2025年大学《大气科学》专业题库- 大气层中的微生物与生物气溶胶

2025年大学《大气科学》专业题库——大气层中的微生物与生物气溶胶考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共30分。在每小题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。）1.下列哪种微生物最常被发现在高空大气层中？A.蓝藻B.放线菌C.酵母菌D.真菌孢子2.生物气溶胶的主要来源不包括：A.植物花粉B.动物粪便C.工业排放的烟尘D.海洋浮游生物3.对大气中微生物生存具有致死作用的高空紫外线辐射主要是指：A.UVAB.UVBC.UVCD.UVD4.下列哪种过程不属于生物气溶胶在大气中的化学转化？A.硝化作用B.硫化作用C.光合作用D.氧化作用5.细菌气溶胶的典型大小范围大约是：A.0.1-1微米B.1-10微米C.10-100微米D.>100微米6.下列哪种气体不是大气中常见的氧化剂，但对微生物有一定影响？A.O3B.OHC.NO2D.CO27.花粉作为生物气溶胶，其主要的环境影响通常与以下哪个方面关系最密切？A.大气辐射平衡B.光化学烟雾形成C.人类过敏反应D.大气降水酸化8.微生物介导的大气新粒子形成过程中，常见的生物前体物不包括：A.蛋白质B.氨C.硫酸D.花粉粒9.下列哪种生物气溶胶成分通常被认为对人体健康危害较大？A.花粉蛋白B.海洋盐粒C.硅尘D.植物蜡10.影响生物气溶胶在大气中沉降速度的主要因素是：A.气溶胶的形状B.气溶胶的成分C.大气温度D.大气湿度11.下列哪种技术通常不用于生物气溶胶的采样？A.沉降皿法B.滤膜法C.气泡抽吸法D.溶剂萃取法12.生物气溶胶与气候变化的关系主要体现在：A.直接影响地面温度B.改变大气辐射传输C.增强平流层臭氧消耗D.以上都是13.导致大气中微生物群落结构发生季节性变化的主要环境驱动因素是：A.大气压力B.太阳辐射C.大气稳定度D.风速14.下列哪种微生物代谢途径可能导致大气中NOx浓度的增加？A.硝化作用B.反硝化作用C.硫化作用D.光合作用15.目前，用于评估生物气溶胶对人体健康风险的主要指标是：A.气溶胶浓度B.气溶胶粒径分布C.气溶胶化学成分D.以上都是二、填空题（每空1分，共20分。）1.大气层中微生物的主要生存策略包括______、______和形成______。2.生物气溶胶按来源可分为______源和______源。3.影响大气中微生物存活的关键环境因子主要包括温度、______、______和大气氧化剂。4.常见的生物气溶胶类型包括细菌气溶胶、______气溶胶、病毒气溶胶、花粉和______。5.微生物参与大气化学反应的典型例子是______过程，该过程可以消耗大气中的OH自由基。6.生物气溶胶的沉降过程主要包括______沉降和______沉降。7.由于大气中紫外线的存在，大多数微生物难以在______以上长时间存活。8.测定大气中微生物浓度的常用单位是______。9.某些真菌孢子可以作为______病的病原体，对人体健康造成威胁。10.生物气溶胶对大气环境的影响包括对空气质量、______和______的影响。三、简答题（每小题5分，共20分。）1.简述影响大气中微生物存活和繁殖的主要环境因素。2.简述生物气溶胶的来源和主要类型。3.简述微生物如何影响大气化学过程。4.简述生物气溶胶对人类健康的主要影响。四、论述题（每小题10分，共30分。）1.论述生物气溶胶在大气环境中的生态功能。2.论述微生物与大气化学过程相互作用的机制。3.分析当前生物气溶胶监测面临的挑战以及可能的解决方案。---一、选择题（每小题2分，共30分。