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[能供]多少株植物產生的氧氣能供一個人呼吸？

小編提示您：本文標題為《 [能供]多少株植物產生的氧氣能供一個人呼吸？ 》，本文內容來源于量子科學論


在地球上，我們賴以生存在氧氣來自數量龐大的植物供給系統。如果我們把這個氧氣供給系統縮小到一個人、一個密閉的房間里呢？那么需要多少植物，才能滿足一個人的呼吸需要？我們可以想象一個經典的科幻場景，一個宇航員不幸被困在外太空的飛船上。以下的假設就是被困宇航員面臨的情形！

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宇航員需要多少植物才能滿足呼吸要求？

簡單的答案是700株室內植物，這是最低限度。這個問題其實很復雜，也會出現很多問題，也需要很完美的理想條件，接下來就詳細分析下！我們先假設這個宇航員叫露西，聽名字肯定是個女性。

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露西一開始被困在一個沒有植物的房間里。我們知道氧氣占周圍空氣的20%，但只占我們呼出空氣的15%。每呼吸一次，她就會用掉四分之一的氧氣。露西在她的浮動監獄里呼吸了四次空氣后，會不幸地窒息而死。不過這是個理想狀態，空氣是均勻分布在房間里的，也沒有人能把空氣中的氧氣榨干！我們每天需要呼吸多少空氣

人類平均每分鐘呼吸約7-8升空氣。一天下來，大約需要1萬到11.5萬升的空氣。普通女性比普通男性要少，所以我們以露西每天消耗的1萬升空氣為例。1萬升聽起來很多，其實一點也不多！但相對于一瓶500ML的可樂來說，那真的很多！

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奧林匹克游泳池可容納2500000升水寬敞的宇宙飛船

-------------只是想畫一條線而已----------------

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人類史上最大的飛船在空間上來說仍然很緊湊。露西今天已經夠很倒霉了，無緣無故被困住了！也沒有必要讓她有幽閉恐懼癥。所以讓我們假設露西不幸被困的房間有4米長，4米寬，2米高。比一般的臥室大一點，比一般的客廳小一點，相對來說還是比較寬敞的！

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這樣大小的房間的容積是4×4×2 = 32m^3。一立方米等于1000升！也就是說房間里有32000升的空氣可供露西呼吸，并且一次循環下來只有三天的時間。

到時，房間里的氧氣濃度將下降到15%。在這個氧氣濃度下人可以存活嗎？可以！露西還活著。就是已經上氣不接下氣了。喘不過氣

登山者通常在海拔3000米左右的地方就開始出現高原反應。在這個高度，氧氣含量會下降到15%左右，但是在高山上氣壓要低得多。每次呼吸得到的空氣更少，氧氣濃度感覺更低。

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根據3000米的高原反應，我們就能猜出來3天后露西在密閉的房間里會發生什么？開始會有點頭痛，覺得有點惡心，胸悶，睡不著覺，還可能會做一些奇怪的夢，反正就是各種難受。

在往后的三天里，露西將會重復第二次呼吸房間里的空氣。氧的含量將下降到10%左右。這相當于6000米的高度，比乞力馬扎羅山高一點。

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5895米高的乞力馬扎羅山

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六天的時間可能就是露西在密閉的太空艙里能夠生存的極限時間了，最終的結果肯定是死亡，要么死于是腦水腫，要么是肺水腫。

但是，六天的時間應該足夠讓路西找到一種延長生命的自救方法，并且向外發出求救信號來等待救援！

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還記得《火星救援》嗎？馬特·達蒙（Matt Damon）在一次火星任務中被遺忘在了火星，他在火星上種了4年的土豆，等待下一次火星任務的到來！沉默的殺手

上面說的只是氧氣的問題，但是氧氣并不是露西遇到的最大問題。還有一種我們最熟悉的氣體，我們也可以說是這種氣體的制造機器，就是二氧化碳！

在正常的大氣濃度下二氧化碳大約400ppm，即0.04%，這個濃度不會給我們帶來任何問題。至于全球性的氣候變化，也是間接性的給我們帶來一些影響。但是露西面臨的問題是致命的。

我們都知道二氧化碳在低濃度下無毒，但5%的二氧化碳就會致命，還記得我們呼出空氣中二氧化碳的濃度嗎？也是5%！意思就是說，你把你呼出去的氣體在吸回來，肯定活不了！

因此露西只能在房間里呼吸“一次”空氣，并不能循環呼吸第二次。暴露在5%的二氧化碳中一個小時會致死，長時間暴露在4%的二氧化碳中也會致死。

所以要是沒有植物，露西死于二氧化碳中毒的速度要比死于缺氧快得多。她最多只有三天的時間。

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是時候像《火星救援》馬特·達蒙（Matt Damon）一樣，種土豆了！需要多少植物才能產生足夠的氧氣供呼吸?

