H2S) برای گیاهان در آینده بحث خواهد شد. در مورد حیوانات سمیت گوگرد به نوع گونه گوگرد بستگی دارد. پستانداران زمانی که سولفات آمونیوم NH4)2 SO4) یا سنگ گچ را به ترتیب به عنوان منبع نیتروژن غیر پروتئینی و کلسیم استفاده می کنند و غیر پستانداران نیز زمانی که مقادیر اضافی از آمینو اسیدهای حاوی گوگرد به ویژه متیونین را مصرف می کنند از سمیت گوگرد آسیب می بینند.

اثرات زیست محیطی گوگرد

نگرانی های زیست محیطی در باره گوگرد در جدول 1 نشان داده شده است. محیط های اسیدی در اثر اکسیداسیون گوگرد و نیتروژن در اتمسفر ایجاد می شود. اسیدی شدن خاک ها و زهکش اسیدی معادن زمانی اتفاق می افتد که ترکیبات أحيا شده گوگرد و مینرال ها، اکسید شده و تشکیل اسید سولفوریک (H2SO4) می دهند.

زهکش اسیدی معادن یکی از بزرگترین نگرانی های زیست محیطی گوگرد محسوب می شود. در آمریکا این زهکش ها و دیگر مواد سمی تولید شده ۷۵۰۰۰ هکتار از دریاچه ها و آبگیرها را آلوده کرده اند و هزینه پاکسازی مسیرهای آبی آلوده شده ۳۰ تا ۷۵ میلیون دلار تخمین زده شده است علاوه بر معادن، فعالیت های ژئوترمال نیز خاک و اکوسیستم گیاهی اطراف خود را از طریق رهاسازی مقادیر زیادی گوگرد به اتمسفر، تحت تأثیر قرار می دهند. سولفات به شدت محلول است به همین دلیل در آبهای زیرزمینی مناطق خشک و نیمه خشک تجمع می یابد.

میزان استاندارد آب آشامیدنی ۲۵۰ میلی گرم SO4 بر لیتر است، زیرا So4 به عنوان ضد بيوميت (laxative) در برخی حیوانات و گیاهان ایفای نقش می کند. هر سال استفاده از سوخت های فسیلی و فرآیند تصفیه فلزات، مس، سرب، روی و نیکل منجر به رهاسازی میزان فراوانی گوگرد به اتمسفر می شود. (جدول ۲). برآورد میزان نشر طبیعی گوگرد بین 143-800 (Tgs/year (Tgolg نشان می دهد که ۶۰-۴۰ درصد گوگرد وارد شده به اتمسفر ناشی از فعالیت های انسان می باشد. منابع طبیعی انتشار گوگرد در اتمسفر شامل فعالیت آتشفشان، گازهای بیولوژیک (محصول فعالیت موجودات زنده) در اکوسیستم های خشکی و اقیانوس ها به علاوه تالاب ها و مرداب و دیگر محیط های غیر هوازی می باشد. اصلی ترین منبع انسان ساخت انتشار گوگرد در اتمسفر، سوزاندن زغال سنگ برای تولید برق می باشد.

اسیدی شدن (اسیدی شدن خشک یا مرطوب با مقدار بالای اسید سولفوریک) در مناطق صنعتی که نسبت به سایر مناطق گوگرد بیشتری در محیطشان منتشر می شود، باعث ایجاد مشکلات زیادی از جمله کاهش رشد گیاهان، اسیدی شدن اکوسیستم های آبی و تهدید سلامتی انسان می شود و در بسیاری از کشورهای جهان به دنبال راه حلی برای این مشکل هستند.

در مقایسه با مناطق غیر صنعتی که pH بارش هایی حدود ۶ تا ۷ دارند، pH در مناطق صنعتی با بارش زیاد به زیر ۴ رسیده که در این شرایط، بارش اسیدی منجر به افزایش یونهای +H به میزان ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر می شود.

در مناطق صنعتی با بارش زیاد میزان افزایش سالیانه گوگرد به محیط طبیعی به فعالیت های بشری بستگی دارد. گیاهان برای متوسط عملکرد هر ساله به kgh ۹ – ۳۰ گوگرد نیاز دارند که در حال حاضر برخی مناطق با مشکل افزایش گوگرد در اثر بارش به سر می برند. در برخی مناطق نیز میزان گوگرد اتمسفر برای عملکرد مطلوب گیاهان کافی است.

ادامه مطالب زیر را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید:

• پتانسیل اثرات زیست محیطی گوگرد
• چرخه جهانی گوگرد
• گوگرد معدنی در خاک
• گوگرد آلی در خاک
• ترتیب دسته بندی گوگرد
• بقا و تغییر شکل گوگرد خاک ها
• جذب و واجذب سولفات خاک
• واکنش های اکسیداسیون-احیاء گوگرد غیرآلی
• تغییر شکل گوگرد آلی
• اثر گوگرد بر گیاهان
• نقشه گوگرد در تغذیه گیاهان
• شاخص های قابل دسترس بودن گوگرد
• مدیریت زیست محیطی گوگرد
  • مدیریت گوگرد در سیستم های تحت کشت محصولات زراعی
  • مدیریت گوگرد در سیستم های تحت چرا
• مشکل آب ها و خاک های گوگردی
  • خاک های اسیدی و ضایعات معادن
  • زهکشی اسید معدنی
  • خاک های سدیمی

حتما بخوانید:

⇐ اثر گلخانه ای و تخریب لایه ازن استراتوسفر

⇐ مواد شیمیایی آلی در محیط زیست