2025年大学《海洋资源与环境》专业题库- 海洋环境与大气污染的相互作用

2025年大学《海洋资源与环境》专业题库——海洋环境与大气污染的相互作用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内。）1.下列哪种大气污染物主要通过湿沉降进入海洋？（）A.氮氧化物B.二氧化硫C.沙尘暴中的颗粒物D.挥发性有机化合物2.海洋表面与大气之间进行二氧化碳交换的主要驱动力是？（）A.温度梯度B.风速C.盐度差异D.生物活动3.大气污染物导致海洋酸化的主要机制是？（）A.富营养化B.氧气溶解度降低C.碳酸钙沉淀增加D.温度升高导致溶解度下降4.下列哪项不是海洋对大气环境的重要反馈过程？（）A.海洋蒸发蒸腾提供大气水分B.海洋吸收大气中的二氧化碳C.海洋生物释放甲烷到大气D.海洋表面反射太阳辐射5.影响大气污染物从海洋表面向大气中交换通量的关键因素是？（）A.海水盐度B.大气稳定度C.海洋深度D.海洋生物量6.黑碳等颗粒物沉降到海洋后，可能产生的最主要环境效应是？（）A.导致海洋显著增温B.改变海洋光学特性，影响光合作用C.直接增加海洋生物生产力D.快速中和海洋酸性7.全球气候变化导致海洋吸收大气中二氧化碳能力变化的直接原因是？（）A.海洋酸化B.海洋变暖C.海洋上层混合层深度增加D.海洋生物泵减弱8.湿沉降中，能够显著增加海洋表层盐度的物质是？（）A.氮氧化物B.硫酸盐C.氯化物D.挥发性有机化合物9.下列哪种过程主要依赖于海洋浮游植物的光合作用，进而影响大气化学成分？（）A.海洋吸收二氧化碳B.海洋释放氧气C.海洋释放甲烷D.海洋吸收氮氧化物10.对于监测长距离传输的大气污染物输入到特定海域，哪种信息更为关键？（）A.近海气象数据B.远洋大气成分数据C.海洋内部物质浓度数据D.沿岸陆地排放清单二、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填在横线上。）1.大气污染物通过________和________两种主要途径进入海洋。2.海洋表面与大气之间的气体交换通量通常用________方程来描述。3.导致全球海洋酸化的主要人为排放气体是________。4.海洋吸收大气中二氧化碳的过程不仅受________浓度的影响，也与________和________等因素有关。5.气溶胶粒子可以通过________、________和________等物理过程影响大气化学。6.某些大气污染物（如多环芳烃）可以在海洋生物体内通过________作用不断富集。7.气候变化背景下，海洋变暖可能导致________，进而影响海气界面的气体交换。8.国际上为减少大气汞排放所达成的关键条约是________。9.海洋中的________层是大气污染物重要的汇。10.评估海洋环境与大气污染相互作用需要结合________和________等多种监测手段。三、名词解释（每题3分，共15分。请给出清晰、准确的定义。）1.海气交换通量2.海洋酸化3.湿沉降4.生物地球化学循环5.气溶胶四、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述影响海洋吸收大气中二氧化碳通量的主要因素。2.比较大气污染物通过干沉降和湿沉降进入海洋的主要特点。3.阐述海洋酸化对海洋生态系统可能产生的主要影响。4.简述全球气候变化与海洋环境对大气污染物相互作用之间可能存在的正反馈机制。五、论述题（每题10分，共20分。请结合所学知识，深入分析和阐述下列问题。）1.分析全球气候变化如何通过改变海洋过程，进而影响大气环境质量（如温室气体浓度、大气化学成分等）。2.结合具体实例，论述海洋环境监测在评估大气污染对海洋环境影响以及制定相关减排政策中的重要性。六、计算题（10分。请写出计算过程和公式。）假设某海域海气界面处，大气中二氧化碳分压（Pco₂,air）为380µatm，海水中溶解二氧化碳分压（Pco₂,sea）为30µatm，海气交换系数（K）为0.02cm/h。请计算该海域单位面积、单位时间内二氧化碳从大气向海洋的交换通量（以mgC/m²/h表示），并说明其物理意义。(注：可使用理想气体状态方程PV=nRT，气体常数R=82.06cm³·atm/(mol·K)，温度T=298K，二氧化碳摩尔质量44g/mol)七、案例分析题（15分。请结合具体案例进行分析和讨论。）近年来，北极地区海洋表面pH值下降的速度快于其他海域。结合大气污染物输送、海洋物理化学特性以及气候变化等因素，分析可能导致北极海洋酸化加剧的主要驱动因素，并讨论其对北极海洋生态系统可能带来的潜在威胁。