تعتبر معرفة تركيب قسم معين من البيئة نقطة البداية لوصف كيمياء البيئة. لكن إذا توقفنا هنا، فإن ذلك ينطوي على أن المنظومة ساكنة، وهذا غير صحيح طبعاً. فثمة كثير من السيرورات الفيزيائية والكيميائية والحيوية التي تعمل ضمن مكونات البيئة المختلفة وتربط فيما بينها. ويمكن للسيرورات أن تكون طبيعية كلياً، وفي الواقع، تلك السيرورات هي التي أسهمت على مدى الأحقاب الجيولوجية في جعل الأرض على الحال التي هي عليه اليوم. لذا فإن الطور الثاني من تطويرنا لفهم كيمياء البيئة يتمثل بمعرفة التفاعلات الكيميائية التي تُعتبر جزءا من السيرورات البيئية.

وبغية تلخيص الخواص الكثيرة للتفاعلات التي تتضمن أجناساً بيئية، نرى أن من المفيد النظر إلى البيئة من خلال أربعة أقسام أساسية هي الجو (البيئة الغازية)، والبيئة المائية، وبيئة اليابسة الصلبة والبيئة الحيوية (بيئة الأحياء). أول وهلة، تبدو هذه الفئات منفصلة بعضا عن بعض تماما، إلا أنه سوف يتضح أن ثمة أوجه تداخل كثيرة بينها. على سبيل المثال، نحن ننظر إلى التربة عادة على أنها جزء من بيئة اليابسة، إلا أن السلوك الكيميائي لمحاليل التربة وغازاتها يؤدي دوراً رئيسياً في تحديد الخصائص البيئية للتربة نفسها. بعد تحديد أقسام البيئة ، يمكننا وصف السيرورات الكيميائية ضمن كل منها، إضافة إلى التفاعلات التي تؤدي إلى الانتقال فيما بينها.

يُري الشكل 4.1 تمثيلاً ² بيانياً بسيطاً لمنظومة الماء وعلاقتها بالأقسام البيئية المختلفة الأخرى. وبعبارة دقيقة، معظم السيرورات المبينة في هذا المثال هي سيرورات فيزيائية من حيث إنها تتضمن تغيرات طورية، لا تفاعلات كيميائية، إلا أن صيغة الشكل تشابه الصيغ التي توضع لتوضيح العلاقات الكيميائية البيئية.

------------------------------

² سوف تستعمل صيغة هذا المخطط لمنظومات أخرى. انظر مثلاً الشكل 11.14.

يمكننا هذا الشكل من تكوين صورة عامة للعلاقات فيما بين الصيغ المختلفة للماء. وهي تبيّن أيضاً الطبيعة الدورية لكثير من سيروراته الطبيعية. في الحالة المستقرة، تكون أجزاء السيرورة متوازنة وتبقى التراكيز ،ثابتة، وهذا ما يمكننا من حساب مدد مكوث الماء في حالة معينة تساوي الكتلة الكلية للماء في الجو في أي وقت  kg 10¹⁶ × 1.3 تقريباً. وتساوي كتلة الماء الصاعدة إلى الجو مجموع المقدارين ^1- y  kg 10¹⁷  × 4.23

الشكل 4.1 دورة الماء. تمثل القيم المؤطّرة المقدَّرة بالكيلو غرام المقدار الكلي في القسم. والقيم المقدرة بـ ^1- y  kg هي : تدفقات بين الأقسام اقتبست القيم من مصادر مختلفة وهي مدرجة في:

Elizabeth Kay Berner and Robert A. Berner, The Global Water Cycle: Geochemistry and Environment (Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, Inc., 1987).

و^1- y  kg 10×   7.29 اللذين يمثلان البخار من المحيطات واليابسة. ويوازن هاتين السيالتين سيالتا التساقط من الجو على المحيطات واليابسة اللتان

تساويان^1- y kg   ¹⁷ ×103.86  و ¹⁷  و y  kg 10  1.1 ×. لذا تكون كتلة الماء الكلية الواردة إلى الجو أو الصادرة عنه 10kgy×4.96.

أما مدة مكوث الماء في الجو فتحسب وفقاً للمثال 1.1.

المثال 1.1 حساب مدة المكوث

مدة المكوث= المقدار الموجود في الجو في الحالة المستقرة ÷ السيالة الواردة أو الصادرة

هذه هي المدة الوسطية التي يقضيها جزيء الماء في الجو.

توفر دورة نموذج المؤطرات المبينة في الشكل 4.1 نظرة إجمالية إلى السيرورات الرئيسية التي تصل فيما بين أقسام بيئة الماء الشاملة، وهي تمكننا أيضاً من تحديد التفاعلات الهامة ضمن كل قسم على حدة. لكن ثمة كثيراً من التفاصيل التي تخص تفاعلات معينة واللازمة لاستكمال المشهد على سبيل المثال، يبين الشكل 5.1 وصفاً شاملاً لتوزع مصادر المياه في الهند، وهو يُري تفاصيل مصير مياه الأمطار التي تهطل كل سنة ـة في ذلك الجزء من شبه القارة الهندية.

يمكن استعمال المعلومات الموجودة في هذا المخطط، مع البيانات الكيميائية المناسبة، على سبيل المثال، في رسم صورة كاملة للمياه المستعملة في الري، وسوف نرى فيما بعد أن الري هو وجه الاستهلاك الرئيسي للماء في العالم. وتمكن البيانات النوعية والعددية مجتمعة من تقدير سيالات الماء الإفرادية، وهذا ضروري لتقدير ديمومة

توفر مصادر الماء للزراعة بالعودة إلى الشكل ،5.1 ثمة مصطلحان، هما مصدر و مصرف هامان ومفيدان في هذه المناقشة البيئية وغيرها. إن مصدر كل الماء في الهند  هي الأمطار وفق المبين أعلى الشكل. وثمة عدة مصارف تمثل المصير النهائي للماء والمياه بعد مروره عبر سيرورات مختلفة. في هذه الحالة، المصارف هي المياه السطحية. الجوفية ورطوبة التربة ونتح التنفس النباتي.

إن وضع وصف سليم للسيرورات البيئية يتضمن التنقل جيئة وذهاباً بين أجزاء الصورة العامة العريضة بمحتواها الشامل والوصف التفصيلي المخصص لتفاعلات كيميائية معينة. والدراسات في كل من هذين المجالين تُسهم في زيادة معرفتنا للموضوع، لكن أحد التحديات التي تواجهنا في الكيمياء البيئية هو الجمع ما بين العام والخاص.