2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——大氣環(huán)境對(duì)建筑物耐久性的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種大氣污染物主要通過(guò)化學(xué)侵蝕作用，加速混凝土的碳化和鋼筋銹蝕？（）A.二氧化硫(SO?)B.氮氧化物(NOx)C.一氧化碳(CO)D.氧氣(O?)2.在海洋性氣候區(qū)域，建筑物金屬構(gòu)件腐蝕的主要促進(jìn)因素是？（）A.高溫和低濕度B.高濕度和氯離子存在C.干燥和多風(fēng)D.低溫和積雪3.酸雨對(duì)建筑物石材（如大理石）的主要破壞機(jī)制是？（）A.物理磨損B.化學(xué)溶解C.生物侵蝕D.電化學(xué)腐蝕4.大氣中的哪些成分會(huì)顯著加速鋼鐵在潮濕條件下的銹蝕過(guò)程？（）A.二氧化碳和氧氣B.氮氧化物和二氧化碳C.氯離子和氧氣D.水蒸氣和氨氣5.建筑物外立面涂料出現(xiàn)粉化、剝落現(xiàn)象，最主要可能是由什么大氣因素引起的？（）A.酸雨侵蝕B.紫外線輻射C.溫差循環(huán)導(dǎo)致的熱脹冷縮D.大氣顆粒物沉積6.凍融循環(huán)對(duì)多孔建筑材料（如磚石、混凝土）的主要破壞方式是？（）A.化學(xué)成分改變B.孔隙結(jié)構(gòu)破壞C.材料相變膨脹D.表面涂層老化7.大氣顆粒物（PM2.5）對(duì)建筑物耐久性的潛在危害之一是？（）A.直接造成金屬構(gòu)件電化學(xué)腐蝕B.通過(guò)催化作用加速酸雨形成C.沉積在材料表面，阻礙水分蒸發(fā)，利于腐蝕發(fā)生D.吸收太陽(yáng)輻射導(dǎo)致材料表面過(guò)熱8.在評(píng)估城市環(huán)境中建筑物的耐久性時(shí)，以下哪個(gè)氣象參數(shù)的影響通常最為顯著？（）A.平均氣溫B.相對(duì)濕度C.平均風(fēng)速D.地面臭氧濃度9.大氣中二氧化碳濃度升高，除了導(dǎo)致溫室效應(yīng)外，還會(huì)對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生什么長(zhǎng)期影響？（）A.提高抗壓強(qiáng)度B.引發(fā)快速膨脹破壞C.導(dǎo)致碳化，降低碳化深度和鋼筋保護(hù)層耐久性D.增強(qiáng)抗?jié)B性能10.為減輕大氣環(huán)境對(duì)建筑材料的腐蝕，采取的以下哪種措施屬于材料保護(hù)范疇？（）A.提高周?chē)諝饬魍ㄐ訠.使用耐腐蝕性更優(yōu)的原材料C.對(duì)暴露材料表面進(jìn)行涂層處理D.增加建筑物的維護(hù)頻率二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將正確答案填在橫線上）1.大氣污染物通過(guò)干沉降和濕沉降兩種途徑附著在建筑物表面并造成危害。2.氣溫的劇烈變化會(huì)引起材料發(fā)生熱脹冷縮，長(zhǎng)期作用下可能導(dǎo)致開(kāi)裂破壞。3.某些大氣污染物可以在光照條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有更強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光化學(xué)氧化。4.石灰石和大理石的主要成分是碳酸鈣，它們對(duì)酸雨特別敏感，易被溶解。5.大氣中的水蒸氣含量越高，材料吸濕性越強(qiáng)，為材料發(fā)生化學(xué)劣化和生物侵蝕提供了條件。6.在評(píng)估金屬結(jié)構(gòu)的耐久性時(shí)，必須考慮環(huán)境中氯離子的存在，因?yàn)樗且l(fā)金屬應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的重要因素之一。7.混凝土的碳化是指環(huán)境中的二氧化碳與混凝土中的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水的過(guò)程。8.不同地區(qū)的大氣污染物種類(lèi)和濃度存在顯著差異，這決定了建筑物在不同區(qū)域面臨的主要耐久性問(wèn)題有所不同。9.紫外線輻射不僅會(huì)加速有機(jī)涂料的老化，也可能對(duì)某些建筑材料的化學(xué)鍵產(chǎn)生影響，降低其穩(wěn)定性。10.風(fēng)力不僅會(huì)直接造成材料的磨損，還能加劇污染物和濕氣的輸送與沉積。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述酸雨對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成危害的主要途徑。2.解釋大氣濕度是如何影響材料腐蝕過(guò)程的。3.為什么沿海地區(qū)的建筑物更容易受到大氣鹽霧的侵蝕？4.溫度循環(huán)對(duì)金屬材料和混凝土結(jié)構(gòu)可能分別造成哪些類(lèi)型的破壞？四、論述題（每小題10分，共30分）1.試論述大氣顆粒物（PM2.5）對(duì)建筑物耐久性的多方面影響，并說(shuō)明其作用機(jī)制。