CICLURI BIOGEOCHIMICE

Este evident că procesele ecologice leagă, în întregime, organismele vii de mediul lor fizico-chimic sau abiotic. Viaţa a apărut la suprafaţa pământului acum circa 3,6 miliarde de ani. Istoria biosferei constă în “evoluţia şi diversificarea speciilor în timp şi spaţiu”

Diagrama 1 - Biosfera

Rezistenţa biosferei la acţiunea factorilor externi este condiţionată de existenţa mai multor procese ciclice de schimb a elementelor chimice între diferiţi componenţi ai biosferei

Circuitul elementelor biogene în biosferă – carbon, oxigen, azot, sulf, ş.a. – reprezintă trecerea lor din forma minerală în materia vie şi invers, ca urmare a unor transformări chimice şi biologice

Se pot distinge două mari categorii de circuite biogeochimice globale: circuite gazoase, în care rezervorul principal al elementelor

este atmosfera (ex. C, N, O)

circuite sedimentare, în care rezervorul principal al elementelor îl reprezintă litosfera

Timpul caracteristic pentru circuitul biologic al rezervelor de substanţe nutritive din mediul ambiant este de circa 10 ani.

CIRCUITUL CARBONULUI

Carbonul (C) reprezintă elementul de bază al materiei vii, ocupând 49% din greutatea substanţei uscate. La fel, carbonul, deţine 24,9% din compoziţia globală de atomi a biosferei. Principalul rezervor de carbon implicat în funcţionarea biosferei îl constituie bioxidul de carbon (CO2) dizolvat sub formă de ioni carbonici în mările şi oceanele planetei (35 000 milioane tone)

Diagrama 2 - Ciclul carbonului implicat în materia vie

Partea din atmosferă sau rezervorul atmosferic care, este mult mai important pentru existenţa organismelor terestre, reprezintă circa 700 miliarde tone. Acest imens rezervor este continuu aprovizionat de către bioxidul de carbon produs prin respiraţie de către materia vie, prin fenomenul de „combustie biologică“. Există şi „combustia industrială" cauzată de arderile carbonice ale resurselor fosile. Acest ultim izvor de CO2 a devenit semnificativ mai ales în ultimii 100 de ani de existenţă a biosferei. Transferul carbonului de la un rezervor la altul se datorează atât unor procese biologice cât şi interacţiunii lor cu procese fizico-chimice

Diagrama 3 - Ciclul carbonului în biosferă

Deoarece ieşirile din „sistem" realizate numai prin fotosinteză nu cresc în aceeaşi proporţie cu intrările industriale, se înregistrează în atmosferă, în ultimul secol al mileniului II, o creştere progresivă de CO2 în aer. Acest lucru a condus la încălzirea atmosferei şi crearea unor dezechilibre globale în circuitul apei în natură, îndeosebi, topiri ale calotelor glaciare.

Concentratia atmosferica de CO2 care era de 280ppmv(parti pe million pe volum) in era preindustriala (1750-1800) a devenit 356 ppmv in 1993 si in present a crescut cu 1,5 ppmv pe an. Aceasta crestere recenta a concentratiei atmosferice a CO2 se datoreaza in principal activitatilor umane. Pentru perioada 1980-1989 cresterea anuala a carbonului la nivelul ciclului planetar prin arderea combustibililor fosili si productia cimentului a fost in medie de 1.6+ 1,0 GtC/an.In ciuda importantei acestor emisii(7,1+ 1,1GtC/an ) cresterea anuala a carbonului atmospheric nu a fost decat de 3,2+ 0,2 GtC/an.

Watson estimeaza ca aceasta crestere a concentratiei atmosferice de CO2

din ultimul deceniu corespunde cifrei de 48+8% din emisiile totale pentru aceasta perioada. Cantitatea de CO2care nu s-a acumulat deloc in atmosfera, va fi absorbita, conform documentatiei, de oceane si eventual, depozitata pe fundul acestora (Jarvis 1989). Dimpotriva, dupa Watson (1990) acest dioxid de carbon este retinut in proportii echivalente in oceane si mediul terestru.

