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[[File:Global_Oxygen_Cycle.jpg|替代=|缩略图|360x360px|360x360px]]
'''氧循環'''是[[自然界]]中一種[[生態系統的物質循環]]，主要用於形容[[氧]]在[[地球]]表面的三個主要貯存池，即[[地球大气层|大氣層]]、[[生物圈]]和[[岩石圈]]。整個循環依赖[[产氧光合作用]]去驅使，[[自养生物]]（[[蓝绿菌]]、[[藻类]]和[[植物]]）吸收[[日光]]把[[二氧化碳]]和[[水]]組合生产[[碳水化合物]]（如[[葡萄糖]]）和[[副產品]][[氧氣]]。被释放到大气层和溶解在[[水体]]中的[[游离态]]氧气则随后会与其它[[物质]]发生[[自发过程|自发]][[化学反应]]，或被[[生物]]的[[细胞呼吸]][[代谢]]，而消耗重新成为各种[[氧化物]]。

地球上的氧循环始于[[太古宙]]中晚期，在此之前虽然也会通过[[紫外线]][[光解]][[海水]]产生少量氧气，但其产量几乎可以忽略不计，[[古大气层]]也是个以[[氮气]]、[[大气甲烷|甲烷]]、二氧化碳和[[硫化氢]]为主、无氧的还原性大气。利用[[叶绿素]]进行光合作用的[[蓝绿菌]]最早出现在[[中太古代]]后期，在之后十亿年间不断进行光合作用释放氧气，直到在[[新太古代]]末期耗尽了地表和海洋中所有的[[还原剂]]物质，使得游离氧气首次出现在海洋和大气层中，史称[[大氧化事件]]。而在之后的[[元古宙]][[新元古代]]和[[显生宙]][[古生代]]，随着新的[[光合自养者]]（如[[藻类]]和[[植物]]）出现并繁盛，地球出现了[[新元古代氧化事件|第二次]]和[[志留纪-泥盆纪陆地革命|第三次]]大规模的氧气增长事件，其间虽有跌涨反复也最终使得现今的氧气含量占[[空气]][[摩尔分数|分子比例]]的20.9%，是已知[[宇宙]]中独此一例的天体。现今即使地球上所有的光合作用从此停止，大气中现有氧气的庞大存量仍然需要五千至二万五千年的時間才会被全部移除<ref>Walker, J. C. G. (1980) The oxygen cycle in the natural environment and the biogeochemical cycles, Springer-Verlag, Berlin, Federal Republic of Germany (DEU)<br>Walker, J.C.G. (1980) 在自然環境和生物地理化學週期的氧氣週期，Springer-Verlag，柏林，德意志聯邦共和國(DEU)</ref> 。

氧气的存在促进了[[好氧生物]]——特别是[[真核生物]]——的[[演化]]，从而造就了以[[动物]]为代表的有高度[[移动性]]的复杂生物繁盛，而这些生物的活动和繁衍对游离氧气的依赖与消耗进一步扩展了氧循环的规模。而[[生物圈]]与氧循环息息相关的[[初级生产]]（其中涉及大量的[[固碳]]和[[固氮]]）和[[有机物|有机]][[生物质]]通过[[食物网]]转移与[[碳截存|积存]]（会将[[无机物]]中的[[碳]]和[[氮]]移除）也连带着影响了地球上的[[碳循环]]和[[氮循环]]，同时造成的[[气候变化]]也会改变[[水循环]]状态。而现今[[人类]]活动也开始[[人类对环境的影响|影响]]氧循环的状态。

== 大氣層 ==

== 生物圈 ==

== 水圈 ==

== 岩石圈 ==

== 源和匯 ==

=== 生物生產 ===
:<math>\mathrm{6 \ CO_2 + 6H_2O + energy \longrightarrow C_6H_{12}O_6 + 6 \ O_2}</math>

=== 非生物生產 ===
:<math>\mathrm{2 \ H_2O + energy \longrightarrow 4 \ H + O_2}</math>

