Bài giảng Các kiến thức chung về khí quyển trái đất

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp-------------------------------------------- 27 Chương II. CÁC KIẾN THỨC CHUNG VỀ KHÍ QUYỂN TRÁI ÐẤT 1. CẤU TRÚC THEO CHIỀU THẰNG ÐỨNG CỦA KHÍ QUYỂN Dựa trên những ñặc tính vật lý và tính chất hoạt ñộng, khí quyển trái ñất ñược chia thành 5 tầng mỗi tầng có những ñặc trưng vật lý khác nhau (xem sơ ñồ hình 2.1). 1.1. Tầng ñối lưu (Troposphere) Là tầng không khí gần mặt ñất nhất, ñộ cao trung bình của nó vào khoảng 11 km: ở hai cực trái ñất chỉ cao từ 8 - 10 km, còn ở vùng xích ñạo là 15 - 18 km. Ðộ cao của tầng khí quyển này do ñộ cao của các dòng ñối lưu quyết ñịnh, bởi vậy nó thay ñổi theo mùa trong năm và thay ñổi theo vĩ ñộ ñịa lý, do tính chất nhiệt lực quyết ñịnh. Tầng ñối lưu là tầng khí quyền hoạt ñộng nhất. Các hiện tượng thời tiết, mưa, nắng, mây, dông bão... ñều xảy ra ở tầng khí quyển này. Tầng ñối lưu cũng là môi trường sống của tất cả các sinh vật trên trái ñất. Ðặc ñiểm quan trọng của tầng ñối lưu là nhiệt ñộ giảm dần theo ñộ cao. Trung bình cứ lên cao 100m nhiệt ñộ giảm xuống 0,640C. Nhiệt ñộ ở giới hạn trên của nó xuống rất thấp, có thể ñạt - 700C ở vùng xích ñạo của trái ñất. Ở tầng này thường xảy ra hiện tượng các dòng không khí ñi lên hoặc ñi xuống (do các trung tâm khí áp cao, khí áp thấp..., do gặp các chướng ngại vật trên mặt ñất, do sự tranh chấp Trái ñất, bằng lực hút của mình ñã tập trung xung quanh nó một lớp các chất khí ñược gọi là khí quyển. Lớp khí quyển gần mặt ñất có vai trò hết sức lớn lao ñối với sự sống trên trái ñất, là môi trường quan trọng của nền sản xuất nông nghiệp. Hỗn hợp các chất khí tạo nên khí quyển ñược gọi là không khí. Trong khí quyển liên tục xẩy ra các quá trình và hiện tượng vật lý: sự tuần hoàn nước, các hiện tượng quang học, ñiện học. Tập hợp các hiện tượng và quá trình vật lý ñó chính là chế ñộ thời tiết của một vùng. Ở một chừng mực nào ñó sự biến ñối của thời tiết ñã tạo nên những ñiều kiện cần thiết cho sự sống nói chung và cho ngành sản xuất nông nghiệp nói riêng. Sự biến ñộng thái quá của nó có thế dẫn ñến những thiên tai ñe dọa cuộc sống và các hoạt ñộng sản xuất của con người. Giữa khí quyển, sinh quyển, thủy quyển và ñịa quyển luôn luôn trao ñổi tương tác lẫn nhau trong suốt quá trình lịch sử hình thành trái ñất ñă tạo nên những cân bằng ñộng. Những cân bằng này có tác dụng duy trì, tái tạo các pha của cân bằng tư nhiên. Nếu một ñiều kiện nào ñó trong cân bằng bị phá vỡ sẽ gây ra những tổn thất không lường trước ñược. Sự hoạt ñộng thiếu ý thức bảo vệ thiên nhiên của con người ngày càng xâm phạm cân bằng sinh thái, làm cho nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt. Hàng năm 17 triệu hecta rừng nhiệt ñới, 300.000 ha rừng thưa bị khai thác