Sulphur Cycle in Hindi (सल्फर चक्र): परिभाषा, प्रक्रिया, मानवीय गतिविधियों पर प्रभाव, आर्थिक महत्व
By BYJU'S Exam Prep
Updated on: November 14th, 2023
Sulphur Cycle in Hindi: सल्फर चक्र के रूप में जाना जाने वाला जैव भू-रासायनिक चक्र चट्टानों, धाराओं और जीवित जीवों के बीच सल्फर की गति को शामिल करता है। सल्फर प्रकृति के माध्यम से विभिन्न रूपों में चलता है, और इस आंदोलन को सल्फर चक्र के रूप में जाना जाता है। सल्फर एक आवश्यक तत्व है जो कई प्रोटीन और सह-कारकों का एक घटक है, और सल्फर यौगिकों को माइक्रोबियल श्वसन में ऑक्सीडेंट या रिडक्टेंट्स के रूप में नियोजित किया जा सकता है, जिससे वे भूविज्ञान में महत्वपूर्ण हो जाते हैं क्योंकि वे कई खनिजों और जीवन को प्रभावित करते हैं। विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं के माध्यम से सल्फर प्रजातियों का परिवर्तन, जो भूगर्भीय और जैविक दोनों प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं, वैश्विक सल्फर चक्र (Sulphur Chakra) का एक हिस्सा है।
सल्फर कई अमीनो एसिड का एक घटक है और सभी जीवित जीवों में मौजूद है। मिट्टी में बहुत सारे प्रोटीन होते हैं, जो बाद में सल्फेट्स में परिवर्तित हो जाते हैं जिनका उपयोग पौधे माइक्रोबियल गतिविधियों की एक श्रृंखला द्वारा कर सकते हैं। जीवाश्म ईंधन के जलने, ज्वालामुखी विस्फोट और कार्बनिक अणुओं के टूटने के कारण सल्फर वातावरण में प्रवेश करता है। तलछटी चट्टानों और खनिजों में फंसा हुआ सल्फर शामिल है। यह भूतापीय झरोखों, वर्षा और रॉक अपक्षय द्वारा भी जारी किया जाता है।
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Sulphur Cycle in Hindi – सल्फर चक्र क्या है?
सल्फर चक्र प्राकृतिक दुनिया के माध्यम से सल्फर का कई रूपों में संचलन है। सभी जीवित चीजों में शामिल हैं सल्फर कई अमीनो एसिड का एक हिस्सा है। इसमें मिट्टी में बहुत सारे प्रोटीन होते हैं और पौधों द्वारा उपयोग किए जा सकने वाले सल्फेट बनने से पहले कई माइक्रोबियल संशोधनों से गुजरते हैं।
विभिन्न मिट्टी के जीव सल्फर युक्त प्रोटीन को अपने अलग-अलग अमीनो एसिड में तोड़ देते हैं। मिट्टी के जीवाणुओं का एक अन्य समूह सल्फर को अमीनो एसिड में हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S) में परिवर्तित करता है। सल्फर बैक्टीरिया H2S को ऑक्सीजन की उपस्थिति में सल्फर और फिर सल्फेट में बदल देता है। सल्फेट अंततः H2S में बदल जाता है।
सल्फर चक्र की परिभाषा
सल्फर चक्र एक जैव-भूरासायनिक चक्र है जिसमें कई तंत्र होते हैं जो सामूहिक रूप से सल्फर को वातावरण, जीवमंडल और स्थलमंडल सहित विभिन्न जलाशयों के माध्यम से यात्रा करने की अनुमति देते हैं। Sulphur Chakra, जो जैविक और भूगर्भीय दोनों प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है, जैव-भूरासायनिक चक्र के रूप में जाना जाता है क्योंकि तत्व विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों में पृथ्वी पर विभिन्न पारिस्थितिक तंत्रों से गुजरता है।
सल्फर प्राकृतिक रूप से कहाँ पाया जाता है?
