К 1931 году долгое время существовали подозрения, что существуют различные химические свойства изотопов элемента, но это было открытием редких тяжелых изотопов легких элементов, 13C, 15N, 170 и 180 что привело к выявлению таких различий. Было правильно полагать, что 100-процентная разница в массах изотопов водорода приведет к тому. Заметное химическое сходство, и в последующем десятилетии Urey's и другие предсказывали и измеряли такие различия. Расширение их исследования изотопных соединений углерода, азота и кислорода показали что небольшие различия в химических свойствах изотопов также существовали элементы.
Лабораторные измерения химического изотопного эффекта, оба из которых равновесны, превратились в чрезвычайно полезный инструмент для расследования механизмов химических реакций. Кроме того, было признано что изотопные эффекты возникают в природе, так что образцы элемента будут иметь следующие свойства: переменные изотопные составы или соотношения, отражающие различия в их химическом составе, биологической и геологической истории. За последние 40 лет, обширные измерения изотопных вариаций содержания водорода, бора, углерода, кислорода и серы способствовали определению геохимических характеристик свойств этих элементов и в растворе многих геохимических соединений.
Изотопная геохимия серы является особенно ценным направлением в следующих областях из-за сравнительно большой разницы в массе тела между двумя основными изотопами, разнообразием химических форм серы и их широкое распространение в литосфере, гидросфере Земли и атмосфере. Исследования изотопной геохимии серы начались в конце прошлого века 1940-е годы.
Исследования соотношения изотопов серы были посвящены таким проблемам, как изотопное фракционирование в биологическом цикле серы, сернисто-медвежьими газами вулканов, изотопным составом современных и древних вулканов, схемы распределения изотопов в недавних и древних отложениях, а также в угле и нефти, эволюции ранней жизни, способах образования, а также истории отложений месторождений сульфидных минералов и др. Неудивительно что измерения соотношения изотопов серы в настоящее время находят все более широкое применение в экологических исследованиях.
ТЕОРИЯ И ИЗМЕРЕНИЕ ИЗОТОПНЫХ ЭФФЕКТОВ
Сера содержит четыре стабильных изотопа (32S, 33S, 34S, 3oS), процентное содержание которых составляет около 95,0, 0,75, 4,20 и 0,017 особей, соответственно. Различия в изобилии изотопов, как правило, рассматриваемый с точки зрения коэффициента изобилия двух главных изотопов. Изотопные эффекты, как правило, невелики, что делает удобным следующее отношение к дробным различиям в соотношениях изотопов по отношению к стандарту, и выразить эти различия в части на тысячу единиц на тысячу.
Общепринятым стандартом является троилит от метеорита Каньона Диабло для которого присваивается значение 1/22.22. Существует несколько причин для выражения таким образом изменений соотношения изотопов серы. Во-первых, методы масс-спектрометрии, используемые для определения содержания изотопов серы, измерения определяют разницу в соотношениях. Между образцами намного точнее, чем определение абсолютной величины значения коэффициентов для любой выборки. Используя примерно 1 мг серы, как диоксид серы, или несколько десятых миллиграммов серы, или как сера гексафторида, можно сравнить образцы с точностью порядка 0,1%0. Во-вторых, использование Каньона Diablo troilite (чрезвычайно однородный по изотопному составу) в качестве стандарта значительно облегчает межлабораторное сравнение результатов, чем если бы число личных стандартов. Наконец, есть веские доказательства того, что Коэффициент.В троилите метеоритов железоникелевого сплава изначально является основной ценностью для Солнечной системы и является начальным значением земной коры и мантии. Таким образом, это естественная базовая линия, к которой должны быть колебания суши связанный с этим.
Биологический цикл серы
В целом, испарения (сульфаты), как правило, обогащаются. Тем не менее, нет никаких доказательств изотопного обмена между сульфатами и сульфидами ниже температуры ~ 100°C. Кроме того, химическое восстановление сероводорода происходит при комнатной температуре в присутствии сильных восстановителей и кислот, химическое уменьшение при более реалистичных геохимических условиях не было достигнуто показании ниже температуры ~ 100°C.
В настоящее время хорошо известно, что эти большие отклонения от нуля в значительной степени обусловлены фракционированием изотопов серы в биологическом отношении смягченных реакций при низких температурах. Биологический цикл серы характеризуется активностью окисления и восстановления серы бактерии, на долю которых в совокупности приходится основная часть современного оборота в биосфере.
Сульфатное восстановление в серном цикле может быть ассимилирующим или диссимулирующим.Во время редукции усвоения, например, происходит при метаболизме растений, происходит сульфат, сера снижается с +6 до -2 в синтезированных продуктах (аминокислотах и белках). С другой стороны, диссимулирующее восстановление сульфата с выделением сероводорода часто происходит при бактериальном восстановлении сульфата. Темпы оборачиваемости серы в этих последних диссимулирующих процессах превышает те, что происходят во время уменьшения на несколько порядков величины. Соответственно, решающий биологический контроль сернистого цикла осуществляется сульфатными восстановительными бактериями.
Именно во время этого диссимилятивного восстановления сульфата осуществляется несколькими сохранившимися родами (десульфовибрио, десульфотомакулум и др. десульфонаты), что проявляются относительно большие изотопные эффекты. Бактериальные, которые происходят в анаэробных условиях в присутствии органических веществ, таким образом, является основным фактором в геохимическом цикле серы и является причиной больших потоков серы, обедненной в атмосферу.
Биологический цикл серы
В целом, испарения (сульфаты), как правило, обогащаются и осадочными сульфидами, обедненных 34S, как и следовало ожидать из термодинамических данных. Тем не менее, нет никаких доказательств изотопного обмена между сульфатами и сульфидами ниже температуры ~ 100°C. Кроме того, хотя химическое восстановление сероводорода до сероводорода происходит легко. При комнатной температуре в присутствии сильных восстановителей и кислот, химическое уменьшение при более реалистичных геохимических условиях не было достигнуто показаний ниже температуры ~ 100°C.
В настоящее время хорошо известно, что эти большие отклонения 834S от нуля в значительной степени обусловлены фракционированием изотопов серы в биологическом отношении смягченных реакций при низких температурах. Биологический цикл серы отчасти характеризуется активностью окисления и восстановления серы бактерии, на долю которых в совокупности приходится основная часть современного оборота в биосфере.
Сульфатное восстановление в серном цикле может быть ассимилирующим или диссимилирующим. Во время редукции усвоения, например, происходит при метаболизме растений, происходит сульфат, сера снижается с +6 до -2 в синтезированных продуктах (аминокислотах и белках). С другой стороны, диссимилирующее восстановление сульфата с выделением сероводорода часто происходит при бактериальном восстановлении сульфата. Темпы оборачиваемости серы в этих последних диссимилирующих процессах превышает те, что происходят во время ассимиляции. Соответственно, решающий биологический контроль сернистого цикла осуществляется сульфатными восстановительными бактериями.
Именно во время этого диссимиляторного восстановления сульфата до ГцС осуществляется несколькими сохранившимися родами (десульфовибрио, десульфотомакулум и др. десульфомоты), что проявляются относительно большие изотопные эффекты. Бактериальные которые происходят в анаэробных условиях в присутствии органических веществ, таким образом, является основным фактором в геохимическом цикле серы и является причиной больших потоков серы, обедненной в 34S в атмосферу.
