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氯循环
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氯循环是指氯原子在地球系统中的自然循环过程,涉及氯在不同环境中的转移、转化和交换。这个过程涵盖了氯在大气、水体、生物体和地壳之间的循环。自然界最常见的氯是无机的氯离子,或是一些氯化的有机化合物[1][2]。目前已识别出超过五千种生物制造的含氯有机物质[3]。

氯在大气中的循环,以及人为产生的氯化合物,是造成气候变迁以及臭氧层破洞的主要原因。氯在许多生物过程中都扮演重要的角色,其中也包括许多在人体内发生的过程[4]。氯也是植物光合作用有关的酶所必须的辅酶[3]。
对流层
氯化合物在大气循环以及气候上有重要的角色,其中包括氟氯碳化合物(CFC),也包括其他物质[5]。主要让氯进入对流层的来源是来自海盐的气溶胶喷雾。海会提供有机和无机的氯化物到对流层中[2]。生质的燃烧是另一个从地表提供氯到对流层的来源,其中也是包括有机氯化物和无机氯化物[2]。一般来说,有机氯化物很不容易反应,会从对流层转移到平流层。对流层氯的主要流出是透过表面沈降回到水体中。
水圈
在地球的水圈中,海洋是氯最主要的来源[2]。由于氯离子Cl−的高溶解度,水圈中的氯多半是以氯离子形式存在[3]。氯循环中许多的氯会进入水圈,原因是氯离子在水中的可溶性[2]。冰冻圈也因为降雨以及降雪会有一些的氯,不过大部份会再溶析出来,流到海中。
岩石圈
氯化合物主要来源是在岩石圈,在地球的地幔中约有×1022 kg的氯 2.2[2]。火山爆发会将大量的氯以氯化氢的形式散扩到对流层中,但陆地上主要的氯是来自地幔以及海洋[2]。
地表的土壤系统中有许多生物产生的有机氯化物,其丰度和无机氯化物相当[1]。在微生物及植物中发现有许多调节氯的基因,因此有许多的生物过程和氯有关,也会产生许多含氯的有机化合物,其中也有许多是非生物过程产生的[1][3][6][7]。这些含氯物质可能会从土里挥发或是被沥滤出来,因此土壤也是大型提供氯的来源[1]。许多厌氧原核生物有特殊的基因,可以挥发含氯的有机化合物[8]。
生物体内的作用
氯离子可以溶于水的特点,使得氯离子成为许多生物过程中重要的电解质[4]。氯是人体中质量排名第十名的元素[1]。细胞会用氯来平衡酸碱值,并且维持膨压。氯离子的导电性是大脑中信号传递所必须的,也可以调节生物体内许多的入必要机能[9]。
人造的含氯化合物
自从1980年代起,氟氯碳化合物(CFC)对南极洲上空臭氧层空洞的影响,已有许多科学家进行研究[5]。氟氯碳化合物的低反应性使其可以流动到平流层上层,之后和UV-C辐射线作用,释放高反应性的氯原子,和甲烷作用[5]。这些高反应性的氯原子也会和其他挥发有机物质作用,形成其他会破坏臭氧层的酸类[10]
氯-36是许多核设施会产生的放射同位素副产物[3],在土壤圈的半衰期是×105 年,而且可能会被生物体食用,因此是许多研究者高者关注的同位素 3.01[3]。36
Cl−
的高溶解度及低反应性,很适合用来研究氯循环,在大部份的研究中作为同位素的追踪剂[1][3][6][7][5]。
参考文献
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