उल्कापिंडों की कई किस्मों में सल्फर शामिल है, जो अक्सर सल्फाइड के रूप में होता है। इसके अतिरिक्त, सभी प्रकार के प्रोटीन में सल्फर शामिल होता है। मेथियोनीन, सिस्टीन और सल्फर युक्त अन्य अमीनो एसिड सीधे पौधों द्वारा अवशोषित होते हैं। ज्वालामुखी विस्फोट, जीवाश्म ईंधन दहन, और कार्बनिक अणुओं की गिरावट सभी वातावरण में सल्फर छोड़ते हैं।
सल्फर एक ऐसा तत्व है जो स्वाभाविक रूप से अक्सर ज्वालामुखीय क्षेत्रों में मौजूद होता है। यह लंबे समय से मानव उपभोग के लिए एक महत्वपूर्ण स्रोत रहा है। यह विभिन्न प्रकार के खनिजों जैसे जिप्सम, गैलेना, आयरन पाइराइट्स और एप्सम लवणों में भी प्रचुर मात्रा में मौजूद है।
कुओं से मौलिक सल्फर निकालने के लिए फ्रैश विधि का ऐतिहासिक रूप से उद्योग में उपयोग किया गया था। सल्फर को पिघलाने के लिए और इसे एक तरल के रूप में सतह पर पंप करने की अनुमति देने के लिए, यह बहुत गर्म भाप को उपसतह जमा में धकेलने के लिए आवश्यक था।
सल्फर चक्र के चरण
सल्फर चक्र जिसमें उत्पादन, रासायनिक रूपांतरण, परिवहन और सल्फेट एयरोसोल को हटाना शामिल है, वातावरण में ट्रेस रसायनों के एक विशिष्ट जीवनचक्र का उदाहरण है। सल्फर चक्र के चरण निम्नलिखित हैं,
- कार्बनिक यौगिकों का अपघटन: प्रोटीन के टूटने से सल्फर युक्त अमीनो एसिड निकलता है। सल्फेट्स को डेसल्फोटोमैकुलम बैक्टीरिया (H2S) द्वारा हाइड्रोजन सल्फाइड में परिवर्तित किया जाता है।
- प्राथमिक सल्फर के लिए हाइड्रोजन सल्फाइड का ऑक्सीकरण: मौलिक सल्फर का उत्पादन हाइड्रोजन सल्फाइड के ऑक्सीकरण से होता है। क्लोरोबिएसी और क्रोमैटियासी परिवारों के कुछ प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया ऑक्सीकरण प्रक्रिया में प्रारंभिक चरण को पूरा करते हैं।
- मौलिक सल्फर ऑक्सीकरण: मिट्टी में मौलिक सल्फर पौधों द्वारा तुरंत उपयोग नहीं किया जाता है। सल्फेट्स में इसके बाद के रूपांतरण को केमोलिथोट्रोफिक बैक्टीरिया द्वारा लाया जाता है।
- सल्फेट्स की कमी: सल्फेट्स का हाइड्रोजन सल्फाइड में रूपांतरण बैक्टीरिया डेसल्फोविब्रियो डेसल्फ्यूरिकन्स द्वारा किया जाता है। प्रारंभ में, सल्फेट्स को एटीपी में परिवर्तित करके सल्फाइट्स बनाए जाते हैं। दूसरा, कटौती प्रक्रिया जो सल्फाइट को हाइड्रोजन सल्फाइड में बदल देती है।
सल्फर चक्र की प्रक्रिया
सल्फर चक्र कई स्थलीय और वायुमंडलीय गतिविधियों के साथ-साथ ऑक्सीकरण और कमी प्रतिक्रियाओं से बना है। वायुमंडल, जीवमंडल, जीवित जीवों द्वारा सेवन और रिलीज Sulphur Chakra के सभी प्रमुख घटक हैं। शामिल प्रत्येक प्रक्रिया के लिए, सल्फर चक्र विवरण नीचे प्रस्तुत किया गया है,
- वायुमंडल:
- वायुमंडल में सल्फर का सबसे अधिक पाया जाने वाला रूप सल्फर डाइऑक्साइड (SO2) है, जो अधिकांश तत्वों का निर्माण करता है।
