大氣是地球上一切生命賴以生存的氣體環(huán)境。一個(gè)成年人每天大約要呼吸10-12m“空氣，其質(zhì)量約為每人每天攝取食物的10倍，飲水的3-4倍。充足潔凈的空氣對(duì)人類健康是不可缺少的。大氣層的重要性還在于吸收來自太陽(yáng)和宇宙空間的大部分高能宇宙射線和紫外輻射，是地球生命的保護(hù)傘。同時(shí)，大氣層是地球維持熱量平衡的基礎(chǔ)，為生物創(chuàng)造了一個(gè)適宜的溫度環(huán)境。
一、大氣的組成
大氣是由多種氣體組成的混合氣體。大氣的總質(zhì)量為5.14×1018kg。另外，大氣中還含有少量的懸浮固體顆粒和液體微滴。大氣中除去水汽、液體和固體雜質(zhì)外的混合氣體稱為“干潔大氣”，即干燥清潔的空氣。干潔大氣的組成包括的主要成分是氮、氧、氫三種氣體，占大氣總體積的99.99%（體積分?jǐn)?shù)），加上二氧化碳后，則占大氣總體積的99.996（體積分?jǐn)?shù)）。次要成分主要是稀有氣體，還有微量的有毒氣體（NO、NO2、O3、CO、SO2、H2S)。這些有毒氣體的天然本底值一般小于百萬(wàn)分之一。在90km以下的大氣層中，空氣密度是隨高度的增加而減小的，但大氣中的主要成分的組成比例卻幾乎沒有變化。
由于空氣的垂直運(yùn)動(dòng)、水平運(yùn)動(dòng)以及分子擴(kuò)散，使得干潔空氣的組分比例直到距地面90~100km的高度還基本保持不變，因此可將其視為大氣中的恒定組分。其主要原因是氮?dú)夂拖∮袣怏w的性質(zhì)不活潑，而自然界中由于燃燒、氧化、巖石風(fēng)化、呼吸、有機(jī)物腐解所消耗的氧基本上又由植物光合作用釋放的氧所補(bǔ)償。
大氣中的水汽含量隨時(shí)間、地域、氣象條件的不同而變化。水汽在干旱地區(qū)可低到0.02%，而在溫濕地帶可高達(dá)6%。大氣中的水汽含量雖然不大，但對(duì)天氣變化卻起著重要
的作用，因而也是大氣中的重要組分之一。
懸浮微粒是指由于自然因素而生成的顆粒物，如巖石的風(fēng)化、火山爆發(fā)、宇宙落物以及海水濺沫等。無(wú)論是懸浮微粒的含量、種類，還是化學(xué)成分都是變化的。
根據(jù)上述組分含量可以很容易地判定大氣中的外來污染物。若大氣中某個(gè)組分的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述標(biāo)準(zhǔn)含量時(shí)，或自然大氣中本來不存在的物質(zhì)在大氣中出現(xiàn)時(shí)，即可判定它們是大氣的外來污染物。在上述各個(gè)組分中，一般不把水分含量的變化視為外來污染物。
二、大氣層的結(jié)構(gòu)
大氣層的結(jié)構(gòu)是指氣象要素的垂直分布情況，如氣壓、氣溫、大氣密度和大氣組成等，其厚度大約為1×104km。由于受地心引力的作用，大氣層中的大氣分布是不均勻的，海平面上的大氣最稠密，近地層的大氣密度隨高度增加而迅速變小，大氣氣溫也隨其與地面的垂直高度變化而改變。
根據(jù)1962年世界氣象組織（WMO）執(zhí)行委員會(huì)正式通過國(guó)際大地測(cè)量和物理聯(lián)合會(huì)（IUGG）所建議的分層系統(tǒng)，即根據(jù)大氣溫度隨高度垂直變化的特征，將大氣層分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱層和逸散層。
1．對(duì)流層
對(duì)流層是大氣的最底層，它的厚度隨緯度和季節(jié)而變化。在赤道附近，對(duì)流層厚度為16~8km；在中緯度地區(qū)，對(duì)流層厚度為10~12km；在兩極附近，對(duì)流層厚度為8-9km。而且對(duì)流層厚度，夏季較厚，冬季較薄。對(duì)流層的特點(diǎn)有如下幾條。
①對(duì)流層中，底層的空氣受熱不均勻時(shí)，因氣團(tuán)受熱膨脹上升、冷卻收縮下沉的原因，出現(xiàn)氣體的對(duì)流運(yùn)動(dòng)。對(duì)流強(qiáng)烈時(shí)，氣體垂直上升速度可以達(dá)到30-40m/s。這樣，可以使對(duì)流層上下的空氣發(fā)生交換。這樣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)使污染源排放到大氣中的污染物可以傳輸?shù)竭h(yuǎn)方，而且由于分散作用，使污染物的濃度下降。