2.選擇一種常見(jiàn)的建筑材料（如鋼材、混凝土、石材或木材），分析其主要在大氣環(huán)境下可能發(fā)生的劣化機(jī)理，并指出減輕這些劣化的重要措施。3.結(jié)合大氣科學(xué)知識(shí)，探討如何利用氣象和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)或評(píng)估特定區(qū)域建筑物的長(zhǎng)期耐久性風(fēng)險(xiǎn)。---試卷答案一、選擇題1.A(解析：二氧化硫在大氣中轉(zhuǎn)化為硫酸，溶解于水形成酸雨，或形成硫酸鹽氣溶膠，對(duì)混凝土產(chǎn)生化學(xué)侵蝕，加速碳化和鋼筋銹蝕。)2.B(解析：海洋性氣候區(qū)域濕度大，且空氣中的鹽分（氯離子）含量高，氯離子是促進(jìn)鋼鐵腐蝕的關(guān)鍵因素。)3.B(解析：大理石主要成分碳酸鈣化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易與酸雨中的氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被溶解。)4.C(解析：氯離子破壞鋼鐵表面的鈍化膜，氧氣在陰極反應(yīng)中不可或缺，共同構(gòu)成電化學(xué)腐蝕電池，加速銹蝕。)5.B(解析：紫外線輻射會(huì)分解涂料中的化學(xué)鍵，導(dǎo)致涂層老化、變脆、粉化、剝落。)6.C(解析：水在材料孔隙中結(jié)冰時(shí)體積膨脹，產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)材料承受極限，導(dǎo)致孔隙壁開(kāi)裂和結(jié)構(gòu)破壞。)7.C(解析：PM2.5沉積在材料表面，阻礙水分蒸發(fā)，形成微濕環(huán)境，同時(shí)可能含有腐蝕性物質(zhì)，利于腐蝕發(fā)生和發(fā)展。)8.D(解析：地面臭氧是強(qiáng)氧化劑，能顯著氧化建筑材料中的成分，特別是有機(jī)材料，并參與腐蝕過(guò)程，其濃度在城市化地區(qū)尤為突出。)9.C(解析：CO?與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣，此過(guò)程消耗了孔隙溶液中的堿性物質(zhì)，降低了鋼筋的鈍化膜穩(wěn)定性，增加銹蝕風(fēng)險(xiǎn)。)10.C(解析：對(duì)材料表面進(jìn)行涂層處理，如噴涂油漆、涂料等，可以物理隔絕材料與腐蝕性大氣因素的接觸，屬于材料保護(hù)措施。)二、填空題1.干沉降濕沉降2.開(kāi)裂破壞3.光化學(xué)氧化4.碳酸鈣溶解5.化學(xué)劣化生物侵蝕6.氯離子應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂7.氫氧化鈣碳酸鈣水8.大氣污染物種類(lèi)和濃度9.有機(jī)涂料老化化學(xué)鍵穩(wěn)定性10.污染物濕氣三、簡(jiǎn)答題1.解析：酸雨（pH<5.6的降水）通過(guò)兩種主要途徑危害混凝土：一是化學(xué)侵蝕，酸雨中的氫離子或硫酸根、硝酸根離子直接溶解水泥水化產(chǎn)物（如氫氧化鈣、水化鋁酸鈣），破壞混凝土結(jié)構(gòu)；二是促進(jìn)鋼筋銹蝕，酸雨滲透到混凝土內(nèi)部，破壞鋼筋表面的鈍化膜，形成腐蝕電池，加速鋼筋銹蝕膨脹，最終導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂破壞。2.解析：大氣濕度影響材料腐蝕過(guò)程主要體現(xiàn)在：高濕度環(huán)境下，材料更容易吸濕飽和，為腐蝕反應(yīng)提供必需的水分，促進(jìn)電化學(xué)腐蝕的發(fā)生；同時(shí)，濕氣也利于腐蝕性氣體（如SO?、Cl?）和離子（如Ch?）在材料表面的吸附和滲透；高濕度還能加劇某些化學(xué)反應(yīng)的速率。3.解析：沿海地區(qū)大氣中富含從海水中揮發(fā)出來(lái)的氯化鈉等鹽分，形成具有腐蝕性的海鹽霧。海鹽霧具有高氯離子濃度和高濕度特點(diǎn)，氯離子是引發(fā)鋼鐵等金屬材料點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的主要因素，高濕度則提供了電化學(xué)腐蝕所需的電解液環(huán)境，因此沿海建筑物金屬構(gòu)件、混凝土結(jié)構(gòu)、石材等均易受到嚴(yán)重腐蝕和劣化。4.解析：溫度循環(huán)對(duì)金屬材料的主要破壞是引起熱脹冷縮的不均勻或過(guò)大的應(yīng)力，導(dǎo)致材料表面產(chǎn)生微裂紋，裂紋擴(kuò)展最終導(dǎo)致材料疲勞斷裂或性能劣化。對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的主要破壞是干濕循環(huán)導(dǎo)致的水分反復(fù)進(jìn)入和排出孔隙，引起材料的膨脹和收縮，導(dǎo)致表面起砂、開(kāi)裂（凍融破壞也是溫度循環(huán)的一種形式，水分結(jié)冰膨脹導(dǎo)致破壞）；此外，溫度梯度也可能引起材料內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致開(kāi)裂。