2025年大学《地球化学》专业题库- 大气气溶胶地球化学特征分析

2025年大学《地球化学》专业题库——大气气溶胶地球化学特征分析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分）1.下列哪一项不属于大气气溶胶的天然来源？A.火山喷发带来的硫酸盐气溶胶B.工业锅炉燃烧产生的烟尘C.土壤风蚀产生的尘土D.海浪飞沫形成的海盐颗粒2.能够有效切割大气中大于10微米的颗粒物，常用于采集PM10样品的采样器是？A.沉降筒B.高效空气采样器（HEPA）C.低流量采样器D.冲击式采样器3.大气中硫酸盐气溶胶的主要二次生成途径是？A.直接从工业烟囱排放B.氮氧化物与水蒸气反应C.二氧化硫在大气中经氧化与水反应D.海浪飞沫蒸发后残留的盐分4.测定大气气溶胶中元素碳（EC）和有机碳（OC）含量，主要目的是？A.判断气溶胶的天然与人为来源B.评估气溶胶对人体健康的危害程度C.计算气溶胶的二次转化效率D.分析气溶胶的光学特性5.以下哪种稳定同位素比值通常用于区分大气气溶胶的不同生物来源？A.碳-13（δ¹³C）B.氮-15（δ¹⁵N）C.氧-18（δ¹⁸O）D.铀-238与钍-232的比值6.大气气溶胶的干沉降主要依赖于？A.颗粒物与云滴的碰撞捕获B.颗粒物在重力作用下的沉降C.颗粒物被大气中的沉降气流输送D.颗粒物溶解于大气降水7.在大气化学中，气溶胶的吸湿性对其在大气中的寿命和分布具有重要影响，这是因为？A.吸湿增长导致颗粒物直径增大，更容易被降水清除B.吸湿过程会改变颗粒物的化学成分C.吸湿性强的颗粒物更容易参与光化学反应D.吸湿过程会降低颗粒物的浓度8.利用质量平衡（MB）模型进行气溶胶源解析时，其基本假设是所有组分的质量在采样期间是守恒的，这个假设主要考虑了哪些组分的来源？A.仅考虑人为来源B.仅考虑天然来源C.所有已知的源贡献D.沉降和湿沉降的损失9.以下哪种气体不是大气中重要的氧化剂，对气溶胶的二次形成过程贡献较小？A.臭氧（O₃）B.一氧化氮（NO）C.过氧乙酰硝酸酯（PAN）D.羟基自由基（OH）10.对于城市环境中PM2.5的来源解析，通常认为哪种源类别的贡献最为复杂且具有高度不确定性？A.交通排放B.工业排放C.扬尘（建筑、道路）D.挥发性有机物（VOCs）的二次转化二、填空题（每空2分，共20分）1.大气气溶胶根据粒径大小通常分为气溶胶和气溶胶。2.采集大气气溶胶样品时，为避免湿沉降影响，常在采样器前加装。3.大气气溶胶的化学组成非常复杂，主要包括、和三大类物质。4.通过测定大气气溶胶中元素的，可以推断其可能的来源区域。5.稳定同位素地球化学方法在气溶胶研究中可用于示踪和。6.气溶胶的光学特性，如和，对气候有着重要影响。7.大气气溶胶可以通过、和等多种途径从大气中移除。8.识别大气气溶胶样品中是否存在生物质燃烧标志物（如、），是判断其来源的重要依据。9.源解析的目的是定量区分大气污染物中来自不同。10.气溶胶中的重金属元素，除了部分来自直接排放外，也可以通过大气传输，富集于特定区域的土壤和水体中。三、名词解释（每小题4分，共20分）1.一次气溶胶2.二次气溶胶3.化学质量平衡（CMB）模型4.吸湿增长5.同位素指纹分析四、简答题（每小题6分，共30分）1.简述影响大气气溶胶垂直分布的主要因素。2.比较大气气溶胶湿沉降和干沉降的主要区别。3.简述大气气溶胶中有机碳（OC）的来源及其环境意义。4.简述使用稳定同位素进行大气气溶胶源解析的基本原理。5.简述大气气溶胶对人体健康可能产生的几种主要危害途径。