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大气知识之繁杂的大气成分 |
发布时间:2015-07-18 |
我们的地球巳经46亿岁了。在漫长的岁月中,地球大气的成分发生了裉大变化。第一阶段叫原始大气,第二阶段叫还原大气,第三阶段叫氧化大气,也就是现代大气。前两个阶段里大气中都没有氧气。氧气是在出现原始生命后由植物的光合作用产生的。光合作用使二氧化碳逐渐减少,使氧气逐渐增加。于是地球上的生命开始大量繁衍,成为生机勃勃的可爱的星球。 85千米以下的大气,由定常成分和可变成分组成。定常成分 以氧、氮为主,还包括氩、氦、氖、氪、氙等惰性气体。可变成分 有水汽、二氧化碳、一氧化碳、臭氧、甲烷、甲醛、二氧化氮、氧 化亚氮、氨、二氧化硫、氯、碘、氢等。定常成分占了大气的 99.966%以上。而可变成分除水汽外,其他成分都很少。 如果以各种气体容积的百分比构成来看,则氮为78.08%,氧 20.95%, 氩 0.93%,氖 0.018%,氦 0.0005%,氪 0.0001%,氢 0.0005%, 慨 8×10-18%,臭氧1×10-6%,氡 6×10-18%,二氧化碳0.03%。大气中这种气体的比例从海平面到150千米的高度一般 都不改变,仅是不同的高度气压不同。大气中的水汽占全部空气容积的1%~3%。此外,还有雨滴、冰晶、花粉、孢子、气溶胶等, 也可有土壤中有机沉积分解后产生的气,以及工业生产过程和燃料 燃烧后产生的废气。大气除去水汽和各种杂质的整个混合气体称为 “洁净空气”。 洁净空气中各种气体的临界温度都裉低(如氮为-147.2℃, 氧为-113.9℃,氩为-122.0℃)。在自然情况下,这样低的温度不会出现,因此,大气的主要组成成分就永远为气态。 大气中雨或雾的小水滴,其1)9值变化较大,据测定为2.6〜 7.2。高山地区讲小,平原地区则稍大。 大气成分中的氧气是人类生存所必需的,其他有些成分对人体 的生理也有一定影响。在距地面1050千米的中层大气中存在的臭氧层,能强烈吸收太阳辐射中的紫外线,这些紫外线超过了人们在地 面所接收到的数百倍,这一剂量人类是无法承受的。当臭氧的浓度 为百万分之二至三(2~3ppm)时可刺激人的呼吸道,但这一浓度为 大气中臭氧的80倍,因此除非髙空飞行,一般不会受臭氧的危害。 大气中还含有碳、镁、氧等稀有元素,它们可能以气溶胶的形式存在,这些元素可影响人的甲状腺与神经系统。 从物理化学的角度来看,大气是一种气溶胶,大气中悬浮着细小的固体利液体颗粒。颗粒大小一般为2毫微米〜5微米。5微米的颗粒其质量相当于10-9克,而能悬浮于大气中。颗粒大于50微米不能在空气中悬浮。 如大气气溶胶平均含有0.1微米的颗粒10/厘米3,那么气溶胶比较稳定,这一般是在大气没有污染时。事实上,大气中的颗粒一般超过4×106厘米3。如果气溶胶中含有的颗粒容积固定,那么 颗粒愈小,接触面愈大,这样,各种化学反应的速度也就更快。如 1毫升水组成1滴水,其直径为1.24厘米,面积为4.84厘米2,同 样1毫升水分为5.23亿粒、直径为10微米的小水滴,其面积达到 6000厘米3,这可以解释有时大气中有毒气体的浓度不大,但在雾天却对人体的危害很大。 由此可见,大气是一个由很多成分组成的。大气这些成分是我 们不可以须臾离开的。那些分量很少的可变成分,对人类和各种生 物的生存环境也是十分重要的。正是水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷 等的温室效应给我们提供了舒适的环境,正是平流层中的臭氧保护 我们免受太阳紫外线辐射的伤害,它们就是大气里的微量元素,是人类生存不可或缺的。 |