Jump to content

Биогеохимия изотопов серы

изотопов серы Биогеохимия - это изучение распределения изотопов серы в биологических и геологических материалах. Помимо общего изотопа, 32 S, сера имеет три редких стабильных изотопа: 34 С, 36 Песок 33 С. Распределение этих изотопов в окружающей среде контролируется многими биохимическими и физическими процессами, включая биологический метаболизм, процессы минералообразования и химию атмосферы. Измерение содержания стабильных изотопов серы в природных материалах, таких как бактериальные культуры, минералы или морская вода, может дать информацию об этих процессах как в современной окружающей среде, так и в истории Земли. [1]

Природное содержание изотопов серы

[ редактировать ]
Гистограмма, показывающая естественное изобилие 32 С, 33 С, 34 Песок 36 С на Земле.

Сера имеет 24 известных изотопа . [2] 4 из них стабильны (то есть не подвергаются радиоактивному распаду ). [3] 32 S, общий изотоп серы, составляет 95,0% природной серы на Земле. [2] В атомном символе 32 S, число 32 относится к массе каждого атома серы в дальтонах , результату 16 протонов и 16 нейтронов по 1 дальтону каждый, которые составляют ядро ​​серы. Три редких стабильных изотопа серы: 34 S (4,2% природной серы), 33 S (0,75%) и 36 С (0,015%). [4] Эти изотопы отличаются от 32 S — количество нейтронов в каждом атоме, а не количество протонов или электронов ; в результате каждый изотоп имеет немного разную массу, но почти идентичные химические свойства. [3]

Физическая химия

[ редактировать ]

Небольшие различия в массе между стабильными изотопами одного и того же элемента могут привести к явлению, называемому «изотопным эффектом», когда более тяжелые или более легкие изотопы преимущественно включаются в различные природные материалы в зависимости от химического состава или физического состояния материалов. [5] Изотопные эффекты делятся на две основные группы: кинетические изотопные эффекты и равновесные изотопные эффекты . [5] Кинетический изотопный эффект возникает, когда реакция необратима, то есть реакция протекает только в направлении от реагентов к продуктам. [3] [5] Кинетические изотопные эффекты вызывают фракционирование изотопов - то есть они влияют на изотопный состав реагентов и продуктовых соединений - поскольку различия в массах между стабильными изотопами могут влиять на скорость химических реакций. [5] требуется больше энергии, если соединение имеет связи с более тяжелым изотопом, что приводит к более медленной реакции соединения с более тяжелыми изотопами. Для достижения переходного состояния реакции [5] Обычные кинетические изотопные эффекты приводят к тому, что более легкий изотоп (или изотопы) предпочтительно включается в продукт реакции. [5] В этом случае говорят, что продукты «обеднены» тяжелым изотопом по отношению к реагенту. [3] В редких случаях могут возникать обратные кинетические изотопные эффекты, когда более тяжелый изотоп предпочтительно включается в продукт реакции. [5] [6]

Эффекты равновесных изотопов вызывают фракционирование, поскольку тяжелым изотопам химически более выгодно участвовать в более прочных связях. [5] Равновесный изотопный эффект возникает, когда реакция находится в равновесии, а это означает, что реакция может происходить в обоих направлениях одновременно. [3] Когда реакция находится в равновесии, тяжелые изотопы будут преимущественно накапливаться там, где они могут образовать наиболее прочные связи. [3] Например, когда вода в запечатанной, наполовину наполненной бутылке находится в равновесии с паром над ней, более тяжелые изотопы 2 Рука 18 O будет накапливаться в жидкости, где они образуют более прочные связи, а более легкие изотопы 1 Рука 16 O будет накапливаться в парах. [7] В этом случае говорят, что жидкость «обогащена» тяжелым изотопом по сравнению с паром. [3]

Обозначение дельты

[ редактировать ]

Различия в распространенности стабильных изотопов среди природных материалов обычно очень малы (природные различия в соотношении редкого и распространенного изотопа почти всегда ниже 0,1%, а иногда и значительно меньше). [5] Тем не менее, эти очень небольшие различия могут фиксировать значимые биологические и геологические процессы. Чтобы облегчить сравнение этих небольших, но значимых различий, содержание изотопов в природных материалах часто указывается относительно содержания изотопов в установленных стандартах. [3] [5] Соглашение о сообщении измеренной разницы между образцом и стандартом называется «дельта-нотацией». Например, представьте себе элемент X, для которого мы хотим сравнить редкий, тяжелый стабильный изотоп с атомной массой A ( А X) к легкому, обычному изотопу с атомной массой B ( Б Х). Обилие А Х и Б X в любом данном материале обозначается обозначением δ. А Х. д А X для образца материала рассчитывается следующим образом: [5]

А R = (общая сумма А X)/(общая сумма Б Х)
д А X образец = ( А R Образец А R Стандарт )/ А R стандарт

Значения δ чаще всего выражаются в частях на тысячу, что в изотопной химии обычно называют промилле и обозначают символом ‰. Чтобы указать значения δ в промилле, рассчитанное выше значение δ следует умножить на 1000:

д А X образец (‰) = (( А R Образец А R Стандарт )/ А R стандарт ) * 1000

Коэффициенты фракционирования

[ редактировать ]

В то время как изотопный эффект — это физическая тенденция стабильных изотопов распределяться определенным образом, фракционирование изотопов — это измеримый результат этой тенденции. [5] Изотопное фракционирование естественного процесса можно рассчитать на основе измеренного содержания изотопов. Рассчитанное значение называется «коэффициентом фракционирования» и позволяет математически сравнивать влияние различных процессов на распределение изотопов. [5] Например, представьте себе химическую реакцию Реагент → Продукт. Реагент и продукт — это материалы, которые содержат элемент X, а X имеет два стабильных изотопа: А X (тяжелый изотоп с массой A) и Б X (легкий изотоп с массой B). Коэффициент фракционирования элемента X в реакции Реагент → Продукт обозначается обозначением

А α Продукт/Реагент . А α Продукт/Реагент рассчитывается следующим образом: [5]
А α Продукт/Реагент = (δ А X Произведение + 1)/(δ А Х Реагент + 1)

Коэффициенты фракционирования также можно указать, используя обозначения А ε Продукт/Реагент , который иногда называют «коэффициентом обогащения» и рассчитывают следующим образом: [5]

А ε Продукт/Реагент = А α Продукт/Реагент − 1

Как и значения δ, значения ε можно указать в промилле путем умножения на 1000.

Д 33 S и Δ 36 Обозначение S

[ редактировать ]

Все кинетические и равновесные изотопные эффекты возникают в результате различий в атомной массе. [3] [5] В результате происходит реакция фракционирования 34 S также будет фракционировать 33 Песок 36 S, и коэффициент фракционирования каждого изотопа будет математически пропорционален его массе. [3] Из-за математических соотношений их масс наблюдаемые зависимости между δ 34 С, д 33 S и δ 36 S в большинстве природных материалов составляют примерно δ. 33 S = 0,515 × д 34 S и δ 36 S = 1,90 × д 34 С. [8] В редких случаях естественные процессы могут создавать отклонения от этого соотношения, и эти отклонения обозначаются как Δ. 33 S и Δ 36 Значения S, обычно произносимые как «дельта крышки». Эти значения обычно рассчитываются следующим образом: [3] [9]

Д 33 S = 1000 × [(1 + d 33 С/1000) − (1 + д 34 С 1000) 0.518 − 1]
Д 36 S = 1000 × [(1 + d 36 С/1000) − (1 + д 34 С/1000) 1.91 − 1]

Однако метод расчета ∆ 33 S и Δ 36 Значения S не стандартизированы и могут различаться в разных публикациях. [10]

Образец метеорита Каньон Диабло. Оригинальный эталон для измерения δ 34 S представлял собой минерал троилит (FeS), извлеченный из метеорита Каньон Диабло.

