Ao contrário do carbono, da água e do nitrogénio, o fósforo não está presente na atmosfera como um gás. Em vez disso, a maior parte do fósforo no ecossistema existe como compostos, como iões fosfato (PO43-), encontrados no solo, água, sedimentos e rochas. O fósforo é muitas vezes um nutriente limitante (ou seja, em escassez). Consequentemente, o fósforo é adicionado à maioria dos fertilizantes agrícolas, o que pode causar problemas ambientais relacionados ao escoamento em ecossistemas aquáticos.
O fósforo está presente em muitas estruturas biológicas importantes, como DNA, membranas celulares, ossos e dentes. Não está presente na atmosfera na forma gasosa, mas é encontrada em minerais, sedimentos, cinzas vulcânicas e aerossóis. À medida que rochas e sedimentos intemperam ao longo do tempo, eles libertam fosfato inorgânico, que atinge gradualmente o solo e a água superficial. As plantas absorvem e incorporam esses fosfatos em moléculas orgânicas. Os animais obtêm e incorporam fosfatos consumindo plantas e outros animais. Quando plantas e animais morrem ou excretam resíduos, fosfatos orgânicos retornam ao solo e são quebrados por bactérias—em um processo chamado mineralização de fosfato—em formas inorgânicas que podem ser novamente usadas pelas plantas.
O escoamento natural pode transportar fosfatos para rios, lagos e oceanos, onde podem ser ingeridos por organismos aquáticos. Quando organismos aquáticos morrem ou excretam resíduos, compostos contendo fósforo podem depositar-se no fundo do oceano e eventualmente formar camadas sedimentares. Ao longo de milhares de anos, a elevação geológica pode devolver rochas contendo fósforo do oceano para a terra.
Assim como o nitrogénio, o fósforo é frequentemente um fator limitante no crescimento das plantas em ambientes naturais, o que levou à prática agrícola de adicionar fósforo aos fertilizantes, a fim de aumentar a produção agrícola. No entanto, o escoamento agrícola dessa prática pode estimular o rápido crescimento dos produtores aquáticos, causando uma variedade de problemas ambientais.