quá mức. Một phần ba diện tích ñất ñai bị ñe doạ bởi nạn hoang mạc hóa. Nạn ô nhiễm không khí, ô nhiễm nước ñã làm mất ñi ước chừng 5 - 10% số loài sinh vật từ nay ñến năm 2020; và ñến năm 2050 số loài sinh vật bị diệt chủng sẽ lên ñến 25%. Sinh quyển bị phá vỡ sẽ gây ra sự biến ñộng khí hậu và khô hạn, lũ lụt trên trái ñất ngày một gia tăng. Việc bảo vệ cân bằng sinh thái là vấn ñề quyết ñịnh sự tồn vong của loài người. Mọi người cần có ý thức bảo vệ nó. Ðể làm cơ sở cho những hiểu biết chúng ta lần lượt xem xét những vấn ñề sau ñây: Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp-------------------------------------------- 28 giữa các khối không khí...). Hiện tượng thăng giáng của các khối không khí ñã làm thay ñổi chế ñộ nhiệt, ẩm của không khí. (Khảo sát khí quyển, Oklahoma - 1997) Chúng ta biết rằng các chất khí ñều chứa ñựng năng lượng ñược gọi là ñộng năng. Ðộng năng của chất khí phụ thuộc vào áp suất khí quyển, nó ñiều khiển trạng thái nhiệt: khi bị nén chúng nóng lên, khi giãn nở chúng bị lạnh ñi. Từ nguyên lý ñó ta có thể suy ra rằng: Khối không khí khi chuyển ñộng ñi lên, áp suất giảm dần và giãn ra do dó chúng lạnh ñi. Ngược lại, sự vận chuyển từ cao xuống thấp, không khí ở trạng thái bị nén và làm nhiệt ñộ của nó tăng lên. Giả thiết rằng khối không khí chuyển ñộng nhanh, không có sự trao ñổi nhiệt hoặc sự xáo trộn với khối không khí xung quanh. Hiện tượng ñó ñược gọi là ñoạn nhiệt, có nghĩa là không có sự trao ñổi nhiệt với xung quanh. Các khối không khí ñi lên bao giờ cũng có hiện tượng ñoạn nhiệt lạnh; các khối không khí ñi xuống thường kèm theo hiện tượng ñoạn nhiệt nóng. Ở các khối không khí khô (chưa Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp-------------------------------------------- 29 bão hòa hơi nước) mức ñộ tăng hoặc giảm nhiệt ñộ là 10C cho 100m gọi là ñoạn nhiệt khô. Ở khối không khí bão hòa hơi nuớc thì mức ñộ tăng hoặc giảm nhiệt ñộ là 0,50C/100m gọi là ñoạn nhiệt ẩm. Ðối với khối không khí bốc lên cao lúc ñầu lạnh ñi theo mức ñoạn nhiệt khô bởi vì nó chưa bão hòa hơi nước, ñến một ñộ cao nhất ñịnh nhiệt ñộ không khí ñã giảm ñến ñiểm sương, và trở nên bão hòa hơi nước, sự tiếp tục giảm nhiệt ñộ theo mức ñộ ñoạn nhiệt ẩm. Kết quả thống kê số liệu cao không 30 năm (1961 - 1990) ở Hà Nội cho thấy, vào mùa ðông ở lớp không khí 500 mét thường xuất hiện lớp nghịch nhiệt (thể hiện rõ trong giá trị nhiệt ñộ tối cao), còn mùa Hè lớp nghịch nhiệt yếu hơn. Do có lớp nghịch nhiệt, ở lớp không khí cao hơn thường xảy ra ngưng kết hơi nước. Bảng 2.1. Nhiệt ñộ không khí khảo sát lúc 7h (0h GMT) ở các ñộ cao tại Hà Nội (Số liệu 30 năm 1961 -1990) Mực (mét) Tháng I Tháng VII 0 Ttb Tmax Tmin Ttb Tmax Tmin 0 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 Nguồn: TS. Hoàng Thị Phương