2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣化學(xué)反應(yīng)對大氣環(huán)境的影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共30分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)。）1.下列哪種大氣化學(xué)物質(zhì)是平流層臭氧的主要消耗劑？（）A.O2B.O3C.NOD.HO22.溫室效應(yīng)主要是由哪種氣體吸收地球發(fā)射的長波輻射引起的？（）A.氮?dú)?N2)B.氧氣(O2)C.二氧化碳(CO2)D.氬氣(Ar)3.大氣中的硫酸鹽氣溶膠主要是由哪種氣體在大氣中氧化后轉(zhuǎn)化形成的？（）A.COB.CH4C.SO2D.NO24.光化學(xué)煙霧的主要成因是？（）A.碳?xì)浠衔?VOCs)和氮氧化物(NOx)在陽光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)B.硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)的溶解和沉淀過程C.一氧化碳(CO)的無光化學(xué)反應(yīng)D.沙塵暴引起的物理性顆粒物污染5.能夠催化大氣中臭氧分解的催化劑是？（）A.OH自由基B.Cl自由基C.O2分子D.N2分子6.酸雨形成的主要化學(xué)途徑是？（）A.氮氧化物與水反應(yīng)生成硝酸B.二氧化硫與水反應(yīng)生成硫酸C.揮發(fā)性有機(jī)物與臭氧反應(yīng)D.以上都是7.下列哪種氣體不被認(rèn)為是主要的溫室氣體？（）A.甲烷(CH4)B.氧化亞氮(N2O)C.氯氟烴(CFCs)D.氮?dú)?N2)8.大氣中OH自由基的主要來源是？（）A.光解水汽B.火山噴發(fā)C.生物排放D.工業(yè)活動9.全球變暖導(dǎo)致的現(xiàn)象不包括？（）A.海平面上升B.冰川融化C.大氣臭氧濃度增加D.某些地區(qū)降水模式改變10.下列哪種物質(zhì)是PM2.5的主要前體物？（）A.氮氧化物(NOx)B.揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)C.一氧化碳(CO)D.氮?dú)?N2)11.大氣化學(xué)過程研究的核心是？（）A.大氣環(huán)流模式B.大氣中化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和遷移C.大氣對太陽輻射的吸收D.大氣中的水汽含量變化12.氯氟烴(CFCs)對大氣環(huán)境的主要影響是？（）A.導(dǎo)致全球變暖B.消耗平流層臭氧C.引發(fā)酸雨D.增加大氣濕度13.用來衡量大氣中污染物濃度及其對人體健康、環(huán)境影響的綜合指標(biāo)是？（）A.空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)B.全球輻射平衡C.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)D.大氣穩(wěn)定度等級14.云層對大氣化學(xué)反應(yīng)的影響主要是？（）A.增加水汽濃度，促進(jìn)多相化學(xué)過程B.增強(qiáng)紫外線輻射，加速光化學(xué)反應(yīng)C.降低大氣溫度，抑制化學(xué)反應(yīng)D.直接產(chǎn)生溫室氣體15.大氣化學(xué)物質(zhì)從排放源到最終沉降區(qū)域的過程稱為？（）A.化學(xué)轉(zhuǎn)化B.光解作用C.遷移過程D.自由基反應(yīng)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上。）1.平流層臭氧(O3)的主要形成反應(yīng)是氧氣(O2)在______作用下分解為氧原子(O)，然后氧原子與氧分子結(jié)合生成臭氧。2.溫室氣體能夠吸收地球發(fā)射的______輻射，并將其能量向外太空再次輻射的一部分能量向下傳遞到地表，從而導(dǎo)致地球變暖。3.酸雨的pH值通常低于______。4.大氣中主要的氧化劑是______和臭氧(O3)。5.光化學(xué)煙霧中的主要刺激性氣體是______。6.用來衡量溫室氣體對全球變暖貢獻(xiàn)的指標(biāo)是______。7.液相大氣化學(xué)過程主要發(fā)生在______和云滴中。8.大氣棕色云團(tuán)主要由黑碳(BC)和______組成。9.OH自由基被形象地稱為大氣的______。10.某些大氣化學(xué)反應(yīng)的速率受溫度的強(qiáng)烈影響，通常遵循______定律。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述平流層臭氧層被破壞的化學(xué)過程。2.解釋大氣中形成硫酸型酸雨的主要化學(xué)反應(yīng)步驟。3.簡述光化學(xué)煙霧形成的主要條件和過程。4.指出大氣中OH自由基的兩種主要生成途徑，并簡述其意義。四、論述題（每題10分，共30分。請結(jié)合所學(xué)知識，詳細(xì)闡述下列問題。）1.分析大氣化學(xué)反應(yīng)對空氣質(zhì)量（以PM2.5為例）和氣候系統(tǒng)可能產(chǎn)生的雙重影響。2.探討溫室氣體濃度增加與全球氣候變化之間的聯(lián)系，并簡述主要的化學(xué)過程。3.結(jié)合大氣化學(xué)原理，論述控制城市光化學(xué)煙霧污染應(yīng)采取的主要策略。---試卷答案一、選擇題1.C*解析：NO（一氧化氮）是典型的平流層臭氧消耗劑，特別是通過NO+O3→NO2+O2反應(yīng)，Cl、Br自由基（來自鹵代烴等）也是重要的消耗劑，但NO是經(jīng)典且重要的例子。2.C*解析：二氧化碳（CO2）等溫室氣體能夠吸收并重新輻射紅外長波輻射，導(dǎo)致地表和低層大氣溫度升高，產(chǎn)生溫室效應(yīng)。3.C*解析：二氧化硫（SO2）主要來源于化石燃料燃燒等，在大氣中經(jīng)過氧化（如被OH自由基、臭氧或氮氧化物氧化）后形成硫酸（H2SO4），進(jìn)而形成硫酸鹽氣溶膠。4.A*解析：光化學(xué)煙霧是城市地區(qū)在陽光強(qiáng)烈時，汽車尾氣等排放的碳?xì)浠衔铮╒OCs）和氮氧化物（NOx）發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧（O3）等二次污染物，形成的煙霧現(xiàn)象。5.B*解析：氯自由基（Cl·）是強(qiáng)氧化劑，能夠催化破壞平流層臭氧（Cl+O3→ClO+O2；ClO+O→Cl+O2）。6.D*解析：酸雨的形成途徑包括硫酸型（SO2→SO4^2-）和硝酸型（NOx→NO3^-），以及其他酸性氣體（如氨）的作用，題目中A和B都是重要途徑。7.D*解析：氮?dú)猓∟2）是大氣中最主要的成分，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，幾乎不吸收紅外輻射，因此不是溫室氣體。8.A*解析：大氣中OH自由基最主要的生成途徑是羥基化反應(yīng)：H2O+O3→HO2+O2，隨后HO2與NO反應(yīng)生成OH和NO2：HO2+NO→OH+NO2。9.C*解析：全球變暖會導(dǎo)致冰川融化、海平面上升和降水模式改變等現(xiàn)象，但通常不會導(dǎo)致大氣臭氧濃度增加，反而平流層冷卻可能導(dǎo)致臭氧生成減少。10.B*解析：揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在大氣中經(jīng)過光化學(xué)反應(yīng)等轉(zhuǎn)化，可以生成細(xì)顆粒物（PM2.5），是PM2.5的重要前體物之一。11.B*解析：大氣化學(xué)研究的核心是關(guān)注大氣中化學(xué)物質(zhì)的種類、來源、濃度、化學(xué)轉(zhuǎn)化過程、遷移擴(kuò)散規(guī)律及其對大氣環(huán)境（空氣質(zhì)量、氣候等）的影響。12.B*解析：氯氟烴（CFCs）等含氯、氟的有機(jī)物能穩(wěn)定到達(dá)平流層，在紫外線作用下分解出氯自由基，進(jìn)而破壞臭氧層。