الكيمياء الحيوية الجيولوجية

الكيمياء الحيوية الجيولوجية هي فرع علمي يُعنى بدراسة العمليات والتفاعلات الكيميائية والفيزيائية والجيولوجية والبيولوجية التي تُحدد تكوين البيئة الطبيعية (بما في ذلك الغلاف الحيوي ، والغلاف الجليدي ، والغلاف المائي ، والغلاف الترابي ، والغلاف الجوي ، والغلاف الصخري ). وبشكل خاص ، تُعنى الكيمياء الحيوية الجيولوجية بدراسة الدورات الكيميائية الحيوية ، أي دورات العناصر الكيميائية مثل الكربون والنيتروجين ، وتفاعلاتها مع الكائنات الحية واندماجها فيها، والتي تنتقل عبر الأنظمة البيولوجية على مستوى الأرض في المكان والزمان. ويركز هذا المجال على الدورات الكيميائية التي إما أن تكون مدفوعة بالنشاط البيولوجي أو تؤثر فيه . ويُولي اهتمامًا خاصًا بدراسة دورات الكربون والنيتروجين والأكسجين والكبريت والحديد والفوسفور . ^{[ 1 ]} وتُعد الكيمياء الحيوية الجيولوجية علمًا من علوم النظم، يرتبط ارتباطًا وثيقًا بعلم بيئة النظم .

الدورات البيوجيوكيميائية هي المسارات التي تدور من خلالها المواد الكيميائية (تتحول أو تنتقل عبر) المكونات الحيوية وغير الحيوية للأرض . المكون الحيوي هو الغلاف الحيوي ، أما المكونات غير الحيوية فهي الغلاف الجوي ، والغلاف المائي، والغلاف الصخري . توجد دورات بيوجيوكيميائية للعناصر الكيميائية، مثل الكالسيوم ، والكربون ، والهيدروجين ، والزئبق ، والنيتروجين ، والأكسجين ، والفوسفور ، والسيلينيوم ، والحديد ، والكبريت ، بالإضافة إلى دورات جزيئية، مثل الماء والسيليكا . كما توجد دورات ماكروسكوبية، مثل دورة الصخور ، ودورات ناتجة عن الأنشطة البشرية للمركبات الاصطناعية مثل ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs). في بعض الدورات، توجد خزانات يمكن أن تبقى فيها المادة أو تُعزل لفترة طويلة. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

توجد مجموعات بحثية في الكيمياء الحيوية الجيولوجية في العديد من الجامعات حول العالم. ونظرًا لطبيعة هذا المجال متعددة التخصصات ، فإن هذه المجموعات تندرج ضمن نطاق واسع من التخصصات المضيفة، بما في ذلك: علوم الغلاف الجوي ، وعلم الأحياء ، وعلم البيئة ، وعلم الأحياء الدقيقة الجيولوجية ، والكيمياء البيئية ، والجيولوجيا ، وعلم المحيطات ، وعلوم التربة . وغالبًا ما تُصنّف هذه المجموعات ضمن تخصصات أوسع نطاقًا، مثل علوم الأرض والعلوم البيئية .

يُجري العديد من الباحثين دراساتٍ حول الدورات البيوجيوكيميائية للعناصر الكيميائية ، مثل الكربون والأكسجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت ، بالإضافة إلى نظائرها المستقرة . كما تُدرس دورات العناصر النزرة ، مثل المعادن النزرة والنويدات المشعة . لهذه الأبحاث تطبيقاتٌ واضحة في استكشاف رواسب الخامات والنفط، وفي معالجة التلوث البيئي .

تشمل بعض مجالات البحث المهمة في الكيمياء الجيولوجية الحيوية ما يلي:

• نمذجة الأنظمة الطبيعية
• عمليات استعادة التربة والمياه من التحمض
• التخثث في المياه السطحية
• عزل الكربون
• المعالجة البيئية
• التغير العالمي
• تغير المناخ
• التنقيب البيوجيوكيميائي عن رواسب الخامات
• كيمياء التربة
• علم المحيطات الكيميائي

الكيمياء الحيوية التطورية هي فرع من فروع الكيمياء الحيوية الحديثة، تُعنى بدراسة الدورات البيوجيوكيميائية وتطبيقها على التاريخ الجيولوجي للأرض. يبحث هذا المجال في أصل الدورات البيوجيوكيميائية وكيفية تغيرها عبر تاريخ الكوكب، وتحديدًا فيما يتعلق بتطور الحياة. ^{[ 11 ]}

• كتاب في الكيمياء الجيولوجية، المجلد الثامن: الكيمياء الجيولوجية الحيوية
• البرنامج الدولي للغلاف الأرضي والمحيط الحيوي