รูปที่ 1 ธาตุซัลเฟอร์ (กำมะถัน) ที่มาของภาพ: Uni-bremen [2]

รูปที่ 2 วัฏจักรซัลเฟอร์ (กำมะถัน) ที่มาของภาพ: เจ้าของลิขสิทธิ์: Encyclopædia Britannica Inc. [4]

วัฏจักรการหมุนเวียนของซัลเฟอร์ (กำมะถัน)

                Koide และ Goldberg [3] กล่าวว่าซัลเฟอร์ไม่ได้แฝงตัวอยู่แต่เพียงชั้นบรรยากาศเท่านั้นแต่สามารถถ่ายโอนเปลี่ยนเฟสหมุนเวียนมาสู่พื้นโลกได้

วัฏจักรการหมุนเวียนของซัลเฟอร์ในระบบนิเวศแสดงดังรูปที่ 2 [4] จากรูปจะเห็นได้ว่าซัลเฟอร์ได้แฝงตัวอยู่ในสภาพแวดล้อมหลายแหล่งรอบๆ ตัวเราทั้งบนดิน ในน้ำและอากาศ โดยซัลเฟอร์ที่อยู่บนพื้นผิวโลกเป็นแหล่งใหญ่ที่สุดคิดเป็น 95% รองลงมาคือแหล่งน้ำคิดเป็น 5% รายละเอียดการหมุนเวียนของซัลเฟอร์ในระบบนิเวศน์สรุป ได้ดังนี้ [5, 6, 7, 8, 9]

1. 1. พื้นผิวโลก ซัลเฟอร์ที่อยู่บนพื้นผิวโลกแบ่งเป็นชั้นของหินเปลือกโลกและชั้นดิน โดยชั้นของหินเปลือกโลกถือเป็นแหล่งสำคัญของซัลเฟอร์ มีแร่ซัลเฟอร์ที่เกิดจากการทับถมของซากพืชซากสัตว์อยู่เป็นเป็นจำนวนมาก ซึ่งจะปล่อยซัลเฟอร์ในรูปของก๊าซ SO₂ออกสู่ผิวโลกโดยการระเบิดของภูเขาไฟ การถลุงแร่ ในส่วนของชั้นดิน การสะสมของซัลเฟอร์เกิดจากการใส่ปุ๋ย การชะล้างสารประกอบซัลเฟอร์จากบรรยากาศ โดยซัลเฟอร์ในดินจะเปลี่ยนรูปเป็นสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์โดยปฏิกิริยาทางเคมีหรือจุลินทรีย์ต่างๆ โดยส่วนมากซัลเฟอร์ในดินจะอยู่ในรูปของสารประกอบซัลเฟต แต่ถ้าดินที่มีการท่วมขังของน้ำ ซัลเฟอร์จะอยู่ในรูปของซัลไฟด์และจะเปลี่ยนเป็นซัลเฟตได้เมื่อมีการเติมออกซิเจนลงไป เมื่อซัลเฟอร์อยู่ในรูปสารประกอบซัลเฟตบนชั้นดินก็จะง่ายในการชะออกจากดินเนื่องจากสารประกอบซัลเฟตมีคุณสมบัติละลายน้ำได้ดีจึงง่ายต่อการชะและระเหยสู่บรรยากาศต่อไป
2. 2. สิ่งมีชีวิต ซัลเฟอร์เมื่อเข้าสู่สิ่งมีชีวิต จะถูกนำไปใช้ในการสร้างโปรตีน วิตามินหรือสารประกอบอื่นๆ โดยเฉพาะร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยธาตุซัลเฟอร์ (Sulfur) ประมาณ 0.25% ของน้ำหนักตัว ซึ่งใช้เป็นส่วนประกอบของกรดอะมิโนในการสร้างเล็บ ผม และผิวหนัง ซึ่งเราจะได้รับซัลเฟอร์ผ่านทางการรับประทานไข่ โปรตีนจากเนื้อสัตว์ พืช และผลิตภัณฑ์จากนมต่างๆ และเมื่อสิ่งมีชีวิตตายจะกลายเป็นสารซัลเฟตและสารประกอบอื่นๆของซัลเฟอร์
3. 3. บรรยากาศ การสะสมของสารประกอบซัลเฟอร์ในบรรยากาศเกิดจากก๊าซที่เกิดขึ้นหลังการระเบิดของภูเขาไฟ การทำเหมืองถ่านหิน การระเหยของสารประกอบอินทรีย์ของซัลเฟอร์ ก๊าซจากสิ่งมีชีวิตและกิจกรรมของมนุษย์ ซึ่งการอยู่ในบรรยากาศของสารประกอบซัลเฟอร์เหล่านี้ ขึ้นอยู่กับความคงตัวด้านโมเลกุล การออกซิไดซ์
4. 4. แหล่งน้ำ เมื่อฝนตกก็จะชะสารประกอบซัลเฟอร์ในรูปซัลเฟตที่ละลายได้ดีในน้ำไหลลงสู่แม่น้ำ มหาสมุทร และซัลเฟอร์จะออกจากแหล่งน้ำได้โดยการถูกลมพัดไปกับละลองน้ำหรือการระเหยของก๊าซที่เกิดจากการย่อยสลายของจุลินทรีย์