四、論述題1.解析：大氣顆粒物（PM2.5）對(duì)建筑物耐久性的影響是多方面的：首先，PM2.5具有吸附性，可以吸附大氣中的二氧化硫、氮氧化物、氨氣、重金屬離子、酸性物質(zhì)等有害成分，當(dāng)其沉降到建筑物表面時(shí)，這些濃縮的污染物會(huì)直接對(duì)材料產(chǎn)生化學(xué)侵蝕。其次，PM2.5作為催化劑，可以加速光化學(xué)反應(yīng)，如促進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）與氮氧化物在紫外線作用下生成地面臭氧，臭氧對(duì)建筑材料（特別是有機(jī)涂層、瀝青、塑料等）具有強(qiáng)氧化性，導(dǎo)致老化、褪色、開(kāi)裂。再次，PM2.5沉積在材料表面，會(huì)阻礙水分蒸發(fā)，形成微濕環(huán)境，并可能堵塞材料表面的孔隙，改變材料表面的化學(xué)狀態(tài)和滲透性，從而改變腐蝕介質(zhì)（水、腐蝕性氣體、離子）的遷移過(guò)程，可能加速或延緩腐蝕的發(fā)生，但通常不利于材料的自我修復(fù)。此外，粗顆粒物（PM10）等還可能直接對(duì)材料造成物理磨損。其作用機(jī)制主要是通過(guò)物理吸附、化學(xué)侵蝕、催化反應(yīng)、改變表面狀態(tài)和影響腐蝕介質(zhì)傳輸?shù)韧緩?，損害建筑材料的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低其性能和壽命。2.解析：以混凝土為例，其主要劣化機(jī)理包括：①碳化：環(huán)境中的CO?滲透進(jìn)入混凝土內(nèi)部，與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水，導(dǎo)致孔隙溶液堿度降低，當(dāng)堿度不足以維持鋼筋表面鈍化膜穩(wěn)定時(shí)，鋼筋開(kāi)始銹蝕。②硫酸鹽侵蝕：當(dāng)混凝土暴露于含有硫酸鹽（如硫酸鈉、硫酸鎂）的環(huán)境（如含硫工業(yè)廢氣地區(qū)）時(shí)，硫酸鹽離子與水泥水化產(chǎn)物（特別是氫氧化鈣和鋁酸鈣水合物）反應(yīng)，生成體積膨脹的產(chǎn)物（如鈣礬石），導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生巨大膨脹應(yīng)力，造成開(kāi)裂破壞。③凍融破壞：水在混凝土毛細(xì)孔中結(jié)冰膨脹，產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)材料抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致表面剝落、內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞。④氯離子侵蝕：海水、除冰鹽等環(huán)境中存在的氯離子侵入混凝土，破壞鋼筋表面的鈍化膜，即使在中等堿度環(huán)境下也能引發(fā)鋼筋銹蝕。減輕措施包括：①選用低堿活性水泥，控制水泥用量；②提高混凝土密實(shí)度（如采用高性能混凝土、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)）；③使用礦物摻合料（如粉煤灰、礦渣粉）降低水化熱和改善孔結(jié)構(gòu)；④設(shè)置鋼筋保護(hù)層，保證足夠厚度；⑤在易受硫酸鹽環(huán)境使用摻加膨脹劑或特殊水泥；⑥對(duì)暴露表面進(jìn)行涂層保護(hù)或密封處理。針對(duì)石材（如大理石），主要劣化是酸雨對(duì)其主要成分碳酸鈣的溶解侵蝕，減輕措施主要是提高材料的抗酸能力（如選用耐酸石材）或進(jìn)行表面防護(hù)處理（如封蠟、涂層）。針對(duì)木材，主要劣化是真菌、昆蟲(chóng)侵蝕和紫外線、水分引起的腐朽、開(kāi)裂，減輕措施主要是使用防腐劑處理、進(jìn)行涂層保護(hù)、保持適當(dāng)干燥環(huán)境等。3.解析：利用氣象和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估建筑物耐久性風(fēng)險(xiǎn)，可以通過(guò)以下方式：首先，監(jiān)測(cè)關(guān)鍵大氣污染物（如SO?,NOx,O?,PM2.5,Cl?濃度）的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)和空間分布特征，結(jié)合建筑物的位置和暴露朝向，評(píng)估其接收到的污染物負(fù)荷。其次，監(jiān)測(cè)氣象參數(shù)（溫度、濕度、降雨量、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度）的變化，這些參數(shù)直接影響腐蝕介質(zhì)（水、氧氣、腐蝕性氣體）的遷移、轉(zhuǎn)化和材料劣化過(guò)程（如酸雨的形成與降落、材料吸濕、凍融循環(huán)、紫外線照射）。例如，高溫高濕環(huán)境加速材料吸濕和化學(xué)反應(yīng)；極端溫度循環(huán)加劇熱