五、论述题（每小题10分，共20分）1.论述大气气溶胶的理化性质（如粒径、化学组成、表面活性等）与其在大气中的迁移转化过程之间的关系。2.结合具体实例，论述大气气溶胶源解析研究的重要性及其面临的挑战。---试卷答案一、选择题1.B2.B3.C4.A5.B6.B7.A8.C9.B10.D二、填空题1.直径小于2.5微米直径大于2.5微米2.树脂罩/滤膜预涂层3.元素离子有机物4.同位素组成5.源化学过程6.折射率散射特性7.干沉降湿沉降化学转化8.对苯二酚甲基环戊二烯酮9.源10.溶解三、名词解释1.一次气溶胶：指直接从排放源排放进入大气，未经或很少发生化学转化或物理性质变化的气溶胶。2.二次气溶胶：指由大气中的气态前体物通过化学反应或物理过程（如气溶胶-气体转化）在大气中形成的气溶胶。3.化学质量平衡（CMB）模型：一种基于假定不同来源气溶胶具有独特组分特征（指纹）的源解析模型，通过比较样品中各组分的相对比例与已知源指纹的比例，反演各源的相对贡献。4.吸湿增长：指气溶胶颗粒物吸收大气中的水汽后，其直径和表面积增大的过程。5.同位素指纹分析：利用不同来源或不同形成过程的物质其稳定同位素比值存在差异（即“指纹”）的特点，通过测定和分析样品中的同位素组成，进行来源识别、过程示踪或物质判别的一种方法。四、简答题1.简述影响大气气溶胶垂直分布的主要因素。解析思路：需从气溶胶的物理性质和大气动力学过程两方面考虑。物理性质方面主要是重力沉降，对于较重或较大的颗粒物影响显著。大气动力学过程方面主要考虑湍流扩散和大气边界层高度。低空近地面受边界层高度和局地源影响大，高空则主要受全球输送和大型天气系统控制。答案要点：主要因素包括重力沉降（影响较大颗粒物）、湍流扩散（影响颗粒物在空间混合）、大气边界层高度（决定污染物混合高度）、大气垂直运动（抬升或下沉气流影响）以及气溶胶自身的物理性质（如密度、粒径）。2.比较大气气溶胶湿沉降和干沉降的主要区别。解析思路：首先要明确湿沉降和干沉降的定义和过程。湿沉降是指颗粒物被大气降水（雨、雪、雹等）捕获并清除的过程；干沉降是指颗粒物在不降水的情况下，通过直接沉积（重力沉降、惯性碰撞、扩散沉积）到地表或下垫面的过程。然后从清除机制、影响因子、清除效率、主要成分等方面进行比较。答案要点：区别在于清除机制（湿沉降靠降水捕获，干沉降靠直接沉积）、主要影响因子（湿沉降受降水性质和强度影响，干沉降受风速、颗粒物粒径和性质、下垫面性质影响）、清除效率（通常湿沉降对较大颗粒物效率高，干沉降对较小颗粒物和气溶胶状物质效率可能更高）、清除的颗粒物类型（湿沉降能清除大部分可溶性盐类和较大颗粒，干沉降更易清除较小气溶胶和难溶性物质）。3.简述大气气溶胶中有机碳（OC）的来源及其环境意义。解析思路：OC的来源可分为直接排放和二次转化。直接排放主要来自生物质燃烧（如森林火灾、秸秆焚烧）和化石燃料燃烧（如汽车尾气、发电厂）。二次转化主要指挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）在光照和氧化剂（如OH自由基、O₃）作用下生成的二次有机气溶胶（SOA）。环境意义需从空气质量（PM2.5主要组分）、气候（吸光性，影响辐射平衡）、人体健康（刺激呼吸道、潜在的毒性）和生态系统（酸性沉降、影响云的形成）等方面阐述。答案要点：来源包括直接排放（生物质燃烧、化石燃料燃烧）和二次转化（VOCs和NOx的光化学氧化）。环境意义：是PM2.5的重要组成部分，影响空气质量；具有光学活性，可影响区域气候；可能对人体健康产生危害；参与大气化学循环，影响云的物理化学特性。