Zuurstofgehalte lucht

Zuurstofgehalte van de lucht
De vraag
Hoe is het mogelijk dat het zuurstof gehalte, in de lucht, door de "eeuwen" heen op 20.9 %
blijft? Wat/hoe regelt het de verhouding zuurstof in de lucht?
Bossen zijn gehalveerd, zuurstof verbruik door mens en machines/fabrieken sterk
toegenomen!
F. Lamers, Beerta
Het antwoord
Eerst een kanttekening:
Het percentage zuurstof, ca. 21%, is al miljoenen jaren stabiel. Dat is echter niet altijd zo
geweest: gedurende de eerste 1.5 miljard jaar in het bestaan van de aarde kwam moleculair
zuurstof (O2) niet voor in de atmosfeer; alle zuurstof was gebonden aan water en
mineralen. Pas bij het begin van de fotosynthese door de eerste cyanobacteriën begon de
zuurstofconcentratie te stijgen. Een sterke stijging vanaf ca. 1 miljard jaar geleden hangt
mogelijk samen met de eerste meercellige organismen. Deze stijging staat ook wel te boek
als ‘’the great oxygen event’’ en was van grote invloed op de evolutie. Zuurstof was voor
veel van de toenmalige organismen giftig. De periode van stijgende concentratie werd
gevolgd door een periode in het Carboon en vroege Perm waarin de concentratie mogelijk
met ca. 30% aanmerkelijk hoger was dan de huidige. Hoe hoog de concentratie geweest is
en wat de gevolgen zijn geweest voor de evolutie: dat is onderwerp van wetenschappelijke
discussie. Ook in latere periodes komen schommelingen in het zuurstofgehalte voor. De
stabiliteit is dus op de aardse tijdschaal betrekkelijk. Op de relatief korte tijdschaal van het
voorkomen van mensen op aarde is het zuurstofgehalte wel stabiel.
Kunnen menselijke activiteiten verandering brengen in de mondiale zuurstofconcentratie?
Daaraan hebben wetenschappers al in de jaren ’70 gerekend. In een artikel in Science van
26 juni 1970 “Man’s Oxygen Reserves’’, rekent Wallace S. Broecker uit wat het gevolg is van
het verbranden van de enorme voorraad fossiele brandstof (1016 mol koolstof, ongeveer
50% van de totale voorraad) tot dan toe. Het antwoord is geruststellend: de
zuurstofconcentratie verandert nauwelijks. Je kunt uitrekenen hoe groot het reservoir is:
ongeveer 3.8 x 1019 mol zuurstof. Voor het verbranden van de voorraad fossiel tot nog toe
is 2 x 1016 mol zuurstof nodig. Dat is slechts 0.05%, dus marginaal. Ook onze invloed op de
aanmaak van zuurstof (niet alleen door bossen maar vooral ook door algen en graslanden)
is verwaarloosbaar.
De angel van het gebruik van fossiele brandstoffen zit dus niet in het zuurstofgebruik, maar
in de kooldioxide productie. Het reservoir kooldioxide is veel kleiner, ongeveer 6 x 1016
mol. De verbranding van bovengenoemde voorraad levert een extra bijdrage van 1016 mol,
dus dat tikt wel aan! Deze bijdrage blijft niet volledig in de atmosfeer hangen (een groot
deel wordt in de oceaan opgenomen), maar is wel voldoende om ons zorgen te maken over
klimaatverandering. Over verandering in de zuurstofconcentratie hoeven we voorlopig niet
wakker te liggen.
Met dank aan prof A.J.M. Schoot Uiterkamp, Inst. voor Energie- en Milieukunde
Ref:
W. Stumm, J. Morgan (1981): Aquatic Chemistry; 2nd ed. Wiley 1981
Estimated evolution of atmospheric
. The upper red and lower green lines represent
the range of the estimates. The stages are: stage 1 (3.85–2.45Gyr ago (Ga)), stage 2 (2.45–
1.85Ga), stage 3 (1.85–0.85Ga), Stage 4 (0.85–0.54Ga )and stage 5 (0.54Ga–present)
De geschiedenis van de aarde
Geological history of oxygen
Met vriendelijke groet,
Drs. C.M. Ree
Bèta Wetenschapswinkel
Rijksuniversiteit Groningen

Download Report