:<math>\mathrm{2 \ N_2O + energy \longrightarrow 4 \ N + O_2}</math>
=== 生物消費 ===   
在地球中，有百分之九十九點五儲存於最大的氧儲存器即地幔及地殼中的矽酸鹽和氧化礦物質。而只有非常小量氧，約百分之零點零一會以自由模式被釋放至生物圈及百分之零點四九被釋放至大氣層。

然而，在生物圈及大氣層中，最主要的氧氣來源為光合作用，即透過分解二氧化碳及水以產生葡萄糖和氧氣。
:6CO<sub>2</sub> + 6H<sub>2</sub>O + 能量 → C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + 6O<sub>2</sub>   

超光合作用的生物包括在地表的植物及海洋表面的浮游植物。在1986年，在海上發現了微小的[[藍綠菌]]，而這便能解釋為何有超過一半的光合作用發生於海洋中。<ref>Steve Nadis, ''The Cells That Rule the Seas'', Scientific American, Nov. 2003 <br> 二零零三年十一月，美國科學會，細胞管制海洋，Steve Nadis  [http://sciam.com/article.cfm?chanID=sa022&articleID=0005BE47-0078-1FA8-807883414B7F0000] {{Wayback|url=http://sciam.com/article.cfm?chanID=sa022&articleID=0005BE47-0078-1FA8-807883414B7F0000 |date=20071012142542 }}</ref>
   
另一個大氣中氧氣的來源來自[[光解]]，大氣中的水份和氮化物被紫外光分解為其組成原子。氫和氮會離去逃到太空，而氧氣則留在大氣層:   
:2H<sub>2</sub>O + 能量 → 4H + O<sub>2</sub>   
:2N<sub>2</sub>O + 能量 → 4N + O<sub>2</sub>   
 
氧氣的流失主要是由[[動物]]與[[細菌]]的[[呼吸作用]]及腐爛時消耗氧氣而釋出[[二氧化碳]]。

因岩石中的礦物質被氧氣[[氧化]]，化學風化過程中，岩石也消耗[[氧氣]]。表面風化的例子有鐵鏽的氧化物：   
:4FeO + 3O<sub>2</sub> → 2Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>   

[[氧氣]]也在[[生物圈]]和[[岩石圈]]中循環。[[生物圈]]中的[[海洋]]生物產生含大量[[氧]]的[[碳酸鈣]](CaCO<sub>3</sub>)。當[[生物]][[死亡]]及它的殼會存留於淺水層，埋葬多時後便會於[[岩石圈]]產生[[石灰岩]]。而[[生物]]會開始破壞[[岩石]]令[[氧氣]]由[[岩石圈]]被釋放。[[植物]]和[[動物]]會從岩石吸收營養礦物並釋放[[氧氣]]。

== 容量和通量 ==   
以下的表格會列出氧氣停留於氧氣的儲存器容量和留失時間的估計值。這些數據由 Walker, J. C. G. 初次估計得出<ref>Walker, J. C. G. (1980) The oxygen cycle in the natural environment and the biogeochemical cycles, Springer-Verlag, Berlin, Federal Republic of Germany (DEU).</ref>。