Hồng (ðài khí tượng cao không Hà Nội) Hiện tượng thăng, giáng của các khối không khí trong tầng ñối lưu thường diễn ra hàng ngày, với cường ñộ mạnh hay yếu tùy theo chế ñộ nhiệt của mặt ñất và là nguyên nhân làm hơi nước ngưng kết, tạo thành mây, mưa... Hiện tượng ñi xuống của các khối không khí (ở các trung tâm áp cao, trên các sườn núi xuống...) làm cho không khí nóng lên, ñộ ẩm xa dần trạng thái bão hòa. Hiện tượng thăng, giáng của các khối không khí là một hiện tượng ñặc trưng quan trọng của tầng ñối lưu. Tầng ñối lưu chiếm 80% khối lượng khí quyển và 90% hơi nước, thành phần khí quyển ở tầng này luôn luôn diễn ra sự trao ñổi giữa mặt ñất, mặt ñại dương và khí quyển. 1.2. Tầng bình lưu (Stratosphere) Tầng bình lưu là tầng tiếp giáp với tầng ñối lưu, lên cao tới 50 - 55km. Ðặc ñiểm của tầng bình lưu là không khí ít bị xáo trộn theo chiều thẳng ñứng. Có thể tách tầng này thành hai lớp: - Lớp ñẳng nhiệt: nằm sát tầng ñối lưu lên cao tới 25km, nhiệt ñộ ít thay ñổi, trung bình vào khoảng -550C. Lớp khí quyển này thường chuyển ñộng theo chiều nằm ngang từ ñông sang tây. Kích thước các khối không khí này có thể tới hàng nghìn cây số. Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp-------------------------------------------- 30 - Lớp nghịch nhiệt: ở ñộ cao từ 25 ñến trên 50km. Ở tầng này nhiệt ñộ tăng dần theo ñộ cao, nhiệt ñộ trung bình vào khoảng 00C, tối ña có thể tới trên +100C. Sư tăng dần nhiệt ñộ của lớp khí quyển này có thể là do sự có mặt của tầng ôzôn, chất hấp thu mạnh các tia sóng ngắn của bức xạ mặt trời. - Phía trên tầng nghịch nhiệt là ñỉnh tầng bình lưu (Stratopause), nhiệt ñộ khá ổn ñịnh, khoảng 00C ở ñộ cao 55km. 1.3. Tầng trung gian (Mesosphere) Tầng trung gian nằm trên tầng bình lưu cho ñến ñộ cao 80 - 90 km. Tầng này nhiệt ñộ giảm dần theo ñộ cao và ñạt ñến giá trị - 700C ñến - 800C. 1.4. Tầng ñiện ly (Thermosphere) Tầng ñiện ly hay còn gọi là tầng nhiệt quyển là tầng không khí có ñộ cao từ 80 ñến 800km. Ở tầng này không khí rất thưa loăng. Dưới tác dụng của các tia bức xạ, các chất khí ñều bị phân ly và bị ion hoá mạnh. Khí quyển ở ñây có ñộ dẫn ñiện cao. Ðộ dẫn ñiện cao ở tầng ñiện ly là nguyên nhân làm phản hồi các sóng vô tuyến phát ñi từ mặt ñất, nhờ vậy mà mọi thiết bị vô tuyến ñiện ở mặt ñất, ở các vệ tinh nhân tạo mới có thể hoạt ñộng bình thường ñược. Tầng ion có thể nhận thấy hai cực ñại ion hóa ở ñộ cao 100 km và 180 - 200km. Ðặc ñiểm quan trọng của tầng khí quyển này là nhiệt ñộ không khí cao và tăng nhanh theo ñộ cao. Ở ñộ cao 200km có nhiệt ñộ 6000C, còn ở giới hạn trên là 20000C. 1.5. Tầng khuyếch tán (Exosphere) Giới hạn trên của tầng này vào khoảng 2000 ñến 3000 km, là tầng chuyển tiếp giữa khí quyển và không gian vũ trụ (Outer space), không khí tầng này rất thưa loãng thành phần