海洋硫循环

海洋生态系统是世界上最大的自然生态系统，由于广泛的硫循环，几乎达到硫平衡。海水中具有大量的^{2-}$，海洋沉积物中硫元素储存量巨大。^{2-}$在有机碳的氧化驱动下还原为硫化物，大多[[硫酸盐还原微生物（SRM）]]属于Deltaproteobacteria，包括Desulfovibrionales和Desulfobacterales。在这样的缺氧沉积物中，Mn氧化物，特别是Fe氧化物，是硫化物的主要化学氧化剂，而一部分硫化物的氧化是由微生物通过^-$介导的。沉积物中潜在的硫化物氧化微生物种类繁多。

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海洋硫循环

海洋硫循环是由硫酸盐还原驱动的，因为微生物为了能量而氧化硫化氢，或者在非生物条件下氧化硫化氢。异化硫酸盐还原是由埋藏有机物的降解和甲烷厌氧氧化（AOM）驱动的，这两种过程都产生二氧化碳。在硫酸盐耗尽的深度，甲烷生成占主导地位。在硫酸盐-甲烷转换带（SMTZ）处，由甲烷生成菌产生的甲烷与SMTZ中利用硫酸盐作为电子受体的厌氧甲烷氧化古菌相遇，并氧化它。SMTZ处的硫酸盐比甲烷更丰富。观察到的硫酸盐:甲烷比为4:1，多余的硫酸盐被引导向有机物降解。[29]发现了硫酸盐还原菌和甲烷氧化菌的共生聚集体，观察到的基本机制包括使用大型多血红素复合物进行直接种间电子传递。[30]

硫酸盐还原产生的硫化氢可以被铁矿物氧化，形成铁硫化物和黄铁矿，或者被微生物用作电子供体或硫化有机物。[16] 黄铁矿的形成通过两条途径：多硫化物途径和硫化氢途径。多硫化物途径在硫化物耗尽之前占主导地位，因为硫化物是多硫化物形成所必需的，然后硫化氢途径接管。[31] 微生物硫氧化利用多种氧化剂，因为电子受体的浓度随深度而变化。在沉积物上层，氧气和硝酸盐是首选氧化剂，因为它们的反应能量产出高，而在亚氧化区，铁和锰则扮演这个角色。[16] 硫化氢氧化产生各种硫中间体，如单质硫、硫代硫酸盐、亚硫酸盐和硫酸盐。硫化氢氧化过程中形成的硫中间体是这一过程特有的，因此在环境样品中找到时，它们可以指示硫化氢氧化。这些中间体和其他硫物种的硫同位素分馏一直是研究硫化氢氧化的重要工具。[32]

海洋环境中硫循环的研究已经通过δ34S表达的硫同位素系统学得到了很好的研究。现代全球海洋拥有1.3×10^18千克的硫储存量，主要以硫酸盐的形式存在，其δ34S值为+21‰。[33]总输入通量为1.0×10^11千克/年，硫同位素组成约为3‰。[34]来自陆地硫化矿物风化的河流硫酸盐（δ34S = +6‰）是海洋中硫的主要输入来源。其他来源包括变质作用和火山排气以及热液活动（δ34S = 0‰），这些过程释放还原硫物种（如H2S和S0）。海洋中有两个主要的硫输出途径。第一个汇是硫酸盐的埋藏，无论是作为海洋蒸发岩（如石膏）还是碳酸盐相关硫酸盐（CAS），这占每年6×10^10千克的量（δ34S = +21‰）。第二个硫汇是铁黄铁矿在大陆架沉积物或深海沉积物中的埋藏（每年4×10^10千克；δ34S = -20‰）。[35] 海洋总硫输出通量为1.0×10^11千克/年，与输入通量相匹配，表明现代海洋硫预算处于稳态。[34] 硫在现代全球海洋中的居留时间为13,000,000年。[36]

有机物的硫化是一个重要的硫库，含有海洋沉积物中35-80%的还原硫。[37] 这些有机硫分子也被脱硫，以释放氧化硫物种如亚硫酸盐和硫酸盐。这种脱硫可能允许降解有机物，因此这个过程决定了有机物是被同化还是被埋藏。[37] 硫化增加了分子质量，并向有机分子引入了一个新的基团，这可能抑制分解有机物的代谢酶的识别。微生物的脱硫能力体现在存在硫酸酯酶基因。[38]