Introduction
在地球科学中，一个生物地球化学循环，或称物质周转、物质循环，是一条化学物质在生命（生物圈）或无生命（岩石圈、大气圈和水圈）之间流转的路径。一个循环带来一系列地变化，这种变化将回到起点并可以重复。例如，水一直都在水循环之中。水一直在蒸发、冷凝和降水，又回到了地面。元素（化合物）和其他物质形式经过一种有机物至另一种，从生物圈的一部分经生物地球化学循环转变为另一部分。
词汇“生物地球化学”告诉我们涉及到生物的、地质的和化学的因素。化学营养循环如碳、氧、氮、磷、钙和水等经生物的和物理的世界是已知的生物地球化学循环。实际上，元素在一些循环中是循环再利用的，一些地方（称为储藏地）是元素长时间积累或持有之地（例如水在海洋或湖泊）。
最广为人知和重要的生物地球化学循环诸如：
- 碳循环
- 氮循环
- 氧循环
- 磷循环
- 硫循环
- 水循环
- 岩石循环
许多生物地球化学循环目前作为气候变化而首次研究，并且人类影响力剧烈地改变着速度、强度和这些相对未知循环的平衡。一些最新的地球化学循环包括：
The Mercury Cycle
人为原因的除草剂循环，它可能影响特定的物种。
生物地球化学循环一直围绕着热平衡状态：它是元素在不同物质之间的循环平衡。然而，总体平衡是包含全球范围的物质之间的平衡。
作为描述全球物质运动的生物地球化学循环，这些研究本质上是多种学科。碳循环可能涉及生态学和大气科学。生物化学动态也可能涉及地质和土壤学领域。
The Water Cycle
水循环描述水在大地表面、之上和之下的连续运动。地表的总体水量基本是稳定的，但水区分为主要的储量方式——冰、淡水、咸水和大气水则因一系列气候变量而发生变动。水通过物理过程（蒸发、冷凝、降水、下渗、地表径流和地下潜流）从一种储量形式转变为其他，诸如从河水至海水、或者从海水至大气，在这种条件下，水经历不同的阶段：液态、固态（冰）和气态。
水循环涉及能量交换，它导致温度发生变化。比如，水蒸发时，它从周围带走能量并降低了环境温度。当水冷凝时，它释放能量并加热环境。这些热量转换影响气候。
循环中的蒸发阶段提纯了水，而后再补充到陆地的淡水资源。液态水和冰的流动全球运移矿物质。同时它还通过侵蚀和沉积过程塑造着大地的地理特征。水循环对于地球上大部分生命和生态系统都至关重要。
太阳驱动水循环，加热海洋水分。水蒸发后以水蒸气形式进入大气。冰雪升华直接成为水蒸气。蒸散是水从植被蒸发以及从土壤中散失。水蒸气的分子式是H2O，它的密度小于大气的主要组分氮气和氧气。由于显著的分子量差异，水蒸气以气体形式在自由大气环境因浮力而升高。然而，因海拔升高，大气压力随之下降，温度也有下滑。较低的温度促使水蒸气冷凝形成小水滴，重于空气，排除上升气流支撑如此便形成降水。这些大气中的小水滴达到很高的浓度后就形成可见的云。若水蒸气在近地面附近它会形成雾，原因在于湿润空气和寒冷空气碰撞或者大气压力的突然下跌。气流带动水蒸气在全球移动，云微粒碰撞、变大，作为降水自上层大气降落下来。一些降水形成雪、冰雹或雨夹雪，可以积累形成冰盖或冰川，这种冰冻水可储量千年。大部分水最终回到海洋，或降水回到大地，水流过地表就形成地表径流。一部分高山峡谷的径流进入河流，并且洪流带动水流向海洋。径流和地表水可能在以淡水形式储存在湖泊。并不是全部径流都流向河流，为数不少的水分会下渗至地面之下。一些水会下渗至地下更深，补充含水层，含水层能够长时间的保存水。一些下渗的水靠近大地表层，可以渗出至地表水体补充地表水。一些地表水又通过地表的通路返回地面形成淡水泉。在河谷和洪水冲击平原通常在表面水和地下水之间有连续的水分交换。随时间流逝，水回到海洋，继续进行水循环。