②氣溫隨垂直高度的增大而降低，大約每上升100m，溫度下降0.65℃。
③對(duì)流層平均厚度為10~12km，僅為大氣層厚度的1%，但其空氣密度很大，對(duì)流層空氣質(zhì)量為大氣層總質(zhì)量的75％，而且?guī)缀跛械乃魵舛技性趯?duì)流層。
④對(duì)流層受地球表面的影響最大，存在著強(qiáng)烈的垂直對(duì)流作用和較大的水平運(yùn)動(dòng)。隨著空氣的上下對(duì)流和水平移動(dòng)，雨、雪、云、霧、雹、霜等主要的天氣現(xiàn)象和過程都發(fā)生在對(duì)流層。在對(duì)流層的靠近地面的1-2km的近地層（亦稱摩擦層或邊界層），由于受地形、生物的影響，局部空氣現(xiàn)象更是復(fù)雜多變，也是大氣污染物活躍的區(qū)域。
2．平流層
平流層是對(duì)流層以上到距地面大約50km的大氣層。在25km以下的底層，隨垂直高度的增大，氣溫幾乎保持不變，稱作等溫層。從25km高度開始，隨垂直高度的增大，氣溫逐漸升高，到平流頂層，溫度可接近273.15K，稱作逆溫層。在高約15~35km的范圍內(nèi)，有厚約20km的一層臭氧層。在離地表20.30km處，臭氧的濃度最大。平流層的特點(diǎn)有如下幾條。
①在平流層內(nèi)，由于存在上熱下冷，使上部氣體的密度小于下部氣體的密度，空氣垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)很小，只能隨地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生平流運(yùn)動(dòng)。
②由于臭氧層能強(qiáng)烈地吸收太陽(yáng)紫外輻射而分解為氧原子和氧分子，而當(dāng)它們重新化合為臭氧分子時(shí)，又釋放出大量的熱能，使平流層上部的大氣溫度明顯上升。同時(shí)，臭氧層吸收了危害生命的大部分太陽(yáng)紫外輻射，充當(dāng)了地球生命的保護(hù)傘。
③進(jìn)入平流層的污染物擴(kuò)散速率較慢，停留時(shí)間較長(zhǎng)，有的可達(dá)數(shù)十年。污染物會(huì)因平流運(yùn)動(dòng)在大氣圈內(nèi)形成一層薄層，使污染物蔓延分布在全球。
④沒有對(duì)流層中的那些云、雨、風(fēng)暴等天氣現(xiàn)象，大氣透明度好、氣流穩(wěn)定，現(xiàn)代超音速飛機(jī)多在平流層底部飛行。
3．中間層
中間層是平流層頂以上距地面約80km高度的一層。其顯著特點(diǎn)是氣溫隨高度的增加而降低，在中間層頂部溫度可降到190.15~160.15K。這種溫度分布下高上低的特點(diǎn)，使得中間層空氣有強(qiáng)烈的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，垂直混合明顯。在60km高度以上，受陽(yáng)光照射，大氣分子開始解離。
4．熱層
熱層（又稱暖層）是中間層頂以上距地球表面大約800km高度的一層。該層的下部主要由分子氮所組成，而上部是由原子氧所組成。由于太陽(yáng)和宇宙射線的作用，熱層中大氣的垂直溫度分布特征與平流層相似，其溫度隨高度增加而急劇上升，頂部可達(dá)到1000K以上。
同時(shí)熱層中的氣體分子大都被解離，存在著大量的離子和電子，故熱層也稱為解離層。解離層能將地面發(fā)射的無(wú)線電波返回地面，對(duì)全球的無(wú)線電通信具有重要意義。
5．逸散層
逸散層距地面在800km以上，是大氣層的最外層，也稱為外層。因?yàn)槠溥h(yuǎn)離地面，空氣極為稀薄，氣溫高，氣體分子受地球引力極小，因而大氣質(zhì)點(diǎn)會(huì)不斷地向星際空間逃逸。逸散層也是從大氣層逐步過渡到星際空間的一層，可以看作地球大氣與外太空的交界區(qū)域。
