生物地球化学循环

第1章生物地球化学循环及其在地球系统中的作用

　1.1引言

　1.2开放循环与封闭循环

　1.3我们为什么关心生物地球化学循环?

　1.4我们应该研究哪些元素?

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第2章化学热力学原理

　2.1引言

　2.2基本要点

　2.3酸—碱平衡

　2.4相变

　2.5平衡在co2-h2o-ca系统中的应用

　　2.5.1纯碳酸系统

　　2.5.2碳酸钙系统

　2.6氧化还原性质

　　2.6.1价态

　　2.6.2氧化还原半反应

　　2.6.3氧化还原平衡

　2.7pe-ph稳定性图

　2.7，l水的pe-ph稳定性图

　　2.7.2简单硫系统的pe-ph稳定性图

　　2.7.3pe-ph稳定性图中的亚稳态边界

　2.8结论

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第3章地球系统

　3.1引言

　3.2水圈

　　3.2.1海洋底部

　　3.2.2海洋的物理性质

　　3.2.3海洋化学

　　3.2.4海洋年龄——一个悖论?

　3.3岩石圈

　　3.3.1地壳中的岩石和矿物质

　　3.3.2板块构造学说

　3.4大气圈

　　3.4.1大气的组成

　　3.4.2大气的物理性质

　　3.4.3大气风与湍流混合

　3.5生物圈

　　3.5.1新陈代谢过程

　　3.5.2生物圈的组成

　　3.5.3初级生产

　3.6结论

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第4章生物地球化学循环的数学模拟

　4.1引言

　4.2线性箱式模型

　4.3简单的例子：生物地球化学大学一世界循环

　　4.3.1c1，世界的人数

　　4.3.2c2，大学的人数

　　4.3.3k2→1，从大学到世界的转移系数

　　4.3.4k1→2，从世界到大学的转移系数

　4.4运用微分方程模拟大学—世界循环

　　4.4.1第一组解

　　4.4.2第二组解

　　4.4. 3完全一般解

　　4.4.4例1：稳态解

　　4.4.5例2：大学创立时期的初始状态

　　4.4.6例3：扰动试验

　　4.4.7小结

　4.5生物地球化学循环中的特征值和特征向量解法

　　4.5.1含n个储库的一般问题

　　4.5.2用向量矩阵形式设立问题

　　4.5.3特征值和特征向量问题一般解的获取

　　4.5.4应用初始条件获得特定解

　　4.5.5特征值和特征向量方法小结

　4.6运用boxes模拟生物地球化学循环的方法

　4.7结论

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第5章全球磷循环

　5.1引言

　5.2磷的氧化还原性质

　5.3磷循环的生物地球化学反应

　　5.3.1磷循环与生物圈的耦合——光合与呼吸

　　5.3.2磷循环与岩石圈的耦合——沉积与风化

　5.4磷的循环

　　5.4.1c1：沉积物储库

　　5.4.2c2：陆地土壤储库

　　5.4.3c3：陆地生物储库

　　5.4.4c4：海洋生物储库

　　5.4.5c5：表层海洋储库

　　5.4.6c6：深层海洋储库

　　5.4.7f2→1：陆地土壤储库到沉积物储库流量

　　5.4.8f2→3：陆地土壤储库到陆地生物储库流量

　　5.4.9f3→2：陆地生物储库到陆地土壤储库流量

　　5.4.10f2→5：陆地土壤储库到表层海洋储库流量

　　5.4.1lf5→4：表层海洋储库到海洋生物储库流量

　　5.4.12f4→5：海洋生物储库到表层海洋储库流量

　　5.4.13f4→6：海洋生物储库到深层海洋储库流量

　　5.4.14f5→6：表层海洋储库到深层海洋储库流量

　　5.4.15f6→5：深层海洋储库到表层海洋储库流量

　　5.4.16f6→1”深层海洋储库到沉积物储库流量

　　5.4.17f1→2：沉积物储库到陆地土壤储库流量

　　5.4.18建立矩阵k

　5.5运用boxes研究磷循环

　　5.5.1试验1：验证稳态模型

　　5.5.2试验2：人为活动的影响

　　5.5.3试验3：光合作用加倍

　5.6结论

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第6章全球碳循环

　6.1引言

　6.2碳的氧化还原性质

　6.3工业化前碳的全球生物地球化学循环

　6.4人为排放的影响及其“留存大气比例”

　　6.4.1运用boxes模型进行简单模拟

　　6.4.2boxes模型的“准非线性”模拟

　6.5人为干扰的持续性

　6.6结论

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第7章全球硫循环

　7.1引言

　7.2硫的氧化还原性质

　7.3硫循环中的重要生物地球化学反应

　　7.3.1黄铁矿(fes2)的形成与风化

　　7.3.2石膏(caso4?2h2o)的形成与风化

　7.4工业化前的全球硫循环

　7.5数值试验1：二叠纪时期石膏沉积物增加的模拟

　7.6数值试验2：人为干扰的影响和持续性

　7.7结论

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第8章全球氮循环

　8.1引言

　8.2氮的氧化还原性质

　8.3氮循环的关键生物地球化学反应

　　8.3.1氮的固定——生物固氮与非生物固氮

　　8.3.2氨的同化或光合作用

　　8.3.3同化硝酸盐的还原

　　8.3.4氨化或矿化

　　8.3.5硝化

　　8.3.6氨的挥发

　　8.3.7大气化学

　　8.3.8反硝化

　8.4工业革命以前的稳态氮循环

　8.5数值试验：人类扰动的影响及持续时间

　8.6结论

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第9章综合循环：大气氧的稳定度

　9.1引言

　9.2短时间尺度内的氧循环：生物圈的连接

　9.3长时间尺度上的氧循环：岩石圈的连接

　9.4构建氧循环的数学模型

　　9.4.1微分方程

　　9.4.2流量数学表达式的推导

　　9.4.3方程求解

　9.5数值试验1：再论二叠纪时期石膏沉积的加强

　　9.5.1试验设置

　　9.5.2试验结果

　9.6数值试验2：世界末日情景

　9.7数值试验3：利用氧循环来寻找“失踪的碳”

　　9.7.1试验设置

　　9.7.2试验结果

　9.8结论，

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附录平衡常数(25℃)

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译后记