只有三天的時間，你種什么都來不及！所以露西的房間里就必須事先有很多的植物來維持生命。那么在房間里至少需要多少株植物呢？

露西被路過的宇宙飛船救起的幾率非常小，所以氧氣和二氧化碳的濃度必須在很長一段時間內保持穩定。有足夠的時間等待地面救援。

使用上文中的數據，露西每小時呼吸大約420升空氣，而空氣中大約有20%是氧氣。露西每小時消耗84升氧氣?？茖W家已經計算出，平均一片樹葉在單位時間內會產生大約5毫升的氧氣。

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快速算一下，84 / 0.005 = 16800葉。一般成熟的室內植物大概有25片葉子，總共需要672株。為了安全起見，最好是取整到700。

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我們每消耗一分子氧氣，就會呼出一分子額外的二氧化碳，而植物恰恰相反。這意味著這700個工廠也應該能防止二氧化碳中毒。

這就是我們簡化后的答案！如果我們被困在一個中等大小的密閉房間里，先看看四周，如果少于700株的室內植物，那么后果會很嚴重！

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空間問題

當然，事情并沒有那么簡單。最明顯的問題是，這700株氧氣工廠將何去何從？有可能有足夠的植物來滿足你的氧氣需求嗎？

露西的4米×4米的房間有16平方米的面積。選擇成熟的室內植物，每個方向至少需要25厘米的空間，相當于每株植物0.0625平方米。按照地面的面積這意味著露西只能放置大約250株植物。包括儲存食物和水的空間，露西連站的地方都沒有了。

因此露西被困的房間就需要是一個垂直農場！墻壁、頂都需要放滿植物！

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穩定的狀態

植物并不能以穩定的速度生產氧氣。植物在生長周期的不同階段，會根據不同的溫度產生不同數量的氧氣。所以露西被困的房間溫度波動不能太大！

我們還需要記住，大多數溫帶植物只在白天產生氧氣。晚上植物會吸收氧氣并釋放二氧化碳。

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理想情況下，房間里的燈需要每天24小時都開著。植物的工作方式不盡相同。

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許多原產于干旱地區的植物只在夜間呼吸。這是一種生存機制，因為在白天收縮毛孔可以防止蒸騰作用損失太多水分。

在24小時的光照下，這種植物根本不會產生任何氧氣。

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那么，露西需要什么樣的房間才能挺過這場災難？她需要被困在一個大小適中的垂直農場里，里面至少有700株成熟的室內植物，它們都生長在相對濕潤的地區，每天24小時都必須有光照。

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露西的完美植物-熱帶大葉!長遠考慮

如果露西的房間符合所有這些條件，理論上她可以呼吸幾周、幾個月甚至是幾年。在更長的時間范圍內，就必須開始擔心房間里的其他變化。

就像植物和露西一樣，土壤中的細菌也會呼吸。它們會吸入寶貴的氧氣并釋放更多的二氧化碳。植物應該將其再循環為氧氣，但是并不那么容易！而且房間里的其他材料也會發生氧化反應，消耗氧氣！

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在20世紀90年代，有一群科學家和一個富商建造了歷史上最大的封閉系統?？茖W家在生物圈2號里呆了兩年，想看看這個封閉的系統是否能完美的運行，維持生命。

最終的結果是科學家不得不向這個系統里補充氧氣。

為什么？土壤里的細菌吸收氧氣產生二氧化碳，而二氧化碳又于土壤結合與混凝地基發生反應，產生碳酸鈣和水。這意味著一部分二氧化碳沒有被植物吸收，沒有被轉化為氧氣。

總是會有一些意想不到的反應和循環，會將氧氣消耗到危險水平！科學家才不得不往里面注氧氣！

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生物圈2號，有史以來最大的封閉系統。

隨著時間的推移，任何像鐵這樣的氧化材料也會消耗寶貴的氧氣。因此，露西需要被困在一個沒有任何材料可能與氧氣或二氧化碳反應的房間里。生死

[能供]多少株植物產生的氧氣能供一個人呼吸？ 。還有一種可能的辦法，如果露西被困在有700株成熟的水培植物房間里，如果這些植物來自溫帶地區，如果房間里有充足的照明，有穩定的溫度，如果她也有足夠的食物和水，如果房間是用惰性材料建造的，或者表面經過適當的處理，露西可能會活到老年！

[能供]多少株植物產生的氧氣能供一個人呼吸？ 。以上都是假設，這樣的理想條件，我們很難辦到！