氧浓度怎么算(关于氧气的6大知识)

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氧浓度怎么算(关于氧气的6大知识)

1.空气中的含氧量是多少?

在干燥空气中,氧气含量约为20.95%。当空气潮湿时,这个数字会减少,因为空气中含有更多的水蒸气。地球上的氧气含量是不断变化的。在地球诞生的前20亿年,空气中没有氧气。直到大约24亿年前,大气中的氧气含量才开始缓慢上升。大约在5.4亿年前,大气中的氧气含量已经达到15% ~ 35%。充足的氧气使多细胞生物爆发。氧浓度最高的时期是石炭纪(3.55亿~ 2.95亿年前)。当时地球上出现了许多巨大的昆虫,比如翼展70厘米的蜻蜓。

2.我们一天消耗多少氧气?

一个健康的成年人在正常状态下平均每分钟呼吸16次,每天通过呼吸消耗氧气约0.7公斤。但是现在,我们不能充分利用吸入肺部的所有氧气。在我们吸入的气体中,氧气含量约为21%,而在我们呼出的气体中,氧气约占15%,这意味着我们只使用了吸入氧气的28%左右。另外,氧气在人体内的分布是不均匀的。比如大脑的重量只有体重的2%,却需要吸入总氧气的20%才能满足自身的能量需求,是身体需求最大的部位。

3.如何使用氧气

是氧细胞乃至全身产生能量的关键。复杂的多细胞生物必须依靠氧气才能生存。在细胞的能量工厂——线粒体中,葡萄糖被分解,释放出大量的三磷酸腺苷(ATP),这是生物体最直接的能量分子。事实上,葡萄糖并不是在线粒体中直接分解的,这个过程分为几个阶段。葡萄糖会在细胞质基质中分解成丙酮酸,并产生少量的ATP。然后丙酮酸进入线粒体,氧气的作用是进一步氧化丙酮酸,分解成水和二氧化碳,会释放出大量的ATP。在没有氧气的情况下,丙酮酸会直接转化为代谢产物(动物产生乳酸,大部分植物产生乙醇),没有上面提到的第二个过程。也就是说,如果有氧气,葡萄糖代谢产生的能量要比无氧条件下多得多。所以氧气是大型生物生存的必要条件,比如人类和恐龙。




4.吸入过量氧气有害吗?

短时间内吸入过量氧气是无害的,但如果连续24小时暴露在高浓度氧气中,你的肺细胞等就会受到损伤。但是高浓度氧气,比如纯氧(氧含量100%),也有很多应用场景。医生经常使用纯氧来治疗烟雾中毒或心脏骤停的病人。阿波罗宇宙飞船的宇航员在整个登月任务中呼吸纯氧。这是因为肺组织吸收的氧气量与空气中的氧气浓度无关,而取决于氧气的分压(氧气产生的压力)。宇航员穿着内压较低的宇航服,因此必须使用高浓度的氧气来维持体内正常的分压。

5.氧气是如何进入水中的?

海洋中的氧气一部分来自大气中氧气的溶解,另一部分来自蓝藻和其他海洋生物的光合作用。海洋的垂直方向有非常稳定的层,层间水分交换很少。所以上层水体的氧气很难到达深海。只是在少数地区,在全球海洋环流下,富含氧气的上层水体会下沉几千米,扩散到其他地区的深海。这通常发生在冰岛、格陵兰岛和丹麦法罗群岛之间的海域。此外,氧气分布不均匀意味着一些没有环流的海域(如北印度洋)底层水层几乎没有氧气。

6.氧气会导致减压病吗?

如果潜水员深潜后上升过快,就会出现减压病。这是因为水下的压力大于正常的大气压,并且有更多的气体(氮气、氧气等。)会溶解在血液里。在快速减压过程中,如果体内多余的氮气不能及时排出,就会形成气泡,对身体造成不良反应,严重时甚至死亡。当减压病发生时,患者必须立即进入压力舱,回到高压环境,使氮气泡重新溶解,吸入高浓度氧气,排出体内氮气。潜水员出现减压病后,医生会立即送至高压氧舱进行治疗。理论上,他们在高压氧舱吸入的氧气压力比大气压力高得多。当它们离开舱室时,氧气也可能形成气泡,但人体会迅速消耗体内的氧气,所以这种情况通常不会发生。

(摘自《奇点科学》2023杂志征订 科普杂志 https://www.zazhipu.com/ )

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