Справочные материалы

[ редактировать ]

Согласованные эталонные материалы необходимы для того, чтобы сообщаемые значения δ были сопоставимы между исследованиями. Для изотопной системы серы δ 34 Значения S сообщаются по шкале Вена-Каньон Diablo Troilite (VCDT). [11] Первоначальная шкала CDT была основана на образце минерала троилита, извлеченного из метеорита Каньон Диабло в Метеоритном кратере , штат Аризона, США. [3] Троилиту Cañon Diablo присвоен рейтинг δ. 34 Значение S 0‰. [3] Однако позже было обнаружено, что троилит из метеорита Каньон Диабло имеет переменный изотопный состав серы. [12] В результате VCDT был признан гипотетическим эталонным изотопом серы с 34 Значение R 0,044151 [11] и δ 34 S = 0‰, но физического образца VCDT не существует. Образцы теперь измеряются в сравнении с эталонными материалами Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), которые представляют собой хорошо охарактеризованные, полученные в лаборатории соединения с известным δ. 34 значения S. [13] Обычно используемым эталонным материалом МАГАТЭ является IAEA-S-1, эталонный материал на основе сульфида серебра с δ 34 Значение S -0,30‰ VCDT. [4] [14] 33 Песок 36 Содержание серы также можно измерить относительно эталонных материалов МАГАТЭ и указать по шкале VCDT. [13] Для этих изотопов также установлено, что VCDT имеет δ 33 S и δ 36 Значения S 0‰. [13] 33 Значение R VCDT составляет 0,007877, а 36 Значение R составляет 0,0002. [13] МАГАТЭ-S-1 имеет 33 Значение R 0,0007878 и δ 33 значение S -0,05‰ VCDT; у него есть δ 36 Значение S -0,6‰ VCDT. [13]

Аналитические методы и приборы

[ редактировать ]

Изотопный состав серы природных образцов можно определить с помощью масс-спектрометрии элементного анализа с изотопным соотношением (EA-IRMS). [15] [16] методом масс-спектрометрии с двойным входным соотношением изотопов (DI-IRMS), [17] методом масс-спектрометрии с мультиколлекторной индуктивно связанной плазмой (MC-ICPMS), [18] методом вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС), [1] [19] или с помощью наномасштабной масс-спектрометрии вторичных ионов (NanoSIMS). [20] MC-ICPMS можно использовать в сочетании с газовой хроматографией (GC-MC-ICPMS) для разделения определенных летучих соединений в образце и измерения изотопного состава серы отдельных соединений. [21] [22]

Изотопный состав серы минералов и поровой воды в осадках подвержен накоплению и диффузии после захоронения. Модели реактивного транспорта часто используются для учета влияния таких физических процессов и выяснения изотопного эффекта изучаемого процесса. [23] [24] [25]

Естественные вариации содержания изотопов серы

[ редактировать ]

Сера в природных материалах

[ редактировать ]
Иллюстрация некоторых общих процессов в биогеохимическом цикле серы.

Сера присутствует в окружающей среде в твердых, газообразных и водных формах. К серосодержащим твердым веществам на Земле относятся распространенные минералы пирит (FeS 2 ), галенит (PbS) и гипс (CaSO 4 ·2H 2 O). Сера также является важным компонентом биологического материала, в том числе незаменимыми аминокислотами цистеином и метионином , витаминами группы В тиамином и биотином , а также вездесущим субстратом коэнзимом А. В океане и других природных водах сера присутствует в большом количестве в виде растворенного сульфата . Сероводород также присутствует в некоторых частях глубокого океана, где он выделяется из гидротермальных источников. И сульфат, и сульфид могут использоваться специализированными микробами для получения энергии или роста. [26] Газы, включая диоксид серы и сульфид карбонила, составляют атмосферный компонент цикла серы. Любой процесс, который переносит или химически преобразует серу между этими многочисленными природными материалами, также потенциально может привести к фракционированию изотопов серы.

Содержание изотопов серы в природных материалах

[ редактировать ]
Естественный диапазон изотопного состава серы на Земле, модифицированный и упрощенный из Meija et al. (2013).

Сера в природных материалах может сильно различаться по изотопному составу: сборники δ 34 Значения S природных серосодержащих материалов включают значения в диапазоне от −55 ‰ до 135 ‰ VCDT. [27] Диапазоны δ 34 Значения S варьируются в зависимости от серосодержащих материалов: например, сера в тканях животных колеблется от ~ -10 до +20 ‰ VCDT, а сульфат в природных водах - от ~ -20 до +135 ‰ VCDT. [27] Диапазон содержания изотопов серы в различных природных материалах является результатом фракционирования изотопов, связанного с природными процессами, такими как образование и модификация этих материалов, обсуждаемыми в следующем разделе.

Процессы фракционирования изотопов серы

[ редактировать ]

Многочисленные природные процессы способны фракционировать изотопы серы. Микробы способны к широкому спектру метаболизма серы, включая окисление, восстановление и диспропорционирование (или одновременное окисление и восстановление) соединений серы. [1] Влияние этих метаболизмов на изотопный состав серы реагентов и продуктов также сильно варьируется в зависимости от скорости соответствующих реакций, доступности питательных веществ, диагенеза и других биологических, физических и экологических параметров. [25] [28] [29] Например, микробное восстановление сульфата до сульфида обычно приводит к 34 Продукт обеднен S, но было показано, что сила этого фракционирования находится в диапазоне от 0 до 65,6 ‰ VCDT. [28] [30]

Многие абиотические процессы также фракционируют изотопы серы. Небольшие фракционирования со значениями ε от 0–5 ‰ наблюдались при образовании минерального гипса, минерала- эвапорита, образующегося в результате испарения морской воды. [31] Некоторые сульфидные минералы , в том числе пирит и галенит, могут образовываться в результате термохимической сульфатредукции — процесса, при котором сульфат морской воды, попавший в породу морского дна, восстанавливается до сульфида под воздействием геологического тепла при захоронении породы; этот процесс обычно фракционирует серу сильнее, чем образование гипса. [32]

До повышения содержания кислорода в атмосфере Земли (называемого Великим событием окисления ) дополнительные процессы фракционирования серы, называемые масс-аномальным или масс-независимым фракционированием, однозначно влияли на содержание 33 Песок 36 S в рок-записи. [9] Масс-аномальные фракционирования редки, но они могут возникать в результате определенных фотохимических реакций газов в атмосфере. [33] [34] Исследования показали, что фотохимические реакции атмосферного диоксида серы могут вызывать существенное массово-аномальное фракционирование изотопов серы. [33] [34]

Наблюдается 34 Значения ε для некоторых распространенных природных процессов.
Процесс Диапазон наблюдаемых 34 ε (‰ ВКДТ) Ссылка
Ассимиляционная сульфатредукция от −2,8 до −0,9 [35] [36] [37] [38]
Диссимиляционная сульфатредукция от −65,6 до 0 [28] [30] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48]
Сульфитное восстановление от −41 до +0,3 [35] [41] [49]
Окисление сульфидов от −18,0 до +3 [35] [50] [51] [52] [53] [54]
Диспропорционирование серы Сульфат: от -0,6 до +20,2

Сульфид: от -8,6 до -5,5

[55] [56] [57]
Термохимическая сульфатредукция от +10 до +25 [32] [58] [59]
Образование гипса от 0 до +4,2 [31] [60] [61]

Биологические процессы поглощения серы

[ редактировать ]

Все организмы метаболизируют серу, и она входит в структуру белков , полисахаридов , стероидов и многих коферментов . [62] Биологический путь, по которому организм поглощает и/или удаляет серу, может оказывать существенное влияние на изотопный состав серы в организме и окружающей его среде.

Общий путь диссимиляционного сульфатредукции, используемый сульфатредуцирующими бактериями. [63]

Микроорганизмы, которые потребляют и восстанавливают сульфат в относительно больших количествах, используют другой путь поглощения серы, называемый диссимиляционным восстановлением сульфата . Эти организмы используют сульфатредукцию как источник энергии, а не как способ синтеза новых компонентов клетки, и удаляют образующийся сульфид в качестве отходного продукта. Было продемонстрировано, что микробная сульфатредукция фракционирует изотопы серы в бактериях, при этом некоторые исследования показали зависимость от концентрации сульфата. [28] и/или температура. [64] Исследования, в которых изучались десятки видов диссимиляционных сульфатредуцирующих микробов, выявили фракционирование изотопов серы в диапазоне от -65,6 ‰ до 0 ‰. [28] [30] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48]

Путь ассимиляционного восстановления сульфатов, используемый E. coli. [63]

Некоторые организмы поглощают относительно небольшие количества сульфата в процессе, называемом ассимиляционной сульфатредукцией , с целью синтеза соединений, содержащих серу, таких как аминокислоты метионин и цистеин , которые затем можно использовать для производства белков . [65] В фитопланктоне большая часть серы, поглощаемой за счет ассимиляционной сульфатредукции, включается в биомассу в виде белков (~35%), сульфатных эфиров (~20%) и маловесных серосодержащих соединений (~40%). [66] [67] Литература, посвященная эффектам изотопного фракционирования в пути ассимиляционной сульфатредукции, гораздо более ограничена, чем та, в которой обсуждается диссимиляционная сульфатредукция, но некоторые источники сообщают о небольших изотопных вариациях ( δ 34 S = от -4,4‰ до +0,5‰) в образующейся органической сере по отношению к окружающему сульфату. [68]

Хотя диссимиляционная сульфатредукция и ассимиляционная сульфатредукция являются двумя наиболее распространенными путями поглощения и использования сульфата организмами, существует множество других путей поглощения серы живыми существами. Например, окисление серы таких соединений, как сероводород и элементарная сера, осуществляется литотрофными бактериями и хемосинтезирующими архей . [69] [70] Большинство животных получают серу непосредственно из метионина и цистеина в белке, которое они потребляют. [71]

Изотопы серы в растениях

[ редактировать ]

Методы обнаружения

[ редактировать ]

Предыдущие попытки понять, как метаболизм серы и пути биосинтеза основывались на дорогостоящих экспериментах по маркировке с использованием радиоактивных веществ. 35 S. Используя естественные ассимиляционные процессы, соотношения стабильных изотопов можно использовать для отслеживания источников серы для растений, органов растений, используемых для получения серы, и движения серы через растения.

