산소 순환(酸素循環, 영어:oxygen cycle) 산소가 대기권, 생물권 안의 생물에 들어있는 총량(생태계의 총량), 암권(지구 껍데기) 안에서 움직이는 현상을 가리키는 생물 지구화학적 순환이다. 수권 안에서 산소의 순환이 실패하면 저산소 지역이 나타날 수 있다. 산소의 순환을 일으키는 주된 요인은 현대 지구의 대기와 삶을 책임지는 광합성이다. 산소가 가장 많은 저장소는 지각과 맨틀의 규산염과 산화광물 안에 들어 있다. (99.5%) 극히 일부만이 자유 산소로서 생물권과 대기로 방출된다. 대기권 산소의 주 원천은 광합성이며 이산화탄소와 물로부터 당분과 산소를 만든다. 6CO2+ 6H2O + 에너지 → C6H12O6+ 6O2 대기 산소는 광해리에서도 나온다. 여기서 고에너지 자외선은 대기의 물과 아산화질소를 분자 원자로 분리한다. 자유 H 및 N 원자는 대기의 O2에서 빠져나온다. 2H2O + 에너지 → 4H + O2 2N2O + 에너지 → 4N + O2 대기에서 산소를 잃는 주된 요인은 강수와 부패이며 여기서 짐승과 박테리아는 산소를 소비하고 이산화탄소를 내보낸다. 광물이 산소로 산화되어 있으므로 노출된 암석이 풍화를 일으키면 산소를 소비할 수도 있다. 풍화 작용의 한 예로 산화철(녹)의 형성이 있다. 4FeO + O2→ 2Fe2O3 산소는 생물권과 암석권 사이에서 순환하기도 한다. 생물권의 해양생물은 산소가 풍부한 탄산칼슘 물질(CaCO3)을 만들어낸다. 생물이 죽으면 껍질은 깊은 해저 위에 분해되어 오랜 시간 묻히면 암석권에서 석회암을 만들어낸다. 생물이 만들어낸 풍화 작용은 암석으로부터 산소를 가져오기도 한다. 식물과 짐승은 암석으로부터 영양물질을 가져와서 이 과정이 일어나는 가운데 산소를 내보낸다. 저산소증(低酸素症, hypoxia, hypoxiation, anoxemia) 신체의 특정 부위나 전반이 적절한 산소 공급을 받지 못하는 증상을 가리킨다. 산소 부족(酸素不足)이라는 표현을 쓰기도 한다. 산소 공급이 불충분한 상태를 말하는 저산소 증은 동맥의 산소 공급이 낮은 상태를 가리키는저산소혈증(低酸素血症, hypoxemia)과는 구분한다. 산소 공급이 완전히 끊어진 상태의 저산소 증은 산소 결핍이라고 한다. 건강한 사람이라 할지라도 높은 곳으로 올라갈 때 전신에 저산소 증을 경험할 수 있는데, 이는 고산병으로 이어져 심각한 합병증으로 이어질 가능성이 있다. 고지 성 폐수 종(HAPE) 고소 뇌부종(HACE) 또, 낮은 산소가 함유된 혼합 기체를 들이마실 때, 이를테면 공급되는 기체에 산소량을 제어하는 폐쇄 회로 수중 호흡기 시스템을 이용하여 수중 다이빙을 할 때 발생할 수 있다. 산소 중독(酸素中毒, oxygen toxicity) 고도의 분압에서 분자 산소 (O2)를 장기간 들이킬 때 악영향을 미치는 증상이다. 중추신경계의 중독은 1878년 폴 베르가 처음 기술하였다. 산소가 곤충, 거미류, 다지류, 연체동물, 땅벌레, 곰팡이, 발아세, 새 등의 짐승들에 중독성이 있다는 것을 보여주었다. 중추신경계의 중독은 "폴베르 효과"로 알려져 있다. 산소 중독의 영향은 영향을 받는 장기에 따라 분류할 수 있으며, 다음과 같이 세 가지 주요 증상을 나타낸다. 중추신경계: 고압 조건에서 발생하는 의식 상실에 이어 경련이 일어난다. 폐: 장기간 산소의 압력 상승에 노출되면 호흡 곤란과 가슴 통증이 일어난다. 눈 (망막 병증): 장기간 산소의 압력 상승에 노출되면 눈의 변화가 발생한다. 오존(ozone, 분자식 :O3) 산소 원자 3개로 이루어져 있으며, 상온 대기압에서 푸른빛의 기체이다. 영하 112도 이하에서는 검푸른 액체이며, 영하 193도 이하로 내려가면 고체가 된다. 오존은 불안정하여 이 원자의 산소로 분해되려는 경향이 있는데, 이러한 경향은 온도가 올라갈수록, 압력이 낮아질수록 강하다. 대기에 산소가 존재하면 성층권에 오존(O3)과 오존층을 만든다. 이 오존층은 해로운 자외선을 흡수하므로 생물에 매우 중요하다. 오존이 가진 강력한 산화력은 하수의 살균, 악취제거 등에 유용하게 이용되기도 하고, 지구 대기 중에 오존층을 형성하여 보호막의 역할도 하는 등 좋은 역할을 하지만, 지표면에 생성되는 오존은 인간의 건강에 해로운 대기오염 물질이 된다. 1785년, 네덜란드의 화학자 Martinus van Marum은 물 위에 전기 스파이크를 수반한 실험을 수행하던 도중 이상한 냄새를 맡았는데, 그는 이것을 전기 반응 때문으로 보았고, 그가 오존을 만들어냈다는 것을 깨닫지 못했다. 반세기가 지나크리스티안 쇤바인은 같은 신랄한 냄새를 맡았다. 1839년 그는 기체 물질을 분리해냈고 이를 "오존"(ozone)이라 명명했는데 이는 "냄새가 나는"을 뜻하는 그리스어 낱말 ozein (ὄζειν)에서 비롯된 것이다. 이러한 이유로 쇤바인이 일반적으로 오존을 발견한 것으로 인정된다. 오존의 공식 O3은 1865년 Jacques-Louis Soret가 처음 결정하였고 1867년 쇤바인이 확증하였다. 상수도에서의 오존은 살균력이 뛰어난 화학물질로 수돗물을 만드는 데 쓰인다. 차아염소산(HOCl), 차아염소산이 온(OCl-) 클로라민보다 살균력이 우수하다. |