7.4 对流层大气的组成
对流层大气有三个重要的组成部分：①干空气的气体混合物；②水（大气中可能呈液、固和蒸汽三种状态）；③悬浮的固体粒子和液体粒子（组成大气气溶胶）。
7.4.1 干空气的气体混合物
虽然干空气中有许多组分，但能将它们分为大量存在的主要成分和只有痕量存在的次要成分。表7-2列出了干空气的成分，其中4种主要成分占了整体的99.996％：
在表中还没有列出一些极为微量的组分，它们是一些游离基，如HO·、HO2·、RO·、RO2·等，是大气组分光化学反应的产物，而且在进一步的光化学反应中起着非常重要的作用。
次要成分的总量在大气中的比例小于0.004％，然而它们在大气环境化学概念中，甚至在一些具有实际意义的问题中却是很重要的。在表7-2中将次要成分分为两组：可变成分和不可变成分。可变性是大气组分的主要特性，所指的是组分浓度变化倾向。大气中某组分的储量、反应性和滞留时间与其可变性有关。例如CO2虽然有地方性发生源，但由于它在大气中储量大，地方性发生源不会使它的浓度发生很大变化，因此，将CO2归入大气中不可变成分。但应指出，这样的说法不是绝对的，从时间标尺看，大气中CO2浓度实际上还是因一些人为因素而逐年缓慢增长的。某些反应性很强的次要成分，如SO2、NO和NO2，虽然大气中浓度很低，但由于它们在大气中反应快，因而属可变成分。与此相关的是它们在大气中的滞留时间也相对较短。如表7-2所示，滞留时间很长的组分是永久气体（例如氦的滞留时间约是1000万年）；滞留时间从几月到几年的组分是半永久气体；而从几天到几星期的是可变气体。可变气体都是化学性质活泼的，而且它们的自然循环常与水的循环有关。
7.4.2 大气中的水物质
大气中的水物质可能以液态（水滴）、气态（水汽）和固态（冰晶）存在。水汽的浓度是易变的，尽管它的总质量很大（约1.4×1016kg），但它的滞留时间很短，只有10天左右。
水物质在大气中的循环与以下一些重要过程相关联：
（1）水的凝结和蒸发对大气过程的热力学和大气的垂直稳定度有重要的影响。
（2）降水和云形成过程实际上是水的相变过程。
（3）水在大气中的以下两种迁移过程对大气的净化至关重要：
雨洗（Rainout）——这种过程发生在云层之中，是雨滴将云中小颗粒物（云的凝结核）去除的一种作用。
洗脱（Washout）——这种过程发生在云层之下。是雨滴溶解气体或俘获气溶胶粒子，对雨滴所到之处大气进行净化的过程。
（4）与大气中所含其他物质直接发生化学反应，或者在形成水溶液之后，在溶液中进一步发生化学反应。
（5）太阳辐射贯穿大气层的过程中，水汽和云对辐射射线的大量吸收起着重要作用。
大气中所含水汽的含量可用饱和蒸汽压表征，这相应于水汽的凝结上限。根据热力学，可导出用于表述饱和蒸汽压与温度间关系的克劳修斯-克拉珀龙方程：
其中Ps——水的饱和蒸汽压； T——绝对温度； △Hv——水的摩尔蒸发热； R——气体常数。
△Hv随T变化，但变化很小，在一级近似中，可将它看成是常数，对上式积分可得：