Cycles biogéochimiques (Chimie environnementale)
Les cycles biogéochimiques décrivent le mouvement et la transformation des éléments entre l'atmosphère, l'hydrosphère, la lithosphère et la biosphère, reliant la chimie, la biologie et la géologie à l'échelle planétaire.
Definition
L'étude du mouvement cyclique et de la transformation chimique des éléments à travers les compartiments environnementaux de la Terre et les organismes vivants, abordée sous une perspective chimique.
Scope
Ce domaine couvre les cycles mondiaux du carbone, de l'azote, du phosphore, du soufre et des oligo-éléments, incluant les réservoirs, les flux et les transformations chimiques qui les relient. En chimie environnementale, l'accent est mis sur les réactions chimiques et les changements d'état d'oxydation qui régissent ces cycles, ainsi que sur la manière dont les activités humaines les ont perturbés.
Sub-topics
Core questions
- Quels sont les principaux réservoirs et flux de chaque élément ?
- Quelles transformations chimiques et microbiennes régissent chaque cycle ?
- Comment les cycles sont-ils couplés les uns aux autres et au climat ?
- Comment les activités humaines ont-elles modifié les cycles élémentaires mondiaux ?
Key theories
- Modèle réservoir-flux du cyclage des éléments
- Le cycle global de chaque élément est représenté comme des réservoirs connectés par des flux ; la quantification de ceux-ci et de leur perturbation par l'activité humaine permet d'évaluer les déséquilibres, tels que l'accumulation de dioxyde de carbone atmosphérique.
- Couplage des cycles biogéochimiques
- Les cycles du carbone, de l'azote et du phosphore sont liés par la stœchiométrie de la production biologique, de sorte que la perturbation d'un cycle se propage aux autres.
Mechanisms
Les cycles sont organisés en réservoirs reliés par des flux médiatisés par la photosynthèse, la respiration, l'altération, la déposition et les apports anthropiques. Les réactions redox microbiennes interconvertissent les états d'oxydation, tandis que la stœchiométrie biologique lie les cycles entre eux, les faisant réagir conjointement aux perturbations.
Clinical relevance
Le cyclage biogéochimique est à la base du changement climatique, de l'eutrophisation et des problèmes de qualité de l'air et de l'eau, et il encadre les conséquences à l'échelle planétaire de l'utilisation des combustibles fossiles et de la production d'engrais.
History
La biogéochimie trouve ses origines dans le concept de biosphère de Vernadsky et les analyses quantitatives de cycles de Hutchinson, évoluant vers une science du changement global à mesure que les perturbations humaines des cycles du carbone et de l'azote devenaient mesurables.
Key figures
- Vladimir Vernadsky
- G. Evelyn Hutchinson
- William H. Schlesinger
Related topics
Seminal works
- schlesinger2013
- falkowski2000
- galloway2008
Frequently asked questions
- Quel est le lien avec les cycles biogéochimiques en écologie ?
- Il traite des mêmes cycles globaux mais met l'accent sur les réactions chimiques et les changements d'état d'oxydation, complétant ainsi la vision de l'écologie des écosystèmes en termes de pools, de flux et d'organismes.