Mengenal Siklus Sulfur

Sulfur termasuk salah satu unsur yang terdapat melimpah di alam dengan kandungan dalam kerak bumi mencapai 880 mg/kg. Kadar sulfur (sebagai total sulfur) dalam batuan beku dan batuan sedimen berkisar antara 270-2400 mg/kg,  dalam air laut 905 mg/L, sementara dalam air tawar mencapai 3,7 mg/L. Senyawa sulfur yang ditemukan di alam memiliki tingkat oksidasi bervariasi antara  -2 sampai +6, dengan tingkat oksidasi yang stabil yaitu  -2, 0, dan +6. Mari kita Mengenal Siklus Sulfur karena Sulfur memiliki peran penting dalam sistem biologis, yaitu dalam menstabilisasi struktur protein dan dalam proses transfer hidrogen secara enzimatis dalam metabolisme redoks. Berkaitan dengan geomikrobiologi, terdapat setidaknya dua peranan sulfur bagi prokaryot, yaitu:

i) Dalam bentuk sulfur tereduksi, sulfur berperan sebagai sumber energi dan tenaga pereduksi;

ii)  Dalam bentuk sulfur teroksidasi dan sulfur elemental, sulfur berperan sebagai akseptor eletron terminal dalam respirasi anaerobic.

Siklus sulfur di perairan dipengaruhi terutama oleh dua kelompok besar bakteri yaitu bakteri pereduksi sulfur dan bakteri pengoksidasi sulfur. Bakteri pereduksi sulfur mereduksi ion sulfat menjadi sulfida dan sulfur; dan sebaliknya bakteri pengoksidasi sulfur mengoksidasi kembali sulfida dan sulfur menjadi sulfat. Siklus ini tidak terjadi secara individual melainkan juga melibatkan proses-proses lain (fisika, kimia, dan biologi).

Siklus sulfur merupakan salah satu proses biogeokimia utama di alam. Terdapat empat jenis stok senyawa sulfur alamiah utama berdasarkan tingkat oksidasinya dalam siklus sulfur, yaitu senyawa sulfida (S ), sulfur elemental (S ), sulfat (SO₄^2-), dan sulfur-organik (C-SH).

Gambar  1 menunjukan jalur-jalur reaksi yang terlibat dalam siklus sulfur mikrobial. Perilaku senyawa-senyawa sulfur di perairan dipengaruhi oleh sejumlah organisme terutama mikroba. Jalur I, II, III, dan V, melibatkan mikroba autotrof yang menggunakan CO₂ anorganik sebagai sumber karbon. Sedangkan jalur  IV dan VI melibatkan mikroba heterotrof yang menggunakan senyawa organik sebagai sumber karbon.

Reaksi oksidasi senyawa sulfur terjadi pada jalur I, II, dan III, sedangkan reaksi reduksi terjadi pada jalur IV dan VI. Oksidasi senyawa sulfur melibatkan mikroorganisme kemoautotrof atau fotoautotrof, seperti bakteri dari genus Thiobacillus  dan bakteri-sulfur fotosintetik (Chlorobiaceae dan Chromatiaceae). Dari semua kelompok bakteri pengoksidasi sulfat, hanya kelompok bakteri thiobacillus yang mampu menghasilkan sulfat secara langsung tanpa mengakumulasi sulfur dalam proses oksidasi H₂S pada tekanan oksigen normal. Kelompok bakteri lainnya mengakumulasi sulfur. Sulfur yang terakumulasi tersebut akan dioksidasi lebih  lanjut menjadi sulfat ketika suplai H₂S menurun atau hilang

Reduksi sulfat menjadi sulfida dilakukan oleh golongan bakteri pereduksi sulfat (SRB,  sulfate reducing bacteria) pada kondisi anaerobik. Proses ini merupakan proses yang bersifat disimilatoris dimana sulfat berperan sebagai akseptor elektron terminal sementara donor elektron yang digunakannya adalah senyawa-senyawa organik dan hidrogen. Bakteri dari genus  Desulfovibrio, Desulfotomaculum,  Desulfobacter, Desulfobulbus, Desulfococcus, Desulfonema,  dan Desulfosarcina merupakan bakteri-bakteri pereduksi sulfat