2025年大学《应用化学》专业题库- 应用化学在光污染控制中的应用

2025年大学《应用化学》专业题库——应用化学在光污染控制中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的字母填在括号内，每题2分，共20分）1.以下哪一项不属于光污染的主要类型？（A）光化学烟雾(B)人工白昼(C)红外辐射过度(D)眩光2.光污染对生态环境的主要危害之一是（C）A.导致室内温度显著升高B.干扰无线电通讯C.干扰昆虫和鸟类的导航系统D.引发大规模停电3.在光污染控制中，利用某些材料吸收或散射特定波长的光，这主要涉及的应用化学领域是（B）A.生物化学B.物理化学与材料化学C.分析化学D.有机合成化学4.下列哪种材料常被用作光催化剂，用于降解水或空气中的污染物以控制光化学污染？（A）A.二氧化钛（TiO₂）B.氧化镁（MgO）C.氮化硅（Si₃N₄）D.碳化钙（CaC₂）5.用于减少城市照明产生的“人工白昼”效应，最直接有效的化学方法之一是开发具有高可见光吸收率的（C）A.导电聚合物B.荧光染料C.吸光涂料/材料D.磁性纳米颗粒6.光污染会影响人类健康，以下哪项是较为公认的光污染相关健康问题？（B）A.金属过敏B.睡眠障碍C.青光眼D.白内障7.监测环境光污染水平时，常用的化学传感器可能基于（A）A.光吸收或荧光猝灭原理B.化学电池反应C.电磁感应D.质量分析法8.LED照明技术在减少光污染方面的优势主要体现在（C）A.发光强度极高B.寿命极短C.能量效率高，光色可控D.成本极低9.光敏污染物在光照下发生化学反应，生成二次污染物，这种现象在光污染控制中是（D）A.有益的B.无影响的C.可忽略的D.需要控制的关键问题10.将化学方法应用于光污染控制时，需要考虑的关键因素之一是（B）A.材料的美观性B.材料的化学稳定性和光稳定性C.材料的成本（绝对价格）D.材料的生物相容性（非主要考虑）二、填空题（请将答案填在横线上，每空1分，共15分）1.光污染主要包括人工白昼、______和______三大类。2.光化学污染的形成与大气中的______和______等污染物的光化学反应密切相关。3.利用半导体光催化材料降解污染物控制光污染，其核心机理是利用半导体的______特性，在光照下产生强氧化性的______和______。4.为了减少建筑物玻璃幕墙的光反射眩光，可以采用表面涂覆具有高______的化学材料。5.光污染不仅影响人类睡眠，长期暴露还可能增加患______的风险。6.设计用于光污染控制的化学材料时，需要考虑其对特定波长光的______能力以及环境友好性。7.照度计和亮度计是用于______光污染强度的基本______仪器。三、简答题（请简洁明了地回答下列问题，每题5分，共20分）1.简述光化学烟雾的形成过程及其与光污染控制的关系。2.解释什么是“人工白昼”现象，并简述其在城市环境中的主要负面影响。3.简述利用光催化材料进行水体光污染（如水中有毒有机物）控制的基本原理。4.为减少交通道路夜间光污染，可以从化学角度提出哪些材料或技术的应用建议？四、论述题（请结合所学知识，全面、深入地回答下列问题，共25分）结合当前应用化学的研究进展，论述化学学科在应对城市光污染问题中可以发挥的作用，并分析当前面临的主要挑战及可能的未来发展方向。试卷答案一、选择题1.C2.C3.B4.A5.C6.B7.A8.C9.D10.B二、填空题1.光化学污染；眩光2.氮氧化物；挥发性有机物3.光生伏特；光生空穴；光生自由基4.吸收5.视觉疲劳6.吸收7.监测；光学三、简答题1.光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）等污染物发生一系列光化学反应，生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯（PANs）等二次污染物，形成烟雾。其形成与光污染控制的关系在于，控制NOx和VOCs的排放，或减少阳光强度（如减少不必要的照明），均可抑制光化学反应，从而控制光化学烟雾。从化学角度看，开发吸附或催化降解NOx和VOCs的材料也是控制途径。2.人工白昼是指城市夜间过量的人工光源（如广告牌、路灯等）照射天空，导致天空被照亮的现象。其主要负面影响包括：降低能见度，影响交通安全；干扰天文观测；破坏自然夜景，影响生态；增加能源消耗；对居民造成光污染和视觉干扰。3.利用光催化材料进行水体光污染控制的基本原理是：选择具有合适能带结构的半导体光催化剂（如TiO₂），在紫外或可见光照射下，光催化剂表面产生强氧化性的光生空穴（h⁺）和光生自由基（如·OH）。这些活性物种能够将水体中溶解的光敏污染物（如染料、酚类等）氧化分解为小分子无机物（如CO₂、H₂O），从而实现净化目的。4.为减少交通道路夜间光污染，化学角度可以提出的应用建议包括：开发新型低发射率的路面标线涂料，使其在夜间吸收而非反射过多灯光；研究制备具有高可见光吸收率且反光性能优异的遮光材料，用于制作遮光护栏或路缘石；研究用于智能照明系统的化学发光材料或高效LED荧光材料，实现按需照明，避免光线直射天空或对向车辆；开发吸光型交通信号灯外壳材料，减少光散射。四、论述题化学学科在应对城市光污染问题中可发挥重要作用。首先，在污染源控制方面，化学可用于研发高效的催化剂，促进NOx和VOCs等前体物的转化与去除；可开发新型低光污染、高能效的照明材料（如荧光粉、量子点等）和器件（如智能调光LED）；可设计用于建筑外墙、玻璃幕墙的智能调光或选择性透光材料，减少夜间光线溢散。其次，在污染监测方面，化学可发展高灵敏度、快速响应的光化学传感器，用于实时监测环境光污染水平。再次，在污染治理方面，化学可开发光催化材料，用于处理被光敏污染物污染的水体或土壤；可研发新型吸光材料，用于吸收特定波长的多余光线。当前面临的主要挑战包括：部分治理材料的成本较高，大规模应用受限；如何精确控制材料的光选择性吸收/发射特性，避免对可见光造成过度衰减；长期使用的稳定性和环境相容性问题；缺乏对光污染综合效应的深入理解。未来发展方向可能包括：开发