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不同地区空气中的氧气含量有差异吗?

护家喵 • 2022年10月25日 17:44:25 • 行业资讯

不同的地区空气中的氧气含量是有差异的。氧气和生态系统有直接联系,参与生态系统的物质循环,所以受到当地生态系统的影响,比如热带雨林的含氧量会比城市里高一些;至于高原和平原的差别,在于高原空气稀薄,不仅是氧的绝对数量少了

一般来说,正常的空气成分按体积计算结果是:氮气约占78%,氧气约占21%,稀有气体约占1%,还有少量的二氧化碳和水蒸气。但是,不同地区,比如我国东部城市,中部城市,西部城市,城市附近的森林覆盖率,不同季节,不同天气,空气中的含氧量是否相同呢?


不同的地区空气中的氧气含量是有差异的。氧气和生态系统有直接联系,参与生态系统的物质循环,所以受到当地生态系统的影响,比如热带雨林的含氧量会比城市里高一些;至于高原和平原的差别,在于高原空气稀薄,不仅是氧的绝对数量少了,空气的所有所有成分都少了,所以相对含量差的不是很多。


上述三大类不同变量情形下,氧气含量是否区别,确实也是一个值得思考的问题。


空气中的氧气含量


讨论这个问题前,首先要区分两个概念:相对含量和绝对含量。


相对含量:空气中氧气含量占空气的比例


从漫长的时空角度来看地球大气层成分,可以将空气的组成成分变化划分为两个阶段,一是原始大气,二是现代大气。原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的,是指原始的绿色植物出现以前;在绿色植物出现以后,植物在光合作用中放出的游离氧,使原始大气里的一氧化碳氧化成为二氧化碳,甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳,氨氧化成为水蒸气和氮气,二氧化碳在植物的光合作用过程中大部分被吸收,并使空气里的氧气越来越多,终于形成了以氮气和氧气为主的现代空气。


现代空气的成分是复杂的,但氮气、氧气、稀有气体等主要成分比例一般是比较固定的。可以讲,在较短的历史时期内,空气中氧气的相对含量基本稳定。至少目前的事实是,自从人类能测量大气中氧气含量以来,氧气所占比例至今变化不大,体积占比保持在21%附近。


这就是相对含量,从这个角度讲,各地区海拔、各季节气候条件下的空气氧含量比例是基本相同的。


绝对含量:一定量的空气中所含有的氧气的多少,以质量为准


一个很少使用的表达量是,空气中的氧气绝对含量,可以描述为单位空间大小的空气中氧气的质量含量或者密度,即空气中氧气浓度是多少mg/L或多少g/m3。


实际上,这个含量对于我们人类日常生活来讲,也有很大的影响,比如,我们常常提到缺氧、富氧、高海拔空气稀薄等类似的说法,也是在表达某种对空气中氧气绝对值的关切。


前面提到空气中氧气体积占比是长期形成的平衡结果、比较稳定的,那么,其质量浓度是否会随各地区海拔、季节气候等条件而有明显不同呢?


空气中氧气相对体积比是比较固定的(约21%),不会随海拔、季节而明显变化,但单位体积空气内的氧气质量,是会变化的


海拔对单位体积空气中的氧气绝对含量的影响非常明显,主要是由于海拔升高、气压降低、氧气分压降低,因而空气密度和其中的氧气密度也会降低,氧气含量相对于低海拔地区明显要低一些(即随着海拔增高影响很大),同理,空气中的氮气、稀有气体含量同样都会有这个类似的规律;


虽然海拔越高,空气中氧气的含量越低,但这不像海拔和气温一样存在线性关系。原因很多,比如空气中氧气的含量受近地面的影响比较大,且高空中找不到一个固定的测量值。总的来讲,这项气象环境研究还是挺复杂的,没有特别精准的、比较通用的一致结果。


季节对空气中的氧气绝对含量的影响也是有比较明显的影响的。南方沿海地区海平面处夏季7月的平均大气压比冬季1月低约2%,氧气分压低约5%,氧气分子数密度则低约12.5%。内陆高海拔地区地表(3650m)冬季1月的平均大气压、氧气分压与夏季7月基本持平,相差不超过1%,而氧气分子数密度则高约7%。


上面的相关探讨表明,空气中氧气相对体积比是比较固定的,较短的历史短期内不会发生明显变化、也不会随海拔季节天气明显不同;


而单位空间空气中绝对含氧量(氧气质量或密度),本质上会受到气压、温度、大气中水蒸气含量等因素影响,故它会随着海拔高低、季节冷暖、天气的变化而都发生变化,其中海拔、季节的对氧气密度的影响比较明显,天气和地域影响较小而已。

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护家喵 • 2022年10月25日 17:44:25 • 知识分享

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