2025年大學(xué)《應(yīng)用氣象學(xué)》專業(yè)題庫——大氣中的顆粒物研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個正確選項(xiàng)，請將正確選項(xiàng)的代表字母填寫在題干后的括號內(nèi)。多選、錯選、漏選均不得分。）1.下列哪些屬于大氣顆粒物的自然來源？（）A.工業(yè)排放B.沙塵暴C.海浪飛沫D.火山噴發(fā)E.農(nóng)業(yè)活動揚(yáng)塵2.下列哪些表述屬于二次顆粒物？（）A.直徑小于10微米的總懸浮顆粒物（TSP）B.主要由人為源直接排放的煙塵C.在大氣中通過化學(xué)反應(yīng)生成的氣溶膠粒子D.一次顆粒物經(jīng)過物理過程（如沉降）后形成的顆粒物E.PM2.5（細(xì)顆粒物）3.顆粒物的物理性質(zhì)主要包括：（）A.粒徑及其分布B.形狀（球形、鏈狀等）C.密度D.水溶性離子濃度E.折射率4.下列哪些過程會導(dǎo)致大氣中顆粒物濃度降低？（）A.大氣降水（濕沉降）B.揚(yáng)塵C.顆粒物的干沉降D.大氣擴(kuò)散稀釋E.顆粒物的光化學(xué)反應(yīng)分解5.顆粒物對氣候系統(tǒng)可能產(chǎn)生的影響包括：（）A.直接吸收或散射太陽輻射，引起地表溫度變化B.改變云的微物理特性，進(jìn)而影響降水C.通過改變大氣環(huán)流模式間接影響氣候D.增加大氣中的水汽含量E.導(dǎo)致溫室效應(yīng)增強(qiáng)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在橫線上。）1.大氣顆粒物根據(jù)粒徑大小通?？煞譃榭倯腋☆w粒物（__________）和可吸入顆粒物（__________）等。2.顆粒物的化學(xué)組成復(fù)雜，主要包括元素碳（__________）、有機(jī)碳（__________）以及硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等無機(jī)成分。3.顆粒物的吸濕增長過程對其在大氣中的______、______以及______均有重要影響。4.氣溶膠的______效應(yīng)對地球的能量平衡有顯著影響，而______效應(yīng)則通過改變云的特性間接影響氣候。5.大氣邊界層的高度和結(jié)構(gòu)對近地面顆粒物的______和______起著決定性作用。三、名詞解釋（每小題3分，共12分。請用簡潔的語言定義下列術(shù)語。）1.PM2.52.一次顆粒物3.顆粒物沉降通量4.輻射強(qiáng)迫四、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述顆粒物的主要人為來源及其排放特征。2.解釋顆粒物吸濕增長的基本原理及其對大氣環(huán)境的影響。3.顆粒物如何影響大氣能見度？請簡述其主要機(jī)制。4.簡述大氣邊界層對近地面顆粒物濃度分布的主要影響。五、論述題（每小題10分，共20分。請結(jié)合所學(xué)知識，全面、深入地回答下列問題。）1.論述大氣中二次顆粒物的形成機(jī)制及其對空氣質(zhì)量的重要影響。2.結(jié)合應(yīng)用氣象學(xué)的特點(diǎn)，論述研究大氣顆粒物的重要性及其主要應(yīng)用領(lǐng)域。試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個正確選項(xiàng)，請將正確選項(xiàng)的代表字母填寫在題干后的括號內(nèi)。多選、錯選、漏選均不得分。）1.B,C,D,E*解析：A選項(xiàng)工業(yè)排放屬于人為源。B選項(xiàng)沙塵暴是典型的自然源。C選項(xiàng)海浪飛沫是自然源。D選項(xiàng)火山噴發(fā)是自然源。E選項(xiàng)農(nóng)業(yè)活動揚(yáng)塵是人為源（非工業(yè)）和自然源（揚(yáng)塵）的混合，常歸為人為源。2.C,E*解析：A選項(xiàng)TSP是總懸浮顆粒物的總稱，包含一次和二次顆粒物。B選項(xiàng)人為源直接排放的煙塵屬于一次顆粒物。C選項(xiàng)在大氣中通過化學(xué)反應(yīng)生成的氣溶膠粒子是二次顆粒物的定義。D選項(xiàng)干沉降是顆粒物的去除過程，非形成過程。E選項(xiàng)PM2.5是細(xì)顆粒物的英文縮寫，主要由氣態(tài)前體物轉(zhuǎn)化而來，屬于二次顆粒物。3.A,B,C,D*解析：E選項(xiàng)折射率屬于光學(xué)性質(zhì)，而非物理性質(zhì)。A,B,C,D均為顆粒物的常用物理性質(zhì)。4.A,C,D*解析：A選項(xiàng)濕沉降通過降水將顆粒物從大氣中去除。