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Ciclo del Azufre

lluvia acida
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on 15 October 2013

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Ciclo del Azufre
Lluvia Ácida

Es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S. Es un no metal abundante con un olor característico. Es un elemento químico esencial para todos los organismos y necesario para muchos aminoácidos y, por consiguiente, también para las proteínas.

Azufre

El azufre es un elemento activo que se combina directamente con la mayor parte de los elementos conocidos. Sus empleos se limitan principalmente a la producción de compuestos de azufre. Los compuestos de azufre se emplean en la manufactura de productos químicos, textiles, jabones, fertilizantes, pieles, plásticos, refrigerantes, agentes blanqueadores, tintes, pinturas, papel y otros productos.

APLICACIONES
El azufre se usa en multitud de procesos industriales como:
En producción de ácido sulfúrico para baterías
En la fabricación de pólvora
En el vulcanizado de caucho
Se usa como fungicida
Manufactura de fosfatos fertilizantes
Los sulfitos se usan para blanquear el papel y en cerillas
El amonio se usa como fijador en la industria fotográfica
El sulfato de magnesio se utiliza como laxante y exfoliante, también como suplemento alimenticio para las plantas.


Efectos del Azufre sobre la salud
El azufre se puede encontrar frecuentemente en la naturaleza en forma de sulfuros. Durante diversos procesos se añaden al medio ambiente enlaces de azufre dañinos para los animales y los hombres, estos enlaces también se forman en la naturaleza durante diversas reacciones. En general las sustancias sulfurosas pueden tener los siguientes efectos en la salud humana:

Efectos neurológicos y cambios comporta mentales
Alteración de la circulación sanguínea
Daños cardiacos
Efectos en los ojos y en la vista
Fallos reproductores
Daños al sistema inmunitario
Desórdenes estomacales y gastrointestinales
Daños en las funciones del hígado y los riñones
Defectos en la audición
Alteraciones del metabolismo hormonal
Efectos dermatológicos
Asfixia y embolia pulmonar

En la Hidrosfera

En el agua marina hay una cantidad significativa de ión SO=4 sulfato disuelto.
La transferencia entre la tierra y el océano es bastante lenta. Por evaporación de lagos y mares poco profundos los sulfatos se depositan formando yesos.

En la Litosfera

Constituye aproximadamente el 0,035% de la corteza terrestre.
Se encuentra nativo en la proximidad de volcanes y fuentes termales.
Los compuestos de azufre están ampliamente distribuidos en los suelos en forma de Piritas (FeS2), galena (PbS), blenda (ZnS), cinabrio (HgS), estibinita (Sb2S3), yeso (CaSO4.2H2O), baritina (BaSO4) y otros minerales.
También se obtiene del petróleo y del gas natural.

Fuentes o depósitos de Azufre
Los gases disueltos en el magma son liberados durante la erupción, siendo algunos, compuestos de azufre como el Sulfuro de hidrógeno (H2S).

Vulcanismo
:

Fragmentación física y descomposición química de las rocas de la superficie terrestre o cerca de ella.

Meteorización:

Ocurre en las capas superiores del suelo, el sulfato liberado del humus es fijado en pequeña escala por microorganismos.

Mineralización del Azufre:

Descompone los minerales extrayendo los sulfatos de las rocas.

Erosión
:

El 85% de la producción mundial de azufre está destinada a obtener la sustancia química más importante para la industria, el ácido sulfúrico

Industria:

En diversos lugares sigue explotándose azufre nativo, para la fabricación de ácido sulfúrico, caucho, pólvora, jabones, textiles y otros productos.

Minería:

Ciclo del Azufre
Es un circuito que recorre el azufre a través de los ecosistemas, desde el medio físico a los organismos y de éstos, de nuevo, al medio natural. El azufre del planeta se encuentra en forma de minerales; sin embargo, el principal reservorio de azufre de la biosfera lo constituye el mar (en forma de sulfato inorgánico).


