25千米以下干洁空气的主要成分及作用有以下几个方面:
1、氮气百分之78,作用是绿色植物进行光合作用的基本原料。
2、氧气百分之21,作用是为生命体提供基本生存环境。
3、氩气百分之09,作用是保护有效气体,阻挡有害气体。
4、二氧化碳,为大气层提供保温作用。
对流层的主要成分包括水蒸气、二氧化碳、氮气、氧气、氩气、氦气、氢气、氖气和少量的有机物。根据查询相关资料信息,大部分的气体(90%以上)都是由氧和氮组成的,余下的组成主要包括二氧化碳、水蒸气、氢和一些微量的气态物质,如颗粒物、硫氧化物和某些气态有机物。
空气的成分 气体 化学式 体积比 质量比 干燥空气在海平面的主要成分 氮 N2 78084 % 75518 % 氧 O2 20942 % 23135 % 氩 Ar 0934 % 1288 % 示踪气体 二氧化碳 CO2 0038 % 0058 % 氖 Ne 18180 ppm 1267 ppm 氦 He 5240 ppm 072 ppm 甲烷 CH4 1760 ppm 097 ppm 氪 Kr 1140 ppm 330 ppm 氢 H2 约500 ppb 36 ppb 一氧化二氮 N2O 317 ppb 480 ppb 一氧化碳 CO 50-200 ppb 50-200 ppb 氙 Xe 87 ppb 400 ppb 二氯二氟甲烷 (CFC-12) CCl2F2 535 ppt 2200 ppt 三氯一氟化碳 (CFC-11) CCl3F 226 ppt 1100 ppt 二氟一氯甲烷 (HCFC-22) CHClF2 160 ppt 480 ppt 四氯化碳 CCl4 96 ppt 510 ppt 三氟三氯乙烷 (CFC-113) C2Cl3F3 80 ppt 520 ppt 三氯甲烷 CH3-CCl3 25 ppt 115 ppt 二氯一氟乙烷 (HCFC-141b) CCl2F-CH3 17 ppt 70 ppt 二氟一氯乙烷 (HCFC-142b) CClF2-CH3 14 ppt 50 ppt 六氟化硫 SF6 5 ppt 25 ppt 溴氯二氟甲烷 CBrClF2 4 ppt 25 ppt 三氟一溴甲烷 CBrF3 25 ppt 13 ppt 总质量(干燥) 5135 · 1015 t 总质量(潮湿) 5148 · 1015 t 上表中列出空气在海平面上的成分。一般人们通过蒸馏液化的空气的方法来分离空气的成分。 氮 氮气是一种化学上非常惰性的气体。只有通过固氮它才进入氮循环,能够被生物利用。生物的胺基酸需要氮。通过反硝化作用氮回到空气中。在技术上人们使用哈伯固氨法将空气中的氮加工为肥料。固氮与反硝化作用基本上互相抵消,对空气中的氮的浓度没有影响。在深潜的过程中(潜水深度大于60米)压缩空气瓶中的氮要被氦代替,否则的话血液中溶的氮会导致氮麻醉。 氧 氧是一种重要的氧化剂,它使得空气具有氧化的作用。几乎所有化学燃烧和生理呼吸都需要氧。空气中的氧是通过光合作用产生的。在整个地球历史中通过光合作用所产生的氧的总量约是今天空气中氧的总量的20倍。 氩 氩是一种惰性气体。它基本上不参加化学反应。因此在焊接时氩用来当作保护气。此外由于它相对于空气而言导热性比较差,因此它也被用来作为窗玻璃之间的隔热气体。 水蒸气 按照空气湿度的不同空气中可以含0至4%体积比的水蒸气。一般空气中水蒸气的含量在01%体积比(极地)至3%体积比(热带)之间。地面附近的水蒸气平均含量为13% 随时间的变化 空气成分的浓度是亚稳定的。在一个人活着的时间里它的变非常小,但是它并不是自然常数。在地球历史上大气层不断变化,其组成成分曾经几度巨大地变化。今天的大气层组成是约35亿年前形成的。 目前空气成分变化最大的是工业化开始后二氧化碳的成分增加了约40%。有人认为这个人为的温室效应导致了全球变暖。 由于示踪气体的总量非常小,因此它们的变化幅度可以非常大,人的生产和其它自然现象(比如火山活动)就可以在短期导致其浓度的波动。 以上给出的数值基本上到100千米高度不变。但是由于不同高度大气化学的反应各不相同,因此在不同高度上尤其是示踪气体的浓度可以有很大的差别。在100千米以上重的气体的浓度下降。因此在高空氢和氦的浓度比在地面高得多,不过那里的空气密度也要低得多。 低浓度物质 除以上列出的主要成分太空气里还包含少量甲烷、二氧化硫(7千米以上骤减)、一氧化碳和臭氧。 其它示踪气体包括: 氟仿 过氧乙醘硝酸酯 二氧化氯 氮氧化物 二氧化硫 氡 汞
约八成是氮气 nitrogen,两成是氧气 oxygen,其他气体的总和祇是百分之一,其他气体包括氩气 argon、、氖气 neon、臭氧 ozone、氢气 hydrogen 等。
甲烷(沼气)在正常的干洁大气里,浓度要低于是60×10-18的体积分数。干洁空气(大气中除去水汽和各种杂质以外的所有混合气体统称干洁空气)主要成分是氮、氧、氩和二氧化碳,占空气总容积的9998%,而氖、氦、氪、氩、氙、臭氧和其它气气体总含量不足002%。
干洁空气各成分间的百分比数从地面直到85km高度间基本上稳定不变。这是由于这层大气中对流、湍流运动盛行,使得不同高度,不同地区间气体得到充分交换和混合的结果。而到85km以上的高层大气中,对流、湍流运动受到抑制,分子的扩散作用超过湍流扩散作用,大气的组分受地球重力分离作用,氢、氦等较轻成分的百分比数相对增多,气体间的混合比趋于不稳定。
要了解天空的组成必须提到大气层,地球是被大气层层层包裹起来的,所以也是我们所认识天空的另一种叫法。
