磷循环和硫循环

磷循环和硫循环使两种必需且与污染相关的元素在岩石、水体、土壤和大气中移动，它们截然不同的化学性质塑造了生态系统。

Definition

磷和硫在全球范围内通过地质、水生、陆地以及（对于硫而言）大气储库进行的循环。

Scope

本主题涵盖由风化和埋藏驱动的沉积磷循环、涵盖硫酸盐、硫化物和大气硫物种的氧化还原活性硫循环，以及这两种元素作为营养物质和作为污染与酸化媒介的作用。

Core questions

• 为什么磷循环没有主要的气相？
• 氧化还原化学如何构建硫循环？
• 这些元素如何既作为营养物质又作为污染物发挥作用？
• 人类如何改变了磷循环和硫循环？

Key theories

沉积驱动与氧化还原驱动的循环

磷遵循缓慢的沉积循环，包括风化、吸收和埋藏，没有显著的气相；而硫则通过氧化还原转化和活跃的大气组分快速循环。

Mechanisms

磷通过岩石风化释放，被生物体吸收，并最终埋藏在沉积物中，通常限制生产力。硫通过微生物氧化和还原在硫酸盐和硫化物之间循环，还原硫的挥发性排放，以及大气氧化成硫酸盐并以沉降形式返回。

Clinical relevance

磷是关键的限制性营养物质，是富营养化的驱动因素，也是有限的肥料资源；而硫化学则与酸沉降和通过硫酸盐气溶胶影响气候有关。

History

磷作为常见限制性营养物质的认识以及微生物硫循环在沉积物和大气中的作用，是在20世纪生物地球化学发展过程中形成的，随后人们开始关注肥料和污染的影响。

Key figures

• William H. Schlesinger

Seminal works

• schlesinger2013
• vanLoon2017

Frequently asked questions

为什么磷被认为是有限资源？

因为它没有气态循环并积累在沉积物中，用于肥料的易于开采的磷酸盐岩储量是有限的，并且不能迅速补充。