સલ્ફર ચક્ર

સલ્ફર ચક્ર : સલ્ફરયુક્ત અવસાદી (sedimentary) ચક્ર. વાતાવરણમાં તે H₂S, SO₂ જેવા વાયુ સ્વરૂપે અને મૃદામાં સલ્ફેટ, સલ્ફાઇડ અને કાર્બનિક-સલ્ફર-સ્વરૂપે મળી આવે છે. વાતાવરણમાં રહેલો SO₂ વાયુ જ્વાળામુખી દ્વારા અને વનસ્પતિઓને બાળવાથી ઉત્પન્ન થાય છે. જોકે અશ્મી-બળતણમાં રહેલા સલ્ફાઇડ અને કાર્બનિક-Sના ઑક્સિડેશન દ્વારા વિપુલ જથ્થામાં ઉત્પન્ન થાય છે. સામાન્ય રીતે અજારક જીવી (anaerobic) બૅક્ટેરિયાની સક્રિયતાને કારણે H₂S અને ડાઇમિથાઇલ સલ્ફાઇડનું નિર્માણ થાય છે. વાતાવરણમાં રહેલા H₂S, SO₂ અને H₂Sના ઑક્સિડેશન દ્વારા તત્ત્વીય (elemental) અને કાર્બનિક સલ્ફર અને  બને છે; જેઓ વૃદૃષ્ટિપાત (precipitation) દ્વારા મૃદામાં પાછા ફરે છે. સલ્ફેટના સ્વરૂપમાં રહેલ સલ્ફર સજીવોને પ્રાપ્ત થતું મુખ્ય સ્વરૂપ છે, જેનું સ્વપોષીઓ (autotrophs) દ્વારા રિડક્શન થાય છે અને તે પ્રોટીનમાં સંકળાય છે. સલ્ફર કેટલાક એમિનો ઍસિડ (સિસ્ટેઇન, સિસ્ટાઇન અને મિથિયૉનિન), પેપ્ટાઇડ ગ્લુટાથિયોન અને કેટલાક વિટામિન અથવા ઉત્સેચક-સહકારકો(થાયેમિન-બાયૉટિન અને થાયૉક્ટિક ઍસિડ)નું આવદૃશ્યક ઘટક છે. થાયોલ ધરાવતાં મર્કેપ્ટાન (SH-સમૂહ ધરાવતાં કાર્બનિક સંયોજનો) અને અનુરૂપ (corresponding) ઑક્સીકૃત (oxydized) ડાઇસલ્ફાઇડનું સ્વરૂપ વનસ્પતિમાં સૌથી સક્રિય ગણાય છે.

આકૃતિ 1માં દર્શાવેલ સલ્ફર ચક્ર હવા, પાણી અને મૃદાને સાંકળે છે; જ્યાં સૂક્ષ્મજીવો મહત્ત્વનો ભાગ ભજવે છે. સ્વપોષીઓની પેશીઓમાં પ્રોટીનમાં સલ્ફાહાઇડ્રલ (SH) સમૂહ-સ્વરૂપે સલ્ફર ભળેલો હોય છે. તે ચરાણ (grazing) આહારશૃંખલામાંથી પસાર થાય છે અને વધારાનો સલ્ફર પ્રાણીઓના મળ દ્વારા મુક્ત થાય છે. અપરદ (detritus) આહારશૃંખલામાં પ્રોટીનના વિઘટન દ્વારા સલ્ફર મુક્ત થાય છે. જારકજીવી (aerobic) પર્યાવરણમાં એસ્પર્જિલસ અને ન્યુરોસ્પોરા અને અજારકજીવી સ્થિતિમાં ઈશ્ર્ચેરિશિયા અને પ્રોટિયસ જેવા બૅક્ટેરિયા વિઘટન માટે જવાબદાર છે. અજારકજીવી મૃદા અને અવસાદ-(sediments)માં ડાઇસલ્ફોનોવિબ્રિયો ડિસલ્ફરિકેશન્સ જેવા રિડ્યુસિંગ બૅક્ટેરિયા દ્વારા સલ્ફેટમાંથી H2S બને છે. આ બૅક્ટેરિયા સલ્ફેટ અણુમાં રહેલા ઑક્સિજનનો કાર્યશક્તિ મેળવવામાં ઉપયોગ કરે છે અને બદલામાં ઊંડા અવસાદમાં સલ્ફેટનું H2S વાયુમાં રિડક્શન કરે છે :