Масс-спектрометр элементного анализа с изотопным соотношением (EA-IRMS)

Измерения состава стабильных изотопов серы (S) часто выполняются с использованием масс-спектрометра элементного анализа и соотношения изотопов ( EA-IRMS ). [72] при котором органическая сера из биологических проб окисляется до диоксида серы (SO 2 ) и анализируется на масс-спектрометре. Масс-спектрометр используется для количественного определения соотношения более легких ( 32 С 16 O 2 ) к более тяжелому ( 34 С 16 O 2 ) изотополог SO 2 , и это соотношение затем сравнивается со стандартами изотопов серы с целью стандартизации данных по шкале VSMOW. В биологических материалах серы мало по сравнению с другими органическими элементами, такими как углерод и кислород, что создает некоторые дополнительные трудности при измерении ее стабильного изотопного состава. Элементный состав серы растительного вещества составляет ≈0,2%, что составляет около 2 ммоль/м. 2 в большинстве тканей листа. [73] Чтобы достичь обнаруживаемых уровней от 30 нг до 3 мкг элементарного S, необходимо рассчитать надежное значение δ. 34 Значения S, образцы ткани листьев должны содержать от 2 до 5 мг.

В последние годы были достигнуты улучшения в обнаружении за счет использования газовой хроматографии в сочетании с мультиколлекторным ICP-MS (GC/MC-ICP-MS). [74] чтобы иметь возможность измерять количество органической серы в пмоль. Кроме того, ICP-MS использовался для измерения наномолярных количеств растворенного сульфата. [75] Большинство исследований было сосредоточено на измерении объемного δ 34 Значение S в растительных тканях, и мало исследований было проведено по измерению δ. 34 Значения S отдельных S-содержащих соединений. Сочетание высокоэффективной жидкостной хроматографии ( ВЭЖХ ) с ИСП-МС было предложено как способ тестирования отдельных S-содержащих соединений. [73]

Источники серы в растениях

[ редактировать ]

Ежегодно около 0,3 гигатонны элементарной серы преобразуется в органическое вещество фотосинтезирующими организмами. [76] Эта органическая сера входит в состав множества соединений, таких как аминокислоты, а именно цистеин (Cys) и метионин (Met) – белки, кофакторы, антиоксиданты, сульфатные группы, центры Fe-S и вторичные метаболиты. Тремя основными источниками серы являются атмосферный, почвенный и водный.

Большая часть растительности может приобретать серу из газообразных соединений атмосферы или различных ионов либо из почвенных растворов, либо из водоемов. [77] Поглощение газообразных и растворенных соединений серы, по-видимому, происходит при незначительной сопутствующей изотопной селективности. [78] Растворенный сульфат (SO 4 2- ) считается центральным пулом, который метаболизируется микроорганизмами и растениями, поскольку большинство форм атмосферной серы окисляется в сульфат. Атмосферная сера в конечном итоге возвращается в почву, когда она удаляется из атмосферы во время осадков или в результате засухи. [77]

Атмосфера

[ редактировать ]

Многие растения получают серу через газообразные соединения атмосферы. Листья деревьев имеют δ 34 Значения S лежат между значениями для воздуха и почвы, что позволяет предположить, что поглощение происходит из атмосферных и почвенных источников. δ 34 Также было показано, что значения S деревьев зависят от высоты: листва на верхушках хвойных деревьев , бычьего камыша и лиственных деревьев имеет δ 34 Значения S больше отражают атмосферу и более низкую листву, имеющую δ. 34 Значения S ближе к значениям почвы. [77] Было высказано предположение, что это происходит из-за того, что верхняя листва действует как полог на нижние ветви, поглощая атмосферную серу до того, как она достигнет более низких уровней. Это подтверждается эпифитными лишайниками и мхами, имеющими δ 34 Значения S близки к атмосферным соединениям S. Это происходит из-за того, что лишайники и мхи не имеют доступа к почве и полагаются на прямое поглощение газообразной серы, растворенной серы посредством осадков и накопления сухих осадков, что обеспечивает совокупную запись изотопного состава серы в атмосфере. [77] [79]

Основные формы атмосферной серы происходят из выбросов природной серы, образующейся биологическим путем и выбрасываемой в виде H 2 S или органических сернистых газов, таких как DMS (диметилсульфид), COS (карбонилсульфид) и CS 2 (сероуглерод). Эти газы преимущественно образуются над океанами, водно-болотными угодьями, солончаками и устьями рек водорослями и бактериями. [80] Антропогенные выбросы увеличили концентрацию серы в атмосфере, главным образом, за счет выбросов SO 2 от угля, нефти, промышленных процессов и сжигания биомассы. В 2000 году глобальные антропогенные выбросы серы оценивались в 55,2–68 Тг S в год, что намного выше, чем природные выбросы серы, которые оцениваются в 34 Тг S в год. [80] Было продемонстрировано, что в случае избытка серы в тканях растений при воздействии высоких доз диоксида серы растения выделяют сероводород (H 2 S) и, возможно, другие восстановленные соединения серы в ответ на высокое содержание серы. [78]

Это упрощенная модель того, как сера поглощается растениями и как сера перемещается по окружающей среде.

Если почвенная сера последовательно поступает из одного источника, водорастворимая и нерастворимая органическая фракции S приобретают схожий изотопный состав. В случае наличия двух или более источников и/или если изотопный состав сульфатов атмосферы или подземных вод колеблется, времени для изотопной гомогенизации различных форм серы может не хватить. Основной формой серы в почве является сульфат, который транспортируется вверх через корневую систему с минимальным δ. 34 Фракционирование S на 1–2‰. [81] В отличие от растений с более высоким пологом, отражающих δ атмосферы 34 S, растения защищенного подлеска имеют тенденцию отражать почвенную серу. [77]

Формы серы, доступные в водной среде, зависят от того, морская это или пресноводная среда. Пресноводная среда более разнообразна и подвержена множеству поступлений и выбросов серы, включая атмосферные осаждения, сток, диагенез коренных пород и присутствие микробных сульфатредукторов (MSR). В целом, основными видами серы в пресноводной среде являются сероводород и сульфат. В эстуариях корни растений простираются в богатые сульфидами, 34 Отложения, обедненные серой, создаются MSR и включают этот сульфид в свою биомассу. Однако уровень сульфида, вырабатываемого MSR, может быть токсичным, и было высказано предположение, что эти растения перекачивают кислород в свои корни, чтобы окислить сульфид в менее токсичный сульфат. [78] В этих средах водоросли будут преимущественно приобретать серу из HS. если он присутствует, а не более распространенный сульфат, поскольку сульфид может быть легко включен в прямое образование цистеина. Это согласуется с тем, что цианобактерии способны осуществлять аноксигенный фотосинтез с использованием сульфида. [77]

В морской среде основными доступными формами серы являются сульфаты с содержанием ~29 мМ и δ 34 S 21‰ в морской воде. На поверхности моря этот избыток серы впоследствии преобразуется в диметилсульфониопропионат водорослями (ДМСП) в качестве осмолита и репеллента от выпаса скота. На ДМСП также приходится 50–100% потребности бактерий в сере, что делает его наиболее важным источником восстановленной серы для морских бактерий. Продукт расщепления DMSP, диметилсульфид (DMS), очень летуч и попадает из океана в атмосферу с выбросами от 15 до 33 Тг S в год. −1 [80] и на их долю приходится 50–60% общего потока естественной восстановленной серы в атмосферу. В донных отложениях микробная сульфатредукция является основным биогеохимическим процессом, в ходе которого потребляется органический углерод. [82] Микробная сульфатредукция может полностью использовать сульфат из морской воды и накапливать сероводород в осадке. Переокисление и диспропорционирование сульфидов также считаются основными процессами, влияющими на изотопный состав серы морских минералов и поровой воды отложений. [1] [25]

Биохимия

[ редактировать ]

~90% органической серы в растениях сосредоточено в аминокислотах цистеине и метионине. [81] Цистеин действует как прямой или косвенный предшественник любых других органических соединений серы в растениях, таких как коэнзим-А, метионин, биотин, липоевая кислота и глутатион. [78] Углеродный скелет, необходимый для ассимиляции серы, обеспечивается гликолизом (ацетил-КоА), дыханием (аспарагиновая кислота, Asp, получаемая из оксалоацетата) и фотодыханием (серин, Ser). [73] Поскольку цистеин является прямым предшественником метионина, метионин естественным образом 34 S-обеднен по сравнению с цистеином. [73] Большая часть серы обычно находится в органической форме, но когда в окружающей среде имеется избыток серы, основной формой серы становится неорганический сульфат. У большинства растений 34 Дискриминация S минимальна, и при исследовании растений риса было замечено, что дискриминация происходит на стадии поглощения, истощая импортируемый сульфат на 1–2 ‰ из источника. [83] Этот эффект достигается за счет экспрессии SO 4 2− гены-переносчики (SULTR), 14 из которых были идентифицированы, экспрессия которых зависит от наличия сульфата в окружающей среде. Когда сульфата много, экспрессируются низкоаффинные переносчики, а когда сульфата мало, высокоаффинные гены с большей аффинностью. 34 S дискриминация выражена. [73] [83]

