大气的组成成分

地球大气是由多种不同气体、水汽和固态、液态微粒组成。

（一）干洁大气的组成

如果将大气中的水汽和固态、液态微粒除去，这样的气体称为理想的干洁空气，简称干洁空气。由地面伸展到25km高的空气样品分析结果证明，干洁空气的主要成分是氮、氧、氩，此外还有少量二氧化碳、氢、氖、氪、氙、氦、臭氧等气体。干洁空气的成分除二氧化碳和臭氧稍有变动外，其他都是比较稳定，而且混合得相当均匀。干洁大气的组成，按容积百分比和质量百分比如下表所列。氮、氧和氩，约占大气总容积的99.97%，是低层大气的主要成分。二氧化碳等其他气体总共不到0.03%。而且组成干洁大气的各种气体的沸点都很低，在自然条件下永无液化的可能，所以干洁大气是永久气体。

（二）二氧化碳和臭氧在气象学上的意义

大气中二氧化碳主要来源于海洋和土壤中有机质与碳酸盐的分解、矿物质燃烧以及动植物的呼吸，这些作用都发生在大气的底层，因此二氧化碳集中于大气底部20km的气层内。

二氧化碳和水是绿色植物进行光合作用、制造有机物质不可缺少的原料。大气中二氧化碳浓度的增加，直接影响地面和大气的温度。由于二氧化碳等温室气体(如CH₄、N₂O、O₃等)强烈吸收长波辐射，同时又向外放射长波辐射，使空气和地面温度增加，具有温室效应（greenhouse effect）。

大气中二氧化碳的浓度随季节、天气、地区而变化很大，其变化与二氧化碳的产生与消耗（绿色植物的光合作用）有关。在一般情况下，冬季多，夏季少；阴天多，晴天少；城市多，农村少。由于人类活动的影响，工业化进程的加快，大气中二氧化碳含量与日俱增。据观测：大气中CO₂浓度1800年为260〜285pL/L。1984年上升至345pL/L。目前已达到350JLIL/L，大约2025年大气中CO₂浓度将上升至425 HL/L。CO₂等温室气体浓度的增加将使气候变暖，近百年来全球平均气温升髙已证明了这一点，全球气候变暖将对气候带、水资源、海平面、陆地生态系统等都会产生很大影响。

臭氧在大气中的含量很少。主要分布在10〜50 km的气层中，形成臭氧层。另外，在城市上空，受污染的空气中也有极少量臭氧存在。大气中的臭氧对太阳辐射的紫外线部分有很强的吸收能力，这使得在40〜50 km高度上的气温显著增高，同时也对地面生物起着保护作用。这些年来，科学家发现，高空臭氧层有不断减少趋势，在南极上空甚至出现“臭氧层空洞”，臭氧空洞其实不是真正的“洞”，而只是臭氧含量稀少的区域。臭氧空洞对地球上的生命是一种威胁，已引起人们的关注。

我国科学工作者发现青藏高原6—9月形成大气臭氧低值中心，拉萨地区上空臭氧总量比同纬度地区低11%，且1979—1991年间臭氧总量平均年递减率达0. 35%。青藏高原上空夏季形成的臭氧层低谷现象引起了世界关注。国际保护臭氧层专家警告：如果任其发展下去，世界屋脊的上空将继南北两极之后，出现世界第3个臭氧层空洞，将给人类带来极大危害。

（三）固态和液态微粒与大气污染

固态和液态微粒是低层大气的重要组成部分。微粒主要是指大气中的烟粒、尘埃、盐粒、花 粉、细菌、孢子，以及水滴、冰晶等，这些大都集中在低层大气中。大气中这些微粒的增多，使空气的能见度降低；同时也使凝结核增多，对云、降水的形成起着重要的催化作用。

由于自然过程和人类活动的结果，直接或间接地把大气正常成分之外的一些物质和能量输入大气中，其数量和强度超出了大气的净化能力，以致造成伤害生物、影响人类健康的现象称大气污染。大气污染物中，对人类环境威胁较大的主要是煤粉尘、二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、碳化氢、氯化氢等。直径在10fxm以上的粉尘称落尘，直径在10m以下的称为飘尘。空气受到污染，对人类健康和动植物的生长发育将带来严重危害。随着工业的发展，这个问题在近代气象科学中已占有不可忽视的地位，许多工业发达国家的大气污染已成为公害。1930年比利时马斯河谷事件、1948年美国多诺拉事件、1952年英国伦敦烟雾事件、1955年日本的四日市事件、1984年印度博帕尔事件……这些大气污染事件的发生造成生命财产的严重损失。

大气污染物大体上分为两大类:第一类是固态或液态微粒，统称气溶胶粒子；第二类是气态化合物，统称化学污染物。空气污染物在气象条件的影响下在大气中扩散和运送，会发生合成、分解、冲洗、吸收等一系列物理、化学过程。例如，汽车尾气中的氮氧化物、碳氢化物，在强烈阳光 作用下，发生光化学反应，生成光化学烟雾。大气中的二氧化硫及氮氧化物等遇到水可转化为酸类，若有降水可能会形成酸雨。

由于大气污染物的增加，还会使大气辐射性质发生改变，从而影响大气热状况和相应的运动状况，从长远看，也会影响到天气和气候的变化。所以大气污染问题正引起气象专家和环保专家的密切注意。目前各国家、地区已对大气污染展开监测，以便采取相应的防治措施。