- जीवाश्म ईंधन जलाने जैसी मानवीय गतिविधियाँ वायुमंडल में SO2 का मुख्य स्रोत हैं। ज्वालामुखी विस्फोट जैसी प्राकृतिक गतिविधियों से वातावरण में SO2 की मात्रा काफी बढ़ जाती है।
- वातावरण में सल्फर का एक अन्य स्रोत हाइड्रोजन सल्फाइड गैस है, जो ज्यादातर क्षय और मृत कार्बनिक पदार्थों पर काम करने वाले बैक्टीरिया द्वारा बनाई जाती है।
- स्थलीय और समुद्री सेटिंग्स में बैक्टीरिया द्वारा जैविक और अजैविक रूपों का अवायवीय अपघटन किया जाता है।
- जब हवा में हाइड्रोजन सल्फाइड का ऑक्सीकरण होता है, तो सल्फर डाइऑक्साइड का उत्पादन होता है। आमतौर पर एनारोबिक, ब्रेकडाउन प्रक्रिया में लगे सल्फेट-कम करने वाले बैक्टीरिया सल्फर के ऑक्सीकृत रूप से H2S उत्पन्न करते हैं।
- डेसल्फोविब्रियो डेसल्फ्यूरिकन्स, डेसल्फोविब्रियो वल्गारिस, थर्मोडेसल्फोविब्रियो येल्लोस्टोनी, डेसल्फोटोमैकुलम नाइग्रिफिकंस, डेसल्फोबाक्यूला टोलुओलिका, आदि सल्फेट कम करने वाले बैक्टीरिया में से कुछ हैं।
- जीवमंडल:
- वायुमंडलीय अपक्षय या रॉक अपक्षय के माध्यम से, सल्फर जीवमंडल में प्रवेश करता है। सल्फर अंत में दो मार्गों में से एक के माध्यम से मिट्टी और बाद में समुद्र तक जाता है।
- वातावरण में सल्फर बादलों की बूंदों की संख्या बढ़ाकर और बूंदों के आकार को कम करके बादलों को विकसित करने में मदद करता है। इस वजह से, सल्फर वर्षा में घुलनशील होता है और बायोस्फीयर में सल्फ्यूरिक एसिड की सूक्ष्म बूंदों के रूप में पहुंचता है।
- बायोस्फीयर सल्फर एरोसोल के संपर्क में है जो वायुमंडल में छोड़ा जाता है।
- चूंकि गैस वर्षा की बूंदों में घुलकर सल्फ्यूरिक एसिड की पतली बूंदों को उत्पन्न करती है, वायुमंडलीय SO2 जीवमंडल में प्रवेश करती है।
- पेडोजेनेसिस प्रक्रिया के दौरान रासायनिक अपक्षय के कारण सल्फर चट्टानों से मिट्टी और पानी में जा सकता है।
- अपक्षय भी हवा में सल्फर की रिहाई का कारण बनता है क्योंकि इसमें से कुछ सल्फेट में परिवर्तित हो जाता है।
- जीवमंडल में, सल्फर तीन रूपों में पाया जा सकता है। एलिमेंटल सल्फर – यह तत्व सल्फर जमा और सल्फाइड अयस्कों में पाया जाता है। अकार्बनिक सल्फर – यह एरोबिक मिट्टी में सल्फेट के रूप में और अवायवीय मिट्टी में सल्फाइड के रूप में उपलब्ध है। कार्बनिक सल्फर – अमीनो एसिड और पौधों/जानवरों में पाया जाता है।
- जीवित जीवों द्वारा सल्फर का अवशोषण:
- जैसे ही सल्फर मिट्टी और समुद्र में जाता है, यह बैक्टीरिया, जीवों और पौधों के लिए भोजन का स्रोत बन जाता है।
- स्थलीय और जलीय जीवमंडल में प्रवेश करने के बाद पौधे और रोगाणु सल्फर को अवशोषित कर लेते हैं।
- सल्फर का उपयोग बैक्टीरिया की एक प्रजाति द्वारा ऊर्जा के स्रोत के रूप में किया जाता है जिसे ग्रीन सल्फर बैक्टीरिया के रूप में जाना जाता है, जो फोटोऑटोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया के रूप में कार्य करता है।