13.A*解析：空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）是一個綜合指標(biāo)，將多種主要大氣污染物（如PM2.5、PM10、O3、SO2、NO2、CO）的濃度轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，反映空氣污染程度及其對人體健康和環(huán)境的危害。14.A*解析：云滴表面為大氣化學(xué)反應(yīng)提供了大量液相場所，許多氣體污染物可以在云滴上發(fā)生溶解、反應(yīng)和轉(zhuǎn)化，影響其化學(xué)命運(yùn)和最終歸宿。15.C*解析：大氣化學(xué)物質(zhì)從排放源（如工廠、汽車）釋放后，通過大氣環(huán)流輸送到大氣中其他區(qū)域，并最終通過干沉降或濕沉降過程回到地表，這個過程稱為遷移。二、填空題1.紫外線*解析：平流層臭氧是由氧氣分子（O2）吸收太陽紫外輻射（特別是UV-B）裂解產(chǎn)生氧原子（O），然后氧原子與氧氣分子結(jié)合生成臭氧（O3）。2.紅外*解析：溫室氣體主要吸收地球自身發(fā)射的長波輻射，即紅外輻射，并重新輻射回地表附近。3.5.6*解析：純凈水的pH值為7，而酸雨是指pH值低于5.6的降水。4.OH自由基*解析：OH自由基是大氣中最主要的氧化劑，能參與多種大氣污染物的轉(zhuǎn)化。5.臭氧(O3)*解析：臭氧是光化學(xué)煙霧中的主要二次污染物，具有強(qiáng)烈的刺激性，對眼睛、呼吸道有危害。6.全球變暖潛能值(GWP)*解析：GWP是衡量單位質(zhì)量某種溫室氣體相對于二氧化碳在特定時期內(nèi)（如100年）對全球增溫貢獻(xiàn)的指標(biāo)。7.云霧*解析：多相化學(xué)過程主要發(fā)生在液態(tài)水存在的場合，如云滴、霧滴、霰、冰晶等。8.黑碳(BC)*解析：大氣棕色云團(tuán)主要由懸浮在空氣中的黑碳（來自燃燒化石燃料和生物質(zhì)）和氣溶膠組成，能吸收太陽短波輻射，加熱大氣，并影響區(qū)域氣候。9.清潔工/通用清潔劑*解析：OH自由基能氧化多種大氣污染物，促進(jìn)大氣自凈，因此被稱為大氣的“清潔工”或“通用清潔劑”。10.阿倫尼烏斯(Arrhenius)*解析：許多化學(xué)反應(yīng)速率與溫度呈指數(shù)關(guān)系，遵循阿倫尼烏斯定律，即反應(yīng)速率常數(shù)隨絕對溫度升高而指數(shù)增加。三、簡答題1.簡述平流層臭氧層被破壞的化學(xué)過程。*解析：平流層臭氧主要由氧氣吸收紫外線分解產(chǎn)生的氧原子與氧氣結(jié)合而成。人類活動排放的含氯、溴的有機(jī)化合物（如CFCs）進(jìn)入平流層后被紫外線分解，釋放出氯（Cl）或溴（Br）原子。這些鹵素原子會與臭氧發(fā)生反應(yīng)，如Cl+O3→ClO+O2，ClO+O→Cl+O2。一個氯原子可以破壞數(shù)千個臭氧分子，形成破壞鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致臭氧層厚度減少，被破壞。2.解釋大氣中形成硫酸型酸雨的主要化學(xué)反應(yīng)步驟。*解析：硫酸型酸雨的形成主要經(jīng)歷兩個階段：首先是二氧化硫（SO2）在大氣中通過多種途徑（如光化學(xué)反應(yīng)、與OH自由基反應(yīng)、與氮氧化物反應(yīng)等）被氧化為硫酸根離子（SO4^2-）。這個過程涉及中間產(chǎn)物亞硫酸（H2SO3）的形成和進(jìn)一步氧化。最后，硫酸根離子溶解在云滴或雨水中，形成硫酸（H2SO4），使降水呈酸性。關(guān)鍵步驟包括：SO2+OH→HOSO2→HO2+SO3；SO3+H2O→H2SO4。3.簡述光化學(xué)煙霧形成的主要條件和過程。*解析：光化學(xué)煙霧的形成需要三個主要條件：充足的陽光（提供光化學(xué)反應(yīng)能量）、大量的碳?xì)浠衔铮╒OCs，提供反應(yīng)物）和一定濃度的氮氧化物（NOx，主要是NO，提供催化劑和反應(yīng)物）。