Распространение по органам растения

[ редактировать ]

Сульфат, транспортируемый через корни, и SO 2, диффундирующий в листья, становится для растений резервуаром для ассимиляции серы всеми тканями. Хотя фракционирование исходной серы в общем органическом веществе растений минимально, у пшеницы корни и стебли истощаются из почвы на 2‰, а листья и зерно обогащаются на 2‰. 34 Обогащение серой цельного вещества листа не обусловлено 34 S-обогащенный сульфат присутствует в листьях, но является результатом 34 Обогащение S, поступающее в поглощающие органы, приводит к тому, что белки в листьях 34 S-обогащенный. [73] У риса транслокация от корня к побегу не дискриминирует изотопы S, однако сульфатные пулы побега существенно увеличиваются. 34 S-обогащен по отношению к сульфатным пулам как корня, так и сока. По мере того, как сульфат перемещается по растительной системе и включается в биомассу, пул обогащается, что дает таким органам, как листья и зерна, более высокие значения δ. 34 Значения S, чем у более ранних тканей. [83]

Приложения

[ редактировать ]

Повышение содержания кислорода в атмосфере

[ редактировать ]

Признаки аномального по массе фракционирования изотопов серы, сохранившиеся в горных породах, стали важным доказательством для понимания Великого события окисления — внезапного повышения уровня кислорода на древней Земле. [9] [84] Ненулевые значения Δ 33 S и Δ 36 S присутствует в серосодержащих минералах докембрийских пород, образовавшихся более 2,45 миллиарда лет назад, но полностью отсутствует в породах возрастом менее 2,09 миллиарда лет. [9] Было предложено множество механизмов того, как кислород предотвращает создание и сохранение следов массово-аномального фракционирования; тем не менее, все исследования ∆ 33 S и Δ 36 Записи S ​​показывают, что кислород практически отсутствовал в атмосфере Земли до 2,45 миллиарда лет назад. [9] [10] [33] [85] [86]

Палеобиология и палеоклимат

[ редактировать ]

Ряд микробных процессов метаболизма фракционируют изотопы серы разными способами, и изотопные следы серы этого метаболизма могут сохраняться в минералах и древних органических веществах. [1] Измеряя изотопный состав серы в этих сохранившихся материалах, ученые могут реконструировать древние биологические процессы и среду, в которой они происходили. [1] д 34 Значения S в геологических записях были сделаны для того, чтобы раскрыть историю микробной сульфатредукции. [87] [88] и окисление сульфидов. [25] [89] Парный δ 34 S и Δ 33 S-записи также использовались для демонстрации древней микробной диспропорции серы. [90] [29]

Пирит, серосодержащий минерал, образующийся в некоторых океанических отложениях, обычно имеет относительно низкую δ. 34 Значения S обусловлены косвенной ролью биологии в его формировании.

Микробная диссимиляционная сульфатредукция (MSR), энергетический метаболизм, осуществляемый бактериями в бескислородной среде, связана с особенно большим коэффициентом фракционирования. [1] Наблюдаемое 34 Значения ε MSR варьируются от 0 до −65,6‰. [28] [30] [39] [40] [41] [42] [43] [44] На размер этого фракционирования влияют многие факторы, включая скорость восстановления сульфатов, [35] [40] концентрация и транспорт сульфатов, [28] [44] наличие доноров электронов и других питательных веществ, [30] [42] [43] и физиологические различия, такие как экспрессия белка. [45] Сульфид, полученный в результате MSR, может затем перейти в минерал пирит, сохраняя 34 S-обедненный отпечаток MSR в осадочных породах. [1] [60] Во многих исследованиях изучалось δ 34 Значения S древнего пирита, чтобы понять прошлые биологические и экологические условия. [1] Например, пирит δ 34 S-записи использовались для реконструкции изменений в уровнях первичной продуктивности , [91] изменение содержания кислорода в океане, [92] [93] ледниково-межледниковые изменения уровня моря и выветривание. [94] Некоторые исследования сравнивают изотопы серы в пирите со вторым серосодержащим материалом, таким как растворенный сульфат или консервированное органическое вещество. [25] [91] [92] Сравнение пирита с другим материалом дает более полную картину того, как сера перемещалась в древних средах: это дает представление о размерах древних минералов. 34 ε Значения MSR и условия окружающей среды, контролирующие фракционирование MSR изотопов серы. [91] [92]

Палеоокеанография

[ редактировать ]