- सल्फर को हरे सल्फर बैक्टीरिया द्वारा अवशोषित किया जाता है, जो इसे ईंधन स्रोत के रूप में उपयोग करता है।
- सल्फर पौधों को मिट्टी के अन्य रोगाणुओं द्वारा उपलब्ध कराया जाता है ताकि वे इसे पानी के साथ अवशोषित कर सकें।
- पौधे अपनी जड़ों के द्वारा पृथ्वी से गंधक ग्रहण करते हैं। पौधों के उत्थान के लिए कई मृदा जीवाणु सल्फर उत्पादन में योगदान करते हैं।
- मनुष्य सहित पशु, पौधों का उपभोग करते हैं और अप्रत्यक्ष रूप से सल्फर लेते हैं।
- न्यूक्लियोटाइड्स और प्रोटीन जैसे बायोमोलेक्यूल्स, जिनका उपयोग जीवित चीजों के निर्माण में किया जाता है, सल्फर की मदद से बनाए जाते हैं।
- सल्फेट्स, जो कार्बनिक अणु हैं, समुद्र के पारिस्थितिकी तंत्र में केमोआटोट्रॉफ़िक रोगाणुओं द्वारा निर्मित होते हैं।
- रिलीज और लिथिफिकेशन:
- सल्फर चक्र की प्रक्रिया रिलीज के साथ समाप्त होती है। चूंकि उपभोक्ता उत्पादकों से उपभोग करते हैं और फिर माइक्रोबियल श्रृंखलाओं तक पहुंचने के लिए खाद्य श्रृंखला में नीचे जाते हैं, बायोस्फीयर में सल्फर का चक्र जारी रहता है।
- स्थलीय और समुद्री पारिस्थितिक तंत्रों में, गैर-परिसंचारी सल्फर नीचे तक डूब जाता है, मिश्रित सल्फर (FeS) के रूप में चट्टानों में जमा हो जाता है।
- जब खाद्य श्रृंखला में सल्फर अपघटित होता है, तो यह सल्फेट को सल्फाइड में बदल देता है ताकि इसे वापस वातावरण में छोड़ा जा सके।
- जब सल्फर अपने कार्बनिक रूपों में मौजूद होता है, तो सल्फर को कम करने वाले बैक्टीरिया इसे हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S) जैसे अकार्बनिक रूपों में परिवर्तित कर देते हैं, जो बाद में सल्फर (S) में कम हो जाता है।
- सल्फर जो खाद्य श्रृंखला में प्रवेश नहीं करता है वह गहरे समुद्री और स्थलीय आवासों में चट्टानों के रूप में जमा हो जाता है।
- लिथोस्फीयर में सल्फर भी ज्वालामुखी गतिविधि के कारण वायुमंडल में वापस आ जाता है।
सल्फर चक्र का आर्थिक महत्व
हर साल हजारों टन सल्फर का उत्पादन होता है, ज्यादातर सल्फ्यूरिक एसिड के निर्माण के लिए, एक सामान्य औद्योगिक रसायन। ऑक्सीकरण या कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करने की अपनी क्षमता के कारण, सल्फर जीवाश्म ईंधन और धातु जमा के थोक के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण है। ग्रह के सबसे बड़े खनिज भंडार, जैसे पोर्फिरी कॉपर डिपॉजिट, कार्बोनेट-होस्टेड, लेड-जिंक, अयस्क डिपॉजिट, और सेडिमेंटरी एक्सहेलेटिव डिपॉजिट, दूसरों के बीच में काफी सल्फर युक्त हैं। सल्फर चक्र का आर्थिक महत्व नीचे दिया गया है,