{|class="wikitable" width=100%
|-
!colspan=4|表一 : 在氧循環中主要的儲存器   
|- align="center"
! 儲存器
! 容量<br>(kg O<sub>2</sub>)
! 流入/出<br>(kg O<sub>2</sub>每年)
! 停留時間<br>(年)
|- align="right"
| align="left" | 大氣層   || 1.4 × 10<sup>18</sup>
| 30,000 × 10<sup>10</sup> || 4,500
|- align="right"
| align="left" | 生物圈  || 1.6 × 10<sup>16</sup>
| 30,000 × 10<sup>10</sup> || 50
|- align="right"
| align="left" | 岩石圈   || 2.9 × 10<sup>20</sup>
| 60 × 10<sup>10</sup> || 500,000,000
|-
!colspan=4|表二: 年大氣層含氧量增加及流失(單位: 10<sup>10</sup> kg O<sub>2</sub> 每年)  
|-
|-----
| colspan="4" | <u>''增加''</u>     
|-----
| colspan=3|光合作用 (陸地)<br>光合作用 (海洋)<br>光解二氧化氮<br>光解水份子
| align="center" | 16,500<br>13,500<br>1.3<br>0.03     
|-----
| align="right" colspan=3| 總增加   || align="center" | 約 30,000      
|-----
| colspan="4" | <u>''透過呼吸作用及分解的流失''</u>     
|-----
|colspan=3| 帶氧呼吸<br>微生物氧化<br>燃燒化石燃料 (人類學)<br>光化學氧化<br>透過雷電固定的氮氣<br>透過工業固定的氮氣 (人類學)<br>氧化火山造成的氣體
| align="center" | 23,000<br>5,100<br>1,200<br>600<br>12<br>10<br>5     
|-----
| colspan="4" | <u>''透過風化的流失''</u>     
|-----
| colspan=3|化學的風化<br>和表面的臭氧反應
| align="center" | 50<br>12     
|-----
| colspan=3 align="right" | 總流失   || align="center" | 約 30,000   
|}

== 臭氧 ==
大氣中氧氣的存在導致了[[臭氧]]（O3）和[[平流层|平流層]]內[[臭氧层|臭氧層]]的形成：

: <math>\mathrm{O_2 + uv~light \longrightarrow 2~O}\qquad(\lambda \lesssim 200~\text{nm})</math>
: <math>\mathrm{O + O_2 \longrightarrow O_3}</math>
: '''O + O<sub>2</sub> :- O<sub>3</sub>'''

臭氧層對現代生活極為重要，因為它吸收有害的紫外線輻射：

: <math>\mathrm{O_3 + uv~light \longrightarrow O_2 + O}\qquad(\lambda \lesssim 300~\text{nm})</math>

== 磷 ==
在[[海洋]]中的[[磷]]會用於調整[[大氣層]]中的[[氧]]含量。磷溶於海水後，會成為自營生物，即以[[光合作用]]為生的必需養料，而且這亦會成為一個控制光合作用速度的條件之一。海洋中發生的光合作用會產生氧循環中大約45%的氧氣。而[[自營生物]]的生長速度是會受水的含磷量所控制的。

[[採礦]]及[[工業活動]]會產生大量含磷廢水。當這些廢水被排入海中，海水的含磷量便會大幅提升，造成[[優養化]]。但海水的含磷量上升是不會影響發生於海中的光合作用。這是因為海中自營生物的數量上升時，海水的含氧量也會上升，而高含氧量促進某幾種細菌成長並爭奪已溶化的磷。這競爭限制了自營生物可用的已溶磷，所以自營生物的數量和氧水平也受到限制。

== 參見 ==
[[碳循環]]

[[氮循环|氮循環]]

==參考資料==
<references/>
*Cloud, P. and Gibor, A. 1970, The oxygen cycle, Scientific American, September, S. 110-123
:S.110-123，九月，美國科學會，氧循環，A. 1970，Cloud, P. and Gibor 
*Fasullo, J., Substitute Lectures for ATOC 3600: Principles of Climate, Lectures on the global oxygen cycle
:全球氧循環報告，ATOC 3600的代替報告:氣候原則，Fasullo, J.
:http://paos.colorado.edu/~fasullo/pjw_class/oxygencycle.html {{Wayback|url=http://paos.colorado.edu/~fasullo/pjw_class/oxygencycle.html |date=20080513120456 }}
*Morris, R.M., OXYSPHERE - A Beginners' Guide to the Biogeochemical Cycling of Atmospheric Oxygen 
:氧圈——大氣層中的氧氣的生態系統的物質循環的初學者手冊，Morris, R.M.
:https://web.archive.org/web/20041103093231/http://seis.natsci.csulb.edu/rmorris/oxy/Oxy.htm
{{生物地質化學循環}}

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