空气污染复习题及答案

空气污染复习题及答案1.单项选择题（每题2分，共20分）1.1下列哪一项不是一次污染物？A.二氧化硫（SO₂）B.臭氧（O₃）C.一氧化碳（CO）D.氮氧化物（NOₓ）答案：B解析：臭氧是氮氧化物与挥发性有机物在紫外光作用下通过光化学反应生成的二次污染物，其余三项均为直接排放的一次污染物。1.2若某城市冬季PM₂.₅日均浓度为75μg·m⁻³，则其空气质量指数（AQI）所属等级为A.优B.良C.轻度污染D.中度污染答案：C解析：根据《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》，PM₂.₅日均浓度75μg·m⁻³落在75–115μg·m⁻³区间，对应AQI101–150，等级为轻度污染。1.3高斯扩散模型中，地面轴线最大落地浓度与烟囱有效源高的关系为A.与源高成正比B.与源高平方成正比C.与源高平方成反比D.与源高无关答案：C解析：高斯模型地面轴线最大浓度公式=可见∝。1.4下列VOCs中，臭氧生成潜势（OFP）最高的是A.甲烷B.苯C.甲苯D.丙烯答案：D解析：丙烯具有双键结构，其·OH反应速率常数≈2.91.5某燃烧装置排放烟气中SO₂体积分数为800ppm，氧含量为11%（干基），则其折算到基准氧含量9%后的SO₂浓度为A.727ppmB.800ppmC.880ppmD.960ppm答案：C解析：按《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》折算公式=代入得=8001.6大气稳定度分类中，Pasquill-Turner分类的D级对应A.强不稳定B.弱不稳定C.中性D.稳定答案：C解析：D级为中性层结，风速较大、日照较弱或夜间云量较多时出现。1.7某静电除尘器设计效率为99.5%，入口粉尘浓度为20g·m⁻³，若出口浓度需≤50mg·m⁻³，则实际效率至少需达到A.99.75%B.99.50%C.99.25%D.99.00%答案：A解析：=高于设计值，故需提高运行参数。1.8下列哪种技术对去除室内甲醛最有效？A.HEPA过滤B.活性炭吸附C.光催化氧化D.负离子发生器答案：C解析：光催化氧化可将甲醛彻底矿化为CO₂与H₂O，HEPA对气态污染物无效，活性炭易饱和，负离子效果不稳定。1.9根据《大气污染防治法》，排放工业烟粉尘的企业必须安装A.在线监测设备B.脱硫装置C.脱硝装置D.VOCs回收装置答案：A解析：法律要求重点排污单位安装大气污染物排放自动监测设备，与是否脱硫脱硝无关。1.10若某区域NH₃排放量增加，最可能导致下列哪种二次颗粒物升高？A.硫酸铵B.硝酸铵C.氯化钠D.元素碳答案：B解析：NH₃与HNO₃气相反应生成NH₄NO₃，即硝酸铵，是二次无机气溶胶的重要组分。2.多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）2.1下列属于光化学烟雾特征污染物的是A.O₃B.PANC.NO₂D.SO₂答案：A、B、C解析：SO₂为燃煤型污染特征，光化学烟雾以O₃、PAN、醛类、NO₂为标志。2.2影响大气污染物扩散的主要气象因子包括A.风速B.大气稳定度C.地面粗糙度D.相对湿度答案：A、B、C解析：湿度主要影响气溶胶吸湿增长，对扩散稀释作用间接。2.3下列措施可有效降低道路扬尘排放的是A.机械化清扫B.洒水抑尘C.限速行驶D.铺设透水路面答案：A、B、D解析：限速减少尾气排放，对扬尘削减有限。2.4关于选择性催化还原（SCR）脱硝，正确的是A.反应温度窗口为280–420°CB.常用还原剂为液氨C.催化剂主要成分为V₂O₅–WO₃/TiO₂D.氨逃逸浓度应≤2.5mg·m⁻³答案：A、B、C、D解析：四项均为SCR技术规范要求。2.5下列属于挥发性有机物（VOCs）溯源技术的是A.PMF受体模型B.质子转移反应飞行时间质谱（PTR-ToF-MS）C.臭氧层析法D.稳定碳同位素法答案：A、B、D解析：臭氧层析法用于O₃垂直分布观测，非溯源技术。3.判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）3.1大气颗粒物中，PM₁₀包含PM₂.₅。答案：√解析：粒径定义决定PM₂.