在每小题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。）1.D2.C3.C4.C5.B6.D7.C8.C9.A10.A11.D12.B13.B14.A15.D二、填空题（每空1分，共20分。）1.耐旱、耐辐射、休眠孢子2.自然、人为3.湿度、紫外线、大气氧化剂4.真菌、孢子5.反硝化6.干性、湿性7.平流层8.CFU/m³（或个/m³）9.呼吸道10.气候变化、生态系统三、简答题（每小题5分，共20分。）1.影响大气中微生物存活和繁殖的主要环境因素包括：温度（过高或过低都会抑制微生物活性）、湿度（水分是微生物生存的必要条件，但过饱和或过干都不利）、紫外线（高空紫外线强烈，对微生物有杀菌作用）、大气氧化剂（如OH自由基，会与微生物发生化学反应）、大气压力（影响气体分压和溶解度）等。2.生物气溶胶的来源可分为自然源和人为源。自然源包括：土壤扬尘、植物花粉、孢子、细菌和真菌的气溶胶、海洋盐粒、火山灰、动物粪便等。人为源包括：工业排放、农业活动（如秸秆焚烧）、交通运输、建筑施工、生活垃圾焚烧等。主要类型包括：细菌气溶胶、真菌气溶胶、病毒气溶胶、花粉、孢子、藻类和蓝细菌气溶胶等。3.微生物可以影响大气化学过程。例如，某些细菌和真菌可以参与大气中氮、硫等元素的循环过程，如硝化作用、反硝化作用、硫化作用等，这些过程会改变大气中气态污染物的种类和浓度。此外，微生物还可以催化某些大气氧化还原反应，影响大气氧化剂的浓度和化学反应速率。微生物还可以与大气气溶胶发生相互作用，影响气溶胶的化学组成和物理性质，进而影响大气化学过程。4.生物气溶胶对人类健康的主要影响包括：吸入性感染，如细菌、病毒、真菌等可以通过呼吸道进入人体，引起呼吸道感染、肺炎等疾病；过敏反应，某些生物气溶胶成分（如花粉蛋白）可以引发过敏体质人群的过敏反应，导致哮喘、鼻炎等；刺激作用，某些生物气溶胶（如花粉、尘螨）可以刺激眼睛、鼻子和喉咙，引起不适症状。四、论述题（每小题10分，共30分。）1.生物气溶胶在大气环境中具有重要的生态功能。首先，它们是大气微生物的载体，将微生物输送到不同高度和区域，促进了微生物的时空分布和基因交流。其次，生物气溶胶可以参与大气化学反应，影响大气成分和化学过程，例如，微生物参与的硝化、反硝化等过程可以改变大气中氮氧化物的种类和浓度，进而影响大气化学循环。此外，生物气溶胶还可以作为大气新粒子的凝结核，参与大气新粒子形成过程，影响云的形成和降水过程。最后，某些生物气溶胶（如花粉）还可以作为植物繁殖的媒介，影响生态系统的演替和生物多样性。2.微生物与大气化学过程相互作用的机制主要体现在以下几个方面：首先，微生物可以催化某些大气化学反应，如硝化、反硝化、硫化等过程，这些过程会改变大气中气态污染物的种类和浓度，影响大气化学循环。其次，微生物可以与大气气溶胶发生相互作用，例如，微生物可以吸附在大气颗粒物表面，改变颗粒物的化学组成和物理性质，进而影响颗粒物的在大气中的行为和大气化学过程。此外，微生物还可以影响大气氧化剂的浓度和化学反应速率，例如，某些微生物可以利用大气中的氧化剂进行生长，从而消耗大气氧化剂，影响大气氧化还原平衡。最后，微生物还可以通过释放挥发性有机物（VOCs）影响大气化学过程，例如，某些植物和微生物释放的VOCs可以参与大气光化学反应，生成臭氧等二次污染物。3.当前生物气溶胶监测面临着诸多挑战，主要包括：生物气溶胶种类繁多、成分复杂、浓度低，难以进行全面和准确的监测；采样技术存在局限性，难以采集到具有代表性的生物气溶胶样品；分析技术难度大，需要对采集到的样品进行复杂的实验室分析，才能鉴定和定量其中的微生物成分；缺乏长期连续的监测数据，难以对生物气溶胶的时空分布和变化趋势进行准确评估；对生物气溶胶与人体健康、大气环境等相互作用的机制尚不清楚，难以进行有效的风险评估和预警。