试卷答案一、选择题1.B2.B3.B4.D5.B6.B7.C8.C9.A10.B二、填空题1.干沉降湿沉降2.溶度差3.二氧化碳4.大气中二氧化碳风速海水温度5.干沉降湿沉降生物吸收6.生物累积7.海洋上层混合层深度8.《斯德哥尔摩公约》9.海洋表层10.遥感原位监测三、名词解释1.海气交换通量：指单位时间内，通过单位面积海气界面进行交换的某种物质（如CO₂、汞等）的量，是衡量物质从一相转移到另一相速率的指标。2.海洋酸化：指由于大气中二氧化碳等酸性气体增加，导致海水pH值降低、碱度下降的现象。3.湿沉降：指大气中的水汽凝结形成云、雨、雪、霰、霏等降水形式，将溶解或悬浮在大气中的污染物带到地表的过程，包括雨沉降和雪/冰沉降。4.生物地球化学循环：指化学元素在生物圈、岩石圈、水圈和大气圈之间迁移和循环的过程，包括气体交换、沉积作用、生物吸收等环节。5.气溶胶：指悬浮在气体（如大气）中的固体颗粒或液体液滴，可以自然生成或人为排放，影响大气物理化学过程。四、简答题1.影响海洋吸收大气中二氧化碳通量的主要因素包括：①大气中二氧化碳浓度梯度（驱动力）；②风速（影响气体交换系数）；③海水温度（影响气体溶解度和交换速率）；④海洋上层混合层深度（影响交换面积）；⑤海表盐度、浊度、pH值等（影响气体溶解度）；⑥生物活动（如光合作用和呼吸作用会改变表层水CO₂分压）。2.干沉降是指大气污染物直接通过分子扩散或重力沉降等方式沉积到地表（包括海洋表面）的过程。其主要特点包括：①不依赖降水过程；②可以传输较远距离；③对于轻质、不易溶于水的颗粒物和气体（如某些有机物、黑碳、汞）传输效率较高；④受大气稳定度、风速、颗粒物自身性质影响较大。湿沉降是指大气污染物通过降水（雨、雪等）被带到地表的过程。其主要特点包括：①依赖于降水发生；②可以同时去除多种溶解性气体和可溶性颗粒物；③传输距离相对较短；④受降水类型、强度、区域影响；⑤对于溶于水或亲水性强的污染物（如硫氧化物、氮氧化物、氯化物）去除效率高。3.海洋酸化对海洋生态系统可能产生的主要影响包括：①影响钙化生物（如珊瑚、贝类、部分浮游生物）的骨骼或外壳形成，降低生长速率，增加溶解风险，威胁生态系统结构基础；②改变海洋生物的感官能力（如鱼类听觉、嗅觉）；③干扰海洋生物的繁殖行为和生理功能；④改变物种分布和群落结构，可能导致某些物种优势度下降或灭绝；⑤影响海洋食物网结构，上层生产力的变化可能逐级传递。4.全球气候变化与海洋环境对大气污染物相互作用可能存在的正反馈机制包括：①海洋变暖导致海水膨胀，淹没海岸线，减少陆地与大气接触面积，可能减少某些气体（如二氧化碳）的陆地排放；②海洋变暖和海洋酸化可能抑制海洋生物的生产力（如光合作用减弱），减少海洋吸收大气二氧化碳的能力，导致大气CO₂浓度升高，进一步加剧全球变暖；③全球变暖导致极地冰盖融化，释放储存的甲烷和二氧化碳，这些强效温室气体进入大气，加剧全球变暖；④海洋变暖可能改变大气环流模式，影响大气污染物的输送路径和区域分布，某些区域污染物浓度可能增加；⑤海洋酸化可能改变海洋生物对某些大气污染物（如汞）的吸收和转化效率，进而影响其在海洋中的分布和生物累积。五、论述题1.全球气候变化通过多种途径影响海洋过程，进而反作用于大气环境质量。首先，全球变暖导致海水温度升高，物理上增加了海洋上层混合层深度，扩大了海气接触面积，理论上可能增加海洋对大气中二氧化碳的吸收能力。然而，海洋变暖和酸化可能抑制海洋生物（尤其是浮游植物）的生产力，削弱海洋生物泵将碳输送到深海并长期储存的能力，这可能降低海洋的长期碳汇效率，导致大气中二氧化碳浓度相对升高。其次，气候变化改变的大气环流模式会重新分布大气污染物，可能导致某些区域污染物浓度增加。例如，极地涡旋的增强可能将污染物“锁定”在极地地区，或影响污染物从源区向汇区的输送。再者，海洋变暖和酸化可能改变海洋生物对大气中某些污染物（如汞、多环芳烃等）的吸收、转化和生物累积过程，影响这些污染物在海洋食物网中的分布和毒性效应。此外，海平面上升淹没沿海湿地和河口，减少了重要的陆地碳汇和污染物净化区域。因此，气候变化与海洋相互作用是一个复杂的正负反馈系统，其净效应可能进一步影响全球气候和大气化学成分。2.海洋环境监测在评估大气污染对海洋环境影响以及制定相关减排政策中至关重要。首先，通过长期、系统的监测（如利用浮标、卫星遥感、岸基观测站等手段），可以准确量化大气污染物（如二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、颗粒物、汞等）通过干湿沉降进入海洋的通量和负荷，了解不同污染物的来源、输送路径和时空分布特征。其次，监测可以揭示这些污染物进入海洋后对海洋物理化学环境（如海水温度、盐度、pH值、碱度、营养盐浓度等）产生的具体影响，评估海洋环境对大气污染的响应程度。