chủ yếu là hydrô và hêli. 2. MẬT ÐỘ, KHỐI LƯỢNG VÀ SỰ PHÂN BỔ KHÍ QUYỂN THEO CHIỀU CAO 2.1. Mật ñộ không khí Mật ñộ không khí là khối lượng chất khí có trong 1m3 không khí, hay là tỷ số giữa khối lượng và thể tích của chất khí, ñược kí hiệu là ρ. Lần ñầu tiên trên thế giới, mật ñộ không khí ñược xác ñịnh vào thế kỷ thứ 17 sau khi sáng chế ra bơm không khí. Mật ñộ không khí ở ñiều kiện tiêu chuẩn (áp suất khí quyển 760 mm; nhiệt ñộ không khí 00C) bằng 1,293 kg/m3. Còn nếu áp suất khí quyến bằng 1000 mm thì mật ñộ không khí là 1,276 kg/m3. Mật ñộ không khí phụ thuộc vào một số yếu tố vật lý như: nhiệt ñộ, áp suất khí quyển và ñộ ẩm không khí. Ðể xác ñịnh mật ñộ không khí người ta có thể dùng các thiết bị máy móc ño ñếm trực tiếp, và cũng có thể xác ñịnh một cách gián tiếp dựa trên hai yếu tố là nhiệt ñộ và áp suất khí quyển. Ðại lượng nghịch ñảo của mật ñộ không khí ñược gọi là thể tích riêng của không khí (V): Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp-------------------------------------------- 31 1 V = ρ (1) Mật ñộ không khí phụ thuộc vào nhiệt ñộ (T) và áp suất khí quyển (P). Sự phụ thuộc này ñược biểu thị bằng phương trình Clapayron là phương trình ñược rút ra từ những ñịnh luật vật lý cơ bản Boymariotte và Gayluitsac PV = RT (2) Trong ñó: P- áp suất khí quyển (mm); V- thể tích riêng; R- hằng số chất khí; T- nhiệt ñộ tuyệt ñối của không khí. Thay (1) vào (2) ta có: P ρ = R.T 1 Thừa nhận hằng số chất khí R = 2,064 cal/mol. ñộ = 0,4845 P hay ρ = 0,4845 x 273 + t t là nhiệt ñộ không khí tính theo ñộ bách phân (0C). Ta có thể dùng phương trình (3) ñể xác ñịnh mật ñộ không khí ở bất kỳ ñiều kiện nhiệt ñộ và áp suất nào của khí quyển. Từ phương trình (3) ta suy ra rằng: Mật ñộ không khí tỷ lệ thuận với áp suất của khí quyển (áp suất càng tăng thì khối lượng chất khí có trong 1m3 không khí càng 1ớn và do ñó mật ñộ không khí tăng). Mật ñộ không khí tỷ lệ nghịch với nhiệt ñộ. Nhiệt ñộ không khí càng tăng thì mật ñộ không khí giảm, vì nhiệt ñộ tăng thể tích tăng làm cho khối lượng của một ñơn vị thể tích không khí giảm. Bảng 2.2. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ và ẩm ñộ ñến mật ñộ không khí Nhiệt ñộ không khí (0C) Mật ñộ không khí (g/m3) 0 10 20 30 Mật ñộ không khí khô 1293 1247 1203 1165 Mật ñộ không khí bão hoà hơi nước 1290 1241 1194 1194 Chênh lệch không khí khô và ẩm 3 6 11 18 Mật ñộ khí quyển còn phụ thuộc vào ẩm ñộ không khí. Ẩm ñộ không khí càng tăng thì mật ñộ không khí càng giảm (bảng 2.2) (3) Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp-------------------------------------------- 32 Mật ñộ không khí giảm nhanh theo ñộ cao của khí quyển. Càng lên cao thì khối lượng chất khí trong một ñơn vị thể tích càng giảm do sức hút của trái ñất yếu dần. Nói cách khác, càng lên cao