投稿范圍：煤化工、鹽化工、生物化工、醫藥化工、石油化工、農用化工、化工環保、工業水處理、精細化工、日用化工、燃氣化工、橡膠與輪胎工業、化肥農藥、有機與無機、涂料與油墨、染料與顏料、助劑與添加劑、樹脂與塑料、膠粘劑、化工教育、化工設計、化工機械與裝備
由于藻類和植物的光合作用，氧氣作為副產品產生并釋放到大氣中，導致大氣氧含量的上升。然而，光合作用理論并不能完全解釋氧氣水平的增加。這是因為當藻類和植物死亡時，它們會被微生物吞噬，這是一個從大氣中消耗氧氣的過程。因此，大氣中的氧含量是光合作用產生的氧氣與死亡植物和藻類分解后損失的氧氣之間的平衡。
為了使大氣中的氧氣含量更高，分解的過程必須被減緩或停止。這是通過所謂的礦物促進的有機碳保存來實現的，海洋中的礦物，特別是鐵氧化物顆粒，與死去的藻類和植物結合，并抑制它們的腐爛和分解。總的結果是氧氣水平的增加。
多年來，科學家們一直知道礦物顆粒可以與死亡藻類和植物等有機物結合，使它們不易受到微生物的攻擊，并保護它們不受腐爛過程的影響。然而，鐵氧化物促進的有機碳埋藏對大氣氧演化的影響目前還缺乏理論模型和數據支持。
近日，中國科學院地質與地球物理研究所副研究員趙明宇與英國學者合作，開發了一個新的包含碳、氧、磷、硫、鐵等循環的全球生物地球化學模型。在這個模型里，研究人員加入鐵氧化物促進的有機碳埋藏。通過模型的運行，他們發現相較于磷風化，鐵氧化物促進的有機碳埋藏是影響大氣氧含量的一個獨立的因素，可以引起大氣氧含量發生數量級的變化。另外，模型結果還表明磷風化對大氣海洋氧含量的影響程度受控于鐵風化的通量。在鐵風化通量高的時候，磷風化的降低并不能導致海洋大氣氧含量發生顯著的變化。
研究人員進一步統計了頁巖中鐵氧化物含量在地質歷史時期演化的數據，總共統計了81個文獻的6381個數據。這一數據統計表明沉積物中鐵氧化物的儲庫在新元古代發生顯著的增加，這很好地對應了同時期大氣氧含量的增加，即NOE事件。這一對應關系從數據上進一步證明了鐵氧化物促進的有機碳埋藏在大氣氧演化過程中的作用。另一方面海洋-大氣的氧化會進一步將沉積物中的黃鐵礦氧化成鐵氧化物，這些新增的鐵氧化物又會促進有機碳的埋藏，形成一個正反饋機制。
這項研究不僅加深了對地球大氣層充氧方式的理解，還讓人們得以一窺復雜生命在其他行星上發展所需的條件。研究提供了一個新的理解，即地球大氣層是如何變得富氧的，這最終使復雜的生命形式得以進化。地球上有水只是故事的一部分。需要有陸地來提供礦物顆粒的來源，這些礦物顆粒最終會流入海洋，最終導致星球大氣氧含量的上升。
相關研究成果近期發表在《自然-地球科學》（Nature Geoscience）上。
地質歷史時期頁巖中的鐵氧化物含量與大氣-海洋氧含量的演化