Las mayores reservas de azufre están en rocas sedimentarias, sedimentos y agua de mar .
Emisión a la atmósfera
Las emisiones de los volcanes, géiseres, fumarolas y fuentes hidrotermales submarinas tienen cantidades importantes de gases de azufre. También los suelos y mar producen compuestos gaseosos de azufre que suelen terminar en forma de SO2
Reacciones en la Atmósfera
El Dióxido de azufre reacciona con el Oxígeno para formar trióxido de azufre, el cual reacciona con el vapor de agua y produce minúsculas gotas de H2SO4
Caída en Suelos y Mares
Estás gotas de H2SO4 y partículas de sulfato caen a la tierra como componentes de la lluvia ácida
Asimilación por parte de las Plantas
El sulfato puede ser metabolizado en las plantas superiores y microorganismos, en los que se denomina reducción asimilatoria de los sulfatos. Bacterias, levaduras, hongos y algas son capaces de utilizar los sulfatos como fuente de azufre, y producir sulfuro de hidrógeno (H2S). Las bacterias reductoras de sulfato realizan esta transformación en un medio anaerobio: en los lugares en donde se da este proceso aparecen sedimentos y fangos de color negro, debido al sulfuro de hidrógeno, que les confiere ese color.
Asimilación por parte de las Plantas
Las plantas superiores absorben sulfatos por las raíces, incorporando directamente en los compuestos orgánicos o manteniendo en forma libre como ión, interviniendo en la regulación osmótica celular. Las plantas también pueden oxidar y reducir los sulfatos para incorporar el azufre a otros compuestos orgánicos
Asimilación Atmósferica
Así mismo las plantas superiores absorben por las hojas el SO2 atmósferico.
Reducción no Asimiladora
La reducción no asimiladora del sulfato es un proceso de transformación de éste a iones sulfuro; cuya finalidad es el suministro de energía a la células, es llevada a cabo por ciertas bacterias anaerobias, por ejemplo del genero Desulfovibrio
Alimentación de animales
Los compuestos orgánicos generados (algunos esenciales para los animales como la metionina) pasan a los animales a través de la cadena alimentaria ya que no pueden ser sintetizadas por ellos mismos.
Descomposición de animales y de plantas
La descomposición de animales y de plantas por parte de los microorganismos generan sulfuro de hidrógeno. Este puede ser oxidado por bacterias oxidadoras de sulfuro, catalizando su oxidación a azufre elemental inorgánico, tanto en medio aerobio como anaerobio.
El sulfuro puede ser transformado por la acción microbiana en dimetilsulfuro, que difunde a la atmósfera.
Oxidación
La oxidación elemental de azufre se realiza por bacterias oxidadoras de azufre, sobre todo el género Thiobacillus (originando H2S para obtener energía) originando iones sulfato e hidrógeno.
FASE SEDIMENTARIA
Precipitación Aerobia
El Azufre se precipita bajo condiciones aerobias pasando a formar parte de las denominadas rocas salinas o evaporitas, en forma de sulfato sódico.
Precipitación Anaerobia
Se produce en presencia de hierro; a partir de sulfuro de hidrógeno; produciendo una acumulación lenta y continua en los sedimentos profundos, originando sulfuros metálicos y carbones.
Equilibrio
Suelo y Plantas
El Azufre influye en el desarrollo de los microorganismos y las plantas. La deficiencia de azufre en el suelo altera los procesos metabólicos y la síntesis de proteínas.
El exceso de azufre acidifica el suelo y puede atrofiar a los microorganismos y plantas en su asimilación de nutrientes.
Seres humanos y animales
Esencial para la formación de algunas hormonas y enzimas y para la depuración de toxinas.
Favorece a la síntesis de queratina y colágeno, importantes para el pelaje, uñas y garras.
Necesario para fabricar proteínas azufradas, que son básicas para formar tejido conectivo de calidad
Es fundamental para el correcto funcionamiento del sistema inmunitario, pues favorece a la actividad anti-microbiana y anti - fúngica.
En los seres humanos ayuda en especial al hígado en a secreción de la bilis, siendo muy importante para una buena digestión y es muy necesario para regular los niveles de azúcar y glucosa en la sangre
Equilibrio de los Ecosistemas
El azufre, como otros elementos, es importante para los procesos metabólicos de los seres vivos.
Su ciclo, a su vez, así como los otros ciclos mantienen en equilibrio el funcionamiento de los ecosistemas y del planeta en general, teniendo incidencia en los suelos, cuerpos de agua y atmósfera
Contaminación ambiental de los compuestos del azufre
El problema de la contaminación por compuestos de azufre se debe a:
La utilización de combustibles fósiles: carbón y crudos de petróleo ácidos
La descomposición de materia orgánica
la refinación de petróleo
las centrales eléctricas
la minería
la metalurgia
la alimentaria
los ingenios azucareros
El tratamiento del gas natural
Estos compuestos emitidos pueden reaccionar con en el medio ambiente y producirse toda una gama nueva de contaminantes, debido a la complejidad química de estos elementos.

