2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣環(huán)境中的微粒物理化學(xué)特性考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于大氣氣溶膠的主要來源？A.火山噴發(fā)B.海浪飛沫C.閃電分解D.汽車尾氣2.氣溶膠核（AN）的直徑通常小于？A.0.1微米B.1微米C.10微米D.100微米3.能夠有效吸附水汽并促進(jìn)云滴形成的微粒是？A.海鹽顆粒B.硫酸鹽氣溶膠C.凝結(jié)核（CCN）D.黑碳（BC）4.斯托克斯定律主要描述了哪種微粒的沉降過程？A.布朗運(yùn)動B.重力沉降C.布朗擴(kuò)散D.慣性沉降5.下列哪種氣體或顆粒物是大氣中主要的二次有機(jī)氣溶膠（SOA）前體物？A.氮氧化物（NOx）B.一氧化碳（CO）C.揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）D.二氧化硫（SO2）6.大氣顆粒物的直接效應(yīng)主要指其對輻射平衡的什么影響？A.增加熱量吸收B.增強(qiáng)地面反照率C.引發(fā)云層反射太陽輻射D.增強(qiáng)地球向外輻射7.PM2.5是指大氣中空氣動力學(xué)直徑小于或等于多少微米的顆粒物？A.0.1B.1C.2.5D.108.在非均相成核過程中，水汽在冰晶表面凝結(jié)的過程稱為？A.均相成核B.凝華C.凍結(jié)D.非均相成核9.下列哪種測量儀器主要用于直接測量顆粒物的質(zhì)量濃度？A.β射線吸收法煙塵儀B.透光式煙塵儀C.顆粒物振蕩微天平D.粒子計(jì)數(shù)器10.大氣中硫酸鹽氣溶膠的主要形成機(jī)制是？A.地殼物質(zhì)風(fēng)化B.海浪飛沫蒸發(fā)C.二氧化硫與水、氧氣及氣相/液相堿的化學(xué)反應(yīng)D.汽車尾氣不完全燃燒二、填空題（每空1分，共15分）1.大氣氣溶膠按照其尺寸大小可分為______、______和粗顆粒物。2.______是指能夠吸濕增長后成為云凝結(jié)核（CCN）的微粒。3.顆粒物的質(zhì)量濃度通常用______或______來表示。4.黑碳（BC）的主要來源是______的燃燒。5.顆粒物的第二間接效應(yīng)主要指氣溶膠通過改變______的特性，進(jìn)而影響輻射平衡。6.布朗運(yùn)動是指微粒在空氣中由于______碰撞而進(jìn)行的隨機(jī)運(yùn)動。7.影響顆粒物沉降速度的主要因素包括顆粒物的大小、形狀、密度以及大氣的______和______。8.用來表示大氣中氣溶膠粒子濃度隨粒徑分布情況的圖稱為______。9.______是指懸浮在大氣中的固體和液體微粒的集合體。10.顆粒物的化學(xué)成分非常復(fù)雜，主要包括元素碳、有機(jī)碳、無機(jī)鹽類、地殼物質(zhì)等。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述一次顆粒物和二次顆粒物的區(qū)別。2.解釋什么是氣溶膠的hygroscopicgrowth（吸濕增長）。3.列舉三種影響大氣中顆粒物濃度的自然來源。4.簡述顆粒物對人體健康可能造成的危害。四、計(jì)算題（每題7分，共14分）1.某顆球形沙塵顆粒，直徑為15微米，密度為2650kg/m3。假設(shè)空氣密度為1.225kg/m3，空氣動力粘度為1.81×10??Pa·s。請計(jì)算該顆粒在靜力穩(wěn)定大氣中的終端沉降速度（忽略空氣阻力，僅考慮重力）。（重力加速度g取9.8m/s2）2.已知某城市某日PM2.5質(zhì)量濃度為75μg/m3，其中有機(jī)碳（OC）占PM2.5質(zhì)量的17%，元素碳（EC）占PM2.5質(zhì)量的8%。請計(jì)算該日該城市PM2.5中的OC和EC的質(zhì)量濃度分別是多少？五、論述題（10分）結(jié)合你所學(xué)的知識，論述大氣氣溶膠對區(qū)域氣候和空氣質(zhì)量的影響，并說明這些影響可能存在的復(fù)雜性。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.C4.B5.C6.C7.C8.D9.C10.C二、填空題1.