Hiệu ứng Dole, được đặt tên theo Malcolm Dole, mô tả sự bất bình đẳng về tỷ lệ của đồng vị nặng 18O (một nguyên tử oxy "tiêu chuẩn" với hai neutron bổ sung) so với 16O nhẹ hơn, được đo trong khí quyển và nước biển. Tỷ lệ này thường được ký hiệu là δ18O. Nó đã được nhận thấy vào năm 1935 rằng không khí chứa nhiều 18O hơn so với nước biển; điều này đã được định lượng vào năm 1975 đến 23,5, nhưng sau đó được tinh chỉnh thành 23,88 vào năm 2005. Sự mất cân bằng phát sinh chủ yếu là do hô hấp ở thực vật và động vật. Do nhiệt động lực học của các phản ứng đồng vị, hô hấp loại bỏ nguồn phát - do đó phản ứng mạnh hơn - 16O ưu tiên đến 18O, làm tăng lượng tương đối 18O trong khí quyển. Sự bất bình đẳng được cân bằng bởi quang hợp. Quang hợp phát ra oxy có cùng thành phần đồng vị (nghĩa là tỷ lệ giữa 18O và 16O) là nước (H2O) được sử dụng trong phản ứng, không phụ thuộc vào tỷ lệ khí quyển. Do đó, khi mức 18O trong khí quyển đủ cao, quá trình quang hợp sẽ đóng vai trò là yếu tố khử. Tuy nhiên, là một yếu tố phức tạp, mức độ phân đoạn (tức là thay đổi tỷ lệ đồng vị) xảy ra do quang hợp không hoàn toàn phụ thuộc vào nước được tạo ra bởi nhà máy, vì sự phân đoạn có thể xảy ra do sự bốc hơi ưu đãi của H216O - đồng vị oxy mang nước nhẹ hơn, và các quá trình nhỏ nhưng quan trọng khác.