대기의 분류
성층권
성층권은 대류권 상부에서부터 고도 약 50km까지의 대기권을 지칭하며 고도에 따라 온도가 증가하는 안정한 층입니다. 성층권에 존재하는 오존과 산소 등은 자외선을 흡수하기 때문에 성층권 하부보다는 상부의 온도가 높고 대기가 안정하기 때문에 오염물질들이 잘 섞이지 않아 대류권을 통해 성층권에 도달한 아산화질소, CFCs 등은 매우 느린 속도로 성층권 상부로 상승하게 됩니다. 성층권에 존재하는 오존은 자연적 혹은 광화학적 반응에 의해 형성되며 생물학적으로 유해한 자외선을 막아 주는 필수 성분입니다.
중간권과 열권
중간권과 열권은 성층권의 상부에 존재하는 대기층으로 지표에서 멀리 떨어져 있기 때문에 기후나 오염물질의 이동에 큰 영향을 미치지 못합니다. 따라서 이 두 층에서는 오염이 거의 일어나지 않거나 하부에서 발생한 오염에 전혀 영향을 받지 않습니다.
고도에 따른 압력과 밀도변화
고도가 증가할수록 중력이 약해지기 때문에 대기의 밀도는 감소합니다. 따라서 대기질량의 약 99.9%가 대류권과 성층권에 존재하며, 이 중에서도 약 50%가 지표면에서 약 6km 이내에 분포합니다. 대기압은 대기의 밀도가 작아질수록 급격히 감소하여 약 6km 고도에서는 해수면 대기압의 50% 정도로 감소합니다.
대기의 화학조성
대기는 질량기준 혹은 부피기준으로 99% 이상이 질소, 산소, 아르곤으로 이루어져 있습니다. 대기의 대부분을 차지하는 이들 가스는 네온, 헬륨, 크립톤과 함께 수백만년 동안 그 농도가 변하지 않고 있으며 미량으로 존재하는 다른 성분들은 인간활동이나 토양과의 반응 등을 통해 농도가 변합니다. 대기를 구성하는 있는 가스와 일부 원소들의 농도 및 대기 중에서의 체류시간이 제시되어 있습니다. 그러나 농도의 변화는 단기간 동안의 관찰로는 알 수 없기 때문에 정확히 알려져 있지 않아 현재까지도 논쟁의 대상이 되고 있습니다.
질소
질소는 화학작용을 거의 일으키지 않기 때문에 대기 중에서 자연적으로 제거되지 않으며 지구화학적 순환이 매우 복잡하기 때문에 체류시간이 알려져 있지 않습니다.
산소
산소는 식물의 광합성에 의해 형성되며 생물체의 호흡, 풍화과정 중 암석과의 반응, 연소 등에 의해 제거됩니다. 대기 중에서의 체류시간은 약 700만 년입니다.
이산화탄소
온실효과를 유발하는 이산화탄소의 농도는 화산분출이나 호흡, 연소 등에 의해 생성되며 식물에 의한 광합성, 바다에서의 탄산염암 생성 등으로 제거된 것입니다. 대기 중 이산화탄소 농도는 계속 증가하여 1900년에는 약 300인데 비해 1990년대 중반에는 약 355의 농도를 보이고 있습니다. 계절에 따라 이산화탄소 농도는 변하며, 여름에는 육상식물들의 활발한 광합성으로 인해 농도가 약간 감소하지만 가을과 봄 사이에는 미생물의 유기물 분해 등으로 농도가 약간 증가합니다. 흔히 이산화탄소의 농도는 화석연료의 연소 때문에 증가하는 것으로 생각되나 실제로 화석연료의 연소에 의해 연간 배출되는 이산화탄소의 양은 유기물 분해에 의한 발생량의 약 10%에 불과합니다.
메탄
탄소가 함유된 또 다른 가스로 메탄이 있습니다. 메탄은 주로 소택지나 자연적인 가스의 방출, 흰개미의 활동에 의해 발생하며 농도는 지난 수십 년 동안 상당 증가하고 있습니다.
아산화질소와 암모니아
아산화질소와 암모니아는 자연적으로 토양에서 방출되거나 토양에 흡착되며 비료를 투입하고 난 후에 농도가 증가합니다. 대기 중 아산화질소의 농도는 서서히 증가하나 거의 반응성이 없어 긴 체류시간을 가집니다. 암모니아는 산업지역에서 높은 농도를 보입니다.
질소산화물
이산화질소는 사산화질소, 일산화질소와 함께 질소산화물로서 주로 화석연료의 연소에 의해 발생합니다. 아산화질소와는 달리 대기 중에서 반응성이 매우 높으며 쉽게 질산으로 산화되어 산성비의 원인이 됩니다.
일산화탄소
일산화탄소는 토양 중의 미생물에 의해 흡착되어 빠르게 이산화탄소로 산화되며 자동차의 통행이 많은 출퇴근시간에 높은 농도를 보입니다.
오존
태양광의 자외선과 오염된 대기와 반응하여 발생하는 오존은 인간이나 식물에 해를 주기 때문에 미국 EPA에서는 오존 농도를 대기오염의 지표로 채택하였습니다.
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