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Ciclo del cloro

Ciclo biogeoquímico del cloro: el cloro circula por la atmósfera, el manto, la corteza, la pedosfera, la criosfera y los océanos en forma de cloruro y cloro orgánico. [1] [2] [3] [4] [5] Las flechas indican los flujos de cloro en Tg (teragramos) por año. También se realizan estimaciones de los contenidos naturales de cloro en los depósitos de la Tierra y la forma en que se almacenan. [1] [2] [3] El manto constituye el mayor depósito de cloro con 22 x 10 12 teragramos. [2] El cloro circula por la pedosfera a través de procesos bióticos y abióticos que hacen que este depósito actúe como un sumidero. [1] [3] [4] [5]

El ciclo del cloro (Cl) es el ciclo biogeoquímico del cloro a través de la atmósfera , la hidrosfera , la biosfera y la litosfera . El cloro se encuentra más comúnmente como iones de cloruro inorgánico o en una serie de formas orgánicas cloradas . [1] [2] Se han identificado más de 5000 compuestos orgánicos clorados producidos biológicamente. [3]

El ciclado del cloro en la atmósfera y la creación de compuestos de cloro por fuentes antropogénicas tienen importantes efectos sobre el cambio climático y el agotamiento de la capa de ozono. El cloro desempeña papeles esenciales en muchos procesos biológicos, incluidos numerosos papeles en el cuerpo humano. [6] También actúa como un cofactor esencial en las enzimas involucradas en la fotosíntesis de las plantas . [3]

Troposfera

El cloro desempeña un papel importante en el ciclo atmosférico y el clima, incluidos, entre otros, los clorofluorocarbonos (CFC). [7] El principal flujo de cloro hacia la troposfera proviene de la pulverización de aerosoles de sal marina. Tanto el cloro orgánico como el inorgánico se transfieren a la troposfera desde los océanos. [2] La combustión de biomasa es otra fuente de formas orgánicas e inorgánicas de cloro a la troposfera desde el depósito terrestre. [2] Por lo general, las formas orgánicas de cloro son muy poco reactivas y se transferirán a la estratosfera desde la troposfera. El principal flujo de cloro desde la troposfera se produce a través de la deposición superficial en los sistemas hídricos.

Hidrosfera

Los océanos son la mayor fuente de cloro en la hidrosfera de la Tierra. [2] En la hidrosfera, el cloro existe principalmente como cloruro debido a la alta solubilidad del ion Cl . [3] La mayoría de los flujos de cloro se encuentran dentro de la hidrosfera debido a la solubilidad y reactividad de los iones de cloruro dentro de los sistemas de agua. [2] La criosfera puede retener algo de cloro depositado por la lluvia y la nieve, pero la mayoría se eluye en los océanos.

Litosfera

La mayor reserva de cloro reside en la litosfera, dondeEn el manto de la Tierra se encuentran 2,2 × 10 22  kg de cloro global . [2] Las erupciones volcánicas liberarán esporádicamente altos niveles de cloro como HCl en la troposfera , pero la mayor parte del flujo de cloro terrestre proviene de fuentes de agua de mar que se mezclan con el manto. [2]

El cloro ligado orgánicamente es tan abundante como los iones de cloruro en los sistemas terrestres del suelo o en la pedosfera . [1] El descubrimiento de múltiples genes mediadores de Cl en microorganismos y plantas indica que numerosos procesos bióticos utilizan cloruro y producen compuestos orgánicos clorados, así como muchos procesos abióticos. [1] [3] [4] [5] Estos compuestos clorados pueden luego volatilizarse o lixiviarse de los suelos, lo que convierte al entorno del suelo en un sumidero global de cloro. [1] Se ha descubierto que múltiples procariotas anaeróbicos contienen genes y muestran actividad para la volatilización de compuestos orgánicos clorados [8]

Procesos biológicos

La capacidad del cloro de disociarse completamente en el agua es también la razón por la que es un electrolito esencial en muchos procesos biológicos. [6] El cloro, junto con el fósforo , es el sexto elemento más común en la materia orgánica . [1] Las células utilizan el cloruro para equilibrar el pH y mantener la presión de turgencia en equilibrio. La alta conductividad eléctrica de los iones Cl es esencial para la señalización neuronal en el cerebro y regula muchas otras funciones esenciales en biología [9]