д 34 Записи S ​​использовались для определения изменений концентрации сульфатов в морской воде. [95] Поскольку δ 34 Считается, что значения S сульфата, связанного с карбонатом , чувствительны к уровням сульфатов в морской воде; эти измерения были использованы для реконструкции истории сульфатов в морской воде. [96] д 34 Значения S пирита также применялись для восстановления концентрации сульфата морской воды на основе ожидаемого биологического фракционирования при низких концентрациях сульфатов. [97] [98] Оба эти метода основаны на предположениях об условиях отложения или биологическом сообществе, что создает некоторую неопределенность в полученных реконструкциях. [28] [96]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Кэнфилд, Делавэр (1 января 2001 г.). «Биогеохимия изотопов серы» . Обзоры по минералогии и геохимии . 43 (1): 607–636. Бибкод : 2001RvMG...43..607C . дои : 10.2138/gsrmg.43.1.607 . ISSN   1529-6466 .
  2. ^ Jump up to: а б Ван, Мэн; Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Хуанг, WJ; Наими, С.; Сюй, Син (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки». Китайская физика C . 41 (3): 030003. Бибкод : 2017ChPhC..41c0003W . дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030003 . hdl : 11858/00-001M-0000-0010-23E8-5 . ISSN   1674-1137 .
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м Шарп, Закари (2006). Основы геохимии стабильных изотопов .
  4. ^ Jump up to: а б Брэнд, Вилли; Коплен, Тайлер; Фогель, Йохен; Рознер, Мартин; Прохаска, Томас (2014). «Оценка международных эталонных материалов для изотопного анализа (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 86 (3): 425–467. дои : 10.1515/pac-2013-1023 . hdl : 11858/00-001M-0000-0023-C6D8-8 . S2CID   98812517 .
  5. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п Хейс, Джон (2002). Практика и принципы измерения стабильных изотопов в органической геохимии (редакция 2) .
  6. ^ Маккриди, RGL; Лэйшли, Э.Дж.; Крауз, HR (1 августа 1976 г.). «Биогеохимические последствия обратных эффектов изотопов серы при восстановлении соединений серы Clostridium Pasteurianum». Geochimica et Cosmochimica Acta . 40 (8): 979–981. Бибкод : 1976GeCoA..40..979M . дои : 10.1016/0016-7037(76)90146-0 . ISSN   0016-7037 .
  7. ^ Крейг, Х. и Гордон, Л.И. 1965. «Дейтерий и кислород 18 вариаций в океане и морской атмосфере». В книге «Стабильные изотопы в океанографических исследованиях и палеотемпературах » под редакцией: Тонгиорги, Э. 9–130. Пиза: Лаборатория ядерной геологии.
  8. ^ Халстон, младший; Тоде, Х.Г. (1965). «Вариации содержания S33, S34 и S36 в метеоритах и ​​их связь с химическими и ядерными воздействиями». Журнал геофизических исследований . 70 (14): 3475–3484. Бибкод : 1965JGR....70.3475H . дои : 10.1029/JZ070i014p03475 . ISSN   2156-2202 .
  9. ^ Jump up to: а б с д и Фаркуар, Джеймс; Бао, Хуэймин; Тименс, Марк (4 августа 2000 г.). «Атмосферное влияние самого раннего цикла серы на Земле» . Наука . 289 (5480): 756–758. Бибкод : 2000Sci...289..756F . дои : 10.1126/science.289.5480.756 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   10926533 .
  10. ^ Jump up to: а б Халеви, Италия; Джонстон, Дэвид Т.; Шраг, Дэниел П. (9 июля 2010 г.). «Объяснение структуры архейской независимой от массы записи изотопов серы» . Наука . 329 (5988): 204–207. Бибкод : 2010Sci...329..204H . дои : 10.1126/science.1190298 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   20508089 . S2CID   45825809 .
  11. ^ Jump up to: а б Дин, Типинг; Бай, Жуймэй; Ли, Янхэ; Ван, Дефан; Цзоу, Сяоцю; Чжан, Цинлянь (1 августа 1999 г.). «Определение абсолютного соотношения 32S/34S эталонного материала МАГАТЭ-S-1 и стандарта изотопа серы V-CDT». Наука в Китае. Серия D: Науки о Земле . 42 (1): 45–51. Бибкод : 1999ScChD..42...45D . дои : 10.1007/BF02878497 . ISSN   1862-2801 . S2CID   93625037 .
  12. ^ Бодуэн, Жорж; Тейлор, Б.Э.; Рамбл, Д.; Тименс, М. (1 октября 1994 г.). «Вариации изотопного состава серы троилита из железного метеорита Каньон Диабло». Geochimica et Cosmochimica Acta . 58 (19): 4253–4255. Бибкод : 1994GeCoA..58.4253B . дои : 10.1016/0016-7037(94)90277-1 . ISSN   0016-7037 .
  13. ^ Jump up to: а б с д и Дин, Т.; Валькиерс, С.; Киппхардт, Х.; Де Бьевр, П.; Тейлор, НДП; Гонфиантини, Р.; Крауз, Р. (1 августа 2001 г.). «Калиброванные соотношения содержания изотопов серы трех эталонных материалов изотопов серы МАГАТЭ и V-CDT с повторной оценкой атомного веса серы». Geochimica et Cosmochimica Acta . 65 (15): 2433–2437. Бибкод : 2001GeCoA..65.2433D . дои : 10.1016/S0016-7037(01)00611-1 . ISSN   0016-7037 .
  14. ^ Крауз, HR; Коплен, Тайлер Б. (28 февраля 1997 г.). «Представление данных об относительном соотношении изотопов серы (Технический отчет)» . Чистая и прикладная химия . 69 (2): 293–296. дои : 10.1351/pac199769020293 . ISSN   0033-4545 . S2CID   95627976 .
  15. ^ Гиземанн, А.; Йегер, Х.-Дж.; Норман, Алабама; Крауз, HR; Брэнд, Вашингтон (15 сентября 1994 г.). «Онлайн-определение изотопов серы с использованием элементного анализатора, соединенного с масс-спектрометром». Аналитическая химия . 66 (18): 2816–2819. дои : 10.1021/ac00090a005 . ISSN   0003-2700 .
  16. ^ Грассино, Натали В. (1 мая 2006 г.). «Высокоточный EA-IRMS-анализ изотопов S и C в геологических материалах». Прикладная геохимия . Границы аналитической геохимии – взгляд IGC 2004. 21 (5): 756–765. Бибкод : 2006ApGC...21..756G . doi : 10.1016/j.apgeochem.2006.02.015 . ISSN   0883-2927 .
  17. ^ Майер, Бернхард; Крауз, Х. Рой (01 января 2004 г.), де Гроот, Пьер А. (редактор), «Глава 26 - Процедуры исследования содержания изотопов серы» , Справочник по аналитическим методам стабильных изотопов , Elsevier, стр. 538–596 , ISBN  978-0-444-51114-0 , получено 25 мая 2020 г.
  18. ^ Пэрис, Гийом; Сешнс, Алекс Л.; Субхас, Адам В.; Адкинс, Джесс Ф. (8 мая 2013 г.). «Измерение δ34S и ∆33S MC-ICP-MS в небольших количествах растворенного сульфата» . Химическая геология . 345 : 50–61. Бибкод : 2013ЧГео.345...50П . doi : 10.1016/j.chemgeo.2013.02.022 . ISSN   0009-2541 .
  19. ^ Ричипути, Ли Р.; Патерсон, Брюс А; Риппердан, Роберт Л. (19 октября 1998 г.). «Измерение соотношений легких стабильных изотопов с помощью SIMS:: Матричные эффекты для изотопов кислорода, углерода и серы в минералах33. Посвящается памяти Аль Нира». Международный журнал масс-спектрометрии . 178 (1): 81–112. дои : 10.1016/S1387-3806(98)14088-5 . ISSN   1387-3806 .
  20. ^ Хаури, Эрик Х.; Папино, Доминик; Ван, Цзяньхуа; Хиллион, Франсуа (20 января 2016 г.). «Высокоточный анализ нескольких изотопов серы с использованием NanoSIMS» (PDF) . Химическая геология . 420 : 148–161. Бибкод : 2016ЧГео.420..148Х . doi : 10.1016/j.chemgeo.2015.11.013 . ISSN   0009-2541 . S2CID   130392026 .
  21. ^ Амрани, Алон; Сешнс, Алекс Л.; Адкинс, Джесс Ф. (1 ноября 2009 г.). «Анализ δ34S летучих органических веществ, специфичный для соединения, с помощью сопряженного ГХ/Мультиколлектор-ICPMS». Аналитическая химия . 81 (21): 9027–9034. дои : 10.1021/ac9016538 . ISSN   0003-2700 . ПМИД   19807109 .
  22. ^ Саид-Ахмад, Уорд; Амрани, Алон (2013). «Чувствительный метод изотопного анализа серы диметилсульфида и диметилсульфониопропионата в морской воде». Быстрая связь в масс-спектрометрии . 27 (24): 2789–2796. Бибкод : 2013RCMS...27.2789S . дои : 10.1002/rcm.6751 . ISSN   1097-0231 . ПМИД   24214865 .
  23. ^ Бернер, Роберт А. (31 марта 2020 г.). Ранний диагенез: теоретический подход . Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0-691-20940-1 . OCLC   1164642477 .
  24. ^ Йоргенсен, Бо Баркер (январь 1978 г.). «Сравнение методов количественного определения бактериальной сульфатредукции в прибрежных морских отложениях» . Геомикробиологический журнал . 1 (1): 29–47. дои : 10.1080/01490457809377722 . ISSN   0149-0451 .
  25. ^ Jump up to: а б с д и Цанг, Мань-Инь; Вортманн, Ульрих Г. (6 июля 2022 г.). «Фракционирование изотопов серы, полученное на основе моделирования реакции-переноса в восточной экваториальной части Тихого океана» . Журнал Геологического общества . 179 (5). дои : 10.1144/jgs2021-068 . ISSN   0016-7649 . S2CID   248647580 .
