산소 사이클

지구의 최신 글로벌 O₂ 사이클의 주 저장소와 플럭스(단위 10¹² mol/yr) 주요 저수지는 지상 생물권(녹색), 해양 생물권(파란색), 암석권(갈색), 대기(회색) 등 4개다. 이들 저수지 사이의 주요 유속은 색화 화살표로 나타나 있는데, 녹색 화살표는 육지 생물권과 관련이 있고, 청색 화살표는 해양 생물권과 관련이 있으며, 흑색 화살표는 암석권과 관련이 있으며, 자주색 화살표는 우주(저수지 아닌 대기 O에₂ 기여한다)^[1]와 관련이 있다. 광합성 또는 순 1차 생산성(NPP)의 가치는 대기 O의₂ 풍부함과 동위원소 구성의 변화를 통해 추정할 수 있다.^[2]^[3] 유기 탄소 매장률은 화산 및 열수 탄소의 추정 유량에서 도출되었다.^[4]^[5]

산소 주기는 지구의 구/저수지 내부와 구 사이의 리독스 반응을 통해 이온, 산화물, 분자 내 서로 다른 산화 상태 사이의 산소 원자의 생물 지질화학 주기다.^[1] 문헌에서 산소라는 단어는 일반적으로 가장 흔한 산소 할당로프, 원소/지질산소(O₂)를 가리키는데, 이는 사이클 내의 많은 생물화학 재독성 반응의 공통 제품 또는 반응제이기 때문이다.^[2] 산소 사이클 내의 공정은 생물학적 또는 지질학적 것으로 간주되며, 소스(O₂ 생산) 또는 싱크(O₂ 소비)로 평가된다.^[1]^[2]

저수지

산소는 지구상에서 가장 풍부한 원소 중 하나이며, 각각의 주요 저장소의 많은 부분을 차지한다. 지금까지 지구 산소의 가장 큰 저장고는 지각과 맨틀의 규산염과 산화 미네랄 안에 있다.^[6] (중량 기준 99.5%). 지구 대기, 수력, 생물권이 함께 지구 총 산소 질량의 0.05% 미만을 차지한다. O₂ 이외에도 바이오매스 분자₂, HO₂, CO₃, HNO, NO₂, NO, CO₂₂, HO₃, O₂, SO₂₄, MgO, CaO, AlO₂, SiO₄, PO의 표면 저장고 전체에 걸쳐 다양한 형태로 추가적인 산소 원자가 존재한다.^[7]

대기

대기는 부피별로 20.9%의 산소로 총 34 × 10¹⁸ mol의 산소와 같다.^[2] 대기 중의 다른 산소 함유 분자로는 오존(O₃), 이산화탄소(CO₂), 수증기(HO₂), 황과 질소산화물(SO₂, NO, NO₂ 등) 등이 있다.

생물권

생물권은 주로 유기 분자(CHNO_x_x_x_x)와 물 분자의 성분으로 존재하는 부피에 의해 22%의 산소를 가진다.

하이드로스피어

하이드로스피어는 체적별^{[citation needed]} 산소가 33%로 주로 유화산소와 탄소산(HCO_x₃)을 포함한 용해 분자를 가진 물 분자의 성분으로 존재한다.

암석권

암석권은 주로 실리카 광물(SiO₂)과 기타 산화물 광물로 존재하는 부피 기준 46.6%의 산소다.

소스 및 싱크

많은 비생물적 원천과 O2에 싱크대, 활성 산소의 아낌 없는 집중력의 현대 지구의 대기와 해양에서 산소 생산에 산소를 함유하는 광합성 생물학적 싱크를 생물학적 펌프 및 탄소 매장 involv의 지질 작용으로 알려진 중심으로 생물학적 과정에서 기인한다 있다.에서g ^[8]^[9]^[10]^[7]판구조론학 생물학은 현대 지구에서 O₂ 플럭스의 주동자로, 대산소화 사건의 일부로 논의되는 박테리아에 의한 산소 광합성의 진화는 모든 복합적인 진핵대사(eukaryotic dragement)의 개발과 존재를 허용하는 조건에 직접적인 책임이 있다고 생각된다.^[11]^[12]^[13]

생물학적 생산

대기 중 자유산소의 주요 공급원은 광합성인데, 광합성은 이산화탄소와 물로부터 당분과 자유산소를 생산한다.

\mathrm {6\ CO_{2}+6H_{2}O+에너지\롱라이트 화로 C_{6}H_{12}O_{6}+6\ O_{2}}:

광합성 유기체에는 해양의 식물성 플랑크톤뿐만 아니라 육지의 식물 생물이 포함된다. 이 작은 해양 시아노박테리움 프로클로로코쿠스는 1986년에 발견되었으며, 오픈 대양의 광합성의 절반까지 차지한다.^[14]^[15]

아바이오틱스 생산

대기 중 무산소의 추가 공급원은 광분해로부터 나온다. 광분해에서 고에너지 자외선 방사선으로 대기 중 물과 아산화질소를 성분 원자로 분해한다. 자유 H 원자와^[clarify] N 원자는 우주로 탈출하여 O를₂ 대기 중에 남겨둔다.

\mathrm {2\ H_{2}O+에너지\롱라이트 화로 4\H+O_{2}}:

\mathrm {2\ N_{2}O+에너지\장경우표 4\N+O_{2}}:

생물학적 소비

대기로부터 자유산소가 손실되는 주된 방법은 동물 생명과 박테리아가 산소를 소비하고 이산화탄소를 배출하는 메커니즘인 호흡과 부패를 통해서이다.

용량 및 플럭스

다음 표는 산소 사이클 저장기 용량 및 플럭스의 추정치를 제공한다. 이러한 수치는 주로 (Walker, J. C. G.)^[9]의 추정치에 기초한다.

저수지	역량 (kg O₂)	플럭스 인/아웃 (연간 Okg₂)	거주시간 (년)
대기	1.4×10¹⁸	3×10¹⁴	4500
생물권	1.6×10¹⁶	3×10¹⁴	50
암석권	2.9×10²⁰	6×10¹¹	500000000

표 2: 연간 대기 산소 이득 및 손실(연간 10kg¹⁰₂ O 단위)^[1]

광합성(토지) 광합성(해양) NO의₂ 광분해 HO₂ 광분해	16,500 13,500 1.3 0.03
총이익	~ 30,000
손실 - 호흡 및 붕괴
산소 호흡 미생물 산화 화석연료의 연소(인체 유발) 광화학 산화 번개에 의한 N 고정₂ 산업별 N 고정₂(인체 유발) 화산가스의 산화	23,000 5,100 1,200 600 12 10 5
손실 - 풍화
화학적 풍화 O의₃ 표면 반응	50 12
총손실	~ 30,000

오존

대기 산소의 존재로 오존(O₃)과 성층권 내의 오존층이 형성되었다.

\mathrm {O_{2}+uv~lightarrow 2~O} \qquad(\lambda \lesssim 200~{\text{nm})

\mathrm {O+O_{2}\longrightarrow O_{3}}

O + O₂ :- O₃

오존층은 해로운 자외선을 흡수하기 때문에 현대 생활에 매우 중요하다.

\mathrm {O_{3}+uv~lightharrow O_{2}+O} \qquad(\lambda \lesssim 300~{\text{nm})}

참고 항목

참조

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추가 읽기

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