Compuestos clorados antropogénicos

Los efectos destructores de los clorofluorocarbonos (CFC) sobre el ozono en la Antártida han sido ampliamente estudiados desde la década de 1980. [7] La ​​baja reactividad de los CFC le permite alcanzar la estratosfera superior , donde interactúa con la radiación UV-C y forma iones de cloruro altamente reactivos que interactúan con el metano. [7] Estos iones de cloro altamente reactivos también interactuarán con compuestos orgánicos volátiles para formar otros ácidos que destruyen el ozono. [10]

El cloro-36 es el isótopo radiactivo que se produce en muchas instalaciones nucleares como subproducto residual. [3] Su vida media es de 100.000 años.3,01 × 10 5  años , su movilidad en la pedosfera y su capacidad de ser absorbido por los organismos lo han convertido en un isótopo de gran preocupación entre los investigadores. [3] La alta solubilidad y baja reactividad del 36 Cl también lo han convertido en una aplicación útil para la investigación del ciclo biogeoquímico del cloro, ya que la mayoría de las investigaciones lo utilizan como trazador isotópico [1] [3] [4] [5] [7]

Referencias

  1. ^ abcdefghi Öberg, G. (2002). "El ciclo natural del cloro: encajando las piezas dispersas". Applied Microbiology and Biotechnology . 58 (5): 565–581. doi :10.1007/s00253-001-0895-2. ISSN  0175-7598. PMID  11956738. S2CID  23378098.
  2. ^ abcdefghij Graedel, Thomas E.; Keene, WC (1996). "El presupuesto y el ciclo del cloro natural de la Tierra". Química pura y aplicada . 68 (9): 1689–1697. doi : 10.1351/pac199668091689 . ISSN  1365-3075. S2CID  53389045.
  3. ^ abcdefghij Svensson, Teresia; Kylin, Henrik; Montelius, Malin; Sandén, Per; Bastviken, David (2021). "Ciclo del cloro y el destino del Cl en entornos terrestres". Investigación en ciencias ambientales y contaminación . 28 (7): 7691–7709. doi :10.1007/s11356-020-12144-6. ISSN  0944-1344. PMC 7854439. PMID 33400105  . 
  4. ^ abcd Atashgahi, Siavash; Liebensteiner, Martin G.; Janssen, Dick B.; Smidt, Hauke; Stams, Alfons JM; Sipkema, Detmer (2018). "Síntesis y transformación microbiana de compuestos de cloro inorgánicos y orgánicos". Frontiers in Microbiology . 9 : 3079. doi : 10.3389/fmicb.2018.03079 . ISSN  1664-302X. PMC 6299022 . PMID  30619161. 
  5. ^ abcd Vodyanitskii, Yu. N.; Makarov, MI (2017). "Compuestos organoclorados y el ciclo biogeoquímico del cloro en suelos: una revisión". Eurasian Soil Science . 50 (9): 1025–1032. Bibcode :2017EurSS..50.1025V. doi :10.1134/S1064229317090113. ISSN  1064-2293. S2CID  134940144.
  6. ^ ab Berend, Kenrick; van Hulsteijn, Leonard Hendrik; Gans, Rijk OB (2012). "Cloruro: ¿La reina de los electrolitos?". Revista europea de medicina interna . 23 (3): 203–211. doi :10.1016/j.ejim.2011.11.013. PMID  22385875.
  7. ^ abcd Kim, Ki-Hyun; Shon, Zang-Ho; Nguyen, Hang Thi; Jeon, Eui-Chan (2011). "Una revisión de los principales clorofluorocarbonos y sus alternativas halocarbonadas en el aire". Atmospheric Environment . 45 (7): 1369–1382. Bibcode :2011AtmEn..45.1369K. doi :10.1016/j.atmosenv.2010.12.029.
  8. ^ Aulenta, Federico; Pera, Antonio; Rossetti, Simona; Petrangeli Papini, Marco; Majone, Mauro (2007). "Relevancia de las reacciones secundarias en microcosmos de decloración reductiva anaeróbica modificados con diferentes donantes de electrones". Investigación del agua . 41 (1): 27–38. doi :10.1016/j.watres.2006.09.019. PMID  17107702.
  9. ^ Vardi (2010). "Cotransportadores de GABA, glicina y cationes-cloruros en la función y el desarrollo de la retina". Capítulo 19 - Cotransportadores de GABA, glicina y cationes-cloruros en la función y el desarrollo de la retina. Academic Press. págs. 383–412. doi :10.1016/B978-0-12-374373-2.00019-4. ISBN 9780123743732.
  10. ^ Faxon, CB; Allen, DT (2013). "Química del cloro en atmósferas urbanas: una revisión". Química ambiental . 10 (3): 221–233. doi : 10.1071/EN13026 . ISSN  1449-8979.