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]
Фон
[ редактировать ]Природное содержание изотопов серы
[ редактировать ]
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]
Расчеты
[ редактировать ]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]

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 ]
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 ]
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]
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.

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]

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.

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]
Земля
[ редактировать ]
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]
Водный
[ редактировать ]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]

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 ]- Д34С
- Изотопы серы
- Биогеохимия изотопов водорода
- Соотношение стабильных изотопов
- Изотопный анализ
- Изотопная геохимия
Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м Шарп, Закари (2006). Основы геохимии стабильных изотопов .
- ^ 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 .
- ^ 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) .
- ^ 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 .
- ^ 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.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Бернер, Роберт А. (31 марта 2020 г.). Ранний диагенез: теоретический подход . Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-20940-1 . OCLC 1164642477 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Эллиотт, Кэтрин; Уилан, Джули (16 сентября 2009 г.). Сера в биологии . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-470-71823-0 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ «5.9C: Восстановление сульфатов и серы» . Свободные тексты по биологии . 09.05.2017 . Проверено 27 апреля 2022 г.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Иванов, М.В. (1981). Некоторые перспективы основных биогеохимических циклов . СССР: ОБЪЕМ. стр. 61–78.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .