一大气的组成.docVIP

第一节　大气的组成 从人造卫星上观察地球大气，呈浅蓝色且透明。自地球形成以来，在46亿年的漫长而又曲折的演化过程中，大气的成分和结构有了很大的变化。它经历了原始大气、还原大气和氧化大气（现代大气）这三个阶段，目前以N2、O2为主要成分的大气已经是第三代了。大气是人类赖以生存和发展的主要自然环境条件之一，人类对环境的依赖程度之大，莫过于大气。离开食物，人可以存活5周，离开水，人可以存活5天，没有空气，人仅仅能存活5分钟。可见大气与人类的关系是多么密切。 一、干洁大气 干洁大气的概念通常把不包括水汽的纯净的大气称为干洁大气干洁大气的组成它的主要成分是氮和氧，约占干洁空气体积的99%（其中O2占20.95%、N2占78.08%、Ar占0.93%、CO2占0.03%），合计约占干洁空气体积的99.99%。其他稀有气体如Ne、He、Xe、H2、O3等的总和仅占0.01%。干洁大气以N2、O2、CO2、O3最为重要，与地球生物圈的关系最为密切。 气体成分 容积百分数（%） 质量百分数（%） 分子量 N2 78.08 75.52 28.013 O2 20.95 23.15 31.999 Ar 0.93 1.28 39.948 CO2 0.03 0.05 44.010 （reenhouse Gases）1972年在瑞典首都斯德哥尔摩召开了第一次人类环境会议1992年在巴西里约热内卢召开了世界与环境发展大会发表了《里约宣言》、《联合国气候变化框架公约》、《保护生物多样性公约》和《关于森林问题的原则声明》《联合国气候变化框架公约》《联合国气候变化框架公约》把温室气体定义为：大气中能够吸收和重新放出红外辐射的自然的和人为的气体。主要包括CO2、CH4、N2O、O3和CFCS（氟氯烃）等。前几种气体可以自然形成，也可以人为释放。CFCS则是人类工业活动的产物。温室气体二氧化碳（CO2） 二氧化碳是最重要的温室气体，目前占大气体积的0.04%。但这个比例也是随时间在不断变化的。据推测，还原大气阶段，大气中二氧化碳浓度是现在浓度的十余倍。后来大部分被海洋吸收。绿色植物出现后，通过光合作用吸收部分二氧化碳放出氧气，于是大气中的二氧化碳浓度逐步减少，最终达到稳定。目前的年增长量已经达到1-1.5ppm，年增长率达0.4%，是历史上的最大值。 甲烷（CH4） 大气中的甲烷正以比CO2更快的速度增长，其年增长率接近1%，为工业革命前增长速度的202倍。甲烷（CH4）的残留期为10年左右，主要释放源为沼泽地、水稻田、反刍动物（消化过程）与天然气燃烧。不容置疑的是，CH4增温效应要比CO2强20-30倍，且随温度的升高，释放强度增大。 一氧化二氮（N2O） 也称氧化亚氮。N2O的释放源包括自然（海洋）和人为（化石燃料和生物物质燃烧、农用肥料）两个方面。工业化以前的浓度为0.29ppmv（ppmv＝parts per million by volume），1990年达0.31ppmv目前，N2O的年增长率约为0.25%尽管它的浓度很低，但它的存留期可达150年，其分子的温室效应为CO2的250倍。 氟里昂类物质（CFCS） 又名氟氯烃，主要来自工业生产，CFCS尽管目前浓度很低（280-484pptv，1pptv＝0.000001ppmv；pptv＝parts per trillon by volume），但年增长率却是CO2的8倍。它自身有强烈的温室效应，约为CO2的1.7-2万倍（IPCC WORK GROUP Ⅰ，1990）同时，CFCS还是破坏大气臭氧层的元凶。 温室气体的来源、年增长率、存留期和温室效应 温室气体名称 来源 年增长率 存留期 温室效应 CO2 燃料的燃烧 有机物的腐烂分解 生物呼吸 0.4% － － CH4 沼泽地、水稻田、反刍动物（消化过程）与天然气燃烧 1% 10年左右 CO2的20-30倍 N2O （氧化亚氮或 一氧化二氮） 自然（海洋） 人为（化石燃料和生物物质燃烧、农用肥料） 0.25% 150年 CO2的250倍 CFCS （氟里昂类物质） 工业生产 CO2的8倍 － CO2的1.7-2万倍 臭氧（O3） 臭氧的形成氧分子在太阳紫外线作用下分解为氧原子，然后又与氧分子化合而成。 臭氧的分布它在大气中的含量极少，分布也极不均匀。从10Km高度开始增加，在20-30Km高度处达到最大值，再往上含量逐渐减少，到55-60Km高度上就极少了。 臭氧的作用臭氧能大量吸收紫外线，使臭氧层增暖。大气臭氧层在标准大气状况下仅为3mm厚，象一把巨大的保护伞，屏蔽着太阳辐射中有害的紫外线，保护着地球上人类与所有生物的生存和世代繁衍。臭氧是1839年首先在实验室被发现的，随后，臭氧被证明能强烈吸收紫外线辐射科学家经过多年的研究，证实