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第二章 大气污染与防治化学  研究大气的组成、各种成分的性质、来源和发生于大气中的化学现象、化学过程及 其规律的学科，是大气科学的一个分支。与其他大气科学的分支学科相比，大气化学属于起步晚、发展慢，目前尚处于初始发展阶段的学科。直到20世纪60年代以后，出现了光化烟雾、臭氧层破坏、酸雨等一系列严重环境问题时，人们才注意大气化学的研究，形成独立的大气化学学科。 本学科研究内容分为：①对流层化学，目前以研究二氧化硫的氧化而造成酸雾、酸雨问题为热门课题；②高层大气化学，目前以研究臭氧层破坏、臭氧层空洞的机制问题为紧迫课题；③气溶胶化学，包括气溶胶组成、远距离输送及多相反应化学等；④降水化学；⑤大气放射性物质化学等等。大气化学研究的方法有：对采样的样本进行化学分析的方法；对各种大气化学反应（如光化反应、光致离解、光致电离、复合反应、化学沉降、生化反应等）进行化学模拟。 包围在地球外部的一层气体总称为大气或大气圈。大气圈以地球的水陆表面为其下界，称为大气层的下垫面。地球大气在重力场的作用下，保持在地球的外表面上，其密 度随高度升高呈指数递减，越向上越稀薄。大气上界约在1000─2000公里高度。 大气的垂直分层  　 自地面向上，大气层可以延伸到数千千米的高空。根据人造卫星的探测资料，在2000 千米～3000 千米的高空，地球大气的密度已经与星际空间的密度非常相近，这个高度可以大致地看作是地球大气的上界。根据大气的热力性质在垂直方向上差异，可将大气分为五层：对流层、平流层、中间层、热层、和外层。 　　 这是紧贴地面的一层。它的高度因纬度而异。在低纬度地区（赤道附近）高17千米～18千米，在中纬度地区高10千米～12千米，在高纬度地区高仅8千米～9千米。整个大气层质量的四分之三和几乎全部水汽、杂质，都集中在对流层。主要天气现象和过程如寒潮、台风、雷雨、闪电、龙卷风等都发生在 这一层。　　 对流层有三个主要特点： （2）空气对流运动显著。对流层上部冷下部热，有利于空气的对流运动 。低纬度地区受热多，对流旺盛，对流层所达高度就高；高纬度地区受热少，对流层高度就低 。  （3）气温随高度的增加而递减。这主要是因为对流层大气的热量绝大部分直接来自地面，因此 离地面愈高的大气，受热愈少，气温愈低。平均每上升100米，气温降低0.6 摄氏度。 　 （二）平流层  从对流层顶到50千米～55 千米高度的范围是平流层. 这一层的特点是：（1） 气温的的垂直分布除下层随高度变化很小外，在 30 千米以上，气温随高度增加迅速上升。这是因为平流层中的臭氧大量吸收太阳紫外线而使气温升高。 （2）平流层上部因为存在臭氧层(22─35公里处)，臭氧吸收太阳紫外辐射 使大气温度增加，这种下部冷上部热的逆温结构使平流层大气稳定，对流很弱，空气大 多作水平运动，大气污染物如核爆残留碎片，火山喷发的火山灰等，能在平流层内滞 留很长时间。 （3）平流层中水汽和尘埃很少，也没有对流层中的云和天气现象。大气以水平运动为主。大气平稳天气晴朗，对高空飞行有利。 　　（三）中间层 从平流层顶到 85 千米高度的范围是中间层。这一层的主要特点是：（1）气温随高度增加而迅速降低。这是因为这里几乎没有臭氧。（2）上部冷、下部暖，空气的垂直对流运动相当强烈，又称高空对流层。 　（四）热层  从中间层顶层 到800千米高度的范围是热层。这一层的特点是：气温随高度增加上升很快。这是由于该层中的大气物质（主要是氧原子），吸收了所有波长小于0.175微米的太阳紫外线。据人造卫星观测，在800千米高度上，气温已达1000摄氏度以上。地球卫星就在暖层运行。 　热层顶以上的大气统称为外层。这里受地球引力场的束缚很弱，一些高速运动的空气质点，经常散逸到星际空间  去，所以叫做外层（又叫  散逸层）. 它是地球大气  向星际空间过渡的层次。 极光大都发生在暖层，  有时也发生在外层