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从地球有生命开始,大气二氧化碳含量是怎么变化的?

zhao_admin11个月前 (06-29)地理课件58

谢邀,首句给出答案:从地球有生命开始,大气里二氧化碳含量是波动变化,有高有低,没有单一趋势。今天大气里二氧化碳含量在历史上处于中低水平。

46亿年前,地球诞生。35亿年前,生命出现。300万年前,人类直立行走。我们从地球诞生开始来看大气层的演化。

大气演化地球大气演化经历了三个阶段。

1、原始大气:46亿年前

原始大气有星云气体组成,主要是氢,可能是简单的氢化物,比如水蒸气、甲烷和氨,跟今天的气态行星木星和土星类似。

2、次生大气:45亿年前--20亿年前

火山爆发产生的气体、小行星撞击地球产生的气体,形成了第二阶段的大气,主要由氮气、二氧化碳和惰性气体组成。大部分的二氧化碳溶解于水中,与钙、镁金属发生反应,形成碳酸盐岩石沉积。

早在40亿年前,碳循环的基本特征已经确立。

34亿年前,次生大气层的主要部分是:氮气。

3、现在大气:20亿年前至今

生命出现在35亿年前,直到25亿年前,大气里都没有氧气。25亿年前到5.7亿年前,生命大爆炸,制造氧气的蓝藻等藻类繁盛,氧气急剧增加。

二氧化碳的历史上图是5亿年前至今,以及从现在推演到2500年的二氧化碳浓度变化图。

5亿年前,海洋生物首次踏上陆地,大气中有7000ppm的二氧化碳。那时的地球跟现在完全不同:温室气体保持了地表的温度,比现在高10度。二氧化碳成为了地球恒温器的主要动力。当大气中二氧化碳含量低时,形成巨大的大陆冰盖,海平面下降。

由于地壳板块运动,岩石风化,二氧化碳溶解于水等因素,大气中的二氧化碳浓度平均每百万年下降13ppm 。

5亿年前到3亿年前,随着大型植物的繁荣成长,植物的根深入地下,加速风化过程,将大气中的碳捕获在石灰岩等岩石中,引发了3亿年前二氧化碳含量的大幅度下降和冰川作用。

3亿年前到2亿年前,地壳板块运动剧烈,超级大陆的分裂,火山活动频繁,释放出足够的二氧化碳,使其在空气中的浓度增加了好几倍。从400ppm增加到1800ppm。

之后,二氧化碳含量缓慢下降。

300万年前,二氧化碳浓度和今天的浓度一样,400ppm。之后一直缓慢下降,在400ppm以下。

第一次工业革命爆发前的1万年内,二氧化碳浓度维持在280ppm左右。

工业革命之后,二氧化碳浓度开始上升,尤其是最近100年,增加速度飞快。1950年,年增长率约为0.7 ppm/年。2005-2014年,年增长率约为2.1 ppm/年。

到了现在,2019年5月25日,浓度是414.96ppm。

如果二氧化碳排放量持续上升,以最不利情况考虑,到2500年,大气浓度将达到2000 ppm,地球温度上升9度。

植物、海洋能帮我们消化二氧化碳,但是吸收远小于人类排放的量。

如果不及时采取必要措施,到2000ppm的浓度时,人类无力承担后果。

如果地球空气的含氧量是100%,那么所有生物会发生什么?

氧气是地球上绝大部分的生物都必需的,每时每刻我们的身体都需要大量的氧气,来维持生命机体的正常运行。这样看上去氧气好像是多多益善的,但事实却不是这样,如果我们长时间呼吸高纯度的氧气,会给我们的身体造成严重的损伤!

先来简单了解一下氧在我们身体里经历了什么,氧气通过呼吸进入我们的血液,接着循环系统将这些氧送到各个细胞组织,然后与细胞内的葡萄糖、脂肪等有机化合物产生化学反应,从而产生能量以供生命之需,同时产生的二氧化碳,又通过循环系统以及呼吸系统排出体外。

问题就是出在化学反应这一步,因为当氧与有机化合物产生化学反应时,会产生少量的氧自由基(大约为2%),这种物质对于我们的身体来讲,是非常有害的。

氧自由基是什么?我们知道原子是由原子核以及核外电子组成,当两个原子结合时,就会共同使用它们外层电子,达到一个稳定的化学结构,这被称为共价键。我们所讲的化合物,就是原子和原子之间通过共价键互相连接而成。比如说氧气(O2)分子就是由两个氧原子组成,它们之间通过同价键连接,其外层电子都是成对的。

当有机化合物与氧发生化学反应时,会产生很多新的共价键,同时造成氧气的共价键断裂。共价键的断裂分为两种,即均裂和异裂,有机化合物与氧的反应属于均裂。

简单的讲,均裂就是“分手”后的氧原子将共同电子对平均分配,这就造成了一个后果,即每个氧原子都会缺少一个电子,这个缺少一个电子的氧原子就被称为氧自由基。通常情况下,氧自由基都是以原子团的形式出现。

氧自由基对身体产生危害的原理是什么?氧自由基缺少一个电子变得很不稳定,为了弥补自己的缺陷,它会将其他物质的电子给抢过来,这下它稳定了,但被它夺走电子的物质又不稳定了,又会去抢另外的电子……如此形成了一个连锁反应。这会对人体的细胞组织、线粒体、溶酶体,以及各种非细胞结构等等造成巨大的伤害!

不过好消息是,正常情况下,我们的身体是不会允许这种事情发生的,在我们的身体里存在着各种酶、维生素等抗氧化剂,它们可以有效地清除掉这些氧自由基。

而当生命机体处于高纯度的氧气环境时,大量的氧气会涌入体内,这时产生的氧自由基就不能被有效的清除了。现代医学告诉我们,在正常气压下,当一个人处于100%的纯氧环境中,最多只能存活24个小时!同样的,其他的生物也撑不了多久。

所以,如果真如题主所言“地球空气的含氧量是100%”,那么地球上绝大部分生物都会灭绝。

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