C選項(xiàng)干沉降是顆粒物通過直接接觸地表或被濕氣捕獲等方式沉降。D選項(xiàng)大氣擴(kuò)散稀釋作用會降低顆粒物濃度。B選項(xiàng)揚(yáng)塵是顆粒物的來源。E選項(xiàng)顆粒物本身不通過光化學(xué)反應(yīng)分解來降低濃度，而是其成分可能發(fā)生變化。5.A,B,C*解析：A選項(xiàng)顆粒物對太陽輻射的選擇性吸收和散射導(dǎo)致地球能量平衡改變。B選項(xiàng)顆粒物作為云凝結(jié)核影響云滴數(shù)量和大小，進(jìn)而影響降水。C選項(xiàng)顆粒物的分布和特性可能反饋調(diào)節(jié)大氣環(huán)流。D選項(xiàng)顆粒物主要影響大氣成分，不直接增加水汽含量。E選項(xiàng)顆粒物主要通過吸收紅外輻射導(dǎo)致溫室效應(yīng)，而非分解。二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在橫線上。）1.TSP,PM10*解析：這是根據(jù)粒徑大小劃分的最常用的大氣顆粒物分類。2.黑碳,褐碳*解析：這是顆粒物中主要的碳成分，黑碳（元素碳）吸收性強(qiáng)，褐碳（有機(jī)碳）具有吸附性。3.衰減,沉降,化學(xué)反應(yīng)*解析：吸濕增長后，顆粒物體積增大，更容易被重力沉降去除，也更容易參與大氣化學(xué)反應(yīng)。4.直接,間接*解析：直接效應(yīng)指顆粒物自身對輻射的吸收和散射。間接效應(yīng)指顆粒物對云的微物理過程（如云量、云滴大小、降水效率）的影響。5.輸送,濃度分布*解析：大氣邊界層決定了近地面大氣混合的強(qiáng)度，從而控制了顆粒物的水平輸送和垂直混合，最終影響其濃度分布。三、名詞解釋（每小題3分，共12分。請用簡潔的語言定義下列術(shù)語。）1.PM2.5：指空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于或等于2.5微米的細(xì)顆粒物。*解析：定義核心在于粒徑上限（≤2.5微米）。2.一次顆粒物：指直接從排放源排放進(jìn)入大氣的顆粒物，未經(jīng)大氣化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化。*解析：定義核心在于來源（直接排放）和狀態(tài)（未轉(zhuǎn)化）。3.顆粒物沉降通量：指單位時間內(nèi)，通過單位面積從大氣柱向下傳輸?shù)念w粒物質(zhì)量。*解析：定義核心在于描述沉降速率的物理量（質(zhì)量、面積、時間）。4.輻射強(qiáng)迫：指由于大氣成分（如溫室氣體、氣溶膠）的變化，導(dǎo)致到達(dá)地表的凈輻射（短波和長波）發(fā)生變化，單位面積上引起的輻射力。*解析：定義核心在于對凈輻射的影響（變化量）和衡量單位（單位面積輻射力）。四、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述顆粒物的主要人為來源及其排放特征。*解析：人類活動是顆粒物的重要來源，主要包括：①工業(yè)排放：如發(fā)電廠、鋼鐵廠、水泥廠等，排放量大，成分復(fù)雜，常含硫酸鹽、硝酸鹽、重金屬等。②交通運(yùn)輸：汽車、火車、飛機(jī)等燃燒化石燃料排放顆粒物，且流動性大，影響范圍廣。③農(nóng)業(yè)活動：如秸稈燃燒、施肥、畜禽養(yǎng)殖等，產(chǎn)生大量粉塵、氨氣等，季節(jié)性明顯。④揚(yáng)塵：建筑工地、道路揚(yáng)塵等，顆粒物粒徑較大，易受風(fēng)力影響。⑤生活源：如取暖、烹飪等燃燒排放。2.解釋顆粒物吸濕增長的基本原理及其對大氣環(huán)境的影響。*解析：原理：顆粒物表面往往吸附有水分子，當(dāng)大氣相對濕度（RH）升高時，顆粒物表面的水膜會吸收周圍的水汽，導(dǎo)致顆粒物質(zhì)量增加、體積膨脹。影響：①加速沉降：體積增大的顆粒物密度相對減小，但受重力作用更容易沉降到地面。②影響大氣化學(xué)：增大了顆粒物與大氣中氣體反應(yīng)物的接觸面積，加速了化學(xué)反應(yīng)速率，促進(jìn)了二次顆粒物的形成。③影響能見度：吸濕增長后的顆粒物（尤其是大顆粒）對光的散射能力增強(qiáng)，對能見度有不利影響。④影響輻射傳輸：吸濕增長改變了顆粒物的光學(xué)特性，進(jìn)而影響其對輻射的吸收和散射。3.顆粒物如何影響大氣能見度？請簡述其主要機(jī)制。*解析：顆粒物通過散射和吸收光線影響大氣能見度。主要機(jī)制：①散射：顆粒物作為氣溶膠粒子，會散射太陽光線，使觀察者能夠看到前方物體。散射能力與顆粒物的濃度、大小、形狀以及光線波長有關(guān)。濃度越高，散射越強(qiáng)，能見度越低。