【倫語嘉音】氧氣

 

 

 

眾所周知,包圍在地球外部的空氣層稱為大氣。由大氣所形成的圍繞地球周圍的混合氣體稱為大氣圈,又稱大氣環境。大氣圈是維持地球上一切生命賴以生存的物質基礎。人類賴以生存的空氣,吸進的是氧,呼出的是二氧化碳,與人類關系最為密切的是氧。

 

   

 

一、氧的歷史

氧就是一種屬于非金屬化學元素的物質。氧元素以單個氧原子、雙原子組成的氧分子、三原子組成的臭氧分子的狀態存在于大氣中,同時以各種化合物狀態存在于水、各種礦物、巖石層和一切動物、植物體中。

    在宇宙中,氧和其他各種化學元素最初始是怎樣產生的?換句話說,物質的起源是怎樣的?這是探索宇宙奧秘最古老問題之一。

    宇宙形成之初,它的溫度極高,并且密度也是非常大的。在那個時候,初始形成的物質只有輕元素,或許只有純氧,或許還有相當數量的氦。

    從一個星體來說,星體內部的溫度在初始形成的階段是上升的,達到一個最高溫度后開始下降。一個星體上的氣和其他各種化學元素,就是在星體溫度變化的過程中逐漸轉化而來的。所以,研究天體演化史的科學家分析各個星體(或者隕石、化石)的化學組分,就可以推測和確定它的年齡。

 

 

 

    

 

     地球的壽命已有45億年,在生物出現以前,地球經歷了漫長的荒涼時期,只有巖石、水以及由甲烷、氨、硫化氫和水氣組成的稀薄的氣體層。科學家的證據證明,地球的大氣里在距現在的36億至19億之間是沒有氧氣的。在太陽的照射下,經過一系列物理和化學作用,新的化合物和生命慢慢誕生。最初的氧氣,是由水氣受到光照,在輕光子的離解作用和水中綠色植物的光合作用下產生的。

    地球上的基礎生命是在無氧環境下發生的。大約30億年前,出現了最初的生物,包括細菌和藍藻。6億年前,出現了水生的無脊椎動物。當時,地球表面的氧氣還很少,大氣中也沒有足夠的臭氧層。所以,陽光中的紫外線直射大地,生物只能在幾十米深的水中存在。到大約4.2億年前,大氣里面的氧氣增加,又形成了臭氧層,屏蔽了幾乎全部波長在290納米以下的太陽紫外線輻射,生物才得以登上陸地。一直到大約3億年前,大氣里面的氧含量才差不多接近現代的大氣含氧量水平。

 

      

 

  在早期的大氣中,CO2量比現在多得多,游離的O2則幾乎沒有。生命是在那樣的環境中產生的。所以,早期的生命都是靠無氧代謝獲取能量的。現在的一些厭氧性微生物就還保持著那種生活方式。在生物進化過程中出現了葉綠素以后,綠色細胞能夠進行光合作用,吸收大氣中的CO2,利用日光能制造養料,同時把游離O2釋放到大氣中,大氣中才開始有了游離O2并漸漸增多起來。從那以后,有一些生物才有可能進行需氧代謝,發展其需氧代謝的結構和性能。

 

 

    

     

    由厭氧生物變成好氧性生物。與無氧酵相比,氧化作用使細胞能更有效地利用養料,能夠從同樣的營養物質中得到更多的能量,細胞的生命活動自然更加旺盛。所以,現在的生物絕大部分都是好氧性的。氧已經成為絕大多數細胞生命活動所必不可缺的條件之一了。關于地球上的氧氣為什么從無到有,由少到多的原因,美國科學家德斯·馬雷斯等研究了原生巖石里面的碳,提出了一種不同于傳統理論的新假說,他認為:有關地球的板塊活動,陸地上的大量沉積物流入海洋,導致海底的有機物被封蓋。于是,被埋沒的有機碳把等量的光合作用產生的氧釋放到海洋和大氣中,使大氣中的氧越聚越多。根據這種觀點,當新的生物體出現時,它們的光合作用更為強大。

 

 

 

        

    人類發生于有氧的環境中,氧是人體最重要的組成材料之一,氧也是人體成長和生命運動的燃料。氧同人類的確是難解難分的關系。然而,人類取得對于氧的認識,曾經歷了漫長的道路。

     燃燒的本質是氧化。人類取得了氧的知識,是從燃燒開始的。

     大約50萬年前,北京人已經知道用火燒、煮食物。公元前80006000年,中國已經用火燒制陶器說明當時人類已經掌握了某些化學變化的規律,具備了處理某些化學變化的能力。

 

 

      

    公元前2000年,中國開始鑄銅。大約從公元前1500年開始,貴族和皇帝希望得到長生不老的藥物和更多的黃金,于是通過加熱和燃燒某些物質以生成新物質的古代煉丹術和煉金術便應運而生。最早的化學知識,就是在煉丹煉金的實踐中,逐步積累起來的。化學發展史上的煉丹時期,一直延續了3000年之久。

    根據目前的資料,我國古籍中最早記載氧氣的書叫《平龍訃》,作者署名馬和。成書年代大約在公元8世紀(唐朝)左右。歐洲人到18世紀后才知道空氣和水里會有氧,比中國人晚了1000多年。

 

 

嘉醫養  逆生長


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