  26. ^ Кэнфилд, Дональд Э.; Эрик Кристенсен; Бо Тамдруп (01 января 2005 г.), Кэнфилд, Дональд Э.; Кристенсен, Эрик; Тамдруп, Бо (ред.), «Цикл серы» , «Достижения морской биологии» , «Акватическая геомикробиология», том. 48, Academic Press, стр. 313–381, номер документа : 10.1016/S0065-2881(05)48009-8 , ISBN.  9780120261475 , получено 23 мая 2020 г.
  27. ^ Jump up to: а б Мейя, Юрис; Коплен, Тайлер; Берглунд, Майкл; Брэнд, Вилли; Де Бьевр, Поль; Гренинг, Манфред; Холден, Норман; Ирргехер, Йоханна; Потеря, Роберт; Вальчик, Томас; Прохаска, Томас (2013). «Атомные массы элементов 2013 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 88 .
  28. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Брэдли, AS; Ливитт, штат Вашингтон; Шмидт, М.; Нолл, АХ; Гиргис, PR; Джонстон, DT (январь 2016 г.). «Закономерности фракционирования изотопов серы при микробной сульфатредукции» . Геобиология . 14 (1): 91–101. дои : 10.1111/gbi.12149 . ПМИД   26189479 . S2CID   1986525 .
  29. ^ Jump up to: а б Джонстон, Дэвид Т.; Фаркуар, Джеймс; Винг, Босуэлл А.; Кауфман, Алан Дж.; Кэнфилд, Дональд Э.; Хабихт, Кирстен С. (1 июня 2005 г.). «Множественное фракционирование изотопов серы в биологических системах: пример использования сульфатредукторов и диспропорционаторов серы» . Американский научный журнал . 305 (6–8): 645–660. Бибкод : 2005AmJS..305..645J . дои : 10.2475/ajs.305.6-8.645 . ISSN   0002-9599 .
  30. ^ Jump up to: а б с д и Сим, Мин Саб; Босак, Таня; Оно, Шухэй (01 июля 2011 г.). «Фракционирование крупных изотопов серы не требует диспропорционирования» . Наука . 333 (6038): 74–77. Бибкод : 2011Sci...333...74S . дои : 10.1126/science.1205103 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   21719675 . S2CID   1248182 .
  31. ^ Jump up to: а б Рааб, М.; Спиро, Б. (5 апреля 1991 г.). «Изотопные изменения серы при испарении морской воды с фракционной кристаллизацией». Химическая геология: Секция изотопных геолого-геофизических наук . 86 (4): 323–333. дои : 10.1016/0168-9622(91)90014-Н . ISSN   0168-9622 .
  32. ^ Jump up to: а б Машел, Ганс Г.; Крауз, Х. Рой; Сассен, Роджер (1 июля 1995 г.). «Продукты и отличительные критерии бактериальной и термохимической сульфатредукции». Прикладная геохимия . 10 (4): 373–389. Бибкод : 1995ApGC...10..373M . дои : 10.1016/0883-2927(95)00008-8 . ISSN   0883-2927 .
  33. ^ Jump up to: а б с Мастерсон, Эндрю Л.; Фаркуар, Джеймс; Винг, Босуэлл А. (15 июня 2011 г.). «Модели фракционирования серы, не зависящие от массы, при широкополосном УФ-фотолизе диоксида серы: давление и эффекты третьего тела» . Письма о Земле и планетологии . 306 (3): 253–260. Бибкод : 2011E&PSL.306..253M . дои : 10.1016/j.epsl.2011.04.004 . ISSN   0012-821X .
  34. ^ Jump up to: а б Лайонс, Джеймс Р. (2007). «Масс-независимое фракционирование изотопов серы методом изотопно-селективной фотодиссоциации SO2» . Письма о геофизических исследованиях . 34 (22): L22811. Бибкод : 2007GeoRL..3422811L . дои : 10.1029/2007GL031031 . ISSN   1944-8007 .
  35. ^ Jump up to: а б с д Каплан, ИК; Риттенберг, Южная Каролина (1964). «Микробиологическое фракционирование изотопов серы» . Микробиология . 34 (2): 195–212. дои : 10.1099/00221287-34-2-195 . ISSN   1350-0872 . ПМИД   14135528 .
  36. ^ Траст, бакалавр; Фрай, Б. (1992). «Стабильные изотопы серы в растениях: обзор». Растение, клетка и окружающая среда . 15 (9): 1105–1110. дои : 10.1111/j.1365-3040.1992.tb01661.x . ISSN   1365-3040 .
  37. ^ Покровитель Никола Дж.; Дернфорд, Дион Г.; Коприва, Станислав (4 февраля 2008 г.). «Ассимиляция сульфатов у эукариот: слияния, перемещения и латеральные переносы» . Эволюционная биология BMC . 8 (1): 39. дои : 10.1186/1471-2148-8-39 . ISSN   1471-2148 . ПМК   2275785 . ПМИД   18248682 .
  38. ^ Шифф, Дж.А.; Фанкхаузер, Х. (1981). Боте, Герман; Требст, Ахим (ред.). «Ассимиляционная сульфатредукция». Биология неорганического азота и серы . Труды по наукам о жизни. Берлин, Гейдельберг: Springer: 153–168. дои : 10.1007/978-3-642-67919-3_11 . ISBN  978-3-642-67919-3 .
  39. ^ Jump up to: а б с Детмерс, Ян; Брюхерт, Фолькер; Хабихт, Кирстен С.; Куевер, Ян (1 февраля 2001 г.). «Разнообразие фракций изотопов серы сульфатредуцирующими прокариотами» . Прикладная и экологическая микробиология . 67 (2): 888–894. Бибкод : 2001ApEnM..67..888D . дои : 10.1128/АЕМ.67.2.888-894.2001 . ISSN   0099-2240 . ПМК   92663 . ПМИД   11157259 .
  40. ^ Jump up to: а б с д Кэнфилд, Делавэр (1 апреля 2001 г.). «Фракционирование изотопов природными популяциями сульфатредуцирующих бактерий» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 65 (7): 1117–1124. Бибкод : 2001GeCoA..65.1117C . дои : 10.1016/S0016-7037(00)00584-6 . ISSN   0016-7037 .
  41. ^ Jump up to: а б с д Кемп, ALW; Тоде, Х.Г. (1 января 1968 г.). «Механизм бактериального восстановления сульфата и сульфита на основе исследований изотопного фракционирования». Geochimica et Cosmochimica Acta . 32 (1): 71–91. Бибкод : 1968GeCoA..32...71K . дои : 10.1016/0016-7037(68)90088-4 . ISSN   0016-7037 .
  42. ^ Jump up to: а б с д Сим, Мин Саб; Оно, Шухэй; Донован, Кэти; Темплер, Стефани П.; Босак, Таня (1 августа 2011 г.). «Влияние доноров электронов на фракционирование изотопов серы морским Desulfovibrio sp» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 75 (15): 4244–4259. Бибкод : 2011GeCoA..75.4244S . дои : 10.1016/j.gca.2011.05.021 . ISSN   0016-7037 .
  43. ^ Jump up to: а б с д Сим, Мин Саб; Оно, Шухэй; Босак, Таня (01 декабря 2012 г.). «Влияние ограничения железа и азота на фракционирование изотопов серы во время микробного восстановления сульфатов» . Прикладная и экологическая микробиология . 78 (23): 8368–8376. Бибкод : 2012ApEnM..78.8368S . дои : 10.1128/АЕМ.01842-12 . ISSN   0099-2240 . ПМЦ   3497358 . ПМИД   23001667 .
  44. ^ Jump up to: а б с д Сим, Мин Саб; Пэрис, Гийом; Адкинс, Джесс Ф.; Сирота, Виктория Дж.; Сешнс, Алекс Л. (01.06.2017). «Количественное определение и изотопный анализ внутриклеточных метаболитов серы в пути диссимиляционного сульфатредукции» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 206 : 57–72. Бибкод : 2017GeCoA.206...57S . дои : 10.1016/j.gca.2017.02.024 . ISSN   0016-7037 .
  45. ^ Jump up to: а б с Ливитт, Уильям Д.; Венцеслав, София С.; Перейра, Инес АС; Джонстон, Дэвид Т.; Брэдли, Александр С. (01 октября 2016 г.). «Фракционирование изотопов серы и водорода в Desulfovibrio vulgaris с нарушенной экспрессией DsrC» . Письма FEMS по микробиологии . 363 (20): fnw226. дои : 10.1093/femsle/fnw226 . ISSN   0378-1097 . ПМИД   27702753 .
  46. ^ Jump up to: а б Детмерс, Ян; Брюхерт, Фолькер; Хабихт, Кирстен С.; Куевер, Ян (февраль 2001 г.). «Разнообразие фракций изотопов серы сульфатредуцирующими прокариотами» . Прикладная и экологическая микробиология . 67 (2): 888–894. Бибкод : 2001ApEnM..67..888D . дои : 10.1128/АЕМ.67.2.888-894.2001 . ISSN   0099-2240 . ПМК   92663 . ПМИД   11157259 .
  47. ^ Jump up to: а б Рис, CE (1 мая 1973 г.). «Стационарная модель фракционирования изотопов серы в процессах бактериального восстановления» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 37 (5): 1141–1162. Бибкод : 1973GeCoA..37.1141R . дои : 10.1016/0016-7037(73)90052-5 . ISSN   0016-7037 .
  48. ^ Jump up to: а б Хабихт, Кирстен С.; Кэнфилд, Дональд Э. (1 декабря 1997 г.). «Фракционирование изотопов серы при бактериальной сульфатредукции в богатых органикой отложениях» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 61 (24): 5351–5361. Бибкод : 1997GeCoA..61.5351H . дои : 10.1016/S0016-7037(97)00311-6 . ISSN   0016-7037 . ПМИД   11541664 .
  49. ^ Ливитт, Уильям Д.; Камминс, Рената; Шмидт, Мэриан Л.; Сим, Мин С.; Оно, Шухэй; Брэдли, Александр С.; Джонстон, Дэвид Т. (2014). «Множественные изотопные сигнатуры восстановления сульфита и тиосульфата с помощью модели диссимиляционного сульфатредуктора Desulfovibrio alaskensis str. G20» . Границы микробиологии . 5 : 591. дои : 10.3389/fmicb.2014.00591 . ISSN   1664-302X . ПМЦ   4243691 . ПМИД   25505449 .
