第三章大气环境保护第一节大气层结构与气象要素大气的组成大气层结构分层(课件）《环境学基础》教学同步（化学工业出版社）

第三章大气环境保护 第一节大气层结构与气象要素 大气的组成 大气层结构分层 第三章大气环境保护 包围着地球的气体外壳称为大气。大气的总质量约为5.136×1018千克，仅相当于地球质量的百万分之一。在大气中所发生的物理现象及物理过程都有着密切的关系。 大气的组成 地球大气是由多种气体组成的混合气体，概括起来，大气由三部分组成：干空气、水汽和气溶胶粒子。 大气中呈悬浮状态的固态、液态微小颗粒物质称为气溶胶粒子。 在86公里以下，大气的气体成分可分为两类： 一类是常定成分，为氮、氧和氩（99.96%） 另一类是可变成分，其含量随时间和位置而改变，主要有水汽、二氧化碳和臭氧（不足5% ） 大气的组成 一、干空气 大气中除水汽以外的其它气体称为干空气。低层大气中干空气的成分如表2-1所示。 氮、氧、氩和二氧化碳等四种成分按摩尔分数来说共占整个干空气的99.997%--主要成分 其它成分的比例相当小，其总量还不到0.003%，--次要成分。 表2-1 近地面层干空气的成分 成分 分子量 质量分数（ppm） 摩尔分数（ppm） 氮气 28.013 755230 780840 氧气 31.999 231420 209460 氩气 39.948 12800 9340 二氧化碳 44.010 500 330 氖 20.179 12.7 18.18 氦 4.003 0.72 5.24 氪 83.80 3.3 1.14 氙 131.30 0.39 0.087 甲烷 16.043 1.0 1.3～1.6 氢气 2.0158 0.04 0.5 氧化亚氮 44.012 0.5 0.25～0.35 臭氧 47.998 0.02～0.2 0.01～0.05 一氧化碳 28.010 0.06～1 0.05～0.25 二氧化氮 46.006 0.0008～0.03 0.0001～0.001 氨气 17.030 0.00003～0.003 二氧化硫 64.06 0.00003～0.003 硫化氢 34.08 <0.000006～0.0006 大气的组成 二、水汽 水汽是大气的重要组成部分之一。水汽没有固定的含量，随着时间、地点和气象条件（如温度、风等）而有很大的变化，其变化范围按摩尔分数计算，大约在0～4%之间。 大气的组成 水汽来自地面，借空气的铅直混合传到上层； 在一般情况下，水汽含量随高度的升高而减小 夏季水汽含量大，冬季水汽含量小 低纬水汽含量大，高纬水汽含量小 在一定（有利）的形势下，水汽可以水平传播 大气的组成 表2-1 水汽含量（cm）随季节和纬度的变化 季节 纬度 气层 夏 季 冬 季 0 30 45 60 0 30 45 60 海平面以上 5.4 4.3 2.6 2.2 3.2 1.6 0.8 0.5 1千米以上 3.0 1.9 1.6 1.2 2.0 1.0 0.5 0.3 2千米以上 2.0 1.5 1.0 0.8 1.0 0.6 0.3 0.2 3千米以上 1.0 0.8 0.5 0.4 0.6 0.3 0.2 0.1 三、气溶胶粒子 大气中除了干空气的各种成分以及水汽外，还存在着许多固体和液体粒子。在空气中悬浮的固态和液体粒子称为气溶胶粒子。 气溶胶粒子的形状很不规则，有球形、片状、柱状等 不同直径的气溶胶粒子的数浓度是不同的，差别相当大 大气的组成 大气的组成 根据有效直径（D）的大小，可把气溶胶粒子分为三类： 在城市的污染空气中最大，海洋上最少 （1）埃根核：<0.2微米 （2）大核：0.2～2.0微米 （3）巨核：>2微米 在陆上、海上和污染空气中的数浓度相差不大 气溶胶粒子的成分极其复杂，目前所观测到的主要有硫酸盐（主要是硫酸铵）、硝酸盐（例如硝酸钠）、海盐（氯化钠）、煤烟、沥青、土壤粒子以及尘埃等。 大气的组成 大气层结构分层 一、大气的垂直分层 根据大气本身的物理或化学性质，可将大气分为许多层次。其中最主要的是按照大气温度的铅直分布特点来分层。 大气的温度主要是受太阳辐射的影响，太阳辐射进入大气后能够产生热效应。由于波长较短的辐射往往在高空就被吸收，不能深入到低层，而波长较长的辐射才能深入到低层或到达地面。 大气层结构分层 第一个高温层 300千米以上的高空 原因分析 由于波长介于0.1～0.2微米的紫外辐射使90千米以上的氧分解成原子氧，原子氧扩散到300千米以上的高空，在波长小于0.1微米的紫外辐射的作用下形成离子，并放出大量的热量，使这里的温度升得很高，可达1800