ترکیب شیمیایی جو زمین: شناخت گازهای اصلی و آثار آلودگی هوا

تقریباً تمام جو زمین (هوا) از پنج گاز اصلی تشکیل شده است: نیتروژن، اکسیژن، بخار آب، آرگون و دی اکسید کربن. چندین ترکیب دیگر نیز در هوا به میزان کم وجود دارند.

در ادامه، خلاصه ای از ترکیب شیمیایی جو زمین ارائه می شود. همچنین توضیح می دهیم که چگونه ترکیب هوا بر اساس منطقه جغرافیایی و زمان روز تغییر می کند.

ترکیب شیمیایی هوای ما

• گاز نیتروژن، اصلی ترین جزء هوا است.
• نیتروژن، اکسیژن، بخار آب، آرگون و دی اکسید کربن حدود 99% ترکیب هوا را تشکیل می دهند.
• گازهای کمیاب در جو زمین شامل نئون، متان، هلیوم، کریپتون، هیدروژن، زنون، ازن و بسیاری از عناصر و ترکیبات دیگر هستند.
• ترکیب هوا از یک مکان به مکان دیگر متفاوت است و بستگی به این دارد که آیا روز است یا شب.

جدول عناصر و ترکیبات موجود در هوا

در زیر ترکیب هوا بر حسب درصد حجم در سطح دریا در دمای 15 درجه سلسیوس و فشار 101325 پاسکال آورده شده است.

• نیتروژن -- N2 -- 78.084%
• اکسیژن -- O2 -- 20.9476%
• آرگون -- Ar -- 0.934%
• دی اکسید کربن -- CO2 -- 0.04%
• نئون -- Ne -- 0.001818%
• متان -- CH4 -- 0.0002%
• هلیوم -- He -- 0.000524%
• کریپتون -- Kr -- 0.000114%
• هیدروژن -- H2 -- 0.00005%
• زنون -- Xe -- 0.0000087%
• ازن -- O3 -- 0.000007%
• دی اکسید نیتروژن -- NO2 -- 0.000002%
• ید -- I2 -- 0.000001%
• منواکسید کربن -- CO -- بسیار کم
• آمونیاک -- NH3 -- بسیار کم

نیتروژن، اکسیژن و آرگون سه جزء اصلی جو زمین هستند. غلظت بخار آب متغیر است اما به طور میانگین حدود 0.25% از جو را تشکیل می دهد. دی اکسید کربن و سایر عناصر و ترکیبات به عنوان گازهای کمیاب شناخته می شوند. گازهای کمیاب شامل گازهای گلخانه ای مانند دی اکسید کربن، متان، اکسید نیتروژن و ازن می شوند. به جز آرگون، سایر گازهای نجیب نیز عناصر کمیاب هستند (اینها شامل نئون، هلیوم، کریپتون و زنون می باشند). آلاینده های صنعتی شامل کلر و ترکیبات آن، فلورین و ترکیبات آن، بخار جیوه، دی اکسید گوگرد و هیدروژن سولفید هستند. سایر اجزای جو زمین شامل هاگ ها، گرده، خاکستر آتشفشانی و نمک ناشی از پاشش دریا می باشد.

بخار آب در جو

اگرچه جدول CRC بخار آب (H2O) را لیست نکرده است، اما هوا می تواند تا 5% بخار آب داشته باشد که معمولاً بین 1 تا 3% متغیر است. دامنه 1-5% بخار آب را به سومین گاز رایج تبدیل می کند (که درصدهای دیگر را به تناسب تغییر می دهد). محتوای آب نحوه تبخیری که دما دارد، متفاوت است. هوای خشک از هوای مرطوب متراکم تر است. با این حال، گاهی اوقات هوای مرطوب شامل قطرات واقعی آب است که می تواند آن را متراکم تر از هوای مرطوبی کند که فقط شامل بخار آب است.

آلودگی هوا

آلودگی هوا بسته به موقعیت جغرافیایی و همچنین جایی که در ستون هوا رخ می دهد متفاوت است. آلاینده ها شامل مواد شیمیایی، ذراتی مانند گرد و خاک و خاکستر، و مواد زیستی، مانند گرده و باکتری ها هستند.

لایه اوزون

ازن (O3) به طور نامنظم در جو زمین توزیع شده است. لایه اوزون بخشی از استراتوسفر است که از 15 تا 35 کیلومتر (9.3 تا 21.7 مایل) ارتفاع دارد. با این حال، ضخامت آن بسته به موقعیت جغرافیایی و فصل متغیر است. لایه اوزون حاوی حدود 90% ازن جوی است و غلظتی بین 2 تا 8 قسمت در میلیون دارد. با اینکه این غلظت ازن بسیار بالاتر از مقداری است که در تروپوسفر وجود دارد، اما ازن همچنان فقط یک گاز کمیاب در لایه اوزون محسوب می شود.

هموسفری و هتروسفری

هموسفری، بخشی از جو است که به دلیل تلاطم جوی، ترکیب نسبتاً یکنواختی دارد. در مقابل، هتروسفری بخشی از جو است که در آن ترکیب شیمیایی عمدتاً با توجه به ارتفاع متغیر است.

هموسفری زمین شامل لایه های پایینی جو است: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر و ترموسفر پایینی. مرز تلاطم، در حدود 100 کیلومتر یا 62 مایل، لبه فضا و تقریباً حد هموسفری محسوب می شود.

بالای این لایه، هتروسفری شامل اگزوسفر و ترموسفر است. بخش پایینی هتروسفری شامل اکسیژن و نیتروژن است، اما این عناصر سنگین تر در ارتفاعات بالاتر وجود ندارند. هتروسفری بالایی تقریباً به طور کامل از هیدروژن تشکیل شده است.