過程如下：陽光照射下，NOx分解產(chǎn)生NO2；NO2吸收光能轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)NO2*，再解離產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)的原子氧（O）；原子氧與氧氣反應(yīng)生成臭氧（O3）；生成的臭氧和NO反應(yīng)生成NO2，NO2被陽光分解產(chǎn)生NO，此循環(huán)不斷進(jìn)行，同時VOCs與OH、O3等反應(yīng)生成醛、酮、硝酸等二次污染物，混合形成光化學(xué)煙霧。4.指出大氣中OH自由基的兩種主要生成途徑，并簡述其意義。*解析：OH自由基的兩種主要生成途徑是：①H2O+O3→HO2+O2，隨后HO2+NO→OH+NO2；②CH4+OH+O2→HO2+H2O2（或更復(fù)雜的反應(yīng)鏈）生成HO2，再經(jīng)HO2+NO→OH+NO2。其意義在于：OH自由基是大氣中最重要的氧化劑，它能氧化大氣中約90%的揮發(fā)性有機(jī)物和多種無機(jī)污染物（如CO、N2O、SO2等），將它們轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定或無害的物質(zhì)，從而參與大氣化學(xué)循環(huán)并影響空氣質(zhì)量。四、論述題1.分析大氣化學(xué)反應(yīng)對空氣質(zhì)量（以PM2.5為例）和氣候系統(tǒng)可能產(chǎn)生的雙重影響。*解析：大氣化學(xué)反應(yīng)對空氣質(zhì)量的影響：例如，PM2.5的形成涉及復(fù)雜的氣相和液相化學(xué)反應(yīng)。SO2、NOx、氨（NH3）等氣體污染物在大氣中經(jīng)過氧化（如被OH、O3、過氧乙酰硝酸酯PANs氧化）和水汽的作用，轉(zhuǎn)化為硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等二次顆粒物，是PM2.5的主要組成部分。這些化學(xué)反應(yīng)直接導(dǎo)致了PM2.5污染。其雙重影響體現(xiàn)在：一方面，某些反應(yīng)過程（如SO2氧化）可能消耗OH自由基，間接減緩其他污染物（如VOCs）的轉(zhuǎn)化，可能暫時改善臭氧濃度，但最終PM2.5增加，空氣質(zhì)量下降。另一方面，PM2.5本身具有健康危害和環(huán)境影響。大氣化學(xué)反應(yīng)對氣候系統(tǒng)的影響：大氣中的溫室氣體（如CO2、CH4、N2O、CFCS）通過吸收紅外輻射導(dǎo)致溫室效應(yīng)，是全球變暖的主要驅(qū)動力。同時，某些氣溶膠（如硫酸鹽）具有冷卻效應(yīng)，通過反射太陽輻射或吸收紅外輻射實(shí)現(xiàn)。但硫酸鹽的生存時間短，主要影響區(qū)域氣候。黑碳（BC）則兼具直接增溫（吸收太陽輻射）和間接增溫（作為云凝結(jié)核改變云特性）效應(yīng)。因此，大氣化學(xué)反應(yīng)通過改變溫室氣體濃度和氣溶膠特性，共同影響著地球的能量平衡和氣候系統(tǒng)，其綜合影響復(fù)雜且區(qū)域差異顯著。2.探討溫室氣體濃度增加與全球氣候變化之間的聯(lián)系，并簡述主要的化學(xué)過程。*解析：溫室氣體濃度增加與全球氣候變化之間存在密切的因果聯(lián)系。溫室氣體（如CO2、CH4、N2O、HFCs等）在大氣中能夠吸收并重新輻射地球向外太空的長波紅外輻射，阻止部分熱量散失，導(dǎo)致地球系統(tǒng)（特別是近地面大氣和海洋）能量失衡，溫度升高，即溫室效應(yīng)。人類活動（如燃燒化石燃料、毀林、工業(yè)生產(chǎn)等）向大氣中排放了大量的溫室氣體，導(dǎo)致其濃度顯著增加（特別是CO2濃度自工業(yè)革命以來已翻倍）。主要的化學(xué)過程包括：CO2的排放主要來源于化石燃料燃燒和土地利用變化；CH4主要來自稻田種植、動物腸道發(fā)酵和化石燃料開采與運(yùn)輸；N2O主要來自農(nóng)業(yè)（氮肥使用）和工業(yè)過程；CFCs等含氯氟烴雖然排放已受控，但仍在大氣中存在并緩慢分解。這些化學(xué)過程導(dǎo)致大氣中溫室氣體柱總量增加，溫室效應(yīng)增強(qiáng)，進(jìn)而引發(fā)全球平均氣溫上升、冰川融化、海平面上升、極端天氣事件頻率增加等一系列氣候變化現(xiàn)象。3.結(jié)合大氣化學(xué)原理，論述控制城市光化學(xué)煙霧污