không khí càng thưa loãng và tiến dần vào không gian vũ tru. 2.2. Khối lượng khí quyển và sự phân bố theo ñộ cao Khối lượng khí quyển trái ñất bằng 5,26.1018 kg. Trong khi ñó khối lượng của ñịa quyển là 5,96.1024 kg. Như vậy khối lượng khí quyển chỉ bằng 1/1.000.000 khối lượng của ñịa quyển. Các kết quả nghiên cứu gần ñây cho thấy: Gần 50% khối lượng khí quyển phân bố từ mặt ñất ñến ñộ cao 5km, 75% ở ñộ cao 10km và 95% ở ñộ cao từ mặt ñất ñến 20km. Lớp khí quyển trên 80km chỉ chứa 0,5% khối lượng của nó. Cho ñến nay việc xác ñịnh ñộ cao của khí quyển còn gặp nhiều khó khăn vì càng lên cao không khí càng thưa loãng. Người ta còn quan sát thấy hiện tượng cực quang ở ñộ cao 1.100 km. Ðiều ñó cho ta thấy ở ñộ cao ñó vẫn còn không khí. Những chất khí ở ñộ cao 1000 km trở lên hết sức loăng. Các chất khí có tốc ñộ chuyển ñộng lớn vì gần như thoát khỏi trường trọng lực của trái ñất và tỏa vào không gian vũ trụ. Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy khí quyển trái ñất không có dạng ñối xung mà nó lép về phía mặt trời và làm thành cái ñuôi chất khí của trái ñất kéo dải hàng chục vạn cây số. 3. THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ TRONG KHÍ QUYỂN TRÁI ÐẤT 3.1. Thành phần không khí của lớp khí quyển gần mặt ñất Bảng 2.3. Thành phần không khí khô, không bị ô nhiễm STT Tên chất Công thức Tỉ l ệ Tổng khối lượng (tấn) 1 Nitơ N2 78,09% 3850. 1012 2 Oxy O2 20,94% 1180. 1012 3 Argon Ar 0,93% 65. 1012 4 Cacbonic CO2 0,032% 2,5. 1012 5 Neon Ne 18 ppm 64. 109 6 Heli He 5,2 ppm 3,7. 109 7 Metan CH4 1,3 ppm 3,7. 109 8 Kripton Kr 1,0 ppm 15. 109 9 Hydro H2 0,5 ppm 0,18. 109 10 Nitơ ôxit N2O 0,25 ppm 1,9. 109 11 Cacbon monoxit CO 0,10 ppm 0,5. 109 12 Ôzon O3 0,02 ppm 0,2. 109 13 Sulfurdioxit SO2 0,001 ppm 11. 106 14 Nitơ dioxit NO2 0,001 ppm 8. 106 Sự trao ñổi liên tục giữa khí quyển, ñịa quyển, thủy quyển và sinh quyển ñã tạo nên những cân bằng ñộng duy trì sự có mặt và tồn tại của các chất khí trong khí quyển. Trong một ñơn vị thể tích của không khí khô và sạch có chứa 78,08% nitơ (N2), 20,95% ôxy (O2), 0,93% acgon (Ar), 0,03% cacbonic. Các chất khí nêon, hê li, cripton, hyñrô, xênon và ôzôn chỉ Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp-------------------------------------------- 33 chiếm 0,01% (bảng 2.3). Trong khí quyển còn có một số chất có thành phần biến ñộng như hơi nước, bụi khói, các chất khí ñộc hại, các ion và các chất hữu cơ do thực vật thải ra... 3.2. Vai trò của các chất khí trong khí quyển a) Nitơ (N2) Là chất khí chiếm tỷ lệ lớn nhất, là bộ xương của khí quyển trái ñất. Nitơ là nguyên tố dinh dưỡng cho mọi cơ thể sống, nó tham gia cấu tạo nên nhiều bộ phận và cơ quan trong cơ thể ñộng vật và thực vật. Trong sản phẩm cây trồng hàm lượng nitơ tổng số không cao, song nó giữ vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình sinh trưởng, phát triển, hình thành năng suất và phẩm chất của cây trồng. Viện sĩ N.A. Macximov cho rằng: Về số lượng, nitơ chỉ chiếm vị trí thứ tư trong thành phần cơ thể thực vật sau các chất cacbon, hydro và ôxy. Ba chất này tạo nên 95% trọng lượng cơ thể thực vật, còn nitơ chỉ chiếm từ 1 ñến 3%, nhưng thiếu nitơ cây không thế sống ñược. Nitơ trong tự nhiên là nguồn vô tận, nhưng thực vật không có khả năng ñồng hóa. Chỉ một số loài vi khuẩn sống tự do trong ñất như Azotobacter, Clostridium pasterianum, vi khuẩn cộng sinh ở rễ cây họ ñậu (Rhisobium), tảo cộng sinh ở bèo hoa dâu (Anabaena) mới có khả năng ñồng hóa nitơ phân từ - tạo thành những hợp chất chứa ñạm, bổ sung nguồn dinh dưỡng cho ñất. Phần lớn thực vật sống trong tình trạng thiếu nitơ bởi vì rễ cây chỉ có thể hút nitơ dưới dạng các hợp chất như NH4+ , NO3-, urea [CO(NH2)2 ] hoặc Alanin (axit amin phân tử nhỏ). Nguồn ñạm cung cấp thường xuyên cho ñất là những hợp chất nitơ tan trong nước mưa, sương mù, sương muối.... Hợp chất này hình thành chủ yếu do quá trình phóng ñiện trong khí quyển cung cấp lượng ñạm khoảng 3 - 4 kg/ha/năm, Ở những vùng khí hậu nhiệt ñới nhiều mưa dông, lượng ñạm thu ñược từ nước mưa có thể tới 13 - 14 kg/ha/năm. Các sản phẩm phế thải của sinh vật (rễ, lá, thân...) mục nát cũng là nguồn cung cấp ñạm cho ñất. Trong sản xuất nông nghiệp, ngoài những nguồn ñạm tự nhiên kể trên nông dân còn bón phân ñạm vô cơ và hữu cơ cho ñất... Những xác chết ñộng, thực vật, các sản phụ phẩm nông nghiệp cũng là nguồn bổ sung một lượng ñạm ñáng kể cho ñất. Quá trình chuyển ñổi nitơ trên mặt ñất là hiện tượng tự nhiên, tạo nên vòng tuần hoàn nitơ trong khí quyển, giữ trạng trái cân bằng nitơ giữa ñất và khí quyển. Ðiều ñó giải thích ñược bằng sự tồn tại của thực vật trên bề mặt trái ñất không cần có tác ñộng của con người. ðể khai thác nguồn tài nguyên nitơ khí quyển con người ñã sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như dùng nhiệt ñộ và áp suất cao sản xuất phân vô cơ, sử dụng phân vi sinh, trồng cây họ ñậu và thả bèo hoa dâu… b) Ôxy (O2) Ôxy chiếm gần 21% thể tích khí quyển, là chất có khả năng hấp thụ chọn lọc một số tia bức xạ mặt trời góp phần vào việc ñiều tiết chế ñộ nhiệt khí quyển. Ôxy là chất cần cho quá trình hô hấp của mọi cơ thể sống, quá trình ôxy hoá các chất do cơ thể ñồng hóa ñược, giải phóng năng lượng cung cấp cho mọi hoạt ñộng của cơ thể. Trong quá trình hô hấp, sinh vật hút ôxy từ khí quyển tự do và thải ra khí cacbonic (CO2). Ôxy cần thiết cho sự phân giải các chất hữu cơ, chất thải, và tàn dư sinh vật… làm sạch môi trường. Giả sử trong khí quyển không có ôxy, không có sự phân giải các sản phẩm thừa Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp-------------------------------------------- 