生物地球化学的循環（環境化学）

生物地球化学的循環は、元素が大気圏、水圏、岩石圏、生物圏の間をどのように移動し、変換されるかを追跡し、惑星規模で化学、生物学、地質学を結びつけます。

Definition

地球の環境区画と生物を介した元素の循環的な移動と化学的変換を、化学的視点から研究すること。

Scope

この分野は、炭素、窒素、リン、硫黄、および微量元素の地球規模の循環を対象とし、それらを結びつける貯蔵庫、フラックス、および化学的変換を含みます。環境化学においては、循環を駆動する化学反応と酸化状態の変化、および人間活動がそれらをどのように攪乱してきたかに重点が置かれます。

Sub-topics

• Carbon Cycle
• Nitrogen Cycle
• Phosphorus and Sulfur Cycles
• Trace Element Cycling

Core questions

• 各元素の主要な貯蔵庫とフラックスは何ですか？
• どの化学的および微生物学的変換が各循環を駆動していますか？
• 循環は互いに、そして気候とどのように結合していますか？
• 人間活動は地球規模の元素循環をどのように変化させましたか？

Key theories

元素循環の貯蔵庫-フラックスモデル

各元素の地球規模の循環は、フラックスによって接続された貯蔵庫として表現されます。これらと人間活動によるそれらの攪乱を定量化することで、大気中の二酸化炭素の蓄積などの不均衡を評価することができます。

生物地球化学的循環の結合

炭素、窒素、リンの循環は、生物学的生産の化学量論を介して連結されているため、一つの循環を攪乱すると、他の循環にも波及します。

Mechanisms

循環は、光合成、呼吸、風化、堆積、および人間による投入によって媒介されるフラックスによって結合された貯蔵庫として組織されます。微生物のレドックス反応は酸化状態を相互変換し、生物学的化学量論は循環を結合させ、攪乱に対して共同で応答するようにします。

Clinical relevance

生物地球化学的循環は、気候変動、富栄養化、大気および水質問題の根底にあり、化石燃料の使用と肥料生産の惑星規模での影響を枠組み化します。

History

生物地球化学は、ベルナツキーの生物圏の概念とハッチンソンの定量的循環分析に端を発し、炭素および窒素循環に対する人間による攪乱が測定可能になるにつれて、地球規模の変化科学へと成熟しました。

Key figures

• Vladimir Vernadsky
• G. Evelyn Hutchinson
• William H. Schlesinger

Seminal works

• schlesinger2013
• falkowski2000
• galloway2008

Frequently asked questions

これは生態学における生物地球化学的循環とどのように関連していますか？

同じ地球規模の循環を扱いますが、化学反応と酸化状態の変化に重点を置き、生態系生態学のプール、フラックス、生物の視点を補完します。