2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣化學(xué)反應(yīng)機(jī)制對(duì)空氣質(zhì)量的影響研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種大氣氧化劑在白天通常濃度最高？A.O?B.HO?C.OHD.NO?2.二次有機(jī)氣溶膠（SOA）的主要前體物是？A.氮氧化物（NOx）B.硫氧化物（SOx）C.揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）D.一氧化碳（CO）3.在典型的城市邊界層大氣中，地面臭氧（O?）的主要形成途徑是？A.N?O?的直接水解B.NO與O?的均相反應(yīng)C.NO?在紫外線照射下的光解D.O?由平流輸送進(jìn)入4.下列哪種過程不屬于大氣中硫酸鹽的主要形成機(jī)制？A.SO?與OH自由基的氧化B.SO?與O?的直接反應(yīng)C.SO?在氨（NH?）存在下的催化氧化（如NAT過程）D.硝酸與硫酸根的反硝化反應(yīng)5.閃電過程對(duì)大氣化學(xué)的主要貢獻(xiàn)之一是？A.直接產(chǎn)生大量的PM2.5B.在大氣中引入大量的NOxC.導(dǎo)致同溫層臭氧層的快速破壞D.使大氣中水蒸氣濃度顯著增加6.下列哪種物質(zhì)通常被認(rèn)為是大氣中NOx的“匯”？A.H?O?B.HNO?C.O?D.HO?7.“氮?dú)浔取保∟O/NO?）是影響VOCs光氧化途徑的重要參數(shù)，高氮?dú)浔韧ǔＳ欣谛纬?？A.硝酸鹽B.PANsC.醛類D.SOA8.在大氣化學(xué)箱實(shí)驗(yàn)中，主要目的是？A.模擬真實(shí)大氣邊界層的所有復(fù)雜過程B.通過控制條件研究特定污染物在有限空間內(nèi)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)C.直接測量大氣中痕量組分的全球分布D.長期追蹤大氣氣溶膠的物理性質(zhì)變化9.激光雷達(dá)技術(shù)在研究大氣化學(xué)中的主要應(yīng)用是？A.直接采樣分析氣體成分B.探測和定量大氣中痕量氣體或氣溶膠的垂直分布C.精確測量地表溫度D.記錄大氣中的聲波傳播10.區(qū)域空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模型通常需要哪些輸入數(shù)據(jù)？A.全球氣候模式（GCM）輸出B.地面氣象觀測數(shù)據(jù)C.污染源排放清單D.以上所有二、填空題（每空1分，共15分）1.大氣中主要的自由基清除機(jī)制包括__________、__________和__________。2.光化學(xué)煙霧的形成需要同時(shí)具備__________、__________和__________三個(gè)條件。3.PM2.5的二次轉(zhuǎn)化過程主要包括__________、__________和__________等途徑。4.揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）根據(jù)其蒸汽壓和揮發(fā)性的不同，可分為__________、__________和__________三類。5.大氣氧化劑OH的濃度通常受__________和__________濃度的制約。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述OH自由基在大氣化學(xué)循環(huán)中的作用及其主要來源。2.簡要說明NOx在大氣中如何影響地面臭氧的生成。3.簡述硫酸鹽氣溶膠形成的主要化學(xué)反應(yīng)路徑。4.簡要比較箱實(shí)驗(yàn)和區(qū)域化學(xué)傳輸模型（CTM）在研究大氣化學(xué)反應(yīng)機(jī)制時(shí)的優(yōu)勢和局限性。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述大氣氧化性（如OH自由基濃度）的變化對(duì)城市空氣質(zhì)量（特別是O?和PM2.5）可能產(chǎn)生的影響。2.以交通排放為例，詳細(xì)闡述NOx和VOCs在大氣中主要的化學(xué)轉(zhuǎn)化途徑及其對(duì)城市空氣質(zhì)量的影響。3.結(jié)合你所了解的研究方法，論述如何定量評(píng)估大氣化學(xué)反應(yīng)機(jī)制對(duì)特定區(qū)域空氣質(zhì)量的關(guān)鍵貢獻(xiàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.B5.B6.B7.A8.B9.B10.D二、填空題1.自由基-分子復(fù)合/反應(yīng)，與降水（濕清除），與土壤/表面反應(yīng)2.氮氧化物（NOx），揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs），陽光（紫外線）3.光化氧化，硫酸鹽形成，硝酸鹽形成，銨鹽形成4.揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs），半揮發(fā)性有機(jī)物（SVOCs），不易揮發(fā)性有機(jī)物（IVOCs）5.NO?