Entre los compuestos de azufre de mayor importancia que se emiten a la atmósfera se encuentran:

Hexafluoruro de Azufre (SF6)
Disulfuro de carbono (CS2)
Acido sulfhídrico (H2S)
Dióxido de azufre (SO2)
El hexafluoruro de azufre (SF6) está catalogado como uno de los gases que tiene un efecto directo sobre el cambio climático, es un gas inerte, más pesado que el aire, no es tóxico ni inflamable, pero es asfixiante y posee un color y olor característicos. Se produce por reacción directa a unos 300 º C de azufre fundido y el flúor gaseoso.
Es estable en condiciones normales, y al exponerlo a elevadas temperaturas, se descompone dando lugar a productos tóxicos los cuales pueden ser corrosivos en presencia de humedad.
Hexafluoruro de Azufre:

El  hexafluoruro de azufre (SF6), puede llegar a ser hasta 24.000 veces más contaminante que el CO2, ya que contribuye al efecto invernadero.
El principal problema medioambiental que concierne al hexafluoruro de azufre es que una vez liberado, es un agente intensificador del efecto invernadero, teniendo un potencial de calentamiento global y un tiempo de vida en la atmósfera muy elevado.

Fuentes de contaminación de SF6
La principal fuente de contaminación de hexafluoruro de azufre se produce en los equipos de distribución de energía eléctrica, ya que actúa como gas aislante.
Desde un punto de vista industrial, las fuentes de contaminación se producen en:
Procesos industriales de desgasificación del aluminio.
Procesos siderúrgicos de fusión de magnesio y sus aleaciones.
Procesos de plasma en la industria electrónica.
A niveles domésticos también se pueden encontrar en:
Las cámaras de aire de los zapatos deportivos.
Neumáticos.
Los aislamientos de las ventanas con doble acristalamiento que por su alta densidad lo convierte en el aislante perfecto.
Es un gas altamente reactivo, corrosivo, tóxico, inflamable, mal oliente, soluble en agua, alcohol y bisulfuro de carbono.

Ácido Sulfhídrico
Fuentes
Antropogénicas

En efluentes o emisiones industriales, se encuentra como corrientes gaseosas. Se liberan al ambiente por un gran número de industrias, como las refinerías de petróleo, la extracción y tratamiento de gas natural, las fábricas de papel y pulpa, las plantas productoras de celofán y rayón, las tenerías, en los efluentes gaseosos de hornos de coque, producción de caucho, en la fundición de mineral de hierro, entre otras.

Naturales:

En la naturaleza se encuentra entre los productos de descomposición de materia orgánica, está presente en las exhalaciones volcánicas y es abundante en los efluentes de las fuentes hidrotermales submarinas. En ambientes acuosos anaerobios puede formarse por bacterias sulfato reductoras y también es producido como un intermediario de la oxidación biológica de CS2.

Entre sus efectos ambientales el H2S provoca lluvia ácida; mal olor que genera en ríos contaminados, rellenos sanitarios o sistemas de tratamiento.
El H2S gaseoso emitido a la atmósfera se oxida en el aire produciendo SO2, el que provoca otra serie de daños ambientales.
Sus propiedades corrosivas ocasionan daños en infraestructura industrial, tanto en procesos donde se libera, como en aquellos diseñados para removerlo, provocando deterioro de paredes de concreto en reactores y sistemas de drenaje; y corroe tuberías, tanques, válvulas y bombas de acero.