- ऑक्सीकरण या कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करने की क्षमता के कारण सल्फर सीधे जीवाश्म ईंधन के निर्माण और धातु जमा के थोक में शामिल है। स्रोत में सल्फर की उपस्थिति या अनुपस्थिति कीमती धातुओं की सांद्रता के लिए सीमित कारकों में से एक है।
- अयस्क तरल पदार्थ अक्सर धातु-समृद्ध पानी से जुड़े होते हैं जो उच्च तापीय परिस्थितियों में एक तलछटी बेसिन के अंदर गर्म हो जाते हैं जो कि विवर्तनिक विवर्तनिक सेटिंग्स की विशेषता होती है।
- धातु-परिवहन तरल पदार्थों की रेडॉक्स स्थिति बेसिन लिथोलॉजी की रेडॉक्स स्थितियों से काफी प्रभावित होती है, और जमा ऑक्सीकरण और तरल पदार्थ को कम करने दोनों से विकसित हो सकते हैं।
- खनिज के स्थल पर आवश्यक सल्फाइड की एक महत्वपूर्ण मात्रा किसी अन्य स्रोत से आनी चाहिए क्योंकि धातु युक्त अयस्क तरल पदार्थ अक्सर अपेक्षाकृत सल्फाइड खराब होते हैं। उस सल्फाइड का एक आवश्यक स्रोत समुद्री जल सल्फेट या एक ईक्सिनिक जल स्तंभ (एनोक्सिक और एच 2 एस-युक्त) की जीवाणु कमी है।
- सल्फर एक अपशिष्ट उत्पाद बन जाता है जिसे उचित रूप से संभालने की आवश्यकता होती है क्योंकि अन्यथा जीवाश्म ईंधन या मूल्यवान धातुओं की खोज की जाती है और या तो जलाया जाता है या संसाधित किया जाता है तो यह दूषित हो सकता है। जीवाश्म ईंधन के दहन के कारण हमारे वर्तमान वातावरण में सल्फर की मात्रा बहुत बढ़ गई है। सल्फर प्रदूषण और मूल्यवान संसाधन दोनों के रूप में कार्य करता है।
सल्फर चक्र पर मानवीय गतिविधियों का प्रभाव
विश्व स्तर पर सल्फर चक्र मानव गतिविधि से महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित होता है। मानव हस्तक्षेप के बिना, सल्फर लाखों वर्षों तक चट्टानों में फंसा रहेगा जब तक कि इसे विवर्तनिक घटनाओं द्वारा ऊपर नहीं उठाया गया और कटाव और अपक्षय प्रक्रियाओं द्वारा मुक्त नहीं किया गया। इसके बजाय, इसे लगातार बढ़ती दर से पंप, जलाया और ड्रिल किया जा रहा है। सबसे अधिक दूषित क्षेत्रों में सल्फेट जमाव की मात्रा तीस गुना बढ़ गई है। मानव गतिविधियाँ Sulphur Chakra को कैसे प्रभावित करती हैं, इसकी विस्तृत व्याख्या नीचे दी गई है।
- मानव क्रियाओं का वैश्विक सल्फर चक्र पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है। जीवाश्म ईंधन के दहन और अन्य प्रकार के दहन से वातावरण में SO2 की मात्रा बढ़ जाती है, जिससे पृथ्वी पर सल्फर की मात्रा में असंतुलन पैदा हो जाता है।
- मिट्टी में कृत्रिम उर्वरक डालने से मिट्टी की उर्वरता, पौधों का विकास और मिट्टी में सूक्ष्म जैविक गतिविधि सभी प्रभावित हो सकते हैं।
- इसके अतिरिक्त, तलछटी रॉक सिंक समाप्त हो गया है। मनुष्यों के बिना, सल्फर ने चट्टानों में फंसे लाखों साल बिताए होंगे जब तक कि इसे विवर्तनिक गतिविधि द्वारा ऊपर नहीं उठाया गया था, जिस बिंदु पर यह कटाव और अपक्षय के माध्यम से जारी किया गया होगा।
