2025年大学《大气科学》专业题库- 大气环境中挥发性有机物排放分析

2025年大学《大气科学》专业题库——大气环境中挥发性有机物排放分析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.下列哪种物质通常不被认为是挥发性有机物（VOCs）？（）A.乙烷(C2H6)B.乙酸(CH3COOH)C.乙醇(C2H5OH)D.甲苯(C7H8)2.植物通过夜间释放并白天吸收的VOCs主要是指？（）A.甲烷(CH4)B.乙烯(C2H4)C.乙炔(C2H2)D.甲醛(HCHO)3.在大气化学中，VOCs的“光解”主要指的是？（）A.VOCs与OH自由基的氧化反应B.VOCs在紫外线作用下发生的分解反应C.VOCs与氮氧化物的反应生成臭氧D.VOCs的物理蒸发过程4.下列哪种过程是大气中VOCs的主要去除途径？（）A.沉降到地表B.与OH自由基反应C.被云滴吸收D.被土壤吸附5.生成大气中二次有机气溶胶（SOA）的最主要的前体物是？（）A.NOxB.SO2C.NH3D.VOCs6.对于汽车尾气排放的VOCs，以下哪种控制技术属于末端治理？（）A.使用无铅汽油B.催化转化器C.活性炭吸附D.汽油精炼工艺改进7.在编制VOCs排放清单时，排放因子通常表示为？（）A.每单位质量产品对应的排放量B.每单位面积土地对应的排放量C.每单位能源消耗对应的排放量D.每单位时间对应的排放量8.导致地表臭氧（O3）浓度升高的主要人为污染源是？（）A.氨(NH3)排放B.硫氧化物(SOx)排放C.挥发性有机物(VOCs)排放D.氮氧化物(NOx)排放9.以下哪种措施属于源头控制VOCs排放的策略？（）A.加强末端废气处理B.提高燃料燃烧温度C.使用低挥发性有机物（LVOCs）含量的涂料D.增加吸附剂用量10.在大气环境中，VOCs的饱和蒸汽压越高，其挥发性？（）A.越低B.越高C.与蒸汽压无关D.无法确定二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.挥发性有机物（VOCs）是指在大气温度下容易__________的有机化合物。2.大气中VOCs的主要自然来源包括植物排放和__________。3.VOCs与氮氧化物（NOx）在阳光照射下发生一系列复杂的光化学反应，主要生成__________和细颗粒物（PM2.5）。4.排放因子根据其表达方式不同，可分为质量因子和__________因子。5.甲醛（HCHO）是一种常见的室内外VOCs，它在大气中主要通过与__________自由基反应而被去除。6.二次有机气溶胶（SOA）是大气中挥发性有机物（VOCs）经过一系列复杂化学反应生成的__________气溶胶。7.工业锅炉燃烧过程可能排放的VOCs主要来源于燃料中的__________和不完全燃烧。8.汽车尾气中的VOCs主要来自燃油的不完全燃烧和__________的挥发。9.评价一个地区VOCs污染水平和来源特征的常用工具是__________。10.针对溶剂使用这一VOCs排放源，常用的控制技术包括__________和密闭操作。三、简答题（每题5分，共20分。请简明扼要地回答下列问题）1.简述大气环境中VOCs的主要来源类别及其特点。2.简述VOCs在大气中主要通过哪些物理和化学过程被去除。3.简述VOCs对大气环境的主要危害。4.简述末端治理技术在控制固定源VOCs排放方面的基本原理。四、计算题（每题10分，共20分。请列出计算步骤并给出结果）1.某工业涂装车间使用溶剂型涂料，已知该涂料VOCs含量为250g/L，每日涂料使用量为500L，车间通风条件下溶剂蒸气损失率为20%。请估算该车间每日向大气排放的VOCs量（单位：g）。2.