Biogeochemie
De zwavelkringloop
Zwavel komt vrij bij vulkanische erupties, bacteriële processen, de verdamping van water of het rotten van dode organismen. Zwavel komt ook in de atmosfeer terecht als gevolg van industriële processen waarbij zwaveldioxide- (SO2) en waterstofsulfidegas (H2S) vrij komen. Wanneer zwaveldioxide in de lucht terecht komt, reageert het met zuurstof tot zwaveltrioxide gas (SO3), of het reageert met andere chemicaliën in de atmosfeer tot zwavelzouten. Zwaveldioxide kan ook met water reageren om zwavelzuur (H2SO4) te vormen. Plankton produceert demethylsulfide waaruit zwavelzuur kan ontstaan. Al deze deeltjes slaan neer als zure depositie. De deeltjes worden weer door planten geabsorbeerd en worden weer losgelaten in de atmosfeer, zodat de zwavelkringloop weer opnieuw begint.
Planten hebben zwavel nodig voor het functioneren van eiwitten en enzymen in planten. Planten absorberen zwavel wanneer het is opgelost in water. Dieren eten deze planten, waarmee ze voldoende zwavel kunnen binnen krijgen.
Rol bacteriën
Bacteriën spelen een belangrijke rol bij de omzetting van zwavel. Sulfaatreducerende bacteriën produceren waterstofsulfide (H2S). Deze wijdverspreide bacteriën gebruiken sulfaat voor hun anaerobe ademhaling waarbij ze waterstofsulfide vormen, een agressief en giftig eindproduct.
Waterstofsulfide-oxiderende bacteriën zetten waterstofsulfide om in sulfaat. Zwavelbacteriën oxideren het element zwavel en zwavelverbindingen (de energiebron) tot zwavelzuur SO42-. Fototrofe zwavelbacteriën zijn anaeroob en hebben licht als energiebron. Ze gebruiken bij de fotosynthese H2S, waarbij als tussenproduct zwavel ontstaat. Dit kan weer verder omgezet worden tot sulfaat SO42. Ze komen voor in oppervlaktewater, in anaerobe lagen waar H2S is gevormd en genoeg licht doordringt.
Relevantie in bos- en natuurbeheer
Zwavelverbindingen spelen in het natuurbeheer vooral een rol in de vorm van de verzurende zwaveloxiden (SO2), de bekende zure regen die in de jaren tachtig een hoogtepunt had. Zwaveloxiden ontstaan bij de verbranding van zwavelhoudende olie en kolen en aardgas bijvoorbeeld in energiecentrales en scheepsmotoren. Zwaveldioxide (SO2) kan reacties aangaan met stikstofverbindingen als stikstofoxiden (NOx), ammoniak (NH3). Deze gassen reageren met elkaar en worden omgezet tot onder andere salpeterzuur (HNO3) en zwavelzuur (H2SO4). Zwavelzuur reageert met ammoniak tot ammoniumsulfaten en ammoniumnitraten.
De uitstoot van zwaveldioxide is de afgelopen decennia sterk afgenomen, maar is nog steeds een belangrijke oorzaak voor de bodemverzuring. Dus hoewel de zwaveldepositie over de afgelopen 25 jaar veel lager is geweest dan de stikstofdepositie, is de bijdrage aan de actuele verzuring van de bodem relatief groter omdat zwavel nauwelijks in de bodem wordt vastgelegd (en dus als verzurend SO4 uitspoelt) en stikstof wel.
Maatregelen
Verzuring, door zowel stikstof als zwaveloxiden kan deels geremd of hersteld worden door bijvoorbeeld aanvoer van basenrijk water (in geval van natte natuur) of het aanbrengen van steenmeel.