3.2. Фізико-хімічні параметри атмосферного повітря

До основних фізико-хімічних параметрів, що характеризують стан атмосферного повітря, відносять: тиск, густину, температуру, абсолютну та відносну вологість, хімічний склад атмосферного повітря (атмосфери).

Тиск атмосферного повітря  в залежності від висоти і температури визначають за барометричною  формулою:

P₁  =  P₂ eхр (-μ(H₁ - H₂)g/RT;

 де  P₂  – тиск на геометричній висоті  H₂ ;

  P₁ – тиск на геометричній висоті H₁ ;

  Т – середнє значення температури між геометричними висотами;

  R – універсальна газова постійна;

  g – прискорення вільного падіння.

Густину атмосферного повітря  безпосередньо не вимірюють, її розраховують за формулою:

ρ = ρ_oPT_o/P_oT;

де ρ_o= P_o /RT_o = 29/22,4 = 1,29 [кг/м³];

P_o, T_o – тиск і температура за нормальних умов;

P, T  – тиск і температура реальних умов (на певній висоті над рівнем моря);

R – універсальна газова постійна.

Температура атмосфери, як згадувалось вище,   залежить від висоти над рівнем моря. Крім того, локальна температура в кожній точці атмосфери безперервно змінюється з бігом часу. Внаслідок різної зміни густини і складу окремих атмосферних потоків температура міняється скачкоподібно.

Абсолютна вологість – це відношення маси вологи в повітрі до  маси сухого повітря.

Відносна вологість - це відношення абсолютної вологості до максимально можливої за тих же умов (температури і тиску).

Хімічний склад атмосфери.  Знання природного хімічного складу атмосфери необхідно для того, щоб легко встановлювати присутність в ній сторонніх домішок і розглядати їх, як інгредієнти, забрюднюючі атмосферу.

Азот – N₂, вміст його в атмосфері складає 78,09% об'ємних. Це мало-активний хімічний елемент. Разом з тим, роль азоту в процессах, протікаючих на землі, надзвичайно велика. Досить згадати про те, що азот входить до складу білків, амінокислот, нуклеїнових кислот. Причому в синтезі білкових тіл бере участь, як атмосферний азот, так і його сполуки аміаку, нітрати. Таким чином, азот не тільки відіграє важливу роль в життєвих процесах на землі, але він є носієм атмосферного повітря, тому що складає її основну масу.

Кисень  –  О₂, вміст досягає 20,94% об'ємних. Відіграє надзвичайно важливу роль у біологічних процесах на Землі. Входить до складу багатьох органічних сполук і є рушійною силою окисних процесів, які лежать в  основі розвитку живих організмів та рослинності на землі. Велика роль кисню в технологічних процесах, при синтезі хімічних речовин.

Діоксид вуглецю –  СО₂, після азоту і кисню є найбільш розповсюдженим хімічним елементом в атмосфері. Його вміст на різних висотах знаходиться в межах 0,02-0,04% об'ємних. Оксид вуглецю активно бере участь у процесах обміну світового океану, тваринного і рослинного світу. За останні десятиріччя намітилася тенденція постійного зростання концентрації СО₂  в атмосфері. За даними дослідників, за останнє сторіччя концентрація СО₂  в атмосфері зросла на 70%. Кількість оксиду вуглецю зростає за рахунок спалювання вугілля, нафти, газу та інших видів палива.

Озон  –  О₃ , на відміну від інших газів, які входять у склад атмосфери, відіграє унікальну роль. Вміст озону знаходиться в межах 0,001-0,000001% у залежності від висоти. Максимальна кількість його фіксується на висоті 20-35 км у стратосфері. Основна функція озону полягає в захисті від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання всього живого на поверхні Землі. Весь озон, що є в атмосфері, відповідає шару газу, який охоплює земну поверхну товщиною 3 мм. Хімізм утворення озону наступний:

О₂  + hν → 2О*

О₂  + О* → О₃

Крім того, до складу атмосферного повітря входять так звані інертні гази (аргон, неон, криптон, гелій). Внаслідок малої хімічної активності в атмосферних процесах вони не беруть участі. Крім перерахованих газів, у склад атмосферного повітря входять: окисли азоту, сірки, вуглецю (ІІ), сірководень, аміак, метан та водяні пари. Основна маса парів води знаходиться на висоті 5-6 км від поверхні Землі. Слід зауважити і те, що в склад атмосферного повітря, крім перерахованих газів і вологи, обов'язково входить пил найрізноманітнішого походження. Наведені вище компоненти – це постійні складові атмосфери.

Протікання в атмосфері незворотніх фізико-хімічних процесів мало б призвести до швидкої зміни її хімічного складу. В дійсності склад атмосфери залишається постійним протягом великого проміжку часу. Це відбувається тому, що має місце кругообіг речовин в природі.