  50. ^ Балчи, Нургуль; Шанкс, Уэйн С.; Майер, Бернхард; Мандернак, Кевин В. (1 августа 2007 г.). «Изотопная систематика кислорода и серы сульфата, полученного бактериальным и абиотическим окислением пирита» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 71 (15): 3796–3811. Бибкод : 2007GeCoA..71.3796B . дои : 10.1016/j.gca.2007.04.017 . ISSN   0016-7037 .
  51. ^ Ховард Гест, Брайан Фрай; Хейс, Дж. М. (1 мая 1984 г.). «Изотопные эффекты, связанные с анаэробным окислением сульфида пурпурной фотосинтетической бактерией Chromatium vinosum» . Письма FEMS по микробиологии . 22 (3): 283–287. дои : 10.1111/j.1574-6968.1984.tb00742.x . ISSN   0378-1097 .
  52. ^ Джонс, Гален Э.; Старки, Роберт Л. (март 1957 г.). «Фракционирование стабильных изотопов серы микроорганизмами и их роль в осаждении самородной серы» . Прикладная микробиология . 5 (2): 111–118. дои : 10.1128/АЕМ.5.2.111-118.1957 . ISSN   0003-6919 . ПМЦ   1057268 . ПМИД   13425528 .
  53. ^ Каплан, ИК; Рафтер, штат Калифорния (7 марта 1958 г.). «Фракционирование стабильных изотопов серы тиобациллами» . Наука . 127 (3297): 517–518. Бибкод : 1958Sci...127..517K . дои : 10.1126/science.127.3297.517 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   13529013 .
  54. ^ Накаи, Нобуюки; Дженсен, МЛ (1 декабря 1964 г.). «Кинетический изотопный эффект при бактериальном восстановлении и окислении серы». Geochimica et Cosmochimica Acta . 28 (12): 1893–1912. Бибкод : 1964GeCoA..28.1893N . дои : 10.1016/0016-7037(64)90136-X . ISSN   0016-7037 .
  55. ^ Кэнфилд, Делавэр; Тамдруп, Б. (23 декабря 1994 г.). «Получение обедненного 34S сульфида при бактериальном диспропорционировании элементарной серы» . Наука . 266 (5193): 1973–1975. Бибкод : 1994Sci...266.1973C . дои : 10.1126/science.11540246 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   11540246 .
  56. ^ Кэнфилд, Делавэр; Тамдруп, Б.; Флейшер, С. (1998). «Фракционирование изотопов и обмен серы чистыми и накопительными культурами элементарных серодиспропорционирующих бактерий» . Лимнология и океанография . 43 (2): 253–264. Бибкод : 1998LimOc..43..253C . дои : 10.4319/lo.1998.43.2.0253 . hdl : 21.11116/0000-0005-1BA7-1 . ISSN   1939-5590 .
  57. ^ Бетчер, Майкл Э; Тамдруп, Бо (15 мая 2001 г.). «Анаэробное окисление сульфидов и фракционирование стабильных изотопов, связанное с бактериальным диспропорционированием серы в присутствии MnO2» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 65 (10): 1573–1581. Бибкод : 2001GeCoA..65.1573B . дои : 10.1016/S0016-7037(00)00622-0 . ISSN   0016-7037 .
  58. ^ Амрани, Алон; Деев, Андрей; Сешнс, Алекс Л.; Тан, Юнчунь; Адкинс, Джесс Ф.; Хилл, Рональд Дж.; Молдован, Дж. Майкл; Вэй, Жибин (01 мая 2012 г.). «Изотопный состав серы бензотиофенов и дибензотиофенов как показатель термохимического восстановления сульфатов» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 84 : 152–164. Бибкод : 2012GeCoA..84..152A . дои : 10.1016/j.gca.2012.01.023 . ISSN   0016-7037 .
  59. ^ Киёсу, Ясухиро; Крауз, Х. Рой (1993). «Термохимическое восстановление и изотопное поведение серы сульфата уксусной кислотой в присутствии самородной серы» . Геохимический журнал . 27 (1): 49–57. Бибкод : 1993GeocJ..27...49K . дои : 10.2343/geochemj.27.49 .
  60. ^ Jump up to: а б Олт, В.У.; Кулп, Дж. Л. (1 июля 1959 г.). «Изотопная геохимия серы». Geochimica et Cosmochimica Acta . 16 (4): 201–235. Бибкод : 1959GeCoA..16..201A . дои : 10.1016/0016-7037(59)90112-7 . ISSN   0016-7037 .
  61. ^ Тод, Х.Г.; Монстр, Дж; Данфорд, Х.Б. (1 ноября 1961 г.). «Геохимия изотопов серы». Geochimica et Cosmochimica Acta . 25 (3): 159–174. Бибкод : 1961GeCoA..25..159T . дои : 10.1016/0016-7037(61)90074-6 . ISSN   0016-7037 .
  62. ^ Эллиотт, Кэтрин; Уилан, Джули (16 сентября 2009 г.). Сера в биологии . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0-470-71823-0 .
  63. ^ Jump up to: а б Сантос, Андре А.; Венцеслав, София С.; Грейн, Фабиан; Ливитт, Уильям Д.; Даль, Кристиана; Джонстон, Дэвид Т.; Перейра, Инес АК (18 декабря 2015 г.). «Трисульфид белка сочетает диссимиляционное восстановление сульфатов с сохранением энергии» . Наука . 350 (6267): 1541–1545. Бибкод : 2015Sci...350.1541S . дои : 10.1126/science.aad3558 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   26680199 . S2CID   206643054 .
  64. ^ Кэнфилд, Дональд Э.; Олесен, Клаус А.; Кокс, Рэймонд П. (1 февраля 2006 г.). «Температура и ее контроль фракционирования изотопов сульфатредуцирующей бактерией» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 70 (3): 548–561. Бибкод : 2006GeCoA..70..548C . дои : 10.1016/j.gca.2005.10.028 . ISSN   0016-7037 .
  65. ^ «5.9C: Восстановление сульфатов и серы» . Свободные тексты по биологии . 09.05.2017 . Проверено 27 апреля 2022 г.
  66. ^ Бейтс, Тимоти С.; Киене, Рональд П.; Вулф, Гордон В.; Матраи, Патрисия А .; Чавес, Франсиско П.; Бак, Курт Р.; Бломквист, Байрон В.; Кухель, Рассел Л. (1994). «Круговорот серы в поверхностных морских водах северо-восточной части Тихого океана» . Журнал геофизических исследований . 99 (C4): 7835. Бибкод : 1994JGR....99.7835B . дои : 10.1029/93JC02782 . ISSN   0148-0227 .
  67. ^ Джордано, Марио; Норичи, Алессандра; Черт, Рюдигер (май 2005 г.). «Сера и фитопланктон: приобретение, метаболизм и влияние на окружающую среду» . Новый фитолог . 166 (2): 371–382. дои : 10.1111/j.1469-8137.2005.01335.x . ISSN   0028-646X . ПМИД   15819903 .
  68. ^ Чемберс, Луизиана; Трудингер, Пенсильвания (январь 1979 г.). «Микробиологическое фракционирование стабильных изотопов серы: обзор и критика» . Геомикробиологический журнал . 1 (3): 249–293. дои : 10.1080/01490457909377735 . ISSN   0149-0451 .
  69. ^ Гош, Риддхиман; Плотина, Бомба (01 ноября 2009 г.). «Биохимия и молекулярная биология литотрофного окисления серы таксономически и экологически разнообразными бактериями и архей» . Обзоры микробиологии FEMS . 33 (6): 999–1043. дои : 10.1111/j.1574-6976.2009.00187.x . ISSN   0168-6445 . ПМИД   19645821 . S2CID   24883658 .
  70. ^ Паредес, Габриэла Ф.; Фибек, Тобиас; Ли, Раймонд; Палатинский, Мартон; Мауш, Микаэла А.; Райперт, Зигфрид; Шинтльмейстер, Арно; Майер, Андреас; Волланд, Жан-Мари; Хиршфельд, Клаудия; Вагнер, Михаэль (29 июня 2021 г.). Борденштейн, Сет (ред.). «Анаэробное окисление серы лежит в основе адаптации хемосинтетического симбионта к окси-аноксическому интерфейсу» . mSystems . 6 (3): e01186–20. doi : 10.1128/mSystems.01186-20 . ISSN   2379-5077 . ПМЦ   8269255 . ПМИД   34058098 .
  71. ^ Комарнисский, Людмила А; Кристоферсон, Роберт Дж; Басу, Тапан К (1 января 2003 г.). «Сера: ее клинические и токсикологические аспекты» . Питание . 19 (1): 54–61. дои : 10.1016/S0899-9007(02)00833-X . ISSN   0899-9007 . ПМИД   12507640 .
  72. ^ Грассино, Невада (1998). «Измерение изотопного состава серы сульфидных минералов с использованием новой технологии непрерывного He-flow EA-MS» (PDF) . Минералогический журнал . 62 (1): 537–538. Бибкод : 1998MinM...62..537G . дои : 10.1180/minmag.1998.62A.1.284 .
  73. ^ Jump up to: а б с д и ж Черкез, Гийом; Чай, Илла (октябрь 2013 г.). «Фракционирование изотопов 32 S / 34 S в метаболизме серы растений» . Новый фитолог . 200 (1): 44–53. дои : 10.1111/nph.12314 . ISSN   0028-646X .
  74. ^ Амрани, Алон; Сешнс, Алекс Л.; Адкинс, Джесс Ф. (1 ноября 2009 г.). «Анализ δ 34 S, специфичный для соединения, летучих органических веществ с помощью сопряженного ГХ/Мультиколлектор-ICPMS» . Аналитическая химия . 81 (21): 9027–9034. дои : 10.1021/ac9016538 . ISSN   0003-2700 . ПМИД   19807109 .
  75. ^ Пэрис, Гийом; Сешнс, Алекс Л.; Субхас, Адам В.; Адкинс, Джесс Ф. (8 мая 2013 г.). «Измерение δ34S и ∆33S MC-ICP-MS в небольших количествах растворенного сульфата» . Химическая геология . 345 : 50–61. Бибкод : 2013ЧГео.345...50П . doi : 10.1016/j.chemgeo.2013.02.022 . ISSN   0009-2541 .