可能的解决方案包括：开发更先进的采样技术，提高采样效率和代表性；发展更快速、更准确的分析技术，例如基于分子生物学技术的快速检测方法；建立生物气溶胶监测网络，进行长期连续的监测；加强多学科合作，深入研究生物气溶胶的生态功能、化学转化过程、与健康和环境的相互作用机制；建立生物气溶胶风险评估和预警体系，为制定相关防控措施提供科学依据。---试卷答案一、选择题（每小题2分，共30分。在每小题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。）1.答案：D解析：真菌孢子具有较强的抗逆性，特别是某些类型的孢子，可以在高空大气中存活一段时间。细菌在高空存活能力相对较弱。放线菌和酵母菌也主要存在于近地面的环境中。2.答案：C硫化作用主要是指硫的还原过程，通常与地质活动或特定微生物代谢相关，不是生物气溶胶的主要来源过程。工业排放的烟尘属于人为源生物气溶胶的前体物或组成部分。3.答案：CUVC的波长最短，能量最高，对微生物的杀菌作用最强，是高空紫外线辐射的主要类型，对大气中微生物的生存构成最大威胁。4.答案：C光合作用是植物和某些微生物利用光能合成有机物的过程，主要发生在近地面的生态系统，不是生物气溶胶在大气中的化学转化过程。5.答案：B细菌气溶胶的粒径通常在1-10微米范围内，这个粒径范围使其能够在大气中悬浮较长时间，并可能被人类呼吸系统吸入。6.答案：DCO2是大气中的主要成分之一，但它本身不是一种强氧化剂。O3、OH和NO2都是大气中常见的氧化剂，参与多种大气化学反应。7.答案：C花粉作为生物气溶胶，其最主要的环境影响之一是引发人类过敏反应，如花粉症、哮喘等。8.答案：C硫酸主要是由大气中的SO2氧化形成的二次污染物，属于人为源气溶胶的成分，不是生物前体物。9.答案：A花粉蛋白是花粉中主要的蛋白质成分，对某些过敏体质人群具有致敏性，是引起花粉过敏的主要物质。10.答案：A气溶胶的形状对其在重力作用下的沉降速度有显著影响。球形或近似球形气溶胶的沉降速度相对较慢，而扁平状或长条状气溶胶的沉降速度相对较快。11.答案：D溶剂萃取法是实验室中提取和分析样品中可溶性成分的方法，不用于直接采样大气中的生物气溶胶。其他方法都是常用的生物气溶胶采样技术。12.答案：B生物气溶胶可以通过吸收或散射太阳辐射，改变大气辐射传输特性，进而对气候变化产生影响。例如，某些生物气溶胶可以吸收红外辐射，导致温室效应。13.答案：B太阳辐射的季节性变化导致地表温度、湿度和大气环流的变化，进而影响大气中微生物的生存、繁殖和迁移，导致微生物群落结构的季节性变化。14.答案：A硝化作用是微生物将氨氮氧化为硝酸盐氮的过程，该过程中会释放出NOx，增加大气中NOx的浓度。15.答案：D评估生物气溶胶对人体健康风险需要综合考虑气溶胶浓度、粒径分布和化学成分等多个因素，因为这些因素都会影响生物气溶胶的吸入、沉积和毒性效应。二、填空题（每空1分，共20分。）1.答案：耐旱、耐辐射、休眠孢子解析：大气环境恶劣，微生物主要依靠耐旱、耐辐射等特性以及形成休眠孢子等方式来生存。2.答案：自然、人为解析：生物气溶胶的来源可以分为自然源和人为源两大类。3.答案：湿度、紫外线、大气氧化剂解析：除了温度，湿度、紫外线和大气氧化剂是影响大气中微生物生存的另外三个关键环境因子。4.答案：真菌、孢子解析：常见的生物气溶胶类型包括细菌气溶胶、真菌气溶胶、病毒气溶胶，以及植物来源的花粉和孢子。5.答案：反硝化解析：反硝化作用是某些微生物在缺氧条件下将硝酸盐氮转化为氮气的过程，该过程可以消耗大气中的OH自由基。6.