氮、磷、硫循環(huán)
一、氮循環(huán)
自然界的氮總是在不斷地循環(huán)著，稱為氮循環(huán)（nitrogen cycle）。進入生態(tài)系統(tǒng)的氮被固定成氨或氨鹽，經(jīng)過硝化作用成為亞硝酸鹽或硝酸鹽，被綠色植物吸收，并轉(zhuǎn)化為氨基酸，合成蛋白質(zhì)，然后植食動物利用植物蛋白質(zhì)合成動物蛋白質(zhì)。在動物的生活中，一部分蛋白質(zhì)分解為廢物（尿酸、尿素），部分經(jīng)細菌的成氨作用分解出氨。
動植物殘體受細菌的腐敗分解作用成為氮、CO2和水。氨排到土壤中又經(jīng)細菌的硝化作用，形成硝酸鹽，再被植物吸收、利用、合成蛋白質(zhì)，如此循環(huán)不已。一部分硝酸鹽被反硝化細菌還原，經(jīng)過反硝化作用生成游離的氨，返回到大氣中。這樣，氮又從生命系統(tǒng)中回到無機環(huán)境中去。硝酸鹽還可能貯存于腐殖質(zhì)中被淋溶，然后經(jīng)過河流、湖泊，最后到達海洋，為水域生態(tài)系統(tǒng)所作用。
在水體中進行固氮作用的生物主要是藍綠藻，它能將氮轉(zhuǎn)化為氨基酸。除了生物循環(huán)以外，還有一部分沉入深海，積累于儲存庫中。
火成巖的風化和火山活動使小量的氨重新返回到生物循環(huán)之中。從氮的全球循環(huán)（引自Southwick 1985）可以看出氮循環(huán)是一個相當完全的、自調(diào)系統(tǒng)，是相當完善的動態(tài)平衡循環(huán)。有一些氮從陸地人口稠密地區(qū)、淡水和淺海流失到深海沉積物中，這樣就暫時（也許幾百年）離開了循環(huán)。這個損失由火山噴放到空氣中的氣體來補償。因此，E. P. Odum（1983）指出，火山的活動并非是完全可悲的，畢竟還有用處。他強調(diào)：如果我們能夠替世界上的各個火山蓋頂，即使技術(shù)上是可能的，但因此會使更多的人餓死，這比從火山爆發(fā)中得救的人要多得多。
人們把大量的氮排入河流、湖泊和海洋，引起水域生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生一系列變化，使藻類及其他浮游生物迅速繁殖，物種組成上逐漸由綠藻、硅藻為優(yōu)勢轉(zhuǎn)為藍藻占絕對優(yōu)勢。極度增殖，使湖水變紅發(fā)藍，水質(zhì)渾濁缺氧，同時，水花藍藻分泌毒素到水中，從而使魚類、貝類難以生存。這種現(xiàn)象在江河湖泊中稱為水華，在海洋中則稱為赤潮。這都是水域富營養(yǎng)化（eutrophication）所造成的環(huán)境問題。例如懶戶內(nèi)海在1972年8月17~21日發(fā)生過一次持續(xù)五天的赤潮，使魚類死亡達1428萬尾，損失約71億日元?？刂扑w富營養(yǎng)化進程的措施，主要是盡量減少含氮、磷的各種廢水直接排入水體，特別要控制含磷廢水的排放。
二、磷循環(huán)
磷一般由兩種存在形態(tài)：巖石態(tài)和溶鹽態(tài)。磷循環(huán)（phosphorus cycle）都是起始于巖石的風化，終于水中的沉積。
植物可以直接從土壤或水中吸收磷酸鹽離子，合成自身原生質(zhì)，然后通過植食動物、肉食動物在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)，并借助于排泄物和動植物殘體再分解成無機離子形式，又重新回到環(huán)境中，再被植物吸收。
陸地生態(tài)系統(tǒng)中，磷的有機化合物被細菌分解為磷酸鹽，回到土壤中重新被植物利用；有些在循環(huán)中被分解者所利用，成了微生物的一部分；還有一部分隨水流進入了湖泊和海洋。
在水域中（包括海洋和淡水），浮游植物吸收無機磷的速率很快，而浮游植物又被浮游動物和食腐屑者所取食。在水域生態(tài)系統(tǒng)中，死亡的動植物體沉入水底，其體內(nèi)的磷的大部分以鈣鹽的形式長期沉積下來，離開了循環(huán)。所以，磷循環(huán)是不完全的循環(huán)。
進入深海的磷又如何重新回到陸地，投入循環(huán)呢？主要通過三個途徑。
①被海水的上涌流攜帶到上層水體中，又被沖到陸地上來。②海平面的變遷。過去曾被海水淹沒的地區(qū)，由于地質(zhì)的變化成為陸地。這樣，通過磷酸鹽風化重又進入循環(huán)。③海鳥和捕撈魚蝦可以使一部分磷重返大陸。
三、硫循環(huán)
硫有若干形態(tài)：元素硫、-2價亞硫酸鹽、+2價氧化硫、+4價亞硫酸鹽、+6價硫酸鹽。其中在自然界中重要的三種是：元素硫、亞硫酸鹽和硫酸鹽。
硫循環(huán)（sulfur cycle）的特點是既屬沉積型，也屬氣體型。硫的主要儲存庫是巖石，以硫化亞鐵（FeS2）的形式存在。硫循環(huán)有一個長期沉積階段和一個較短的氣體階段。在沉積階段中硫被束縛在有機和無機的沉積物中，只有通過風化和分解作用才能被釋放出來，并以鹽溶液的形式被攜帶到陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)。在氣體階段，可以在全球范圍內(nèi)進行流動。
酸雨（acid rain）已成為全球性重大環(huán)境問題之一，它是指含有一定量的酸性物質(zhì)（硫酸、硝酸等）的自然降水。一般認為，PH值小于5.6的大氣降水。資料表明，20世紀30年代降水還不是酸性的，以后雨水的酸度，逐年增加，到20世紀50年代已經(jīng)酸化，20世紀70年代降水的PH值在4.5以下的地區(qū)正逐漸擴張。而在美國安大略湖，德國、荷蘭等國和地區(qū)，酸雨P(guān)H值可降到3以下。酸雨形成的主要物質(zhì)之一是SO2，可以是當?shù)嘏欧乓部梢詮倪h處遷來。我國的降水酸度由北向南逐漸加重，主要分布于秦嶺、淮河以南、酸雨區(qū)大致有三個：華東地區(qū)（包括上海、蘇州、常州和杭州等地）、中南地區(qū)（包括長沙、廣州、南寧和桂林等地）和西南地區(qū)（包括重慶和貴陽周圍地區(qū)）。1988年后隴南地區(qū)出現(xiàn)酸性降水，膠東半島亦出現(xiàn)PH平均值小于5.0的酸雨。與國外酸雨現(xiàn)象相比，我國酸雨特點主要是由燃煤造成的，充分反映了煤煙型大氣污染和低空排放的特點；主要以城市為中心的局部污染，具有顯著的地域性。控制和消除酸雨的危害，根本的措施是限制二氧化硫和一氧化氮的排放量。我國的酸雨對策應預防為主，總量控制的政策，煤的利用實施綜合技術(shù)戰(zhàn)略，清潔煤能源并發(fā)展新能源。
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——摘自科學出版社·蔡曉明編著·《生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學》·第二篇 生態(tài)系統(tǒng)功能·第九章 第三節(jié)