₅是PM₁₀的子集。3.2酸雨定义是降水pH<7.0。答案：×解析：背景降水pH约为5.6，酸雨标准为pH<5.6。3.3黑碳气溶胶对太阳辐射具有正的直接辐射强迫。答案：√解析：黑碳吸收短波辐射，加热大气，产生正强迫。3.4大气稳定度越不稳定，烟流抬升高度越高。答案：√解析：不稳定层结湍流强，烟流动量抬升与浮力抬升均增强。3.5静电除尘器对0.1–0.3μm颗粒物捕集效率最低。答案：√解析：该粒径段处于场荷电与扩散荷电过渡区，荷电效率低。3.6VOCs的·OH反应活性（MIR）越大，其臭氧生成潜势越低。答案：×解析：MIR（MaximumIncrementalReactivity）越大，OFP越高。3.7大气中SO₂液相氧化生成硫酸的速率与云水pH呈负相关。答案：√解析：pH降低抑制SO₂溶解与O₃、H₂O₂氧化路径。3.8城市热岛效应会增强夜间大气混合层高度。答案：×解析：夜间城市热岛导致近地层逆温减弱，但混合层高度仍低于白天。3.9生物质燃烧排放的颗粒物中，有机碳占比通常高于元素碳。答案：√解析：新鲜生物质烟雾OC/EC比值常大于5。3.10氨气是大气中唯一的碱性气体。答案：√解析：NH₃为常见碱性气体，二甲胺等排放量极小。4.填空题（每空2分，共20分）4.1高斯烟流模型中，地面源（H=0）下风向轴线浓度公式为C则当σ_y=σ_z=αx^{0.92}时，浓度与距离x的____次方成反比。答案：1.84解析：C∝1/(σ_yσ_z)∝1/x^{1.84}。4.2某火电厂燃煤含硫1.2%，煤耗率300g·kWh⁻¹，脱硫效率98%，则度电SO₂排放量为____g。答案：0.24解析：=硫分子量32→SO₂64，系数2，得0.144g，四舍五入0.24g（保留两位）。4.3根据《环境空气质量标准》（GB3095—2012），PM₂.₅年均一级浓度限值为____μg·m⁻³。答案：154.4大气化学中，·OH自由基的主要来源是O₃光解生成O(¹D)后与____反应。答案：H₂O4.5某区域NO₂浓度为40μg·m⁻³，换算为ppb（25°C，1atm）为____ppb。答案：21.2解析：ppb4.6静电除尘器比集尘面积（A/Q）为120m²·m⁻³·s，驱进速度w=0.15m·s⁻¹，则理论效率为____%。答案：99.75解析：η4.7大气中CH₄的全球变暖潜能值（GWP，100年）约为CO₂的____倍。答案：28–34（填30即可）4.8若某城市机动车NOₓ排放因子为2.0g·km⁻¹，日均行驶里程30km，保有量100万辆，则日均NOₓ排放量为____t。答案：60解析：2×30×10⁶=60×10⁶g=60t。4.9酸雨频率定义为降水pH<____的降水次数占总降水次数的百分比。答案：5.64.10根据《挥发性有机物无组织排放控制标准》，厂界NMHC浓度限值为____mg·m⁻³。答案：2.05.简答题（每题8分，共24分）5.1阐述大气中硫酸盐气溶胶的形成机制，并给出关键化学反应式。答案：硫酸盐气溶胶主要通过SO₂的气相氧化与液相氧化两条路径形成。（1）气相氧化：SHS生成的硫酸分子通过均相成核或与现有颗粒物凝结形成硫酸盐。（2）液相氧化：云滴中SO₂溶解形成S(IV)，主要氧化剂为H₂O₂、O₃、Fe³⁺催化下的O₂：SS液相路径在高湿度、高云水含量条件下贡献可达70%以上。最终硫酸盐以NH₄HSO₄或(NH₄)₂SO₄形式存在于PM₂.₅中。5.2比较SCR与SNCR脱硝技术的原理、温度窗口、效率及氨逃逸差异。答案：SCR：在280–420°C区间，利用V₂O₅–WO₃/TiO₂催化剂，喷入NH₃将NOₓ选择性还原为N₂与H₂O，脱硝效率可达80–95%，氨逃逸≤2.5mg·m⁻³，系统复杂、投资高。SNCR：无催化剂，在850–1100°C高温区喷入氨或尿素，依靠温度窗口内自由基反应还原NOₓ，效率30–50%，氨逃逸较高（>5mg·m⁻³），运行成本低，但对温度窗口要求严格，偏离窗口效率骤降。综上，SCR适用于高标准排放，SNCR适用于中小型锅炉或改造空间受限场合。5.3说明城市臭氧污染“周末效应”的成因，并给出观测证据。答案：周末效应指周末NOₓ排放下降，但O₃浓度反而高于工作日的现象。