Ciclul global al carbonului

Figura de mai jos prezinta ciclul global al carbonului si fluxurile sale intre cele 4 sfere “superficiale” ale Planetei: litosfera, hidrosfera, biosfera si atmosfera.

Diagrama nr.4

Putem observa ca marele rezervor de carbon este constituit din roci sedimentare. Un alt mare rezervor este oceanul (cu mai mult de 100 m adancime). Pelicula superficiala a planetei contine relativ putin carbon, dar acest carbon este la fel de important pentru viata pe masura influentei pe care o exercita. La nivelul fluxurilor dintre rezervoare, credem ca timpul rezidentei unui atom de carbon este de 4 ani in atmosfera, 11 ani in biosfera, 385 de ani in hidrosfera superficiala ( in ocean de la 0 la 100 m), de mai mult de 100 Ka (milioane de ani) in oceanul profund si de 200 milioane de ani in litosfera..Este importanta raportarea la aceste valori relative in toate discutiile privind impactul gazului ca

efect de sera, in particular al CO2, in contextual schimbarilor climatice in perioadele de timp mentionate.

Vom examina separat reciclarea celor doua tipuri de carbon: ciclul carbonului organic si cel al carbonului anorganic. Trebuie sa remarcam ca distinctia sus mentionata este artificiala ( doar la nivel teoretic), pentru ca in realitate exista o stransa legatura intre cele doua cicluri ale carbonului. Distinctia ne ajuta insa sa intelegem mai bine un sistem foarte complex.

Ciclul scurt al carbonului organic.

Figura de mai jos prezinta pe scurt cele doua cicluri , scurt si lung, al carbonului organic, fluxurile si rezervoarele fiind exprimate in Gtc.

Diagrama nr.5

Pentru ciclul scurt, vorbim despre procese care se intind pe perioade mai mici de 1 secol.Procesul care sta la baza reciclarii carbonului pe termen scurt este reprezentat de relatia fotosinteza-respiratie, adica transformarea carbonului

anorganic al dioxidului de carbon in carbon organic prin fotosinteza si in sens invers, prin respiratie.Trebuie sa avem in vedere trei relatii de baza.Fotosinteza care utilizeaza energia solara pentru a sintetiza material organica prin fixarea carbonului in hidrati de carbon (CH2O):

CO2 + H2O + energie solara → CH2O + O2

Materia organica este reprezentata aici de CH2O, forma cea mai simpla a hidratilor de carbon. In realitate este vorba despre molecule mai groase si mai complexe a caror baza o constituiew elementele carbon, hydrogen, oxygen dar care se unesc cu alte elemente in cantitati mici, cum ar fi azotul, fosforul sau sulful. Aceasta parte a materiei organice corespunde productivitatii primare si organismele implicate (bacterii, alge, plante) sunt producatorii primar.Acestia capteaza energia solara si o transforma in energie chimica care se depoziteaza in tesuturile lor.Aceasta din urma este transferata organismelor consumatoare, inculsiv animalelor. Este interesant de observat ca in natura biomasa consumatorilor este mult inferioara ( in jur de 1%) celei a producatorilor primari.Consumatorii isi iau energia din cea continuta de producatorii primari consumandu-le tesuturile si respirand. Respiratia este fenomenul invers al fotosintezei: plecand de la oxigenul liber O2, ea transforma toata materia organica in CO2:

CH2O + O2 → CO2 + H2O (2)

Este vorba despre o reactie care necesita disponibilitatea oxigenului liber O2. In natura, o parte a materiei organice este respirata (oxidata)de animale sau plante; o alta parte se regaseste in sol sau in sedimentele marine.Descompunerea se realizeaza prin actiunea microorganismelor, bacteriilor si ciupercilor.Aceste microorganisme se pot grupa in: cele care folosesc pentru metabolismul lor oxigenul liber O2 si sunt microorganisme aerobe, respective cele care folosesc oxigenul moleculelor din materia organica in absenta oxigenului liber si sunt microorganisme anaerobe. Descompunerea microorganismelor aerobe elibereaza dioxid de carbon (astfel cum rezulta din relatia de mai sus). In mediul anoxic (in lipsa oxigenului liber), microorganismele anaerobe descompun materia organica prin procesul de fermentatie.

Fermentatia elibereaza dioxid de carbon si metan (cea mai simpla hidrocarbura, cu o singura molecula de carbon).CH2O→ CO2+CH4

Aceste doua gaze pot scapa in atmosfera oxigenata. Metanul, care este un gaz cu effect de sera, de 20 de ori mai eficace decat dioxidul de carbon, este apoi oxidat

si se transform arapid in dioxid de carbon. In realitate, timpul pe care il petrece in atmosfera nu este mai mare de 10 ani, insa nu trebuie sa uitam ca el se transfroma in dioxid de carbon… ceea ce nu prezinta nici un avantaj pentru planeta noastra.O parte a metanului de duce in acest timp in sedimente unde formeaza rezervoare de gaz natural.Vom descoperi ca un important volum de metan este consumat de bacteriile de pe fundul oceanelor.

Ciclul lung al carbonului organic

Procesele despre care am discutat mai sus(fotosinteza, respiratia, fermentatia) afecteaza ciclul carbonului organic si in particular, echilibrul dioxidului de carbon in atmosfera pe o perioada de timp mai mica de un secol.Pe perioade de timp mai lungi intervin procesele de natura geologica care exercita un control mult mai important asupra proceselor care se petrec in mii si milioane de ani. Este vorba despre procesele care vizeaza materia organica in sedimente si roci sedimentare, transformarea ei in combustibil fosil si alterarea lor subsecventa.Fluxul carbonului face legatura intre aceste procese. Rezervoarele care se creeaza sunt imense si perioadele de timp sunt mari.

Umplerea rezervorului imens alcatuit din roci sedimentare, in principal din sisturi, se face putin cate putin, de-a lungul erelor geologice, cu doua acclerari importante, mai intai prin explozia vietii metazoarelor care s-a petrecut in cca.600 Ma( milioane de ani) si apoi aparitia marilor paduri care a luat aproximativ 360 milioane de ani. Fluxul carbonului este slab, insa se intinde pe o lunga perioada de timp.Acelasi lucru este valabil si pentru oxidarea carbonului in rezervorul care se gaseste in kerogeni, hidrocarburi si carbon. Aceasta se realizeaza prin expunerea in aer sau in apele subterane oxygenate a rocilor sedimentare si a continutului acestora, in ciuda faptului ca miscarile tectonice care afecteaza crusta terestra ameninta aceste roci pana la suprafata.Evaluam perioada de timp pe care o petrece carbonul organic in acest rezervor la mai mult de 200 milioane de ani care au fost lato sensu perioade de timp care corespund depozitelor sedimentare si materiilor organice intr-un bazin oceanic, prin transformarea sedimentelor in roci sedimentare si in final in lanturi muntoase.Extractia si combustia perolului, a gazelor si carbunelui pe care le intalnim in present vin sa transforme o parte a ciclului lung al carbonului intr-unul scurt.

Ciclul carbonului anorganic.

Am vazut ca interactiunea proceselor de fotosinteza, fermentatie si respiratie reprezinta nodul ciclului carbonului organic. Exista in acelasi timp si alte procese ale reciclarii carbonului, care implica de aceasta data, carbonul anorganic, printre altele, cel care este continut in dioxidul de carbon si in calcar.Rezervoarele importante de carbon anorganic sunt in atmosfera, in oceane, in sedimente si roci carbonice , in principal in calcar, dar si in dolomite CaMg(CO3).Pentru a intelege mai bine acest ciclu, este essential sa avem mai intai cateva notiuni de baza referitoare la chimia carbonului anorganic in apa.Figura de mai jos ilustreaza ciclul carbonului anorganic si indica dimensiunea rezervoarelor si fluxul existent intre acestea.