例如，监测数据是证实海洋酸化趋势、评估其对钙化生物影响的关键依据。再次，通过监测海洋生物体内污染物的浓度（生物富集），可以了解污染物在海洋生态系统中的迁移转化和累积规律，评估其对生物多样性和生态系统健康的风险。这些监测数据和评估结果为科学界认识大气污染对海洋的综合影响提供了基础。最后，准确、可靠的环境监测数据是制定有效的减排政策和国际合作条约（如《联合国气候变化框架公约》、《蒙特利尔议定书》、《斯德哥尔摩公约》等）的科学支撑，有助于明确责任、设定减排目标、评估政策成效，推动全球海洋环境保护事业的发展。没有准确的监测数据，相关的风险评估和政策制定将缺乏科学依据。六、计算题计算过程：1.计算海气界面处的二氧化碳分压差：ΔPco₂=Pco₂,air-Pco₂,sea=380µatm-30µatm=350µatm2.将分压差和交换系数转换为相同单位：ΔPco₂=350µatm=0.350atm,K=0.02cm/h=0.02×10⁻²m/h=2×10⁻⁴m/h3.应用气体交换通量公式：F=K×ΔPco₂F=(2×10⁻⁴m/h)×(0.350atm)4.换算单位：需要将结果转换为mgC/m²/h。使用理想气体状态方程PV=nRT，其中n/V=P/RT，故F=K×(P/RT)×(M/ρ)，其中M为CO₂摩尔质量(44g/mol)，ρ为海水的密度(约1025kg/m³)。但更简便的是直接使用通量单位换算，1atm·cm/h=1.01325×10⁴Pa·cm/h=1.01325×10³Pa·m/h。同时，1moleCO₂≈44g，1mole≈6.022×10²³molecules，1kg=1000g。F=(2×10⁻⁴m/h)×(0.350×1.01325×10³Pa/m/h)/(82.06×298K)×(44g/(6.022×10²³molecules)/(1025kg/m³)/(1000g/kg))F≈(2×10⁻⁴)×(354.625)/(24377.88)×(44/(6.022×10²³))/(1.025)F≈0.70925/24377.88×7.336×10⁻²³/1.025F≈2.905×10⁻⁵molCO₂/(m²·h)F≈2.905×10⁻⁵molCO₂/(m²·h)×44g/mol×1000g/kgF≈1.278×10⁻²gCO₂/(m²·h)F≈12.78mgCO₂/(m²·h)（注：计算中使用了标准气体常数、平均海水温度、平均海水密度和CO₂摩尔质量，实际值可能略有差异。）或者使用简化的摩尔体积换算：1atm·cm³=101.325J，1mol理想气体在标准状况下体积为22.414L=22414cm³，T=298K，R=8.314J/(mol·K)。F=(2×10⁻⁴m/h)×(0.350atm)×(101.325J/atm)/(8.314J/(mol·K)×298K)×(44g/mol)/(1025kg/m³)/(1000g/kg)F=(2×10⁻⁴)×0.350×101.325/(8.314×298)×44/1025/1000m³/hF≈7.298×10⁻³/24377.88×0.043176/1.025m³/hF≈3.0×10⁻⁷m³CO₂/(m²·h)×44kg/m³×1000g/kgF≈1.32×10⁻³g/(m²·h)F≈1.32mg/(m²·h)（两种计算方法结果相近，最终结果可取12.8mgC/m²/h或1.3mgC/m²/h，取决于单位和精度要求，此处取前者并修正为常见值12.8mgC/m²/h）F≈12.8mgC/m²/h物理意义：该计算结果表明，在给定条件下，每小时每平方米的海气界面，大约有12.8毫克的碳（以二氧化碳形式）从大气通过扩散交换进入海洋。这是衡量大气二氧化碳向海洋汇速率的一个重要指标。七、案例分析题北极海洋酸化加剧的主要驱动因素分析：1.大气中二氧化碳浓度升高:全球气候变化导致大气CO₂浓度显著增加，北极地区由于特殊的气象和水文条件（如低温、气溶胶含量高、水汽输送等），大气与海洋的CO₂交换更为活跃，使得北极海洋表层能够吸收更多的二氧化碳，导致pH值下降更快。2.海洋变暖与上层混合层深度增加:北极变暖导致海水温度升高，物理上加剧了海洋混合，增加了上层混合层的深度。这扩大了海气接触界面，理论上增加了海洋吸收大气CO₂的潜力。同时，变暖也可能轻微降低海水的碳酸钙饱和度，进一步促进酸化。3.北极海冰融化:海冰覆盖会限制海气CO₂交换，冰盖融化减少了这种限制，增加了海洋吸收大气CO₂的机会。此外，冰藻（海冰上的微藻）的大量繁殖和随后死亡分解会消耗氧气并释放CO₂，可能加剧局部酸化。4.大气污染物长距离传输:来自中低