大气层(atmosphere),地质学专业术语,地球就被这一层很厚的大气层包围着。大气层的成分主要有氮气,占781%;氧气占209%;氩气占093%;还有少量的二氧化碳、稀有气体(氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气)和水蒸气。大气层的空气密度随高度而减小,越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000千米以上,但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点,分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层,再上面就是星际空间了。
对流层在大气层的最低层,紧靠地球表面,其厚度大约为10至20千米。对流层的大气受地球影响较大,云、雾、雨等现象都发生在这一层内,水蒸气也几乎都在这一层内存在,还存在大部分的固体杂质。这一层的气温随高度的增加而降低,大约每升高1000米,温度下降5~6℃;动、植物的生存,人类的绝大部分活动,也在这一层内,因为这一层的空气对流很明显,故称对流层。对流层以上是平流层,大约距地球表面20至50千米。平流层的空气比较稳定,大气是平稳流动的,故称为平流层。在平流层内水蒸气和尘埃很少,并且在30千米以下是同温层,其温度在-55℃左右,温度基本不变,在30千米至50千米内温度随高度增加而略微升高。平流层以上是中间层,大约距地球表面50至85千米,这里的空气已经很稀薄,突出的特征是气温随高度增加而迅速降低,空气的垂直对流强烈。中间层以上是暖层,大约距地球表面100至800千米,最突出的特征是当太阳光照射时,太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收,因此温度升高,故称暖层。散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成。
大气层又称大气圈,是因重力关系而围绕着地球的一层混合气体,是地球最外部的气体圈层,包围着海洋和陆地,大气圈没有确切的上界,在离地表2000~16000公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子,在地下,土壤和某些岩石中也会有少量气体,它们也可认为是大气圈的一个组成部分,地球大气的主要成分为氮、氧、氩、二氧化碳和不到004%比例的微量气体,这些混合气体被称为空气,地球大气圈气体的总质量约为5136×10^21克,相当于地球总质量的086%,由于地心引力作用,几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内,其中75%的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内,根据大气温度垂直分布和运动特征,在对流层之上还可分为平流层、中气层、增温层等。大气层保护地表避免太阳辐射直接照射,尤其是紫外线;也可以减少一天当中极端温差的出现。
除此之外,还有两个特殊的层,即臭氧层和电离层。臭氧层距地面20至30千米,实际介于对流层和平流层之间。这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的,使氧分子变成了臭氧。电离层很厚,大约距地球表面80千米以上。电离层是高空中的气体,被太阳光的紫外线照射,电离层由带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的。电离层对电磁波影响很大,我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点,来实现电磁波的远距离通讯。
在地球引力作用下,大量气体聚集在地球周围,形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍发现有稀薄大气,有人认为,大气层的上界可能延伸到离地面6400公里左右。据科学家估算,大气质量约6000万亿吨,差不多占地球总质量的百万分之一。大气体积成分:氮78%、氧21%、氩093%、二氧化碳003%、氖00018%,此外还有水汽、尘埃、气溶胶及大粒度悬浮颗粒。由于地磁场的保护作用,使得大气层在太阳风及宇宙高能射线流的刮蚀作用下得以保存。
自然状态下,大气是由混合气体、水汽和杂质组成。除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。干洁空气的主要成分为7809%的氮,2094%的氧,093%的氩。这三种气体占总量的9996%, 其它 各项气体含量计不到01%,这些微量气体包括氖、氦、氪、氙等稀有气体。在近地层大气中上述气体的含量几乎可认为是不变化的,称为恒定组分。
在干洁空气中,易变的成分是二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等,这些气体受地区、季节、气象以及人类生活和生产活动的影响。正常情况下,二氧化碳含量在20km以上明显减少。近地层干洁空气组成如表1-1-1所示。
大气中组分是不稳定的,无论是自然灾害,还是人为影响,会使大气中出现新的物质,或某种成分的含量过多地超出了自然状态下的平均值,或某种成分含量减少,都会影响生物的正常发育和生长,给人类造成危害,这是环境保护工作者应研究的主要对象。
空气的成分可分三大类:
1干洁空气:主要由氮气、氧气、二氧化碳和稀有气体组成/
2水汽和固体杂质
3其他人类排放的气体---污染物。
二氧化碳最主要的作用是光合作用的基本原料。
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