วัฏจักรชีวธรณีเคมี (เคมีสิ่งแวดล้อม)
วัฏจักรชีวธรณีเคมีติดตามการเคลื่อนที่และการเปลี่ยนแปลงของธาตุต่างๆ ระหว่างชั้นบรรยากาศ อุทกภาค ธรณีภาค และชีวภาค ซึ่งเชื่อมโยงเคมี ชีววิทยา และธรณีวิทยาในระดับดาวเคราะห์
Definition
การศึกษาการเคลื่อนที่แบบวัฏจักรและการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของธาตุต่างๆ ผ่านส่วนประกอบทางสิ่งแวดล้อมของโลกและสิ่งมีชีวิต โดยพิจารณาจากมุมมองทางเคมี
Scope
สาขานี้ครอบคลุมวัฏจักรทั่วโลกของคาร์บอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส กำมะถัน และธาตุติดตาม รวมถึงแหล่งกักเก็บ การไหลเวียน และการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เชื่อมโยงกัน ภายในเคมีสิ่งแวดล้อมจะเน้นปฏิกิริยาเคมีและการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันที่เป็นตัวขับเคลื่อนวัฏจักร และผลกระทบจากกิจกรรมของมนุษย์ที่รบกวนวัฏจักรเหล่านี้
Sub-topics
Core questions
- แหล่งกักเก็บและการไหลเวียนหลักของแต่ละธาตุคืออะไร?
- การเปลี่ยนแปลงทางเคมีและจุลินทรีย์ใดบ้างที่เป็นตัวขับเคลื่อนแต่ละวัฏจักร?
- วัฏจักรต่างๆ เชื่อมโยงกันและเชื่อมโยงกับสภาพภูมิอากาศอย่างไร?
- กิจกรรมของมนุษย์เปลี่ยนแปลงวัฏจักรธาตุทั่วโลกอย่างไร?
Key theories
- แบบจำลองแหล่งกักเก็บ-การไหลเวียนของวัฏจักรธาตุ
- วัฏจักรทั่วโลกของแต่ละธาตุแสดงเป็นแหล่งกักเก็บที่เชื่อมโยงกันด้วยการไหลเวียน การหาปริมาณสิ่งเหล่านี้และการรบกวนโดยกิจกรรมของมนุษย์ช่วยให้สามารถประเมินความไม่สมดุล เช่น การสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศได้
- การเชื่อมโยงของวัฏจักรชีวธรณีเคมี
- วัฏจักรคาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัสเชื่อมโยงกันผ่านสัดส่วนทางเคมีของการผลิตทางชีวภาพ ดังนั้นการรบกวนวัฏจักรหนึ่งจึงส่งผลกระทบต่อวัฏจักรอื่นๆ
Mechanisms
วัฏจักรต่างๆ จัดระเบียบเป็นแหล่งกักเก็บที่เชื่อมโยงกันด้วยการไหลเวียน ซึ่งมีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง การหายใจ การผุพัง การสะสม และปัจจัยนำเข้าจากมนุษย์เป็นตัวกลาง ปฏิกิริยารีดอกซ์ของจุลินทรีย์จะเปลี่ยนสถานะออกซิเดชัน ในขณะที่สัดส่วนทางเคมีชีวภาพจะเชื่อมโยงวัฏจักรเข้าด้วยกัน ทำให้วัฏจักรเหล่านี้ตอบสนองต่อการรบกวนร่วมกัน
Clinical relevance
วัฏจักรชีวธรณีเคมีเป็นพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ภาวะยูโทรฟิเคชัน และปัญหามลพิษทางอากาศและน้ำ และเป็นกรอบสำหรับผลกระทบระดับดาวเคราะห์จากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและการผลิตปุ๋ย
History
ชีวธรณีเคมีมีรากฐานมาจากแนวคิดชีวภาคของ Vernadsky และการวิเคราะห์วัฏจักรเชิงปริมาณของ Hutchinson ซึ่งพัฒนาไปสู่ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงระดับโลกเมื่อการรบกวนวัฏจักรคาร์บอนและไนโตรเจนโดยมนุษย์สามารถวัดผลได้
Key figures
- Vladimir Vernadsky
- G. Evelyn Hutchinson
- William H. Schlesinger
Related topics
Seminal works
- schlesinger2013
- falkowski2000
- galloway2008
Frequently asked questions
- สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับวัฏจักรชีวธรณีเคมีในนิเวศวิทยาอย่างไร?
- เป็นการกล่าวถึงวัฏจักรทั่วโลกเดียวกัน แต่เน้นปฏิกิริยาเคมีและการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชัน ซึ่งเสริมมุมมองของนิเวศวิทยาระบบนิเวศเกี่ยวกับแหล่งสะสม การไหลเวียน และสิ่งมีชีวิต