Schwefel ist ein wichtiges Element in der chemischen Zusammensetzung von Proteinen und wird durch die Atmosphäre sowie die aquatische und terrestrische Umwelt recycelt. Er kommt in der Atmosphäre als Schwefeldioxid (SO₂) vor und wird von zersetzenden Organismen, verwitterten Gesteinen, geothermischen Schächten, Vulkanen und der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt. Der Schwefel wird im Ökosystem eingelagert, durch die Lebensgemeinschaft zirkuliert und entweder als Gas zurück in die Atmosphäre entlassen oder in Meeressedimenten zur langfristigen Lagerung und wird schließlich wieder in den Boden und die Atmosphäre abgegeben.

Der biogeochemische Schwefelkreislauf

Schwefel ist für biologische Systeme essenziell und ein Bestandteil bestimmter Aminosäuren, wie Cystein. Diese Aminosäure spielt eine wichtige Rolle für die Proteinstruktur. Schwefel wird als Niederschlag in Form von schwacher Schwefelsäure, als direkter Fallout aus der Atmosphäre, durch Verwitterung schwefelhaltiger Gesteine und von geothermischen Quellen in terrestrischen Ökosysteme (z. Bsp. auf dem Land) verteilt.

Aus dem Boden wird es von Mikroorganismen und Pflanzen aufgenommen und in organische Formen umgewandelt, die von den Verbrauchern im Ökosystem genutzt werden können. Zersetzter bauen schließlich die organischen Schwefelverbindungen als Gase ab, wie z.B. Schwefelwasserstoff, wenn die Organismen sterben. Der Schwefelwasserstoff wird dann in der Atmosphäre zu Schwefeldioxid oxidiert. Darüber hinaus nutzen einige chemoautotrophe Organismen Schwefel als biologische Energiequelle und recyceln Schwefelmoleküle direkt durch die Ökosysteme.

Schwefel wird durch Abfluss vom Land, direkten Fallout aus der Atmosphäre und geothermische Unterwasserquellen in marine Ökosysteme eingeleitet. Ein Teil dieses Schwefels durchläuft die Nahrungskette und wird als Meeresgischt in die Atmosphäre abgegeben. Der Rest lagert sich als Sediment auf dem Meeresboden ab, wo er über längere Zeiträume gespeichert wird. Im Laufe der geologischen Zeit kann das Sediment durch Auftrieb wieder an Land transportiert werden, wo der Schwefel durch Erosion freigesetzt wird.

Menschliche Auswirkungen auf den Schwefelkreislauf

Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, insbesondere Kohle, wird eine unnatürliche Menge Schwefelwasserstoffgas in die Atmosphäre geblasen, was zu einer höheren Konzentration von Schwefeldioxid führt, das sich als saurer Regen manifestiert. Saurer Regen schädigt die Umwelt, indem er den pH-Wert von Seen und Flüssen senkt und sowohl die Wasserfauna als auch die Landfauna beschädigt.