Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chương 2 cung cấp cho học viên các kiến thức về cấu trúc và thành phần khí quyển; cấu trúc các tầng của khí quyển gồm: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung quyển, tầng điện ly, tầng ngoài; các thành phần của không khí gồm: thành phần không khí lớp sát mặt đất, cacbonic, oxy;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ CH¬NG CấU TRC Và THàNH PHầN KHí QUYểN Cấu trúc khÝ qun Tỉng träng lỵng cđa khÝ qun: 5,136.1015 tÊn Tổng trọng lợng địa quyển: 5,96.1021 Tổng trọng lỵng cđa thủ qun: 1,4.1018 tÊn Träng lỵng khÝ qun tơng đơng với trọng lợng 76 cm Hg phủ bề mặt địa cầu (1AT = 760mmHg) Mật độ không khí ()ở đk 00C, P= 760mmHg 1,293 kg/m3 Thể tích riêng không khí đại lợng nghịch đảo mật độ không khí : V = 1/ (1) C«ng thøc Claypayron: PV = RT (2) Ta cã: = P/RT (3) R: h»ng sè chÊt khÝ (1/0,4845); P: áp suất khí quyển; T: nhiệt độ tuyệt đối không khí 2.1 TầNG đẩI LU (TROPOSPHERE) 2.1 TầNG ®ÈI LU (TROPOSPHERE) Bảng 2.1 Nhiệt đ Líp khÝ sát mặt đất dày 10-12 km k h ả o s t l ú c h ( h G M T ) c c m (ở xích đạo: 16 km, cùc: km) Mực (mét) TËp trung hÇu hết không khí khí quyển: Tới độ cao 5km chiếm 50% không khí Tới độ cao 20km chiếm 95% không khí Nhiệt độ giảm dần theo đọ cao: Trung bình lên cao 100m nhiệt độ giảm 0,650C Thăng đoạn nhiệt khô, lên cao 100m nhiệt độ giảm 0,8 - 10C Thăng đoạn nhiệt ẩm, lên cao 100m nhiệt độ giảm 0,5 0C Thỏng I a o t i Hà Nội - 9 ) Ttb Tmax Tmin Ttb Tmax Tmin 14,6 23,0 5,5 27,3 31,4 21,6 200 13,8 21,7 3,5 26,2 31,9 20,3 500 12,5 24,7 0,9 25,2 30,0 19,1 1000 10,6 21,4 0,6 22,8 27,7 16,0 1500 9,3 19,1 -1,5 20,0 24,8 15,3 2100 7,9 18,1 -1,7 16,6 20,8 2,0 3100 5,0 14,2 -3,7 11,1 15,7 7,9 Tới độ cao 10km chiếm 75% không khí Tới độ cao 12km chiếm 80% không khí c (S liệu 30 nă Tháng VII Nguồn: TS Hoàng Thị Phương Hng (i khớ tng cao khụng) 2.1 Tầng đối lu (Troposphere) Khí áp giảm dần theo độ cao: §é cao (km) KhÝ ¸p (mmHg) 2,0 4,0 6,0 760 598 465 358 Không khí chứa nhiều n-ớc: độ ẩm t-ơng đối thay đổi từ - 100% Không khí th-ờng phát triển dòng thăng, dòng giáng (đối l-u) Là tầng khí có nhiều biến đổi vật lý phức tạp tạo nên t-ợng thời tiết Lp Hc Phn VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Tia tử ngoại phân huỷ tng ụ zụn nh th no: 2.2 TầNG BìNH LUU (STRATOSPHERE) Ơzơn tầng bình lưu tồn cân động, hấp thụ xạ tử ngoại bị phân huỷ: Giíi h¹n tõ 12 đến 50 km tầng khí biến động, yên tĩnh Không khí th-a loÃng hầu nh- n-ớc Không khí vận chuyển theo h-ớng từ tây sang đông ổn định nên gọi Bình l-u (gió Tây) Đ-ợc phân làm lớp theo đặc điểm nhiệt độ nh- sau: O3 + xạ tử ngoại = O2 + O O2 + xạ tử ngoại = O + O Và ôzôn tái tạo trở lại: O + O2 = O3 Các chất Clorofluorocacbon (CFC), (CH4), (N2O), (NO) có khả thúc đẩy phân hủy tầng ơzơn