リンと硫黄の循環

リンと硫黄の循環は、2つの必須かつ汚染に関連する元素を、岩石、水、土壌、大気を通じて移動させます。これらの元素は対照的な化学的性質を持ち、生態系を形成しています。

Definition

地質学的、水圏、陸圏、そして硫黄については大気圏の貯蔵庫を通じて、リンと硫黄が地球規模で循環すること。

Scope

このトピックでは、風化と埋没によって駆動される堆積性のリン循環、硫酸塩、硫化物、大気中の硫黄種にわたるレドックス活性な硫黄循環、そして両元素の栄養素としての役割、および汚染と酸性化の要因としての役割について扱います。

Core questions

• なぜリンは主要な気相を持たずに循環するのでしょうか？
• レドックス化学は硫黄循環をどのように構築しているのでしょうか？
• これらの元素は栄養素として、また汚染物質としてどのように作用するのでしょうか？
• 人間はリンと硫黄の循環をどのように変化させてきたのでしょうか？

Key theories

堆積性循環とレドックス駆動型循環

リンは、風化、取り込み、埋没という遅い堆積性循環に従い、有意な気相を持ちません。一方、硫黄はレドックス変換と活発な大気成分を通じて急速に循環します。

Mechanisms

リンは岩石の風化によって放出され、生物に取り込まれ、最終的に堆積物に埋没します。これはしばしば生産性を制限します。硫黄は、硫酸塩と硫化物の間の微生物による酸化還元、還元型硫黄の揮発性排出、および堆積物として戻る硫酸塩への大気中の酸化を通じて循環します。

Clinical relevance

リンは主要な制限栄養素であり、富栄養化の要因であり、有限な肥料資源である一方、硫黄の化学は酸性沈着や硫酸塩エアロゾルを介して気候と関連しています。

History

リンが一般的な制限栄養素であること、および堆積物と大気における微生物による硫黄循環の役割の認識は、20世紀の生物地球化学を通じて発展し、その後、肥料と汚染の影響に注目が集まりました。

Key figures

• William H. Schlesinger

Seminal works

• schlesinger2013
• vanLoon2017

Frequently asked questions

なぜリンは有限な資源と見なされるのですか？

リンは気体循環を持たず、堆積物に蓄積するため、肥料として使用される容易に採掘可能なリン鉱石の埋蔵量は限られており、急速には再生されません。