34 của quá trình sống, thì xác chết ñộng thực, vật sẽ làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng. Ôxy còn cần thiết cho sự ñốt cháy các loại nhiên liệu, giải phóng nhiệt lượng cung cấp cho các hoạt ñộng công nghiệp, giao thông vận tải và các ngành kinh tế khác. Nguồn cung cấp ôxy cho khí quyển chủ yếu là quá trình quang hợp của thực vật. Cây xanh quang hợp thải ôxy vào khí quyển, bởi vậy ở những nơi có cây xanh hàm lượng O2 cao hơn và không khí trong lành hơn. Hàm lượng oxy không khí trong các kỷ ñịa chất trước ñây rất thấp, hàm lượng này tăng dần qua các các kỷ Ðá vôi (Cổ sinh), Chu la (Trung sinh), kỷ Ðệ Tam (Tân sinh) do cường ñộ quang hợp cao. Sự suy giảm O2 gây nên những hậu quả nghiệm trọng về hô hấp cho thế giới sinh vật, tình trạng nghèo oxy kéo dài thì cơ thể sẽ chết. Ðối với thực vật, hàm lượng 21% oxy khí quyển vẫn chưa ñáp ứng ñầy ñủ cho nhu cầu sinh trưởng. Chỉ có thực vật thuộc nhóm C4 ñòi hỏi lượng oxy và lượng CO2 thấp. Thế nhưng, việc ñốt cháy nhiên liệu hoá thạch trong công nghiệp, giao thông ñã tiêu tốn oxy và thải CO2 vào khí quyển. Vào những thập kỷ gần ñây, do tăng cường hoạt ñộng công nghiệp, nhiên liệu hoá thạch bị thai thác quá mức. Ngoài ra, nhu cầu nguyên liệu gỗ gia tăng nên diện tích rừng cũng bị thu hẹp là nguyên nhân làm giảm hàm lượng ôxy, tăng hàm lượng CO2 trong khí quyển. c) Ôzôn (O3) Là dạng thù hình của ôxy, có mùi ñặc biệt, ñược gọi tên theo tiếng Hi Lạp là Ôzôn - khi có mùi). Ôzôn ñược hình thành do tác dụng của các tia sóng ngắn bức xạ mặt trời. Các tia bức xạ này có năng lượng lớn làm phân ly các phân tử ôxy thành nguyên tử; các nguyên tử ôxy lại liên kết lại thành ôzôn. Lượng ôzôn trong khí quyển không nhiều và có mặt ở tầng khí quyển cao từ 10 ñến 50 km, tập trung chủ yếu ở tầng từ 25 ñến 50 km. Ôzôn là loại khí hiếm ở lớp không khí gần mặt ñất. Mỗi phân tử ôzôn ñược tạo thành từ 3 nguyên tử oxi, bởi vậy nhiều người tin rằng ôzôn cũng có ích cho cơ thể giống như ôxi. Nhưng thực tế không phải vậy, nhiều kết quả nghiên cứu ñã chỉ rõ ôzôn ñộc hại, sự ô nhiễm ôzôn tác ñộng xấu ñến năng suất cây trồng. Mặt khác, lớp ôzôn trên cao lại rất có ích vì nó làm nhiệm vụ như bộ phận lọc, hấp thụ các bức xạ tử ngoại từ mặt trời chiếu xuống mặt ñất. Những tia tử ngoại rất nguy hiểm, nó tác ñộng ñến ADN của tế bào, gây ñột biến và ung thư da. Như vậy ôzôn là tác nhân gây ô nhiễm với không khí ở lớp gần mặt ñất nhưng là tác nhân bảo vệ sự sống, chống tia tử ngoại ở tầng bình lưu. Trên tầng bình lưu của khí quyển, những tia tử ngoại từ mặt trời tác ñộng với oxy rồi chuyển hóa thành ôzôn. Ôzôn cũng có thể chuyển thành oxy (O2) nhờ những phản ứng quang hoá. Trong tự nhiên tồn tại một cân bằng ñộng giữa ôxy và ôzôn, duy trì ñược lớp ôzôn ở tầng bình lưu.