在一个阳光强烈的夏季午后，某城市近地面臭氧浓度为100ppb（百万分之一体积比），同时测得大气中VOCs浓度为50ppb（百万分之一体积比），NOx浓度为30ppb（百万分之一体积比）。假设该体系对臭氧生成的VOCs-NOx比值为15（即R=NOx/VOCs），请估算该体系中VOCs对臭氧生成的贡献分数（即相对贡献率，百分比表示）。五、论述题（每题15分，共30分。请结合所学知识，全面、深入地回答下列问题）1.论述大气环境中VOCs排放清单编制的主要目的、基本步骤以及面临的挑战。2.结合当前大气污染治理形势，论述控制VOCs排放对于改善空气质量（特别是臭氧和PM2.5污染）的重要性，并简述当前采用的主要控制策略及其适用性。---试卷答案一、选择题1.B2.B3.B4.B5.D6.B7.A8.C9.C10.B二、填空题1.挥发2.生物活动3.臭氧4.质量流率5.OH6.第二性7.杂质8.车用燃油9.VOCs排放清单10.溶剂回收三、简答题1.答案：VOCs主要来源可分为人为源和自然源。人为源包括工业生产过程（如化工、印刷、涂装）、溶剂使用、汽车尾气、生活燃烧（如餐饮油烟、取暖）等；自然源主要是植物排放（如异戊二烯、挥发性有机酸）和生物活动（如土壤释放）。人为源排放通常具有强度大、成分复杂的特点。解析思路：回答需包含两大类来源：人为源和自然源。并分别列举主要例子，特别是人为源中常见的工业、溶剂、交通等，自然源中常见的植物排放。强调人为源通常排放量大且成分复杂。2.答案：VOCs在大气中的去除途径主要包括物理过程和化学过程。物理过程主要是稀释扩散和干湿沉降。化学过程主要是与大气中的氧化性物质反应，如与羟基自由基（OH）发生的氧化反应，这是最主要的去除途径；此外还包括与臭氧（O3）、过氧乙酰硝酸酯（PANs）等的反应，以及参与氮氧化合物（NOx）循环生成硝酸过氧乙酰酯（RO2）等复杂反应。解析思路：分为物理过程和化学过程两大类。物理过程要提到稀释扩散和沉降（干、湿）。化学过程要重点突出与OH自由基反应，并适当提及与其他物质（O3、PANs）的反应或参与NOx循环，体现其在大气化学循环中的转化。3.答案：VOCs的主要危害包括：①参与形成地面臭氧（O3），导致光化学烟雾，危害人体呼吸系统健康，损伤植被；②是形成二次有机气溶胶（SOA）的重要前体物，SOA是细颗粒物（PM2.5）的重要组成部分，能降低大气能见度，并可能对人体健康和生态环境造成不利影响；③部分VOCs本身具有毒性，可导致急性或慢性健康问题；④与氮氧化物（NOx）反应生成的气溶胶半挥发性有机物（SVOCs）是室内空气污染的重要来源。解析思路：从三个层面回答：对臭氧生成的贡献、对PM2.5（SOA）生成的贡献、部分VOCs本身的毒性及其在室内环境中的问题。覆盖主要危害方面即可。4.答案：末端治理技术主要是在VOCs产生并排放到大气中之后，对其进行捕获和净化处理。基本原理是利用物理或化学方法将废气中的VOCs浓度降低到排放标准限值以下。常用技术包括：吸附法（利用活性炭、分子筛等吸附VOCs）、燃烧法（热氧化法，通过高温燃烧将VOCs转化为CO2和H2O）、催化氧化法（利用催化剂在较低温度下氧化VOCs）等。解析思路：首先明确是“末端”治理，即在排放后处理。核心原理是“捕获和净化”。然后列举具体技术名称并简要说明其作用机制（吸附、燃烧、催化氧化）。四、计算题1.答案：每日VOCs排放量=涂料使用量×涂料VOCs含量×挥发损失率=500L×250g/L×20%=25000g/L×20%=5000g。解析思路：计算步骤：首先计算涂料中VOCs的总质量（涂料的体积乘以VOCs含量浓度）。然后根据给定的挥发损失率，计算实际排放到大气中的VOCs量（总质量乘以挥发率）。注意单位统一。2.