Efectos sobre el medio ambiente
Efectos sobre la salud
Es tóxico y puede ser fatal para los microorganismos, plantas y animales; pero el mecanismo exacto de su toxicidad no está todavía bien esclarecido. El H2S posee un olor característico a huevo podrido que es perceptible en el aire en concentraciones de 0.02 hasta 100 ppm. Una exposición de 15 minutos a 100 ppm puede causar dolores de cabeza, náuseas, pérdida del sentido del olfato, irritación de ojos y garganta. La exposición a concentraciones superiores a 700 ppm puede causar parálisis del sistema respiratorio que resulta en la perdida inmediata del conocimiento y sin un tratamiento adecuado la muerte en pocos minutos.

Es un gas pesado, incoloro e inodoro en concentraciones bajas y de color ocre en concentraciones altas.

Dióxido de Azufre:

FUENTES
Naturales

El dióxido de azufre se emite espontáneamente en la naturaleza por vulcanismo y procesos de combustión, que corresponden aproximadamente el 20% del total del dióxido de azufre presente en la atmósfera.

Antropogenicas

La principal proviene de la quema de combustibles sólidos como el carbón vegetal o combustibles derivados del petróleo. También se genera durante los procesos de refinación del petróleo, la producción de ácido sulfúrico y la fundición de minerales (Zn, Cu, Pb), en el hogar y en el tránsito vehicular.
Efectos en el Ambiente
El dióxido de azufre participa en la generación de lluvia ácida y en la formación de partículas, razón por la cual se dedican innumerables esfuerzos para reducir este contaminante del aire.


Efectos sobre la salud
Alteración del ritmo respiratorio haciendo la respiración menos profunda. La exposición a concentraciones muy altas produce síntomas más graves, tales como disminución de la frecuencia respiratoria, inflamación o infección de las vías respiratorias y destrucción de áreas del pulmón.
Asma, que  aparece con mayor frecuencia, en niños entre 8 y 11 años de edad, y en personas que viven en áreas urbanas. Los niños expuestos a contaminación con dióxido de azufre pueden desarrollar más problemas respiratorios a medida que crecen.

La descomposición de aminoácidos que contienen azufre (metionina y cisteína) de la materia orgánica, produce compuestos orgánicos de azufre volátiles. Estos compuestos tienen particular relevancia por su mal olor en los procesos anaerobios de tratamiento de desechos de la bioindustria.
Entre los compuestos que se han identificado se encuentra el bisulfuro de carbono (CS2).
Disulfuro de carbono

Son muchos los alimentos que contienen aminoácido metionina, entre los más importantes tenemos de:
Origen animal: Carnes, Lácteos.
Origen vegetal: Cereales integrales, Legumbres, Vegetales.

LLUVIA ÁCIDA

El concepto de lluvia ácida engloba cualquier forma de precipitación que presente elevadas concentraciones de ácido sulfúrico y nítrico. También puede mostrarse en forma de nieve, niebla y partículas de material seco que se posan sobre la Tierra.
Como se Produce?
La capa vegetal en descomposición y los volcanes en erupción liberan algunos químicos a la atmósfera que pueden originar lluvia ácida, pero la mayor parte de estas precipitaciones son el resultado de la acción humana. El mayor culpable de este fenómeno es la quema de combustibles fósiles procedentes de plantas de carbón generadoras de electricidad, las fábricas y los escapes de automóviles.Cuando el ser humano quema combustibles fósiles, libera dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx) a la atmósfera. Estos gases químicos reaccionan con el agua, el oxígeno y otras sustancias para formar soluciones diluidas de ácido nítrico y sulfúrico. Los vientos propagan estas soluciones acídicas en la atmósfera a través de cientos de kilómetros. Cuando la lluvia ácida alcanza la Tierra, fluye a través de la superficie mezclada con el agua residual y entra en los acuíferos y suelos de cultivo.
Efectos de la Lluvia Ácida
Efectos sobre la superficie terrestre

Muchos microorganismos que viven y mantienen la tierra fértil y útil tienen un bajo rango de tolerancia de pH, entonces al momento en el que estas gotas o gas se impregnan en la tierra, todos estos organismos mueren.
Debido a estos efectos de la lluvia ácida la tierra queda infértil e inútil y no puede ser utilizada aproximadamente 550 años aproximadamente.