จากวัฎจักรการหมุนเวียนซัลเฟอร์ พบว่าซัลเฟอร์และสารประกอบของซัลเฟอร์สะสมในดินเป็นส่วนใหญ่ หลายงานวิจัยได้วิจัยเพื่อหาปริมาณซัลเฟอร์ที่สะสมในดิน ตัวอย่างเช่นงานวิจัยของ Shair และคณะ [10] รายงานว่าวิธีการที่นิยมใช้เช่นการวิเคราะห์หาปริมาณซัลเฟอร์ในดินคือการใช้สารละลายกรดเกลืออ่อนเช่น CaCl₂, Ca (H₂PO₄)₂ และ NaHCO₃ และจากงานวิจัยของ Shair และคณะ [10] เรื่องการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณซัลเฟอร์กับดิน พบว่าซัลเฟอร์ที่สะสมในดินจะสะสมอยู่ในรูปสารประกอบ water-soluble sulfate (S₁), adsorbed sulfate (S₂), carbonate-occluded sulfate (S₃), ester sulfate (S₄) และ carbon-bonded sulfur (S₅) และจากการวิเคราะห์เชิงปริมาณพบว่าสารประกอบซัลเฟอร์ที่พบในดินเรียงลำดับจากมากที่สุดไปน้อยที่สุดได้ดังนี้ S₁>S₂>S₃>S₄>S₅ และสารประกอบที่ใช้บ่งชี้สภาพของดินที่มีซัลเฟอร์ได้คือสารประกอบ water-soluble sulfate, adsorbed sulfate

ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม ซัลเฟอร์และสารประกอบของซัลเฟอร์ถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิต โดยสารประกอบซัลเฟอร์ที่สำคัญนิยมใช้ได้แก่ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) และกรดซัลฟูริก (H₂SO₄) ในอุตสาหกรรมผลิตกระดาษและเส้นใย ก๊าซ SO₂ถูกใช้ในกระบวนการฟอกสี และด้วยคุณสมบัติของก๊าซ SO₂สามารถฆ่าแบคทีเรียและเชื้อราได้ จึงนิยมนำก๊าซ SO₂มาใช้การถนอมอาหารพวกผลไม้แห้ง เช่นแอปเปิ้ล แอฟริคอท และมะเดื่อ และนอกจากนี้ก๊าซ SO₂ยังถูกใช้ในการทำความสะอาดภาชนะที่ใช้ในการหมักชีสและไวน์ ในส่วนของกรดซัลฟูริกนิยมใช้เป็นสารเคมีตั้งต้นในอุตสาหกรรม โดยเฉพาะประเทศสหรัฐประเทศเดียวพบว่า ทุกๆปี ประเทศสหรัฐอเมริกามีการผลิตกรดซัลฟูริกมากกว่า 30 ล้านตัน และด้วยคุณสมบัติการละลายน้ำที่ดีของกรดซัลฟูริก จึงนิยมใช้กรดซัลฟูริกเป็นตัวถูกความชื้น (Dehydrating agent)ในหลายอุตสาหกรรม และแบตเตอรี่รถยนต์ที่ใช้กันทุกวันนี้ก็มีการเติมกรดซัลฟูริกลงไปเพื่อช่วยกำจัดออกไซด์ที่เคลือบบนผิวของโลหะ [2]

จากเนื้อหาข้างต้นทำให้คุณทราบถึงแง่ที่ดี การหมุนเวียนและประโยชน์ของซัลเฟอร์ ในบทความต่อไปจะนำเสนอแง่ลบของซัลเฟอร์และสารประกอบของซัลเฟอร์ที่คุณคาดไม่ถึง ว่าภัยร้ายจากสารเคมีได้หมุนเวียนอยู่ใกล้ๆตัวคุณเหมือนกับการหมุนเวียนของซัลเฟอร์ในระบบนิเวศน์ที่คุณเพิ่งอ่านจบไป

อ้างอิง

[1] Cullis, C. F. and Hirschler, M. M. 1980. Atmospheric sulphur: Natural and man-made sources. Atmospheric Environment. Vol. (14): 1263-1278.

[2] Environmental Decision Making, Science, and Technology, http://telstar.ote.cmu.edu/environ/m3/s4/cycleSulfur.shtml

[3] Koide, M. and Goldberg, E. D. 1971. Atmospheric sulphur and fossil fuel combustion. Journal of Geophysical Research. Vol. (76): 6589-6596

[4] http://media-<span< a=""> lang="TH">3.web.britannica.com/eb-media/37/112537-050-7F7829C5.jpg

[5] วัฏจักรกำมะถัน, http://th.wikipedia.org

[6] Junge, C. E. 1960 Sulphur in the atmosphere. Journal of Geophysical Research. Vol. (65): 227--237.

[7] Robinson, E. and Robbins, R. C. 1970. Gaseous sulphur pollutants from urban and natural sources. Journal of the Air Pollution Control Association. Vol. (20): 233-235.

[8] http://drug.pharmacy.psu.ac.th/Question.asp?ID=1955&gid=1

[9] http://www.healthy.net/asp/templates/article.asp?PageType=article&;ID=2066

[10] Shari, X.Q, Chen, B. Zhang,T.H., Li, F.L., Wen, B., Qian. J. 1997. Relationship between sulfur speciation in soils and plant availability. The Science of the Total Environment. Vol. (199): 237-246.