Schimbul dintre dioxidul de carbon atmospheric si dioxidul de carbon de la suprafata oceanelor are tendinta de a se mentine in echilibru. Alterarea chimica a rocilor continentale transforma dioxidul de carbon din apele meteorice (apa de ploaie de exemplu)in HCO3

- care este transportat in oceane prin apele de suprafata (rauri, fluvii).Organismele combina acest HCO3

- in Ca2+ pentru a-si lasa scheletele sau cochiliile care se transforma in calcar.O parte din acest calcar se depune in coloana de apa si pe fundurile oceanelor; o alta parte se acumuleaza pe planseele oceanice si eventual este folosita pentru a forma rocile sedimentare carbonice.Acestea din urma sunt aduse la suprafata dupa mai multe milioane de

ani prin miscarea tectonica aflata in stransa concordanta cu tectonica placilor.O parte a carbonului din rocile carbonice este reciclatain magma de subductie si se reintoarce in atmosfera sub forma dioxidului de carbon emis de vulcani.

CIRCUITUL AZOTULUI

Viata pe pamant influenteaza profound compozitia atmosferei in producerea dioxidului de carbon si a metanului pe parcursul proceselor de respiratie si fermentare legate de reciclarea carbonului.Viata de asemenea influenteaza compozitia atmosferei prin reciclarea unui alt element, azotul, care este primul gaz ca importanta in atmosfera terestra (78%). El se gaseste in forma sa moleculara diatomica N2, fiind un gaz relativ inert, putin reactiv. Organismele au nevoie de azot pentru a fabrica proteinele si acizii nucleici, dar marea majoritate nu pot utilize molecula N2. Au nevoie de ceea ce numim azot fixat in care atomii de azot sunt legati de alte tipiri de atomi cum ar fi de exemplu hidrogenul in ammoniac NH3 sau oxigenul in ionii nitrati NO3

-.Ciclul azotului este foarte complex;schema urmatoare prezinta o simplificare.

Circuitul azotului implicat în materia vie

În evoluţia mediului viu, câteva fenomene biologice şi biochimice, în care este implicat azotul, sunt determinante pentru funcţionarea „sistemului biologic“:

Fixarea azotului (se efectuează de către bacterii, alge albastre şi anumite ciuperci)

Amonificarea (proces de mineralizare a substanţelor organice cu formare de amoniac)

Nitrificarea (procesul de transformare a amoniacului în nitraţi) Denitrificarea

Diagrama 6 - Circuitul azotului implicat în materia vie

Reducţiedisimulativă

nitratare

denitratare

N2

Azot liber

R-NH3

Azot aminic

NO3

NitraţiNO2

NitriţiNH4

Amoniu

fixare

asimilare

nitratare

ExcreţiiAzot amonic

Pseudomonas

Animale Plante

Diagrama 7

- Circuitul azotului în biosferă

Trei procese de baza sunt implicate in reciclarea azotului:fixarea azotului diatomic N2 , nitrificarea si denitrificarea.

Fixarea azotului corespunde conversiei azotului atmospheric in azot utilizabil de plante si animale. Ele se realizeaza prin anumite bacterii care traiesc in sol sau in apa si care reusesc sa asimileze azotul diatomic N2. Este vorba in particular de cianobacterii si anumite bacterii traind in simbioza cu plantele (printre altele leguminoasele). Reactia chimica tip este:

2N2(g) + 3(CH2O) +3H2O → 4NH4+ + 3CO2 (1)

In sol unde Ph-ul este ridicat, amoniul se transforma in amoniac gazos.NH4

++OH-→NH3(g) + H2O (2)

Reactia necesita un aport de energie a fotosintezei (cianobacteriile si simbiontii leguminoaselor).Aceasta fixare tinde sa produca compusii amoniacali precum amoniul NH4

+ si acidul sau conjugat cu amoniacul NH3. Este vorba aici despre o reactie de reductie care se face prin intermediul substantelor organice notate CH2O in ecuatia (1).

