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二氧化碳可以通过光合作用生成氧气，氧气产生于光反应阶段，光合作用通常是指绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。
光合作用一方面为有氧呼吸提供了条件，逐渐形成了大气表层的臭氧（O3）层。臭氧层能吸收太阳光中对生物体有害的强烈的紫外辐射。植物的光合作用虽然能清除大气中大量的CO2，但大气中CO2的浓度仍然在增加，这主要是由于城市化及工业化所致。
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