氧气在地球表面是否均匀分布?

Question

我们知道氧气来自树木和植物(光合作用)，所以在有很多树的丛林中，你会比在没有树的沙漠中需要更多的氧气。在沙漠中行走很艰难，但这也是因为那里的氧气较少吗?

我知道氧气平均占空气的21%。扩散和风可能意味着至少有足够的氧气生活在沙漠和两极。但这些地区的氧气含量可能更低吗?人类生存所需的最低氧气含量是多少?

Answer 1

的链接类似的问题大气分布研究化学本身，我用MSIS化学模型制作了几张图像，研究了纬度上的差异策划网站(使用2016年1月1日，西经100度，海拔0公里)

据我所知，这表明某些纬度的氧气比其他纬度少15%以上。但它在整个空气中所占的比例仍然大致相同。原因如下:

基本上纬度差异是由温度引起的。更低的温度意味着更大的空气密度意味着更多的空气(和氧气)。参见PV=nRT\Charles' Law。

我研究了纬度横截面看看能不能发现地理上的问题，但这张图片来自30日北(它横跨美国西南部干燥干旱的沙漠，美国东南部相当绿色的地区，撒哈拉沙漠北部，阿拉伯沙漠的干燥地区，伊朗和西藏，然后是相当绿色的中国东南部:

除了温度，仍然没有明显的变化。

我找不到关于网格间距或模型解释的信息(有可能模型甚至没有考虑到土地覆盖，尽管在建模大气化学时，这似乎非常糟糕!!)但如果这个模型有一定的有效性，它表明由于大面积的土地覆盖，一般来说差异很小;风的混合使空气极其均匀。但这并不能完全说明有多少地方差异可能存在，比如停车场和一片树林。不过，这种影响显然不太可能非常显著。

也许在沙漠中行走艰难主要是因为干燥的空气\灰尘\高温\海拔?

Answer 2

营养性光合作用确实对大气氧浓度有显著影响，从图中可以看出大气氧研究．

光合作用的强烈季节性变化，特别是在北半球高纬度地区，导致每年的氧波动约为20ppm(百万分之一)。与此叠加的是二氧化碳增加的“稀释效应”，这主要是由于化石燃料的燃烧，因此我们每年实际上每百万失去19个氧分子。这些影响远远小于由天气引起的可用氧的短期波动。你说平均氧气浓度约为21%是正确的。与此相比，人类的最佳呼吸范围是19.5%至23.5%的氧气。人往往会在10%左右的氧气中失去意识，在5%或更低的氧气中窒息而死。以上数据为海平面数据。在高海拔地区，氧气含量可能只有12%，这就是为什么攀登喜马拉雅最高山峰如此困难的原因。

从长远来看，即使在海平面，在过去的5.5亿年里，大气中的氧含量也有很大的变化，在10%到35%之间变化。

别担心，人类的生理机能完全可以应付正常的大气中氧含量的波动和趋势。但你可能要担心的是:假设国际社会遏制温室气体排放的努力被持续的人口增长所抵消?可以设想的最坏情况是，在下个世纪的某个时候，全球平均气温上升达到甚至超过4.5摄氏度。在这种情况下，至少有10亿人，主要是在热带地区，将遭受极端的季节性热应激。与此同时，大气中氧气稀释的累积效应可能变得足以加剧这种热应激。这种情况做有可能杀人。