Nitrificarea transforma produsele fixarii (NH4+, NH3) in NOx (format din NO2

- si NO3

-) nitritii si nitratii.Este o reactie de oxidare care se face prin cataliza enzimatica legata de bacterii in sol sau in apa.Reactia in lant este de tipul:NH4

+→ NO2-→NO3

- (3)2NH4

++3O2→2NO2- + 2H2O + 4H+ (4)

2NO2- + O2→2NO3

- (5)

Denitrificarea intoarce azotul in atmosfera in forma moleculara N2, impreuna cu produsul secundar al dioxidului de carbon si al oxidului de azot, un gaz cu efect de sera care contribuie la distrugerea stratului de ozon in stratosfera. Este vorba despre o reactie de reducere a NO3

- prin intermediul bacteriilor transformand materia organica.Reactia este de tipul:4NO3

- + 5CH2O +4H+ →2N2(g) + 5 CO2(g) + 7H2O (6)

Activitatea umana contribuie la cresterea denitrificarii, printre altele, prin utilizarea ingrasamintelor care adauga solului compusi amoniacali (NH4

+, NH3) si nitratii (NO3

-).Utilizarea combustibililor fosili in motoare si in centrale termice transforma azotul in oxid de azot NO2

-.Cu N2 si CO2, denitrificarea emite in atmosfera o cantitate slaba de oxid de azot N2O.Concentratia acestui gaz este slaba , 300 ppb (parti pe milliard).In acelasi timp, trebuie sa stim ca o molecula de N2O este de 200 de ori mai eficace decat o molecula de CO2 pentru a crea un effect de sera. Evaluam astazi ca concentratia in N2O atmospheric creste anual cu 0,3% si ca aceasta crestere este practic legata in intregime de emisiile datorate denitrificarii solului.Studiile calotelor glaciare din Antarctica au aratat ca concentratia in N2O atmospheric era de 270 ppb la sfarsitul ultimei ere glaciare (10.000 de ani) si ca aceasta concentrare s-a mentinut la acest nivel pana in era industriala unde ea a facut un salt pentru a atinge nivelul actual de 300ppb;o crestere de 11%.

Diagrama 7 - Schema generală a circuitului biogeochimic al Azotului

CIRCUITUL FOSFORULUI

Suprafaţa terestră conţine aproximativ 0.1% fosfor. Fosforul nu se întâlneşte în natura în stare liberă ci doar sub formă de compuşi chimici şi minerale. Circuitul fosforului cuprinde litosfera şi hidrosfera, unde are loc în special trecerea unilaterală a fosforului de pe uscat în apă iar apoi în depunerile de fund.

Compuşii fosforului joacă un rol deosebit în sistemele biologice. Fosforul întră în componenţă moleculelor ATF cu ajutorul cărora enerjia chimică se acumulează în celulele biologice. Legătura P – O – P din grupa fosfatică terminală a ATP se rupe în timpul hidrolizei cu eliberarea de energie:

H2O + ATP → H3PO4 + ADF + Q

N2 Azot

atmosferic

Bacterii de denutrificare

NO3" N2

Fixare electro şi

fotochimică Fixare biologică

N2 " NO3 Fixare antropogenă (îngrăşăminte cu N)

- (NO3)

Nitraţi solubili Curenţi de convenţie

Bacterii de denitrificareNO3 "NO2

Bacterii de nitrificareNO2 " NO3

Păsări,

Peşti

Sedimente de mică

adîncime

Sedimente de

profunzime

Plante Animale

Bacterii

Bacterii de denitrificareNO2 "NH3

Bacterii de nitrificareNH3 " NO2 Aminoacizi

Excreţii (uree, acid uric) Debritus Bacterii de amonificare

NH2 " NH3Activitate vulcanică

Datorită acestei reacţii ATP şi ADP servesc ca transportori de grupe fosfatice. Limitarea fosforului în mediul ambiant poate contribui la limitarea proceselor vitale

