2.4 氧的循环

　　2.4.1氧在自然环境中的循环

　　氧在各圈层中的浓度如下（括号内数字为元素的丰度次序）：

　　地球整体：28.5％（2）　　地壳：46.6％（1）　　海洋：总量85.8％（1）溶解氧量，15℃时为6mg/kg（13）

　　大气：23.2％（2）

　　所有元素中，唯有氧是同时在地壳、大气、水圈和生物圈中都有着极大丰度的元素。因此，在生物界和非生物界，元素氧都有着极端重要的地位。

　　按照化合物形态，氧的各种化合物在地球表面的丰度排列次序如表2－3所示。列于首位的无机氧主要是指岩石硅酸盐中所含氧。表中还列举了氧在各储层中含有量的估计值。

　　在地壳中，形成岩石的矿物质中约95％是硅酸盐，其主要结构单元是四面体的［SiO₄^4-］。其余5％的组分也大多含有氧元素，如石灰岩中碳酸盐（CO₃^2-）、蒸发岩中硫酸盐（SO₄^2-）、磷酸盐岩石中的磷酸盐（PO₄^3-）等。氧的离子半径是140pm（1pm=10^-12m），除钙（100pm）、钠（102pm）、钾（138pm）外，地壳岩石中其他主要元素的离子半径都小于80pm。正因为氧具有特别大的离子半径，所以以体积计的地壳元素组成中，氧占了极大的比例。当SiO₄^4-这类含氧基团在岩石发生风化碎裂时，通常仍能以不变的原形进入地球化学循环，即随水流迁移到海洋，进入海底沉积物，甚至重新返回陆地。因此，地壳中存在的氧可看成是化学惰性的。

　　大气中的氧主要以双原子分子O₂形态存在，并且表现出很强的化学活性。这种化学活性足以影响能与氧生成各种化合物的其他元素（如碳、氢、氮、硫、铁等）的地球化学循环。大气中的氧气多数来源于光合作用，还有少量系产生于高层大气中水分子与太阳紫外线之间的光致离解作用。

　　在此反应中同时产生H₂逸散到大气空间。

　　在紫外光作用下，大气中氧能转变为三原子分子臭氧。第一步是氧分子通过光解反应生成氧原子：

　　随后，氧原子和氧分子结合生成臭氧分子

O O₂→O₃

　　通过以上反应，在距地面约10～40km的大气层上空形成了臭氧层，正常情况下，臭氧分子的形成过程和随后的分解过程在臭氧层中达到平衡（详见7.8.1），所以，臭氧层中的臭氧具有大体恒定的浓度；又由于臭氧的生成和分解都需要吸收紫外光，所以臭氧层成为地球上各种生物抵御来自太阳过强紫外光辐射的天然屏障。臭氧层对于地球生物，有着生死攸关的作用。

　　在组成水圈的大量水中，氧是主要组成元素；在水体中还有各种形式的大量含氧阴离子以及相当数量的溶解氧，它们无不对水圈或整个生物圈中的生物有着极为重要的意义。

　　各种含氧化合物在氧循环中发生迁移和转化的情况如图2－12所示。在图中所示的各种过程中，许多别的元素也随同氧元素一起进行着循环。

　　在生物光合作用和呼吸作用的过程中，参与氧循环的物质有CO₂、H₂O等。化石燃料的燃烧和有机物腐烂分解过程则是与呼吸作用具有类似情况的一类氧化反应。对于呼吸作用和燃烧过程将分别在下一节和以后的有关章节中予以详述。

　　由于火山爆发或有机体腐烂产生H
　　本文标题：2.4 氧的循环--自然环境中的能量流动和物质循环
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