答案：计算VOCs与NOx的比值：VOCs/NOx=50ppb/30ppb=5/3。VOCs-NOx比值为15，即实际比值应为15。设臭氧生成中VOCs贡献的NOx为x，则总NOx为x+30ppb，总VOCs贡献为15x。根据NOx守恒（近似）：x+30≈15x/(5/3)，解得x≈6.25ppb。VOCs贡献分数=(6.25ppb/30ppb)×100%≈20.8%。四舍五入，答案为21%。解析思路：第一步计算实测VOCs/NOx比值。第二步利用给定的VOCs-NOx比值（15）与实测比值（5/3）的关系，推算出在臭氧生成过程中，VOCs氧化消耗了多少NOx（即x）。第三步，VOCs对臭氧的贡献量近似等于这部分消耗的NOx量。第四步计算VOCs贡献量占总NOx量（实测NOx+消耗NOx）的比例，即贡献分数。注意单位换算和近似处理。五、论述题1.答案：目的：编制VOCs排放清单的主要目的是定量评估一个区域或行业VOCs的排放总量、排放源结构、时空分布特征及其对大气环境（特别是臭氧和PM2.5）的影响，为制定有效的VOCs污染控制政策和措施提供科学依据，并支撑空气质量预报和评估。基本步骤：①污染源调查与识别：全面收集区域内或行业内所有排放VOCs的源信息，如点源、面源、线源。②排放因子确定：根据源类别、活动水平（如产量、用能、车辆数等）和排放标准，选择或测定合适的排放因子（质量因子或质量流率因子）。③排放清单编制：根据“源×因子×活动水平”的计算方法，计算各源的VOCs排放量，并按源类、行业、区域等进行汇总。④不确定性分析：评估清单结果的不确定性来源（如排放因子、活动水平的不确定性）并进行定量化或定性描述。面临的挑战：①源类众多且复杂：VOCs排放源种类繁多，特别是面源（如道路交通、农业活动）和生物源排放的量化难度大。②排放因子不确定性高：许多源类缺乏准确、统一的排放因子数据，导致清单不确定性较大。③活动水平数据获取难：准确统计所有排放源的活动水平（如产量、交通流量等）存在困难。④生物源排放量化：植物等生物源排放受气象条件、树种种类等多种因素影响，量化预测难度极大。⑤清单动态更新：随着技术进步、政策调整和新的数据出现，需要不断更新排放清单。解析思路：论述题需分点作答。先答目的，说明清单的作用和意义。再答步骤，按逻辑顺序（调查识别-因子确定-清单编制-不确定性分析）列出主要环节。最后答挑战，列举几个关键难点（源复杂性、因子不确定性、活动水平获取、生物源、动态更新）并稍作解释。2.答案：重要性：VOCs是形成臭氧（O3）和细颗粒物（PM2.5）的关键前体物，对改善空气质量至关重要。①对臭氧：在NOx存在和阳光照射下，VOCs通过一系列复杂的光化学反应生成臭氧。许多城市，特别是重工业区和交通密集区，VOCs已成为限制臭氧生成的“第一污染物”，控制VOCs是改善臭氧污染的有效途径。②对PM2.5：VOCs通过参与二次有机气溶胶（SOA）的生成过程，成为PM2.5的重要组成部分。SOA的生成涉及复杂的气相和液相化学过程，控制VOCs有助于降低PM2.5浓度，改善大气能见度，并减少其对人体健康和生态环境的负面影响。因此，控制VOCs排放是当前大气污染精细化治理的核心内容之一。主要控制策略及其适用性：①源头控制：使用低VOCs含量产品（如水性涂料、低VOCs溶剂），改进生产工艺（如无组织排放控制、密闭管理），替代高VOCs含量原料。适用于工业、建筑、交通等源头，是治本之策，但可能涉及成本和技术升级。②末端治理：对固定源排放的废气进行收集，采用吸附法（活性炭等）、燃烧法（热氧化）、催化氧化法等进行处理达标排放。适用于处理浓度较高、流量较大的固定源废气，效果直接，但可能存在二次污染或运行成本问题。③环境管理：制定和执行VOCs排放标准，建立排放清单和监测网络，实施总量控制，优化能