Ca şi în cazul azotului (N), fosforul (P) este important pentru viaţă, deoarece este esenţial în fabricarea acizilor nucleici ARN şi ADN. Îl regăsim şi în scheletul organismelor sub formă de PO4. În Terra primitivă, tot fosforul se găsea în rocile arse. Prin modificarea superficială a acestora din urmă pe continente a fost fosforul transferat progresiv în oceane. S-a calculat că a durat mia mult de 3 miliarde de ani pentru saturarea oceanelor în raport cu apatitul CA5(PO4)3OH, un fosfat. Ciclul fosforului este unic printre ciclurile biogeochimice majore: nu deţine o componentă gazoasă, cu atât mai puţin în cantităţi semnificative şi în consecinţă nu afectează practic atmosfera. Se distinge de asemenea de alte cicluri prin faptul că transferul fosforului (P) dintr-un rezervor în altul nu este controlat de relaţii microbiene, aşa cum este spre exemplu în cazul azotului.

Practic tot fosforul din mediul terestrul este derivat din alterarea fosfaţilor de calciu din rocile de suprafaţă, în principal a apatitului. Deşi solul conţine un volum mare de fosfor, doar o mică parte este accesibilă organismelor vii. Acest fosfor este absorbit de plante şi transferat animalelor prin alimentaţie. O parte se reîntoarce în sol prin excrementele animalelor şi materia organică moartă. O altă parte este transportată către oceane, unde o fracţiune este folosită de organismele bentice şi de plancton pentru a-şi forma scheletul; o altă fracţiune se depune pe fundul oceanului sub forma organismelor moarte unde particulele sunt integrate în sedimente. Acestea din urmă sunt transformate în roci sedimentare. Mult mai târziu rocile sunt readuse la suprafaţă prin mişcările tectonice şi ciclul reîncepe. Schema de mai jos prezintă ciclul fosforului.

Fosforul este nu element limitat în majoritatea ecosistemelor terestre datorită faptului că nu există un mare rezervor atmosferic de fosfor cum se întâmplă în cazul carbonului, oxigenului şi azotului precum şi datorită faptului că disponibilitatea sa este direct legată de alterarea superficială a rocilor. Nu este clar dacă această limitare este aplicabilă oceanelor, dar majoritatea cercetătorilor consideră că se desfăşoară pe o lungă perioadă de timp. Activitatea umană intervine în ciclul fosforului prin exploatarea minelor de fosfaţi, în mare parte pentru fabricarea fertilizatorilor. Adăugaţi solului în exces, fosfaţii sunt drenaţi către sistemele acvatice. Deşi fosforul este adesea un nutrient limitativ în râuri, lacuri şi apele marine de coastă, o adăugare de fosfor în aceste sisteme poate acţiona ca un fertilizator şi poate genera probleme legate de o puternică productivitate biologică, ca rezultat al unui exces de nutrimente.

CICLUL SULFULUI

La fel ca azotul si fosforul, sulful este un element essential al vietii.La originea Terrei sulful era continut in rocile arse, in principal in pirita (FeS2). Degajarea crustei terestre si subsecvent alterarea in conditii aerobe au transferat oceanului o mare cantitate de sulf in forma SO4

2-.Cand SO4 este asimilat de organisme, este redus si convertit in sulf organic care este un element esential al proteinelor.Ca in cazul azotului, reactiile microbiene sunt determinante in ciclul sulfului.Intelegerea ciclului global al sulfului prezinta o mare importanta pentru economieminerala in dezbaterea asupra schimbarilor climatice.Numeroase metale, cum ar fi cuprul, zincul si plumbul sunt extracte ale sulfurilor din depozitele hidrotermale. In anumite cazuri, reactiile microbiene sunt utilizate pentru a concentra sulfurile metalice in parti de solutie diluata. Sulful este o componenta importanta a petrolului si a carbonului in arderile libere ale dioxidului de sulf in atmosfera. Pentru a putea departaja sursele naturale de

sursele antropice a compusilor sulfuluiin atmosfera este fundamental sa identificam cauzele ploilor acide si impactul lor asupra ecosistemelor.Compusii sulfului sunt multipli. Principalii sunt urmatorii:

a) in atmosfera, in stare gazoasa:- sulful redus ca in dimetilsulfura (acronym DMS) a carui formula chimica este CH3SCH3 si sulfura de carbomil COS- dioxidul de sulf- sulfatii in aerosoli SO4

