چرخههای بیوژئوشیمیایی (شیمی محیط زیست)
چرخههای بیوژئوشیمیایی چگونگی حرکت و دگرگونی عناصر را در میان اتمسفر، هیدروسفر، لیتوسفر و بیوسفر ردیابی میکنند و شیمی، زیستشناسی و زمینشناسی را در مقیاس سیارهای به هم پیوند میدهند.
Definition
مطالعه حرکت چرخهای و دگرگونی شیمیایی عناصر از طریق بخشهای محیطی زمین و موجودات زنده، که از منظر شیمیایی بررسی میشود.
Scope
این حوزه چرخههای جهانی کربن، نیتروژن، فسفر، گوگرد و عناصر کمیاب را پوشش میدهد، از جمله مخازن، شارها و دگرگونیهای شیمیایی که آنها را به هم متصل میکنند. در شیمی محیط زیست، تأکید بر واکنشهای شیمیایی و تغییرات حالت اکسیداسیون است که چرخهها را به حرکت درمیآورند و همچنین بر چگونگی اختلال فعالیتهای انسانی در آنها.
Sub-topics
Core questions
- مخازن و شارهای اصلی هر عنصر کدامند؟
- کدام دگرگونیهای شیمیایی و میکروبی هر چرخه را به حرکت درمیآورند؟
- چرخهها چگونه به یکدیگر و به اقلیم مرتبط هستند؟
- فعالیتهای انسانی چگونه چرخههای جهانی عناصر را تغییر دادهاند؟
Key theories
- مدل مخزن-شار چرخه عناصر
- چرخه جهانی هر عنصر به صورت مخازنی که توسط شارها به هم متصل شدهاند، نمایش داده میشود؛ کمیسازی اینها و اختلال آنها توسط فعالیتهای انسانی امکان ارزیابی عدم تعادلهایی مانند تجمع دیاکسید کربن اتمسفری را فراهم میکند.
- جفتشدگی چرخههای بیوژئوشیمیایی
- چرخههای کربن، نیتروژن و فسفر از طریق استوکیومتری تولید بیولوژیکی به هم مرتبط هستند، بنابراین اختلال در یک چرخه از طریق چرخههای دیگر منتشر میشود.
Mechanisms
چرخهها به صورت مخازنی سازماندهی شدهاند که توسط شارها به هم متصل شدهاند و این شارها توسط فتوسنتز، تنفس، هوازدگی، رسوبگذاری و ورودیهای انسانی میانجیگری میشوند. واکنشهای ردوکس میکروبی حالتهای اکسیداسیون را به یکدیگر تبدیل میکنند، در حالی که استوکیومتری بیولوژیکی چرخهها را به هم پیوند میدهد و باعث میشود آنها به طور مشترک به اختلالات پاسخ دهند.
Clinical relevance
چرخههای بیوژئوشیمیایی زیربنای تغییرات اقلیمی، اوتروفیکاسیون و مشکلات کیفیت هوا و آب هستند و پیامدهای سیارهای استفاده از سوختهای فسیلی و تولید کود را چارچوببندی میکنند.
History
بیوژئوشیمی به مفهوم بیوسفر ورنادسکی و تحلیلهای کمی چرخه هاتچینسون بازمیگردد و با قابل اندازهگیری شدن اختلالات انسانی در چرخههای کربن و نیتروژن، به یک علم تغییرات جهانی تبدیل شد.
Key figures
- Vladimir Vernadsky
- G. Evelyn Hutchinson
- William H. Schlesinger
Related topics
Seminal works
- schlesinger2013
- falkowski2000
- galloway2008
Frequently asked questions
- این موضوع چه ارتباطی با چرخههای بیوژئوشیمیایی در اکولوژی دارد؟
- این موضوع همان چرخههای جهانی را بررسی میکند اما بر واکنشهای شیمیایی و تغییرات حالت اکسیداسیون تأکید دارد و مکمل دیدگاه اکولوژی اکوسیستم در مورد مخازن، شارها و موجودات زنده است.