Trong tự nhiên CFC xâm nhập cách chậm chạp vào tầng ơzơn khí quyển, tiếp xúc với tia tử ngoại, CFC giải phóng Cl tự +/ Lớp 12 - 25 km: Không khí có nhiệt độ không đổi (khoảng -55 đến 760C), yên tĩnh, có biÕn ®ỉi +/ Líp 25 ®Õn 50 km: nhiƯt ®é tăng dần theo độ cao không khí chứa nhiều khí ôzôn (o3) hấp thu xạ tử ngoại tia vũ trụ Nhiệt độ cực đại tới +100C Clo kết hợp với O nguyên tử theo phản ứng: Cl + O = ClO Quan sát cho thấy, Cl tầng bình lưu thường tồn dạng bền vững HCl, ClONO2 Vào mùa đông, Vùng Nam cực lạnh nên tầng bình lưu xuất đám mây băng, tạo hội cho Cl giải phóng khỏi dạng bền vững Mùa xuân đến, gặp ánh sáng MT, Cl phân hủy O lỗ thủng ô zôn nam cực lớn Một CFC phá huỷ hàng nghìn phân tử ôzôn Hoạt động tương tự trình phân huỷ ơzơn cịn có Brơm, NO OH - Lỗ thủng ôzôn dùng để suy giảm ôzôn thời năm hai cực Trái đất Kích thước lỗ thủng tầng ô zôn: Năm 2007 25 triệu km2 Năm 2008 27 triệu km2 6/9/2009 24 triệu km2 Diện tích Nam cực 14 triệu km2 Diện tích Bắc Mỹ 24,7 triệu km2 Hội nghị Motrean (1987) cấm CFC 2.3 TÇng Trung qun (Mesosphere): Giới hạn từ 50 -85 km nhiệt độ không hạ xuống theo độ cao (-70 đến -800C) Không khí phát triển dòng đối lu yếu 2.4 Tầng điện ly (Thermosphere) Còn gọi tầng nhiệt hay tầng ion Giới hạn từ 85 đến 1000 km Các phân tử không khí bị phân tích thành ion mang (O++, O , NO+ ) Mật độ ion hoá cao độ cao: 100 180 km Nhiệt độ không khí cao thờng xuyên có phóng từ 200 đến hàng nghỡn 0C) 2.5 Tầng (ngoại - exosphere) Giới hạn độ cao từ 1000 km đến khoảng 3000 km Vợt giảm dần khoảng chân không vũ trụ (out space) Không khí vô tha loÃng, tồn dạng túi khí, chủ yếu Hydro Heli điện điện (nhiệt độ thành phần Lp Hc Phn VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghip Vit Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ BảNG THàNH PHầN KHôNG KHí KHôNG Bị ô NHIễM Tên chất Nitơ Oxy Argon Cacbonic Neon Heli Metan Kripton Hydro Nitơ Ôxit Cacbon monoxit «zon Sulfur dioxit Nit¬ dioxit C«ng thøc TØ lƯ N2 O2 Ar CO2 Ne He CH4 Kr H2 N2O CO O3 SO2 NO2 78,09% 20,94% 0,93% 0,032% 18 ppm 5,2 ppm 1,3 ppm 1,0 ppm 0,5 ppm 0,25 ppm 0,10 ppm 0,02 ppm 0,001 ppm 0,001 ppm Khèi l-ỵng KQ (tÊn) 3850 1012 1180 1012 65 1012 2,5 1012 64 109 3,7 109 3,7 109 15 109 0,18 109 1,9 109 0,5 109 0,2 109 11 106 106 Thành phần không khí 3.1 Thành phần không khí lớp sát mặt đất Một số vi sinh vật sử dụng Nitơ phân tử: (vi khuẩn hảo khí Azotobacter, VK yÕm khÝ Clostridium Pasterianum, VK céng sinh Rhizobium, , tảo lục Anabaena ph-ơng pháp khai thác nguồn tài nguyên N2: Ph-ơng pháp công nghiệp: nhà máy sản xuất phân đạm, dùng ph-ơng pháp công phá Nitơ (phóng điện dùng hoá chất), sau cố định N d-ới dạng hợp chất nhNH4NO3, (NH4)2 SO4, NH3, urea CO(NH2) Ph-ơng pháp nông học: trồng phân xanh họ đậu, thả bèo hoa dâu Ph-ơng pháp vi sinh