The Carbon Cycle
碳循环次序是CO2在大气、光合、呼吸、燃烧，碳储存在糖、呼吸和燃烧。
碳循环是生物地球化学循环之一，碳在地球生物圈、土壤圈、岩石圈和大气圈中进行交换。伴随氮循环和水循环，碳循环包含一系列关键的保持地球维持生命的事件；它描述生物圈可循环和可再利用的碳的运动，包括碳沉降。碳发现于1776年，当时Charles Wichmann已经观察了3年的循环。
全球碳收支是碳在多种碳库之间或一个特定循环之间（大气圈和生物圈之间）的收入与支出平衡。一个有效容器的碳收支检验可以回答该有效容器的作用是二氧化碳的源还是汇。
The Nitrogen Cycle
氮循环是生物地球化学循环之一，碳被转换为多种化合物形式，并在大气、陆地和海洋生态系统中循环。碳转换可在生物和物理过程中进行。氮循环重要的过程包含固定、氨化、硝化和反硝化。地球大气的主要成分有78%是氮，它就成为了最大的氮库。然而，大气中的氮却不易被生物利用，导致生态系统许多类型的氮缺乏状况。氮循环是生态学家特别关注的领域，它的利用效率直接影响关键生态系统过程的效率，包括主要生产和分解。人类活动如化石燃料燃烧、氮肥料的人工利用、废水中的氮释放已经剧烈地改变了全球氮循环。
当前的氮元素在环境中广泛地存在于许多化合物中，包含有机氮、氨、亚硝酸盐、硝酸盐、氧化亚氮、一氧化氮或无机氮气。有机氮可能在于一个生命体内、腐殖质或有机物分解的中间物质之中。氮循环过程转换一种形式至另一种。这些过程许多需要配合微生物，或者收割能量或者以为生长必须的形式积累氮元素。
The Oxygen Cycle
氧循环是生物地球化学循环之一，主要有三个储量库：大气、生物圈（所有生态系统的全球总和）的全部生物物质和地球的地壳。水圈是不可以进行氧循环的（水混合物可见于地球表面的任何地方），原因在于含氧量低区域的开发。氧循环的主要驱动因子是光合作用，它对于现代大气和生命至关重要。
The Phosphorus Cycle
磷循环是生物地球化学循环之一，它描述磷在岩石圈、水圈和生物圈的运动。不似其他的生物地球化学循环，大气圈并没有对磷运动发挥显著的作用，因为地球上的磷和磷化合物通常在典型的温度和压力之下是固体。磷化物的气态产品只能在特定地区的条件下产生。
在大地上，数千年来磷逐渐地不易被植物所利用，因为它在径流中会缓慢的流失。土壤中低浓度的磷元素减缓植物生长，也减缓土壤微生物生长，这已在许多土壤微生物研究中得到证实。土壤微有机物发挥磷源或磷汇作用。本地的磷转化是化学的、生物的和微生物的：是长期主要的全球循环；然而，地质时期的构造运动是驱动因素。
人类已经通过磷矿物的运输极大改变了全球磷循环，同时食物从农场至城市的运移使得磷元素从一地流失。
The Sulfur Cycle
硫循环是多种过程的集合，它从矿物中提取并转移。这样的生物地球化学循环在地质中很重要，因为它影响到许多矿物质。生物化学循环对生命非常重要，硫是基础元素，是为许多蛋白质和合作因子的基础。
硫循环的步骤：
- 有机硫矿化作用转变为无机形式，例如硫化氢、硫单质、还有硫矿物
- 氧化作用转变硫化氢、硫化物和硫单质为硫酸盐
- 硫酸盐下降为硫化物
- 硫化物协同作用转变为有机化合物（包括含有金属的衍生物）
The Rock Cycle
地质学中岩石循环是一个基本概念，它讲述三种主要岩石类型在地质时间的流变：沉积岩、变质岩、岩浆岩。任一类型岩石都会在失去自身条件均衡的前提下而变化或毁灭。岩浆岩如玄武岩可能因暴露在大气中或大陆撞击而破碎和分解。由于岩石循环、板块构造和水循环的驱动力作用，岩石不再保持均衡，被迫因新环境而变化。
References
