ترکیبات اتمسفر

شناخت ترکیب و ساختار اتمسفر برای کنترل آلودگی هوا از مسایل ضروری شمرده می‌شود. بخش گازی هوا ، بجز بخارات و ذرات ، شامل ۷۸% نیتروژن ، ۲۱% اکسیژن ، ۱% آرگون (Ar) و ۰۳/۰% دی اکسیدکربن (CO۲) و نیز مقادیر جزیی از سایر گازهاست که بی‌اثرند. مواد غذایی آلی و معدنی در هوا بسیار جزئی و ناچیز است و میزان آب در هوا ، بجز موارد ابری و بارانی و مد و امثال آن بسیار کم است. فنلها ، اسیدهای آلی و الکلها از ذرات آلی اتمسفر بوده و معروفترین ذرات معدنی عبارتند از: نیتراتها ، سولفاتها و فلزاتی مانند آهن ، سرب ، منگنز ، روی و وانادیم.
● لایه‌های مختلف هوا
هوا یا اتمسفر دارای لایه‌ها و پوسته‌های مختلفی است که نزدیکترین آنها به زمین یا داخلی‌ترین آنها را تروپوسفر نامند.
▪ لایه تروپوسفر
این لایه که نزدیکترین لایه به زمین بوده و ۸۰% توده اتمسفری را تشکیل می‌دهد، مهمترین لایه برای پراکندگی میکروبهاست. قطر این لایه از ۱۷ کیلومتر در مناطق استوایی تا ۶ - ۸ کیلومتر در مناطق قطبی متغیر است. تروپوسفر خود به لایه‌های مختلفی تقسیم می‌شود که هر یک از نظر تنوع و تراکم میکروبی و جابجایی آنها با یکدیگر متنوع هستند.
۱) لایه بی‌حرکت یا ساکن:
این لایه کاملا در مجاورت سطح زمین قرار داشته و تغییرات آن بیش از هر لایه دیگری تابع تغییرات در سطح زمین است. قطر این لایه به هنگام طوفانهای شدید و باد ، بین یک میلیمتر تا ده سانتیمتر و در یک شب آرام و صاف در حدود ده متر است.
۲) لایه متحرک یا آشفته:
این لایه با گذشتن چرخشهای هوا از روی اشیا و شکستن لایه‌های سطحی مجاور زمین تشکیل می‌شود. اینگونه جابجایی‌ها ، ذرات و اجزا را در مسیرهای عمودی و افقی به حرکت در می‌آورد.
۳) لایه انتقالی:
این لایه که ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ متر قطر دارد، در بالای لایه آشفته قرار گرفته است. در این لایه با افزایش ارتفاع ، دما کاهش می‌یابد.
۴) لایه بیرونی یا مرزی:
در این لایه که خارجی‌ترین لایه تروپوسفر است هیچ گونه جابجایی و آشفتگی دیده نمی‌شود، ولی ذرات می‌توانند به روش انتقالی به این لایه برسند. در این لایه حرارت به نسبت ارتفاع از سطح زمین کاهش می‌یابد و به حداقل خود یعنی ۴۰- تا ۸۰- درجه سانتیگراد برسد، تغییرات حرارتی در طول شبانه روز در این لایه دیده نمی‌شود.
● بارانهای اسیدی
یکی از جدیدترین تغییرات در تروپوسفر عبارت است از پدیده بارانهای اسیدی. باران یا نشست اسیدی هنگامی بوجود می‌آید که گازهای متصاعد شده اکسیدهای سولفور (SOx) و اکسیدهای نیتروژن (NOx) در مجاورت نور خورشید با بخار آب واکنش شیمیایی داده تشکیل ترکیبات اسیدی قوی ، نظیر اسید سولفوریک (H۲SO۴) و اسید نیتریک (HNO۳) می‌دهند. این ترکیبات همراه با سایر ترکیبات آلی و غیر آلی به صورت گازهای حاصل از احتراق و ذرات جامد بر زمین فرود می‌آیند و یا همراه با قطرات باران ، دانه‌های برف ، یا شبنم به سطح زمین می‌رسند.
● اثرات نشست اسیدی
متناسب با حساسیت اکوسیستم‌هایی که این نشست‌ها در آن فرود می‌آیند، اثرات نشست اسیدی متفاوت است در برخی از نواحی شدیدا بافری ، ترکیبات اسیدی طی سالها بی‌آنکه افزایش قابل ملاحظه‌ای در اسیدیته آب یا خاک بوجود آورند، می‌توانند نشست کنند. اما حین نشست در جاهایی که به مقدار کم بافری هستند، می‌تواند سبب افزایشهای شدید اسیدیته شود.
▪ کاهش لایه ازن
لایه ازن (O۳) در استراتوسفر در اثر واکنش ازن با کلر آزاد شده از فلوئور ، کلر و کربنهای مصرفی در اسپری‌ها در حال از میان رفتن است از آنجا که ازن در اتمسفر سبب کاهش تابش فوق بنفش در سطح زمین می‌گردد و نیز تابش فوق بنفش به مقدار زیاد به گیاهان و جانوران آسیب می‌رساند. کمبود ازن بالقوه می‌تواند موجب بروز یک مشکل جدی شود.
▪ حرکت هوا در ترپوسفر
در داخل تروپوسفر هوا دائما به صورت چرخش در حرکت است. قطر این چرخش از یک سانتیمتر تا چند کیلومتر متغیر است. انرژی جنبشی برای این حرکتها ، از پرتوهای خورشیدی با طول موجهای کوتاه تامین می‌شود. تابش خورشید بر سطح زمین و سطوح مختلف ، موجب گرم شدن این سطوح می‌شود. هوای مجاور این سطح نیز بتدریج گرم شده و به دلیل انبساط به طرف بالا حرکت می‌کند. در مقابل هوای سرد جایگزین آن شده و مجددا با گرم شدن این هوا جابجایی تکرار می‌شود و یک جابجایی مداوم هوا را موجب می‌گردد و این حرکت و جابجایی هوا که عامل حرکت افقی ذرات و میکروبها در سطح زمین است، از طریق حرارت نقاط مختلف زمین ، فصول سال و کوهها تنظیم می‌شود.
▪ گردش آب در تروپوسفر
تروپوسفر همواره حاوی مقدار زیادی بخار آب است. مقدار این آب به اندازه‌ای است که می‌تواند تمام سطح زمین را با لایه‌ای از آب به قطر Cm۲/۵ بپوشاند. این میزان آب مرتبا به صورت نزولات به سطوح زمین آمده و مجددا در اثر تبخیر وارد هوا می‌‌شوند. زمان این گردش بطور متوسط ۹ روز است. شکل این نزولات ، تراکم و شدت آن ، بستگی به تراکم بخار آب ، حرارت در ارتفاعات مختلف باد ، ارتفاع ابر و سایر عوامل دیگر دارد تبدیل بخار به آب با تشکیل ذرات کوچکی که کمتر از یک میکرومتر قطر دارند شروع می‌شود و سپس این ذرات به هم متصل می‌شوند و هنگامی که بطور کافی سنگین شوند، به طرف پایین سقوط می‌کنند.
▪ حرارت
بطور کلی با دور شدن از سطح زمین درجه حرارت هوا بتدریج کاهش می‌یابد، و این کاهش دما در حدود یک درجه سانتیگراد به ازای هر ۱۵۰ متر است. ولی از ارتفاع ۱۰ تا ۱۶ کیلومتری از سطح زمین ، درجه حرارت با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد.