f. 환원(reduction) → 산화(oxidation)
미생물이 에너지를 얻음
1. Sulfur Cycle ( 황의 순환 )
1) Sulfur cycle
※ sulfur(황): 지각(crust)에서 14번째로 가장 풍부한 원소
필수적인 생물학적 화합물(ex. cysteine, methionine)을 구성하는 중요한 원소
sulfur cycle은 다른 영양분들의 조절에 중요한 역할 수행
※ Major steps in the S cycle(황의 순환의 주요 단계)
① 광화작용(mineralization)
② 동화작용(assimilation)
- root adsorption: inorganic sulfate의 형태로 흡수
- direct assimilation of amino acids:
죽거나 분비된 유기물의 분해에서 방출되는 아미노산을 직접적으로 동화작용을 거침
③ 환원반응(reduction reactions)
- 혐기조건(anaerobic conditions) 하에서:
H2SO4 → SO42- + 2H2- or H2S + 2O2
SO4 → S or SO42- or H2S
- sulfate-reducing anaerobic bacteria → heterotrophic
S이 H를 수용시킴으로써 O의 역할을 대신함(sulfate as a hydrogen acceptor)
④ 산화반응(oxidation reactions)
- under aerobic(호기성 세균에 의한) conditions(상태)
- chemosynthetic autotrophs(독립영양생물) : energy liberation(해방)
- Sulfur in the sediments (침전물에서의 황)
→ formation of insoluble S under anaerobic conditions:
호수의 퇴적층에서 발생하는 반응
FeS(ferous sulfide), Fe2S3(ferric sulfide, pyrite), CaSO4
conversion of P from insoluble to soluble form
: 불용성 S의 형성 반응과 더불어 부차적인 반응을 통해 퇴적층에서 생물에게 이용 가능한 형태로 P가 물 속으로 용출된다.
2) Perturbation(혼란) of S cycle
- Human-produced emission:
인간에 의해 배출되는 S의 양은 자연적으로 배출(emission)되는 S의 양에 비해 160%임
(C, N : 5-10%)
석탄, 석유 연료의 사용으로 황산화물(SOX)이 발생
→ 확산에 의해 광범위하게 이동하여 비의 pH를 낮춤(산성비의 주원인)
장거리 이동(long-distance transport): transboundary problem
- 연료의 고급화
→ 황이 적게 함유된 연료 사용 또는 인공적으로 탈황시켜 사용하여 배출(emission)을 줄임
(ex. 천연가스의 사용)
- 산성비(Acid precipitation(rain)): < pH 5.6
① 수상: 호수의 산성화(lake water acidification)
ex. 북유럽 호수의 60%가 물고기가 없는 호수임
② 육상: 산림쇠퇴(forest decline ) - 영양분이 부족한 상태
토양의 산성화(soil acidification) → nutrients(Ca2+, Mg2+ 등이 부족)의 교환
토양 교질의 양이온들이 수소이온과 교환되어 화학침식(chemical erosion) 발생
독성물질(toxic metals (Al))이 배출되어 활성화되어 뿌리의 생장을 억제, 토양동물에게 영향
cf. 산림에서의 토양의 산성화를 억제 석회 분사(liming)를 통해 토양에 치환성양이온을 공급한다.