歷史上氧氣含量一直都是21%嗎

目前空氣中的氣體成分大約是：78%的氮氣、21%的氧氣、0.032%的二氧化碳、0.939%的稀有氣體（(氦He、氖Ne、氬Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn)）以及0.03%的其他氣體和雜質。這些氣體中最重要的莫過於氧氣了，如果沒有氧氣，包括人類在內的世界上大部分動物都是無法生存的。然而，歷史上空氣中的氧氣含量一直都是像今天這樣大約佔空氣比例的21%嗎？

空氣中氣體成分的構成

歷史上氧氣含量變化非常大

「歷史」這把尺子考量的時間長度可長可短，如果是從地球史、生物史這一宏大的時間尺度來看，地球上氧氣含量的比例變化非常大的。從最開始地球剛誕生時的幾乎沒有氧氣（約40億年前），到後來的1-3%的氧氣含量（約24億年前），再到後來的10-12%（約7-6億年前），地球歷史上氧氣含量最高的時候大約為35%（石炭紀晚期，約2億8千萬年前），隨後氧氣濃度劇烈下降到約11%（此時發生了生物大滅絕，約2億5千萬年前），再後來氧氣濃度逐漸上升（有波動），逐漸穩定於今天21%的水平。

相對於幾十億年的地球生物史，幾百萬年的人類進化史和幾千年的文明史都可謂滄海一粟。在幾百萬年的人類史里，空氣中的氧氣含量其實也有較大變化。耶魯大學教授羅伯特·伯納教授等研究人員分析化石琥珀里的氣泡后認為，人類文明史之前的氧氣含量曾高達30%以上，如今則只有21%，也就是遠古時期人們呼吸的空氣中，氧氣含量比今天要高約50%！

氧氣循環示意圖

氧氣含量變化對人有什麼影響

氧氣含量的高低對人體的影響是非常直接、明顯的。一般情況下，空氣中的氧氣含量在18%~22%比較合適。當氧氣含量低於18%的時，人就會開始較明顯地呼吸不暢，感覺到有些「悶」；當氧氣含量低於15%時，人的呼吸就會變得急促，脈搏加速，並會產生頭痛、眩暈、無力、遲鈍、疲勞等情況；當氧氣含量低於12%時，人的呼吸會明顯受阻、非常疲勞，容易出現噁心嘔吐甚至無法行動、癱瘓；當氧氣含量在8%-10%以下時，噁心嘔吐情況會更加嚴重，並逐漸失去意識、無法行動直至死亡；當氧氣含量低於6%時，人就會容易發生抽搐、呼吸暫停、心臟衰竭停止等嚴重情況，並在6-8分鐘內死亡。

而當氧氣含量過高時，也會對人體產生一定的損害。如果人呼吸的是純氧，會引起「氧中毒」現象，肺部毛細管屏障會被破壞，從而導致肺水腫、肺淤血和出血，嚴重影響呼吸功能，最終導致呼吸衰竭、窒息而死。研究表明：在1個標準大氣壓下，人在純氧環境下只能生存24小時；在2個標準大氣壓下（高壓氧），則只能生存1.5-2小時。即便氧氣含量降低到50%，人在其中長時間生活也會造成致命的後果，因為過量的氧氣會在人體內與細胞中的氧化酶反應生成過氧化氫，然後生成可加速細胞衰老的有害物質——脂褐素。脂褐素會使心肌細胞老化、血管老化硬化、削弱肝功能、降低智力並形成老年斑。

潛水活動由於會出在高壓、高氧的環境下較容易發生氧中毒

大氣中的氧氣含量提升到30%會發生什麼

經過長期的進化過程，人類早已經適應了目前空氣中21%左右的含氧量，但如果大氣中的含氧量提高到30%，會對人類及地球產生哪些影響呢？

對降低腫瘤發病率來說來說，這是一件非常好的事情，因為癌症的發病率會大大降低，這是因為癌症容易發生於低氧狀況下，更多的氧氣會產生更多的自由基，這種自由基的增加會摧毀腫瘤。

在富氧條件下，鋼鐵生鏽和有機物降解的速度會大大加快。另外由於氧氣含量的提高，樹木會變得非常高大、昆蟲和動物會變得異常巨大，3億年前（石炭紀）的化石中就有翼展可達70cm的蜻蜓，那時候的含氧量就比現在要高很多。含氧量提高也會使哺乳動物和鳥類變得更大、行動更快。

史前巨型蜻蜓，翼展可達70cm

當然，這麼高的含氧量對於自然環境來說也是非常危險的，因為在30%的富氧條件下，樹木和其他可燃物將會輕易被點燃，頻發的火災將會對人們的生活和自然環境造成巨大的困擾和傷害。

不過，目前人們應該擔心的或許是氧氣含量的降低。隨著自然環境不算被人類破壞以及化石燃料的大量使用，空氣中的二氧化碳排放量一直呈上升趨勢，雖然目前還影響不到人們的正常生活，但「冰凍三尺，非一日之寒」，一旦大氣中的氧氣含量降低到讓人明顯不舒服的程度，再想起來亡羊補牢或許就已經太遲了。