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氧氣有毒?現今我們卻依然每時每刻呼吸著!

眾所周知,氧氣是地球上動植物生存的關鍵因素之一,我們每時每刻的呼吸著,是不可或缺的存在,可它卻也造就了地球上的第一次生物大滅絕!

距今24億年前,可以說是生命歷史上最為動蕩的一段時期。生命已經在地球上繁榮發展了10多億年,然而,一種新的單細胞生物在此時華麗登場。它們可以利用太陽能,利用過程中卻會產生有毒的副產品——氧氣。這種單細胞生物迅速在原始海洋中繁衍到了一個不可思議的數量,大氣成分也因此改變。這就是地球史上著名的大氧化事件(GOE)。地球大氣中的遊離氧含量突然增加,隨後引發了地球原有的大部分生物滅絕。雖然大量的地質、同位素以及化學證據都表明了這一事件的發生,但事件的真實原因和確切時間至今卻還不太清楚清楚。地球上演化出能夠進行光合作用的海藻被疑為始作俑者。

在遠古的地球大氣中,氧是非常稀缺的,當時地球的生物以厭氧生物為主。然而,大氧化事件打破了地球原有大氣的平衡,遊離氧含量的增加對專性厭氧生物來說簡直就是災難,摧毀了絕大多數的這類生物,造就了地球史上的首次大滅絕。

另外,遊離氧還與會與大氣中的溫室氣體甲烷發生反應,使其含量大大降低,進而促發了地球史上最漫長的一次冰期——休倫冰河時期,這次的冰期活生生地將地球變成了一顆大雪球。

隨後,地球進化出有氧生物,不斷消耗大氣中的氧,從而建立了新的平衡。顯然,大氧化事件是地球史上的一個重要節點。雖然導致了地球原有生物的大滅絕,但卻為日後的生機埋下了伏筆。可以毫不誇張的說,大氧化事件是地球的一次大洗牌或是磐涅重生。

不過氧氣也不是純度越高越好,早在19世紀中葉,英國科學家保爾·伯特首先發現,如果讓動物呼吸純氧會引起中毒,人類也同樣。氧氣瓶人如果在大於0.05MPa(半個大氣壓)的純氧環境中,對所有的細胞都有毒害作用,吸入時間過長,就可能發生「氧中毒」。肺部毛細管屏障被破壞,導致肺水腫、肺淤血和出血,嚴重影響呼吸功能,進而使各臟器缺氧而發生損害。在0.1MPa(1個大氣壓)的純氧環境中,人只能存活24小時,就會發生肺炎,最終導致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2MPa(2個大氣壓)高壓純氧環境中,最多可停留小時~2小時,超過了會引起腦中毒,生命節奏紊亂,精神錯亂,記憶喪失。如加入0.3MPa(3個大氣壓)甚至更高的氧,人會在數分鐘內發生腦細胞變性壞死,抽搐昏迷,導致死亡。這就說明,實際上高純度的氧氣對我們來說也確實是有毒有害的氣體。

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