vật: Dùng loại phân vi sinh vËt (EM, Vi sinh S«ng Gianh, Vi sinh Thiên nông ) Thành phần không khí 3.1 Thành phần không khí lớp sát mặt đất 3.1.1 Nitơ Các dạng tồn không khí: N2, N2O, NO2, NH3 Nguồn bổ sung trình phản nitrat hoá Vai trò đời sống sinh vật: tham gia vào thành phần cấu tạo thể (protein, axit amin, vitamine, ADN, ARN, diƯp lơc, Hemoglobine ) Sinh vật sử dụng Nitơ dạng hợp chất: Động vật sử dụng N hữu (protein, a amin, vitamine ) Thùc vËt sư dơng N dạng ion (NH4+, NO3-) phân tử nhá nh- CO(NH2) , Alanine ) 3.1.2 Cacbonic (CO2): Ngn bỉ sung CO2 cho khÝ qun nhê c¸c trình hô hấp, đốt cháy phân giải hợp chất hữu Là thành phần biến động lớn Cây trồng sử dụng CO2 nh- nguồn nguyên liệu cho trình quang hợp 6CO2 +6H2O C6 H12 O6 +6O2 Các giống, chủng loại khác yêu cầu hàm l-ợng CO2 khác tuỳ thuộc vào điểm bù điểm bÃo hoà CO2 chúng Điểm bù CO2 từ 0,01 - 0,03%, điểm bÃo hoà CO2 từ 0,05 đến 0,4% Một số trồng có c-ờng độ quang hợp tăng CO2 tăng lên, nh-ng số có điểm bÃo hoà thấp hàm l-ợng CO2 tăng ảnh h-ởng xấu tới sinh tr-ởng, phát triển Nồng độ CO2 giới hạn cho phép sở sản xuất ng-ời động vật lµ 0,1% 3.1.3 Oxy (O2) tû träng 1,1025 Đ-ợc coi d-ỡng khí: Oxy cần thiết sống, tham gia vào trình hô hấp, trình phân giải chất hữu trình cháy Oxy đ-ợc bổ sung cho khí nhờ trình quang hợp 3.1.4 Bụi Là tập hợp nhiều hạt vật chất vô hay hữu có kích th-ớc nhỏ bé tồn không khí d-ới dạng bụi bay, bụi lắng, hơi, khói mù bơi bay cã kÝch th-íc 0,001 - 10 m (tro, muội, khói hạt chất rắn nhỏ chuyển động Braonơ rơi theo định luật Stok Gây tổn th-ơng quan hô hấp, bệnh nhiễm bụi thạch anh (silicose) 7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Bụi lắng có kích th-ớc lớn 10 m, rơi theo định luật Niutơn, gây bệnh cho mắt, nhiễm trùng, dị ứng da Phân loại bụi: +/ Theo nguồn gốc: bụi hữu (phấn hoa, phấn côn trùng); bụi vô (bụi khoáng, bụi kim loại, hỗn hợp); bụi tự nhiên; bụi nhân tạo; bụi vũ trụ; bơi nói lưa, b·o c¸t +/ theo kÝch th-íc: bơi: >10 m; mï: o,1 - 10 m; khãi: < 0,1 m +/ Theo tính xâm nhập vào đ-ờng hô hấp: bụi không lại phế nang: 10 m +/ phân loại theo đặc điểm khác: theo tác hại (nhiễm độc, gây ung th-, x¬ phỉi, nhiƠm trïng) Bảng Tác dụng bệnh lý số khí độc người Tác nhân Nguồn phát sinh thần kinh, đau đầu, làm xyanit chất, mạ kim loại Hydro Tinh luyện dầu khí, khắc Gây mệt mỏi tồn thân florua kính axit, sản xuất khơ họng, mờ mắt nhơm, phân bón Hydro Cơng nghiệp hoá chất Giống mùi trứng thối, gây Sunfit tinh luyện nhiên liệu buồn nơn, kích thích mắt có nhựa đường họng Tro, muội, Từ lò đốt ngành Ðau mắt gây khói bệnh ung thư công nghiệp Country Total Emissions (Million metric tons of CO2) Tác nhân Anđêhit Nguồn phát sinh Quá trình ỡ m A m ô n i a c Q u , v g t r ì l n i x h n e h r i s Asin (AsH3) 6017.69 4.58 United States 