，O?三、簡答題1.解析思路：OH是大氣中最主要的氧化劑，能快速氧化大氣中多種揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和一次污染物（如CO、SO?、NOx），促進(jìn)O?生成和二次污染物（如PM2.5、硝酸）的形成。其來源主要是NO?在紫外光照射下光解產(chǎn)生的原子氧（O）與水分子結(jié)合，以及O?與水分子反應(yīng)。2.解析思路：NOx通過兩個(gè)主要途徑影響O?生成：一是NO與O?反應(yīng)生成NO?，該NO?在紫外光下再光解產(chǎn)生O，是O?生成循環(huán)的關(guān)鍵一環(huán)；二是NOx通過與VOCs反應(yīng)消耗OH自由基，從而抑制OH對(duì)VOCs的氧化，間接有利于O?的積累。高NOx濃度通常導(dǎo)致更高的O?濃度，但存在一個(gè)NOx濃度范圍，O?生成效率最高，超過該范圍后，NOx可能成為OH的“匯”，反而抑制O?生成。3.解析思路：硫酸鹽主要通過以下路徑形成：①SO?在OH自由基、O?、NO?等氧化劑作用下氧化為硫酸（H?SO?）；②氧化產(chǎn)物SO?與水反應(yīng)生成硫酸；③在氨（NH?）存在下，SO?通過硝酸或硫酸生成的銨鹽（硫酸氫銨NH?HSO?或硫酸銨(NH?)?SO?）的形式被捕獲，即硝酸型硫酸鹽（NAT）或銨硫酸鹽（AS）。4.解析思路：箱實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢在于：裝置簡單，可嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，能研究純化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和簡單反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。局限性在于：無法模擬真實(shí)大氣復(fù)雜的物理過程（如湍流混合、邊界層交換）、組分間的復(fù)雜相互作用和真實(shí)的污染源排放特征。CTM優(yōu)勢在于：能模擬真實(shí)大氣環(huán)境，考慮地理、氣象、排放等空間分布，可進(jìn)行區(qū)域或全球空氣質(zhì)量模擬和預(yù)報(bào)。局限性在于：模型復(fù)雜，參數(shù)化方案可能存在不確定性，計(jì)算量大，對(duì)輸入數(shù)據(jù)（排放清單、氣象場）精度要求高。四、論述題1.解析思路：大氣氧化性（通常用OH自由基濃度衡量）的變化會(huì)通過影響VOCs和NOx的轉(zhuǎn)化速率，進(jìn)而顯著影響O?和PM2.5的濃度。高氧化性（高OH）環(huán)境下，VOCs和NOx轉(zhuǎn)化更快，可能導(dǎo)致O?生成效率降低，但同時(shí)二次轉(zhuǎn)化產(chǎn)物（如硝酸、硫酸、有機(jī)氣溶膠）生成也更快，PM2.5濃度可能升高。反之，低氧化性（低OH）環(huán)境下，VOCs和NOx轉(zhuǎn)化緩慢，O?容易累積達(dá)到較高濃度，但二次轉(zhuǎn)化產(chǎn)物生成也較慢，PM2.5濃度可能相對(duì)較低。此外，高氧化性可能促進(jìn)PAN等氧化劑的生成，PAN可進(jìn)一步參與大氣反應(yīng)，影響O?和PM2.5的動(dòng)態(tài)平衡。2.解析思路：交通排放是城市NOx和VOCs的重要來源。NOx通過促進(jìn)O?生成（NO+O?→NO?+O?，NO?+hv→NO+O）起關(guān)鍵作用。VOCs是O?生成的重要前體物，其光氧化途徑受NOx濃度（氮?dú)浔龋┯绊懀旱蚇Ox（高氮?dú)浔龋┫?，主要生成PANs和醛類；高NOx（低氮?dú)浔龋┫?，主要生成硝酸。交通排放的NOx和VOCs共同控制著城市O?的濃度。同時(shí)，交通排放的SO?、NH?以及VOCs的二次轉(zhuǎn)化產(chǎn)物（SOA）是PM2.5的重要組成部分。交通排放通過NOx影響O?生成，通過SO?、VOCs、NH?及其轉(zhuǎn)化過程影響PM2.5生成，對(duì)城市空氣質(zhì)量產(chǎn)生復(fù)合影響。3.解析思路：定量評(píng)估大氣化學(xué)反應(yīng)機(jī)制對(duì)空氣質(zhì)量的關(guān)鍵貢獻(xiàn)，可通過多種研究方法：①模型模擬：使用化學(xué)傳輸模型（CTM）結(jié)合排放控制情景模擬，通過對(duì)比不同化學(xué)機(jī)制參數(shù)化方案（如不同的OH自由基反應(yīng)速率常數(shù)、SOA生成效率參數(shù)）或禁用特定反應(yīng)路徑（如NOx氧化VOCs）的結(jié)果差異，評(píng)估該機(jī)制對(duì)目標(biāo)污染物（如O?、PM2.5）濃度的影響權(quán)重。②同位素示蹤：利用不同來源或不同反應(yīng)路徑下具有特征同位素豐度的痕量氣體（如3?SO?vs3?SO?，1?N-NOxvs1?N-NOx）作為示蹤劑，結(jié)合CTM模擬，追蹤污染物在復(fù)雜反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的轉(zhuǎn)化，區(qū)分不同反應(yīng)路徑的貢獻(xiàn)。③敏