②吸收：某些顆粒物（如黑碳）能吸收光線，特別是波長較短的藍(lán)光，導(dǎo)致光線能量衰減，同樣會降低能見度。通常認(rèn)為，在顆粒物污染事件中，散射是降低能見度的主要機(jī)制。4.簡述大氣邊界層對近地面顆粒物濃度分布的主要影響。*解析：大氣邊界層是近地面大氣與自由大氣層交接的薄層，其高度和湍流特性對近地面顆粒物濃度有決定性影響。主要影響：①混合稀釋：邊界層內(nèi)的湍流活動強(qiáng)，能將近地面高濃度的顆粒物向上混合，向水平方向擴(kuò)散稀釋，使得近地面濃度相對均勻。邊界層高度越高，混合效果越強(qiáng)，近地面濃度越低。②垂直交換：顆粒物的垂直輸送（沉降和抬升）在邊界層內(nèi)進(jìn)行，邊界層高度決定了顆粒物垂直交換的范圍。③影響來源排放：地表排放源的排放高度若低于邊界層，其排放的顆粒物容易被混合帶到整個邊界層高度；若高于邊界層，則主要影響自由大氣層。④夜間邊界層發(fā)展受限：夜間無太陽加熱，邊界層高度通常較低，近地面污染物不易擴(kuò)散，易造成高濃度污染。五、論述題（每小題10分，共20分。請結(jié)合所學(xué)知識，全面、深入地回答下列問題。）1.論述大氣中二次顆粒物的形成機(jī)制及其對空氣質(zhì)量的重要影響。*解析：二次顆粒物（SecondaryParticles）是在大氣中通過氣態(tài)前體物經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)過程轉(zhuǎn)化生成的顆粒物。主要形成機(jī)制包括：①光化學(xué)反應(yīng)：揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等氣態(tài)前體物在陽光（紫外光或可見光）作用下發(fā)生光解，產(chǎn)生自由基（如OH·），自由基再與VOCs反應(yīng)生成有機(jī)顆粒物（SOA），或與NOx反應(yīng)生成硝酸鹽氣溶膠，最終通過氣溶膠化過程轉(zhuǎn)化為二次顆粒物。②云過程：大氣中的硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等氣態(tài)前體物在云滴或冰晶表面通過液相或冰相化學(xué)反應(yīng)生成二次顆粒物，或通過云凝結(jié)核的成核過程生成二次顆粒物。對空氣質(zhì)量的重要影響：①加劇空氣污染：二次顆粒物是造成大氣能見度下降（形成霧霾）的主要成分，尤其是在大城市及周邊地區(qū)。PM2.5中很大一部分是二次顆粒物，對人體健康和生態(tài)環(huán)境危害更大。②影響區(qū)域氣候：二次顆粒物具有顯著的輻射強(qiáng)迫效應(yīng)，可以直接吸收或散射太陽輻射，也可以通過改變云的微物理特性間接影響氣候。③對人體健康危害嚴(yán)重：二次顆粒物（特別是PM2.5）能夠深入呼吸系統(tǒng)，甚至進(jìn)入血液，引發(fā)或加劇呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病等。因此，控制二次顆粒物的生成是改善空氣質(zhì)量的關(guān)鍵。2.結(jié)合應(yīng)用氣象學(xué)的特點(diǎn)，論述研究大氣顆粒物的重要性及其主要應(yīng)用領(lǐng)域。*解析：應(yīng)用氣象學(xué)是一門致力于將氣象學(xué)知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題的學(xué)科。研究大氣顆粒物對于應(yīng)用氣象學(xué)具有重要意義，主要體現(xiàn)在以下應(yīng)用領(lǐng)域：①空氣質(zhì)量預(yù)報：顆粒物濃度是衡量空氣質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。應(yīng)用氣象學(xué)研究顆粒物的來源、傳輸、轉(zhuǎn)化以及氣象條件（風(fēng)、濕度、溫度、邊界層高度等）對其濃度的影響規(guī)律，是制作顆粒物（尤其是PM2.5）預(yù)報模型的基礎(chǔ)，為政府、公眾提供預(yù)警信息，指導(dǎo)污染防控措施。②污染氣象學(xué)研究：研究污染物在大氣中的擴(kuò)散、遷移和積累的氣象條件（如氣象穩(wěn)定度、風(fēng)場結(jié)構(gòu)、邊界層發(fā)展等），為優(yōu)化污染源排放策略、規(guī)劃工業(yè)園區(qū)布局提供科學(xué)依據(jù)。③氣候變化研究：大氣顆粒物對氣候具有顯著影響（輻射強(qiáng)迫），研究顆粒物的時空分布特征及其變化趨勢，有助于評估其對區(qū)域乃至全球氣候系統(tǒng)的影響，改進(jìn)氣候模式。④農(nóng)業(yè)氣象：氣溶膠（如沙塵、黑碳）可以影響作物的光照、溫度、濕