5902.75 19.78 Russia 1704.36 12.00 India 1293.17 1.16 Japan 1246.76 9.78 Germany 857.60 10.40 Canada 614.33 18.81 United Kingdom 585.71 9.66 South Korea 514.53 10.53 10 Iran 471.48 7.25 11 Italy 468.19 8.05 12 South Africa 443.58 10.04 13 Mexico 435.60 4.05 14 Saudi Arabia 424.08 15.70 15 France 417.75 6.60 16 Australia 417.06 20.58 17 Brazil 377.24 2.01 18 Spain 372.61 9.22 19 Ukraine 328.72 7.05 20 Poland 303.42 7.87 Top 20 nước có mức phát thải CO2 nhiều giới (2009) t p h â Tác dụng bệnh lý n ầ d u , G ả â y b u n p h i ề n , c u g ắ t , ả n h hưởng đến máy hô hấp n n x u ấ t p h â n G â y v i ê m t ấ y đường hô hấp Hàn sắt, thép sản xuất Làm giảm hồng cầu máu, tác hại thận, gây bệnh vàng da Ống xả ôtô, xe máy, ống Giảm bớt khả lưu chuyển khói đốt than oxy máu Tẩy vải sợi trình Gây nguy hại tồn Clo hố học tương tự đường hô hấp mắt Bảng Số lượng tác nhân nhiễm tồn giới năm 1992 Ðơn vị: Triệu Tác nhân nhiễm Giao thơng vận tải - Ơtơ chạy xăng - Ôtô chạy dầu diezel - Máy bay - Tàu hoả loại khác Ðốt nhiên liệu - Than - Dầu, xăng - Khí đốt tự nhiên - Gỗ, củi Sản xuất công nghiệp Xử lý chất thải rắn Hoạt động khác - Cháy rừng - Ðốt sản phẩm nn - Ðốt rác thải than - Hàn đốt xây dựng COx Bụi SOx Cacbon Hydrat 58.1 53.5 0.2 2.4 2.0 1.7 0.7 0.1 0.0 0.9 8.8 7.1 15.3 6.5 7.5 1.1 0.2 1.2 0.5 0.3 0.0 0.4 8.1 7.4 0.3 0.2 0.2 6.8 1.0 8.8 6.1 2.2 0.4 0.1 0.8 0.2 0.1 0.0 0.5 22.2 18.3 3.9 0.0 0.0 6.6 0.1 0.5 0.0 0.0 0.5 0.0 15.1 13.8 0.4 0.3 0.6 0.7 0.2 0.1 0.0 0.4 4.2 1.5 3.8 2.0 1.5 0.2 0.1 NOx 7.3 6.0 0.5 0.0 0.8 8.8 3.6 0.9 4.1 0.2 0.2 0.5 1.6 1.1 0.3 0.2 0.0 Hiệu ứng nhà kính (Tons/capita) China ệ que hàn có chứa asen Cacbon Per Capita Emissions i đạm, sơn hay thuốc nổ Nguồn gây nhiễm Tác dụng bệnh lý Khói lị chế biến hố Gây tác hại tế bào Hydro Bảng Tác dụng bệnh lý số khí độc người Một phần BXMT bị mặt đất khí phản xạ trở lại Một phần xạ sóng dài khỏi bầu khí quyển, phần bị chất khí nhà kính hấp thụ phát xạ ngược trở lại trái đất Hiệu ứng giúp giữ ấm cho bề mặt trái đất lớp khí phía bên Bầu khí cho BXMT qua Mặt đất hấp thụ BXMT ấm lên Mặt đất phát xạ xạ sóng dài Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ ... thủng tầng zơn: Năm 20 07 25 triệu km2 Năm 20 08 27 triệu km2 6/9 /20 09 24 triệu km2 Diện tích Nam cực 14 triệu km2 Diện tích Bắc Mỹ 24 ,7 triệu km2 Hội nghị Motrean (1987) cấm CFC 2. 3 TÇng Trung qun... Arabia 424 .08 15.70 15 France 417.75 6.60 16 Australia 417.06 20 .58 17 Brazil 377 .24 2. 01 18 Spain 3 72. 61 9 .22 19 Ukraine 328 . 72 7.05 20 Poland 303. 42 7.87 Top 20 nước có mức phát thải CO2 nhiều... Cacbon Hydrat 58.1 53.5 0 .2 2.4 2. 0 1.7 0.7 0.1 0.0 0.9 8.8 7.1 15.3 6.5 7.5 1.1 0 .2 1 .2 0.5 0.3 0.0 0.4 8.1 7.4 0.3 0 .2 0 .2 6.8 1.0 8.8 6.1 2. 2 0.4 0.1 0.8 0 .2 0.1 0.0 0.5 22 .2 18.3 3.9 0.0 0.0 6.6