4.简述使用稳定同位素进行大气气溶胶源解析的基本原理。解析思路：核心原理是基于不同来源或不同形成途径的气溶胶具有独特的稳定同位素比值特征（即“指纹”）。通过测定未知样品中的同位素比值，并与已知来源的“指纹”进行对比，可以识别样品中包含哪些来源的贡献，甚至可以定量估算各来源的相对比例。常用的示踪元素包括碳（δ¹³C）、氮（δ¹⁵N）等。答案要点：基本原理是利用不同来源或形成途径的气溶胶具有独特的稳定同位素比值特征（指纹）。通过测定样品的同位素比值（如δ¹³C,δ¹⁵N），将其与已知来源的指纹进行对比，从而识别样品中存在的来源贡献。5.简述大气气溶胶对人体健康可能产生的几种主要危害途径。解析思路：气溶胶危害人体健康主要通过吸入途径进入人体。进入肺部后，可引起呼吸系统疾病（如哮喘、支气管炎、肺气肿）。部分有害成分（如重金属、多环芳烃）可能进入血液循环，损害其他器官系统（如心血管系统、神经系统）。此外，气溶胶还能降低大气能见度，并作为云凝结核影响降水，间接影响环境。答案要点：主要危害途径是通过吸入进入人体。危害方式包括：1)刺激或损伤呼吸道黏膜，引发或加剧呼吸系统疾病；2)携带的有害物质（如重金属、有毒有机物）进入血液，损害心血管系统、神经系统等；3)降低大气能见度，影响交通安全和visibility；4)作为云凝结核影响云的形成和降水，间接影响环境和公共卫生。五、论述题1.论述大气气溶胶的理化性质（如粒径、化学组成、表面活性等）与其在大气中的迁移转化过程之间的关系。解析思路：这是一个综合性的问题，需要分别阐述不同理化性质如何影响迁移和转化。粒径影响沉降速率（干湿沉降）和扩散能力，进而影响在大气中的停留时间。化学组成决定了气溶胶的化学反应活性（如是否为酸碱物质、氧化还原性），进而影响其参与二次转化的可能性。表面活性可能影响气态污染物的吸附/解吸过程，进而影响气溶胶的浓度和成分。粒径和化学组成也共同决定了气溶胶的光学特性，影响其对辐射平衡的影响。这些性质之间也存在相互关联，例如二次转化会改变化学组成，可能也伴随粒径变化。答案要点：大气气溶胶的理化性质与其迁移转化密切相关。1)粒径：影响重力沉降和惯性碰撞效率（迁移），较小颗粒易扩散，较大颗粒易沉降；也影响气溶胶在边界层内的混合范围（迁移）。2)化学组成：决定气溶胶的化学反应活性，影响其参与二次形成（转化）和参与化学反应（转化）的程度；也影响湿清除效率（迁移）。3)表面活性：影响气态污染物在气溶胶表面的吸附/解吸过程，影响气溶胶浓度和成分变化（转化）。4)光学性质（由粒径和组成决定）：影响对太阳辐射的吸收和散射，进而影响能量平衡和气候（转化与迁移的后果）。这些性质相互关联，动态变化，共同控制着气溶胶的时空分布和生命史。2.结合具体实例，论述大气气溶胶源解析研究的重要性及其面临的挑战。解析思路：首先阐述源解析的重要性，可以从改善空气质量预报、制定有效的污染控制策略、评估环境影响（健康、生态、气候）、理解大气化学过程等方面论述。然后结合具体实例（如某城市雾霾事件、某区域酸雨来源、某跨境传输事件），说明源解析如何为解决实际问题提供依据。最后分析面临的挑战，主要包括：1)源特征（指纹）的复杂性和不确定性；2)大气传输过程的复杂性；3)需要的监测数据和模型输入数据多、质量要求高；4)源与汇的相互作用；5)源强度的季节性、日变化等。答案要点：重要性：1)改善空气质量预报和评估；2)为制定有效的污染控制策略提供科学依据（如识别关键源）；3)评估大气污染物对人体健康、生态系统和气候的影响；4)理解大气化学转化过程和污染物迁移规律。实