- बादलों में बढ़ी हुई गैस की बूंदों के कारण सल्फर डाइऑक्साइड पृथ्वी की सतह के तापमान को बढ़ा देता है। बादलों में सल्फर डाइऑक्साइड की वृद्धि के कारण पृथ्वी पर अम्लीय वर्षा की मात्रा बढ़ती है।
- ग्रह के सबसे भारी दूषित क्षेत्रों में, सल्फेट का जमाव तीस गुना बढ़ गया है। वर्तमान में इसकी खुदाई की जा रही है और इसे बहुत अधिक बार जलाया जा रहा है।
- जिस दर से कोयला और तेल निकाला जाता है, उससे वैश्विक सल्फर प्रवाह में 100 गुना वृद्धि हुई है। औद्योगिक प्रसंस्करण और पेट्रोलियम शोधन के कारण सल्फर डाइऑक्साइड और सल्फ्यूरिक एसिड भी पर्यावरण में छोड़े जाते हैं।
- औद्योगिक सभ्यता, एक तेजी से बढ़ती वैश्विक आबादी, और कृषि और वानिकी में स्वचालन में वृद्धि, जो तब स्थलीय जीवमंडल को बदल देती है, पूर्व अपरिवर्तित इलाके के बड़े हिस्से को बदल दिया जाता है।
सल्फर चक्र का महत्व
सल्फर चक्र महत्वपूर्ण है क्योंकि यह कई जैव अणुओं के कार्यों को स्पष्ट करता है, जो उनके संचालन की पूरी समझ के लिए आवश्यक है। सल्फर चक्र ग्रह की रहने की क्षमता और जैविक प्रणाली को संरक्षित करता है जो इसके कई जलाशयों में सल्फर की सांद्रता में संतुलन बनाए रखते हुए जीवन को बनाए रखता है। सल्फर चक्र का महत्व नीचे दिया गया है।
- कई अन्य तत्वों की उपलब्धता Sulphur Chakra से प्रभावित होती है क्योंकि प्रकृति में सल्फर आमतौर पर आयरन, फॉस्फोरस, नाइट्रोजन आदि जैसे अन्य तत्वों के साथ संयोजन में पाया जाता है।
- इन घटकों में निम्नलिखित शामिल हैं: माइक्रोबियल जीवन और पौधों के जीवन द्वारा उपयोग के लिए उपलब्ध सल्फेट की मात्रा में वृद्धि करना प्रत्येक जैविक गतिविधि का एक प्रमुख लक्ष्य है जो सल्फर चक्र के स्थलीय घटक को बनाता है।
- सल्फर चक्र के स्थलीय चरण में कई जैविक गतिविधियां शामिल हैं जो माइक्रोबियल जीवन और पौधों के लिए सुलभ सल्फर की मात्रा में महत्वपूर्ण योगदान देती हैं। खाद्य श्रृंखला में केमोआटोट्रॉफ़िक सल्फर बैक्टीरिया रासायनिक ऊर्जा को विभिन्न रूपों में परिवर्तित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ग्रह पर बायोमास में वृद्धि होती है।
- सल्फर रूपांतरण प्रक्रिया में शामिल कई सूक्ष्मजीवों के फिजियोलॉजी को समझना सल्फर चक्र का उपयोग करके किया जा सकता है। माइकोबैक्टीरियम ट्यूबरकुलोसिस जैसे रोगजनक बैक्टीरिया द्वारा उपयोग किए जाने वाले सल्फर चयापचय मार्गों को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि ऐसा करने से विभिन्न चिकित्सा रोगों को ठीक करने में मदद मिल सकती है।
- सल्फर इन जीवाणुओं के लिए ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण स्रोत है। सल्फर खनिजकरण प्रक्रिया, जो सल्फर चक्र का हिस्सा है, अपशिष्ट निपटान का एक प्राकृतिक तरीका है क्योंकि यह सल्फर यौगिकों के पुनर्जनन के लिए भी जिम्मेदार है।