成因：（1）O₃生成对NOₓ呈非线性响应，在VOCs控制区（NOₓ饱和区），NOₓ减少降低NO对O₃的滴定作用（O₃+NO→NO₂），使O₃积累；（2）周末重型柴油车减少，NO排放下降幅度大于VOCs，导致VOCs/NOₓ比值升高，促进O₃生成。观测证据：北京2015–2019年夏季周末O₃日最大8小时平均浓度比工作日高5–15μg·m⁻³，同期NO₂低10–20μg·m⁻³，符合周末效应特征。6.计算题（共31分）6.1某电厂烟囱高200m，出口内径6m，排烟量Q=450m³·s⁻¹（标态），烟气温度Tₛ=140°C，环境温度Tₐ=20°C，风速u=5m·s⁻¹，大气稳定度D级。求烟流抬升高度ΔH及有效源高H。（10分）答案：采用Holland公式：Δ烟速=代入：Δ有效源高H=6.2某城市欲通过淘汰10万辆国三柴油车（排放因子3.5g·km⁻¹）并替换为纯电动车，假设年均行驶里程2.5×10⁴km，求年减排NOₓ多少吨？若采用SCR后处理升级（效率80%），则同样车队可减排多少吨？比较两种措施成本优劣。（11分）答案：（1）淘汰方案：年排放=3.5×2.5×10⁴×10⁵=8.75×10⁹g=8750t淘汰后减排8750t。（2）SCR升级：剩余排放=8750×(1-0.8)=1750t减排=8750–1750=7000t。（3）成本比较：淘汰单车补贴1.5万元，总成本15亿元；SCR升级单车1.0万元，总成本10亿元，但仅减排7000t，单位成本1.43万元·t⁻¹；淘汰单位成本1.71万元·t⁻¹，略高于SCR，但可协同减排PM、VOCs，且推动电动车产业链，综合效益更优。6.3某化工园区无组织排放苯系物总量需削减80%，现有排放速率E=120kg·h⁻¹，拟采用吸附+冷凝回收，设计冷凝温度T=5°C，求冷凝后苯分压及理论回收率。已知苯在5°C时饱和蒸气压P=4.6kPa，总压P=101.3kPa，求是否满足削减要求？若不足，给出改进方案。（10分）6.3某化工园区无组织排放苯系物总量需削减80%，现有排放速率E=120kg·h⁻¹，拟采用吸附+冷凝回收，设计冷凝温度T=5°C，求冷凝后苯分压及理论回收率。已知苯在5°C时饱和蒸气压P=4.6kPa，总压P=101.3kPa，求是否满足削减要求？若不足，给出改进方案。（10分）答案：冷凝后苯分压=P=4.6kPa冷凝后苯分压=P=4.6kPa摩尔分数y质量浓度c体积流量Q冷凝回收量=120–0.145×827.6=120–120=0，计算有误。正确：冷凝后尾气仍含苯120kg·h⁻¹，无法直接计算，应使用物料平衡：设回收率η，则排放速率=120(1–η)需120(1–η)≤24kg·h⁻¹→η≥80%冷凝单级理论回收率=1假设入口苯分压P_in=20kPa（体积浓度20%），则=不满足。改进：（1）降低冷凝至–10°C，P=1.8kPa，η=1–1.8/20=91%，满足；（1）降低冷凝至–10°C，P=1.8kPa，η=1–1.8/20=91%，满足；（2）增加吸附段，用活性炭吸附剩余苯，确保总效率≥95%，排放≤6kg·h⁻¹，远小于24kg·h⁻¹要求。7.综合应用题（共30分）7.1某沿海城市冬季PM₂.₅日均浓度经常超标，源解析显示二次硝酸盐占比40%，海盐颗粒5%，机动车尾气直接排放15%，扬尘20%，生物质燃烧10%，其他10%。市政府拟采取以下措施：①淘汰国四及以下柴油货车1万辆；②推进电厂超低排放（NOₓ≤50mg·m⁻³）；③实施建筑工地扬尘在线监测并抑尘；④推广家用生物质炉具升级为清洁煤+高效燃烧。假设各项措施减排系数如下：措施①单车NOₓ排放因子2.0g·km⁻¹，年均里程3×10⁴km，淘汰后全部电动化；措施②电厂NOₓ现状200mg·m⁻³，年排烟量2×10¹⁰m³；措施③可降低扬尘排放30%；措施④可降低生物质PM₂.₅排放70%。求：（1）四项措施年减排PM₂.₅前体物或一次排放量；（2）若二次硝酸盐生成按NH₃充足、NOₓ:NO₃⁻=1:0.8质量比估算，求PM₂.₅年均下降浓度。已知城市面积2000km²，混合层高度500m，年换气次数100次。（15分）答案：（1）减排量①NOₓ：2×3×10⁴×10⁴=6×10⁸g=600t②NOₓ：(200–50)×2×10¹⁰×10⁻⁹=