CH_2·NH₂COOH + H₂O + → H₂S + SH + HCO₃ + NH₄

આયર્ન-યુક્ત દ્રવ્યોમાં મોટાભાગનો H2S ફેરસ દ્વારા ગ્રહાય છે, જેથી અત્યંત અદ્રાવ્ય કાળા રંગના FeSનું નિર્માણ થાય છે. ઘણા પ્રકાશસંશ્લેષી (photosynthetic) અને રસાયણસંશ્લેષી (chemosynthetic) બૅક્ટેરિયા સલ્ફર ચયાપચયમાં મહત્ત્વનો ભાગ ભજવે છે. H₂S ધરાવતા પાણીમાં થતાં બેગ્ગીઓટોઆ, થાયોથ્રિક્સ અને થાયોબેસિલસ જેવાં રંગહીન રસાયણસ્વપોષી (chemoautotrophic) બૅક્ટેરિયા H2Sમાંથી S અથવા Sમાંથી માં ઑક્સિડેશન કરે છે.

H₂S + O → H₂O + S + 32.5 કિલો કૅલરી

S + 3O + H₂O → H₂SO₄ + 141 કિલો કૅલરી

થાયૉબેસિલસ થાયૉઑક્સિડેશન્સ અત્યંત ઍસિડિક પરિસ્થિતિમાં (0.6 pH સુધી) સલ્ફરમાંથી 10 %ની સાંદ્રતાવાળા સલ્ફ્યુરિક ઍસિડમાં રૂપાંતર કરી મૃદાનું ઉચ્ચ ઍસિડીકરણ કરે છે. વળી, લીલું સલ્ફર (દા.ત., ક્લોરોબિયમ) અને જાંબલી-સલ્ફર (દા.ત., ક્રોમેશિયમ), પ્રકાશસંશ્લેષી બૅક્ટેરિયા CO₂ના રિડક્શનમાં હાઇડ્રોજનના સ્રોત તરીકે H₂Sનો ઉપયોગ કરે છે.

CO₂ + H₂S  → (CH₂O) + S + H₂O + કાર્યશક્તિ

લીલા બૅક્ટેરિયા H₂Sનું તત્ત્વીય સલ્ફરમાં ઑક્સિડેશન કરે છે, જ્યારે જાંબલી બૅક્ટેરિયા સલ્ફેટના તબક્કા સુધી ઑક્સિડેશન કરે છે.

સલ્ફર ઑક્સાઇડ્ઝ (દા.ત., SO₂) કોલસા જેવા અશ્મી-બળતણના દહનથી ઉત્પન્ન થાય છે, જે ઔદ્યોગિક વાયુ-પ્રદૂષણનું ઉપાધિકારક ઘટક છે.

હૉલેન્ડ (1978) અને બોવેન (1979) દ્વારા પ્રાપ્ત માહિતી પરથી વૈશ્ર્વિક સલ્ફર ચક્ર આકૃતિ 2માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. તે મુજબ મૃદા અને અવસાદનો S-સ્રોત (4 x 10¹⁵ ટન) વાતાવરણના S-સ્રોત (4 x 10⁷ ટન) ઘણો વિશાળ છે.

સલ્ફર ચક્ર આયર્ન, તાંબું, કૅડ્મિયમ, જસત, કોબાલ્ટ જેવાં અન્ય પોષક તત્ત્વોની ચયાપચય-પ્રક્રિયામાં પણ મહત્ત્વનો ભાગ ભજવે છે. દા.ત., જ્યારે આયર્નનું સલ્ફાઇડ તરીકે અવક્ષેપન થાય છે ત્યારે ફૉસ્ફરસ અદ્રાવ્ય સ્વરૂપમાંથી દ્રાવ્ય સ્વરૂપમાં ફેરવાય છે. આમ તે સજીવોને સુલભ બને છે.

બળદેવભાઈ પટેલ