  76. ^ Иванов, М.В. (1981). Некоторые перспективы основных биогеохимических циклов . СССР: ОБЪЕМ. стр. 61–78.
  77. ^ Jump up to: а б с д и ж Крауз, HR (1989). «Изотопные исследования серы в педосфере и биосфере» . В Рунделе, PW; Элерингер-младший; Надь, К.А. (ред.). Стабильные изотопы в экологических исследованиях . Экологические исследования. Том. 68. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. стр. 424–444. дои : 10.1007/978-1-4612-3498-2_24 . ISBN  978-1-4612-3498-2 .
  78. ^ Jump up to: а б с д Траст, бакалавр; Фрай, Б. (декабрь 1992 г.). «Стабильные изотопы серы в растениях: обзор» . Растение, клетка и окружающая среда . 15 (9): 1105–1110. дои : 10.1111/j.1365-3040.1992.tb01661.x . ISSN   0140-7791 .
  79. ^ Уодли, Муар А. (2003). «Лишайники и атмосферная сера: что раскрывают стабильные изотопы» . Загрязнение окружающей среды . 126 (3): 345–351. дои : 10.1016/s0269-7491(03)00247-1 . ISSN   0269-7491 . ПМИД   12963295 .
  80. ^ Jump up to: а б с Де Кок, Луит Дж.; Дюренкамп, Марк; Ян, Липин; Стулен, Инеке (2007), Хоксфорд, Малкольм Дж.; Де Кок, Луит Дж. (ред.), «Атмосферная сера» , «Сера в растениях: экологический взгляд» , «Экофизиология растений», том. 6, Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 91–106, doi : 10.1007/978-1-4020-5887-5_5 , ISBN.  978-1-4020-5887-5 , получено 27 мая 2022 г.
  81. ^ Jump up to: а б Танц, Николь; Шмидт, Ханнс-Людвиг (10 марта 2010 г.). «Измерение значения δ 34 S при определении происхождения пищевых продуктов и фракционировании изотопов серы в растениях и животных» . Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 58 (5): 3139–3146. дои : 10.1021/jf903251k . ISSN   0021-8561 . ПМИД   20141140 .
  82. ^ Йоргенсен, Бо Баркер (апрель 1982 г.). «Минерализация органического вещества морского дна — роль сульфатредукции» . Природа . 296 (5858): 643–645. дои : 10.1038/296643a0 . ISSN   0028-0836 . S2CID   4308770 .
  83. ^ Jump up to: а б с Кавалларо, Вивиана; Магриби, Моэз; Какетто, Мариакьяра; Сакки, Джан Аттилио; Носито, Фабио Франческо (2022). «Дискриминация стабильных изотопов серы в рисе: исследование массового баланса изотопов серы» . Границы в науке о растениях . 13 : 837517. doi : 10.3389/fpls.2022.837517 . ISSN   1664-462X . ПМЦ   8960986 . ПМИД   35360342 .
  84. ^ Сешнс, Алекс Л.; Даути, Дэвид М.; Веландер, Паула В .; Вызов, Роджер Э.; Ньюман, Дайан К. (28 июля 2009 г.). «Продолжающаяся загадка великого события окисления» . Современная биология . 19 (14): Р567–Р574. дои : 10.1016/j.cub.2009.05.054 . hdl : 1721.1/96187 . ISSN   0960-9822 . ПМИД   19640495 . S2CID   7346329 .
  85. ^ Павлов А.А.; Кастинг, Дж. Ф. (1 марта 2002 г.). «Независимое от массы фракционирование изотопов серы в архейских отложениях: убедительные доказательства бескислородной архейской атмосферы». Астробиология . 2 (1): 27–41. Бибкод : 2002AsBio...2...27P . дои : 10.1089/153110702753621321 . ISSN   1531-1074 . ПМИД   12449853 .
  86. ^ Занле, К.; Клэр, М.; Кэтлинг, Д. (2006). «Потеря независимого от массы фракционирования серы из-за палеопротерозойского коллапса атмосферного метана». Геобиология . 4 (4): 271–283. дои : 10.1111/j.1472-4669.2006.00085.x . ISSN   1472-4669 . S2CID   28160293 .
  87. ^ Шен, Янан; Фаркуар, Джеймс; Мастерсон, Эндрю; Кауфман, Алан Дж.; Бьюик, Роджер (30 марта 2009 г.). «Оценка роли микробной сульфатредукции в раннем архее с использованием четверной изотопной систематики» . Письма о Земле и планетологии . 279 (3): 383–391. Бибкод : 2009E&PSL.279..383S . дои : 10.1016/j.epsl.2009.01.018 . ISSN   0012-821X .
  88. ^ Шен, Янан; Бьюик, Роджер (1 февраля 2004 г.). «Древность микробной сульфатредукции» . Обзоры наук о Земле . 64 (3): 243–272. Бибкод : 2004ESRv...64..243S . дои : 10.1016/S0012-8252(03)00054-0 . ISSN   0012-8252 .
  89. ^ Кэнфилд, Дональд Э.; Теске, Андреас (июль 1996 г.). «Позднепротерозойское повышение концентрации кислорода в атмосфере, полученное на основе филогенетических и изотопных исследований серы» . Природа . 382 (6587): 127–132. Бибкод : 1996Natur.382..127C . дои : 10.1038/382127a0 . ISSN   1476-4687 . ПМИД   11536736 . S2CID   4360682 .
  90. ^ Бонтоньяли, Томазо Р.Р.; Сешнс, Алекс Л.; Оллвуд, Эбигейл К.; Фишер, Вудворд В.; Гротцингер, Джон П.; Вызов, Роджер Э.; Эйлер, Джон М. (18 сентября 2012 г.). «Изотопы серы органического вещества, сохранившиеся в строматолитах возрастом 3,45 миллиарда лет, обнаруживают микробный метаболизм» . Труды Национальной академии наук . 109 (38): 15146–15151. дои : 10.1073/pnas.1207491109 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   3458326 . ПМИД   22949693 .
  91. ^ Jump up to: а б с Фике, Д.А.; Гротцингер, JP (1 июня 2008 г.). «Парный сульфат-пиритовый δ34S подход к пониманию эволюции эдиакарско-кембрийского цикла серы» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 72 (11): 2636–2648. Бибкод : 2008GeCoA..72.2636F . дои : 10.1016/j.gca.2008.03.021 . ISSN   0016-7037 .
  92. ^ Jump up to: а б с Рэйвен, Морган Рид; Фике, Дэвид А.; Брэдли, Александр С.; Гомес, Майя Л.; Оуэнс, Джереми Д.; Уэбб, Сэмюэл А. (15 апреля 2019 г.). «Парные записи органического вещества и пирита δ34S раскрывают механизмы нарушения цикла углерода, серы и железа во время океанического бескислородного события 2» . Письма о Земле и планетологии . 512 : 27–38. Бибкод : 2019E&PSL.512...27R . дои : 10.1016/j.epsl.2019.01.048 . ISSN   0012-821X .
  93. ^ Оуэнс, Джереми Д.; Гилл, Бенджамин К.; Дженкинс, Хью К.; Бейтс, Стивен М.; Северманн, Силке; Кайперс, Марсель ММ; Вудфайн, Ричард Г.; Лайонс, Тимоти В. (12 ноября 2013 г.). «Изотопы серы отслеживают глобальные масштабы и динамику эвксинии во время мелового океанического бескислородного события 2» . Труды Национальной академии наук . 110 (46): 18407–18412. Бибкод : 2013PNAS..11018407O . дои : 10.1073/pnas.1305304110 . ISSN   0027-8424 . ПМК   3831968 . ПМИД   24170863 .
  94. ^ Паскье, Вирджил; Саншофре, Пьер; Рабино, Марина; Ревийон, Сидони; Хоутон, Дженнифер; Фике, Дэвид А. (6 июня 2017 г.). «Изотопы пиритовой серы свидетельствуют о ледниково-межледниковых изменениях окружающей среды» . Труды Национальной академии наук . 114 (23): 5941–5945. Бибкод : 2017PNAS..114.5941P . дои : 10.1073/pnas.1618245114 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   5468663 . ПМИД   28533378 .
  95. ^ Фике, Дэвид А.; Брэдли, Александр С.; Роуз, Кэтрин В. (30 мая 2015 г.). «Переосмысление древнего цикла серы». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 43 (1): 593–622. Бибкод : 2015AREPS..43..593F . doi : 10.1146/annurev-earth-060313-054802 . ISSN   0084-6597 .
  96. ^ Jump up to: а б Ка, Линда С.; Лайонс, Тимоти В.; Фрэнк, Трейси Д. (октябрь 2004 г.). «Низкая морская сульфатность и длительная оксигенация протерозойской биосферы» . Природа . 431 (7010): 834–838. Бибкод : 2004Natur.431..834K . дои : 10.1038/nature02974 . ISSN   1476-4687 . ПМИД   15483609 . S2CID   4404486 .
  97. ^ Хабихт, Кирстен С.; Гейд, Майкл; Тамдруп, Бо; Берг, Питер; Кэнфилд, Дональд Э. (20 декабря 2002 г.). «Калибровка уровней сульфатов в архейском океане» . Наука . 298 (5602): 2372–2374. Бибкод : 2002Sci...298.2372H . дои : 10.1126/science.1078265 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   12493910 . S2CID   188175 .
  98. ^ Кроу, Шон А.; Пэрис, Гийом; Кацев, Сергей; Джонс, КэрриЭйн; Ким, Сан-Тэ; Зеркл, Обри Л.; Номосатрио, Сулунг; Фаул, Дэвид А.; Адкинс, Джесс Ф.; Сешнс, Алекс Л.; Фаркуар, Джеймс (07 ноября 2014 г.). «Сульфат был незначительным компонентом архейской морской воды» . Наука . 346 (6210): 735–739. Бибкод : 2014Sci...346..735C . дои : 10.1126/science.1258966 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   25378621 . S2CID   206561027 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 661062e42d689188c74e5b94f652a389__1716092400
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/66/89/661062e42d689188c74e5b94f652a389.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Sulfur isotope biogeochemistry - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)