Efectos sobre la vegetación.

Los árboles de ambientes de gran altitud y vegetación del páramo son los más afectados debido a que están rodeados por nubes y niebla que son mucho mas ácidas.
Afecta a los tejidos de las plantas expuestas a la misma o a las deposiciones ácidas, debilitando su cubierta exterior y generando lesiones de mayor o menor gravedad que terminan por debilitar a la planta, afectando a la función foto sintética y haciéndola más vulnerable

Efectos en la Salud Humana

Puede provocar enfermedades como: Tos, asfixia, asma crónica y aguda
Puede acelerar la movilización y acumulación de metales pesados tóxicos, reflejado en el aumento de las enfermedades cardiovasculares, respiratorias y alérgicas de los humanos.


Efectos en Aguas Superficiales y Animales Acuáticos

Afecta primordialmente a las capas de agua sensibles, situadas en cuencas vertientes cuyos suelos tienen una capacidad limitada para neutralizar compuestos ácidos (llamada "capacidad de amortiguamiento").
Desprende el aluminio de los suelos, el cual va a dar a los lagos y arroyos. El aluminio es sumamente tóxico para muchas especies de organismos acuáticos.

Efectos en las Edificaciones y Monumentos

Puede acelerar la movilización y acumulación de metales pesados tóxicos, reflejado en el aumento de las enfermedades cardiovasculares, respiratorias y alérgicas de los humanos.
Afectan a los materiales de construcción, acelerando su degradación debido a su carácter corrosivo. La lluvia puede disolver componentes como el carbonato de calcio y afectar a edificaciones construidas con mármol o caliza. La lluvia acida se combina con el carbonato de calcio que prácticamente derrite a las estructuras hechas a base de este elemento.
Conclusiones.
La concentración de azufre en cada estado de su ciclo biogeoquímico ah sido alterado por las actividades humanas
La quema de combustibles fósiles, al emitir óxidos de nitrógeno y de azufre en la atmósfera, ah acrecentado la cantidad de lluvias ácidas así como su oxidación
Una vez alterado el equilibrio de la naturaleza, es difícil y costoso remediar el daño y devolver la vitalidad al ecosistema por ello lo mejor es la prevención.
El campo de la química es una herramienta esencial para entender las transformaciones que originan la lluvia ácida y poder clasificar las deposiciones de acuerdo al estado en los que los contaminantes son devueltos a la biosfera con el fin de diseñar estrategias de prevención, abatimiento y remediaron

Reducción de la Lluvia Ácida
Hay que reducir las emisiones. La quema de combustibles fósiles sigue siendo una de las formas más baratas para producir electricidad, por lo tanto hay que generar nuevos desarrollos utilizando energías alternativas no contaminantes.
Investigación y desarrollar proyectos que tengan el objetivo de reducir la contaminación ambiental.
Seguir avanzando en la producción de convertidores catalíticos para automóviles que eliminen sustancias químicas peligrosas en los gases de escape.
Se deben buscar fuentes alternativas de energía: utilización de energías renovables.
Se debe mejorar el transporte público para alentar a la gente a utilizar este tipo de servicio en lugar de utilizar sus propios automóviles.
Ahorrar energía.
El azufre está presente en pequeñas cantidades en combustibles fósiles (carbón y petróleo), cuya combustión representa cerca de los 2/3 de la emisión de SO2 a la atmósfera, mientras que el tercio restante proviene de procesos industriales como la refinería del petróleo y la conversión (por fundición) de compuestos azufrosos de minerales metálicos en metales libres como el cobre, plomo y zinc.

Combustión
GRACIAS
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