B) in sistemele acvatice : compusii majori sunt sulfatii solubili SO4-

c) in sedimente si roci sedimentare:- sulfurile metalice, pirita FeS2

-evaporitii:gips si anhidritaCaSO4

-materiile organiceSchema de mai jos rezuma ciclul global al sulfului

Figura de la ciclul sulfului, cu vacutele.

La nivelul ciclului oceanic, DMS-ul este un produs natural emis din descompunerea celulelor fitoplanctonului în stratul superior al oceanului. Acesta este eliberat în atmosferă unde formează mai puţin de 1% din totalitatea gazelor atmosferice. În ciuda acestui lucru, el influenţează climatul. În fiecare zi el este oxidat în dioxid (SO2), apoi în sulfat (SO4) care este condensat în particule minuscule de aerosoli. Acestea acţionează ca nişte nuclee pentru formarea picăturilor de ploaie şi a norilor. Aceşti nori reflectă o parte din razele soarelui şi astfel temperează reîncălzirea planetei. Dar pot de asemenea contribui la formarea precipitaţiilor acide datorită reacţiei aerosolilor cu vaporii de apă şi cu radiaţiile solare.

Carbonatul de sulf COS este produs pornind de la sulfurile organice dizolvate în apa mării şi obţinute în parte din eroziunea continentală. Este eliberat de la suprafaţa oceanului în atmosferă. Este inert în troposferă, dar se oxidează în sulfaţi în stratosferă pentru a forma un strat în jurul planetei. Ca şi norii din troposferă, acest strat de sulfaţi din aerosoli reflectă o parte a razelor solare, cu acelaşi efect de moderare a încălzirii planetei.

O altă influenţă naturală importantă asupra ciclului sulfului este cea a vulcanilor. Printre gazele care sunt emise de aceştia în stratosferă sunt sulfaţi SO4 în

aerosoli care se adaugă celor care sunt emişi de către COS. Cuplate cu emisiile de cenuşă care creează un efect de voal, aceste emisii de sulfaţi pot rezulta în răciri de foarte scurtă durată. Astfel, o evaluare a efectelor erupţiei vulcanului Pinatubo din Filipine în anul 1991 arată că a dus la o scădere a temperaturii planetare cu 1 grad Celsius timp de un an, ca efect combinat al emisiilor de cenuşă şi de SO4.

La nivelul continentelor, alterarea şi eroziunea sulfurilor metalice, împreună cu transportul de pulberi de sulfaţi (gips şi anhidrite) în deşert transferă sulf în oceane. Gazele biogenice din solurile anaerobe şi din mlaştini conţin de asemenea H2S care este eliberat în atmosferă. Dar cea mai mare contribuţie în compuşi sulfuraţi provin din arderea petrolului şi a cărbunilor care conţin practic tot timpul sulf. Acestea sunt emisiile de sulfaţi SO4, dar şi de dioxid de sulf SO2. Acest dioxid, sub efectul radiaţiilor solare, se combină cu vaporii de apă şi cu radicalii OH pentru a forma picături minuscule H2SO4 (acid sulfuric), un proces care este în parte responsabil de formarea ploilor acide. Fluxul antropic a acestui gaz depăşeşte cu mult fluxul natural. Putem spune ca la nivel global, fluxul principal în schimbul de sulf între suprafaţa planetei şi atmosferă este cel generat de om, bazat pe combustia hidrocarburilor şi a cărbunilor.