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Lexikon der Geographie: Schwefelkreislauf

Schwefelkreislauf, der exogene Schwefelkreislauf wird natürlicherweise durch die Reduktion gelösten Sulfats zu Sulfid durch anaerobe Bakterien, vor allem den im Boden und insbesondere im Schlamm von Süß- und Salzwasser vorkommenden Desulfovibrio desulfuricans bestimmt. Bei Anwesenheit genügender Mengen Fe 2+-Ionen führt die anschließende Sulfidfällung zur Pyritbildung. Sulfate bilden sich in großem Umfang im randmarinen Milieu als Evaporite (vgl. Anhydrit und Gips des Zechsteins und des Mittleren Muschelkalks). Der Rückfluss des Schwefels aus den Sedimenten in die Hydrosphäre erfolgt durch chemische Verwitterung, die im Falle des Pyrits gemäß folgender Gleichung abläuft:

4FeS 2+15O 2+10H 2O→4FeOOH+8H 2SO 4.
Auch an dieser Reaktion sind Bakterien beteiligt, insbesondere Thiobacterium ferrooxidans. Beim Abbau der organischen Substanz wird der Schwefel schwefelhaltiger Aminosäuren und anderer Verbindungen als H 2S frei und in dieser Form in die Hydrosphäre oder Atmosphäre eingeschleust, wo er dann rascher Oxidation unterliegt.
Im endogenen Kreislauf gelangt Schwefel durch Magmenaufstieg in die Erdkruste, wo er durch Verwitterungsprozesse in den exogenen übertritt. Die durch vulkanische Aktivität frei gesetzten Schwefelverbindungen gelangen entweder direkt in die Hydrosphäre (submariner Vulkanismus) oder zunächst in die Atmosphäre, aus der sie dann in Sulfatform ausgewaschen oder ausgeregnet werden. Die Magmatite und Metamorphite enthalten Schwefel, der primär aus marinen oder terrestrischen Sedimenten stammt; hinzu kommen Anteile aus dem Erdmantel in Form basaltischer Magmen.
Der Schwefelkreislauf, in dem natürlicherweise 400×10 6 t/a zirkulieren, ist seit der Industriellen Revolution durch SO 2-Emissionen von Kohlekraftwerken, Motoren und dem Rösten sulfidischer Erze um mehr als 150×10 6 t/a erhöht worden. Hinzu kommt die mit Oxidationsprozessen verbundene Freilegung sulfidführender Gesteine im Rahmen des Bergbaus und großräumiger Bauprojekte.
Zusammengefasst ergibt sich das in Abbildung 1 wiedergegebene Schema der exogenen und endogenen Schwefelkreisläufe, deren Speicherkapazitäten in Abb. 2 beziffert sind.

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Schwefelkreislauf 1: Schwefelkreislauf 1: Schema der exogenen und endogenen Schwefelkreisläufe.

Schwefelkreislauf 2: Schwefelkreislauf 2: Hauptspeicher der exogenen und endogenen Schwefelkreisläufe.

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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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