答案：干性、湿性解析：生物气溶胶的沉降过程主要包括干性沉降（依靠重力）和湿性沉降（依靠降水）两种方式。7.答案：平流层解析：由于平流层存在强烈的紫外线辐射，大多数微生物难以在平流层以上长时间存活。8.答案：CFU/m³（或个/m³）解析：CFU/m³（ColonyFormingUnitspercubicmeter）是表示大气中微生物浓度的常用单位，代表每立方米空气中能够形成菌落的微生物数量。9.答案：呼吸道解析：某些真菌孢子可以作为呼吸道传染病的病原体，对人体健康造成威胁。10.答案：气候变化、生态系统解析：生物气溶胶对大气环境的影响主要包括对气候变化和生态系统的影响。三、简答题（每小题5分，共20分。）1.答案：影响大气中微生物存活和繁殖的主要环境因素包括：温度（过高或过低都会抑制微生物活性）、湿度（水分是微生物生存的必要条件，但过饱和或过干都不利）、紫外线（高空紫外线强烈，对微生物有杀菌作用）、大气氧化剂（如OH自由基，会与微生物发生化学反应）、大气压力（影响气体分压和溶解度）等。解析：简答题需要根据所学知识，对影响大气中微生物生存的环境因素进行概述，包括温度、湿度、紫外线、大气氧化剂和大气压力等。2.答案：生物气溶胶的来源可分为自然源和人为源。自然源包括：土壤扬尘、植物花粉、孢子、细菌和真菌的气溶胶、海洋盐粒、火山灰、动物粪便等。人为源包括：工业排放、农业活动（如秸秆焚烧）、交通运输、建筑施工、生活垃圾焚烧等。主要类型包括：细菌气溶胶、真菌气溶胶、病毒气溶胶、花粉、孢子、藻类和蓝细菌气溶胶等。解析：简答题需要分别阐述生物气溶胶的来源（自然源和人为源）和主要类型。3.答案：微生物可以影响大气化学过程。例如，某些细菌和真菌可以参与大气中氮、硫等元素的循环过程，如硝化作用、反硝化作用、硫化作用等，这些过程会改变大气中气态污染物的种类和浓度。此外，微生物还可以催化某些大气氧化还原反应，影响大气氧化剂的浓度和化学反应速率。微生物还可以与大气气溶胶发生相互作用，影响气溶胶的化学组成和物理性质，进而影响大气化学过程。解析：简答题需要阐述微生物如何通过参与大气化学反应、催化氧化还原反应以及与气溶胶相互作用等方式影响大气化学过程。4.答案：生物气溶胶对人类健康的主要影响包括：吸入性感染，如细菌、病毒、真菌等可以通过呼吸道进入人体，引起呼吸道感染、肺炎等疾病；过敏反应，某些生物气溶胶成分（如花粉蛋白）可以引发过敏体质人群的过敏反应，导致哮喘、鼻炎等；刺激作用，某些生物气溶胶（如花粉、尘螨）可以刺激眼睛、鼻子和喉咙，引起不适症状。解析：简答题需要概述生物气溶胶对人类健康的主要影响，包括吸入性感染、过敏反应和刺激作用。四、论述题（每小题10分，共30分。）1.答案：生物气溶胶在大气环境中具有重要的生态功能。首先，它们是大气微生物的载体，将微生物输送到不同高度和区域，促进了微生物的时空分布和基因交流。其次，生物气溶胶可以参与大气化学反应，影响大气成分和化学过程，例如，微生物参与的硝化、反硝化等过程可以改变大气中氮氧化物的种类和浓度，进而影响大气化学循环。此外，生物气溶胶还可以作为大气新粒子的凝结核，参与大气新粒子形成过程，影响云的形成和降水过程。最后，某些生物气溶胶（如花粉）还可以作为植物繁殖的媒介，影响生态系统的演替和生物多样性。解析：论述题需要全面阐述生物气溶胶在大气环境中扮演的生态角色，包括作为微生物载体、参与大气化学反应、作为凝结核以及影响植物繁殖等方面。2.答案：微生物与大气化学过程相互作用的机制主要体现在以下几个方面：首先，微生物可以催化某些大气化学反应，如硝化、反硝化、硫化等过程，这些过程会改变大气中气态污染物的种类和浓度，影响大气化学循环。其次，微生物可以与大气气溶胶发生相互作用，例如，微生物可