超細(xì)顆粒物/細(xì)顆粒物；粗顆粒物2.凝結(jié)核（CCN）3.質(zhì)量濃度；數(shù)濃度4.含碳燃料5.云的微物理特性6.分子7.密度；粘滯系數(shù)（或粘度）8.粒徑分布圖9.氣溶膠10.無機(jī)鹽類三、簡答題1.一次顆粒物是指直接從排放源排放進(jìn)入大氣中的顆粒物，如沙塵、火山灰、汽車尾氣中的黑碳等。二次顆粒物是指由大氣中的氣態(tài)前體物通過化學(xué)反應(yīng)生成的顆粒物，如硫酸鹽、硝酸鹽、有機(jī)氣溶膠等。2.吸濕增長是指氣溶膠粒子從周圍大氣中吸收水汽，導(dǎo)致其直徑和質(zhì)量增大的過程。對于親水性粒子，吸濕增長過程較快；對于疏水性粒子，吸濕增長過程較慢。3.自然來源包括：土壤風(fēng)蝕（揚(yáng)塵）、海浪飛沫蒸發(fā)（海鹽）、火山噴發(fā)（火山灰）、生物氣溶膠（花粉、孢子、細(xì)菌孢子等）、自然火災(zāi)（煙塵）。4.顆粒物可以通過吸入途徑進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)，短則刺激鼻、喉、氣管、支氣管，引發(fā)咳嗽、咳痰、氣喘等呼吸道疾??；長則可能深入肺部甚至進(jìn)入血液，損害心血管系統(tǒng)、影響肺功能，增加患呼吸系統(tǒng)疾病和心血管疾病的風(fēng)險，嚴(yán)重者可導(dǎo)致肺癌。四、計(jì)算題1.解：顆粒物半徑r=15μm/2=7.5μm=7.5×10??m。顆粒物質(zhì)量m=(4/3)πr3ρ=(4/3)π(7.5×10??)3×2650kg/m3≈1.91×10??kg。斯托克斯定律計(jì)算沉降速度W=(2/9)gr2(ρp-ρa(bǔ))/μW=(2/9)×9.8m/s2×(7.5×10??m)2×(2650kg/m3-1.225kg/m3)/(1.81×10??Pa·s)W≈(2/9)×9.8×5.625×10?11×2648.775/1.81×10??W≈0.068m/s(或68mm/s)答：該顆粒的終端沉降速度約為0.068m/s。2.解：PM2.5總質(zhì)量濃度為75μg/m3。OC質(zhì)量濃度=75μg/m3×17%=12.75μg/m3。EC質(zhì)量濃度=75μg/m3×8%=6.0μg/m3。答：該日OC和EC的質(zhì)量濃度分別為12.75μg/m3和6.0μg/m3。五、論述題大氣氣溶膠對區(qū)域氣候和空氣質(zhì)量具有顯著且復(fù)雜的影響。對空氣質(zhì)量的影響方面：氣溶膠可以直接降低大氣能見度，形成霧霾，影響交通運(yùn)輸和人類生活。不同類型的氣溶膠具有不同的化學(xué)成分和光學(xué)特性，其中一些氣溶膠（如硫酸鹽、硝酸鹽）具有清潔空氣的作用，可以吸附和去除大氣中的污染物（如重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物），而另一些氣溶膠（如黑碳、有機(jī)碳）則是主要污染物，可以參與光化學(xué)反應(yīng)生成二次污染物（如臭氧），對人體健康和生態(tài)系統(tǒng)造成危害。氣溶膠還可以通過影響云的微物理過程（如云凝結(jié)核濃度、云滴大小分布）間接影響空氣質(zhì)量。對區(qū)域氣候的影響方面：氣溶膠可以通過直接效應(yīng)和間接效應(yīng)影響區(qū)域乃至全球氣候。直接效應(yīng)主要體現(xiàn)在其對太陽輻射的吸收和散射。黑碳等深色氣溶膠主要吸收太陽輻射，導(dǎo)致地表和大氣層增溫；而大多數(shù)氣溶膠（如硫酸鹽、海鹽、沙塵）主要散射太陽輻射，導(dǎo)致地表冷卻。間接效應(yīng)更為復(fù)雜，主要包括第一間接效應(yīng)（即氣溶膠對太陽輻射的散射導(dǎo)致到達(dá)地表的太陽輻射減少，引起地表冷卻）和第二間接效應(yīng)（即氣溶膠通過改變云的微物理特性，進(jìn)而影響云的輻射強(qiáng)迫。例如，增加的CCN可能導(dǎo)致云滴數(shù)增多、云滴變小，從而可能增強(qiáng)云的反照率導(dǎo)致冷卻，但也可能影響云的壽命和降水效率，其凈效應(yīng)存在區(qū)域差異和不確定性）。這些影響存在的復(fù)雜性體現(xiàn)在：