■水中的浮游生物進行光合作用，可增加氧氣。 網上圖片「光解」往來臭氧層 海水岩石圈皆見「芳蹤」
氧是地球上生命重要的元素，它於大氣層、生物圈、海洋及地殼表面不斷被使用及創造，這些過程一起構成氧循環。
臭氧循環吸紫外線
大氣層是地球上最大的氧氣儲存區之一，約20%為氧。平流層（stratosphere）中，一個氧分子（O2）被太陽的紫外（UV）輻射分解成兩個游離氧（O），這稱為光解作用（photolysis）。該游離氧（O）與空氣中的氧分子（O2）重組以產生臭氧（ozone，O3），簡單來想，就是把3個氧分子，變成兩個臭氧（右圖）。
臭氧（O3）亦會進行光解作用，吸收紫外線，並分解成氧分子（O2）。這樣循環不斷，氧分子（O2）被光解成臭氧（O3），臭氧（O3）再被光解成氧分子（O2），稱為臭氧循環。
這個循環對地球十分重要，因為它不斷吸收紫外線，故有助於阻隔地球與大多數有害的紫外線輻射，使其到達地球表面之前變成無害的熱量。
氧分子可以吸收大氣中幾乎所有波長（wavelength）為10納米至200納米的輻射 。
雪種有毒 代替品CFC更毒損臭氧層
上世紀20年代，氨（ammonia）及二氧化硫（sulphur dioxide）被用作雪櫃中的冷凍劑，即「雪種」，因為當時的雪種均易燃或有毒，科學家改為使用氯氟碳化合物CFC-11（化學式為CFCl3）及CFC-12（化學式為CF2Cl2）。
直至20世紀末，科學家才意識到氯氟碳化合物（CFC）的害處：CFC的活潑性低，生物降解度亦低，而且不溶於水，故此它們很難被分解；而在紫外線分解下，它們會釋出氯自由基（chlorine radical），破壞臭氧層。當中隨便一個氯原子，數個月內就可以破壞近十萬個臭氧分子，嚴重影響紫外線輻射的吸收。人類直接大量曝露於紫外線輻射下，會引致皮膚癌，於是自1996年起，氯氟碳化合物正式被禁止生產。
氧循環與碳循環互相連繫
氧是人體最常見的元素，佔人體質量的65％左右，大多數以水（H2O）的形式存在。光合作用（photosynthesis）中，植物吸入二氧化碳，並將氧釋放到大氣中，製造食物；而動物細胞則進行有氧呼吸（respiration），吸入氧氣，呼出二氧化碳，同時產生能量。
由此可見，氧氣在生物圈與大氣層中不斷交換，同時亦可見氧循環與碳循環互相連繫。
鹽度溫度決定海水中氧濃度
水中的氧濃度取決於水的溫度，例如在0℃的純水中，氧飽和度較在25℃時高1.67倍。另外，其他溶質（solutes）也會降低氧的溶解度。例如在正常的海水鹽度下，氧飽和度降低約25%。水中浮游生物（plankton）進行光合作用，可增加氧氣。當海水中氧氣過分飽和，氧氣會被釋放至大氣；相反，海洋生物的有氧呼吸（aerobic respiration）活動可消耗水中的氧。
岩石圈內的氧屬化合物
地球上最大的氧儲存層是岩石圈，岩石圈內的氧不是氣體，而是化合物的一部分，例如矽酸鹽 （silicates）和氧化物（oxides）。
小 結
地球作為一個擁有多樣生物的行星，其關鍵特徵之一是大氣中存在自由氧分子。 生物、化學和物理過程在地球表面上相互作用，以決定氧氣的濃度及分佈變化。 ■吳俊熙博士
作者簡介：畢業於加州大學洛杉磯分校（UCLA），曾任教於加州的州立大學及香港大學，現於洛杉磯Pierce College化學系任助理教授。讀者可通過www.facebook.com/drbennyng聯繫作者。
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