Các Chu Trình Sinh Địa Hóa (Hóa Học Môi Trường)
Các chu trình sinh địa hóa theo dõi cách các nguyên tố di chuyển và biến đổi giữa khí quyển, thủy quyển, thạch quyển và sinh quyển, liên kết hóa học, sinh học và địa chất ở quy mô hành tinh.
Definition
Nghiên cứu về sự di chuyển theo chu kỳ và biến đổi hóa học của các nguyên tố qua các ngăn môi trường của Trái Đất và các sinh vật sống, được xử lý từ góc độ hóa học.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm các chu trình toàn cầu của carbon, nitơ, phốt pho, lưu huỳnh và các nguyên tố vi lượng, bao gồm các bể chứa, dòng chảy và các biến đổi hóa học liên kết chúng. Trong hóa học môi trường, trọng tâm là các phản ứng hóa học và sự thay đổi trạng thái oxy hóa thúc đẩy các chu trình và cách hoạt động của con người đã làm xáo trộn chúng.
Sub-topics
Core questions
- Các bể chứa và dòng chảy chính của mỗi nguyên tố là gì?
- Những biến đổi hóa học và vi sinh vật nào thúc đẩy mỗi chu trình?
- Các chu trình được ghép nối với nhau và với khí hậu như thế nào?
- Hoạt động của con người đã làm thay đổi các chu trình nguyên tố toàn cầu như thế nào?
Key theories
- Mô hình bể chứa-dòng chảy của chu trình nguyên tố
- Chu trình toàn cầu của mỗi nguyên tố được biểu diễn dưới dạng các bể chứa được kết nối bằng các dòng chảy; việc định lượng chúng và sự nhiễu loạn của chúng do hoạt động của con người cho phép đánh giá các sự mất cân bằng như sự tích tụ carbon dioxide trong khí quyển.
- Sự ghép nối của các chu trình sinh địa hóa
- Các chu trình carbon, nitơ và phốt pho được liên kết thông qua tỷ lượng của sản xuất sinh học, do đó việc làm nhiễu loạn một chu trình sẽ lan truyền qua các chu trình khác.
Mechanisms
Các chu trình được tổ chức thành các bể chứa được nối với nhau bằng các dòng chảy được điều hòa bởi quá trình quang hợp, hô hấp, phong hóa, lắng đọng và các yếu tố đầu vào của con người. Các phản ứng oxy hóa khử của vi sinh vật chuyển đổi trạng thái oxy hóa, trong khi tỷ lượng sinh học liên kết các chu trình lại với nhau, khiến chúng phản ứng chung với sự xáo trộn.
Clinical relevance
Chu trình sinh địa hóa là nền tảng của biến đổi khí hậu, phú dưỡng và các vấn đề về chất lượng không khí và nước, đồng thời nó định hình các hậu quả ở quy mô hành tinh của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và sản xuất phân bón.
History
Sinh địa hóa học bắt nguồn từ khái niệm sinh quyển của Vernadsky và các phân tích chu trình định lượng của Hutchinson, phát triển thành một khoa học về biến đổi toàn cầu khi các nhiễu loạn của con người đối với chu trình carbon và nitơ trở nên có thể đo lường được.
Key figures
- Vladimir Vernadsky
- G. Evelyn Hutchinson
- William H. Schlesinger
Related topics
Seminal works
- schlesinger2013
- falkowski2000
- galloway2008
Frequently asked questions
- Điều này liên quan đến các chu trình sinh địa hóa trong sinh thái học như thế nào?
- Nó xử lý các chu trình toàn cầu tương tự nhưng nhấn mạnh các phản ứng hóa học và sự thay đổi trạng thái oxy hóa, bổ sung cho quan điểm sinh thái học hệ sinh thái về các bể chứa, dòng chảy và sinh vật.