2025年大學《化學測量學與技術》專業(yè)題庫——化學測量學與技術在空氣質(zhì)量監(jiān)測中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.在空氣質(zhì)量監(jiān)測中，使用被動式采樣器監(jiān)測揮發(fā)性有機物（VOCs），其主要依據(jù)的原理是（）。A.液體吸收B.固體吸附C.擴散D.攪拌2.對于氣體污染物濃度的瞬時變化監(jiān)測，通常優(yōu)先選擇的測量技術是（）。A.比色法B.在線光譜法C.濾膜采樣后實驗室分析D.被動采樣3.下列哪種分析方法的檢出限（LOD）通常最低？（）A.紫外-可見分光光度法B.氣相色譜法C.原子吸收光譜法D.電化學法4.在進行PM2.5質(zhì)量濃度測定時，濾膜稱重法的關鍵誤差來源之一是（）。A.采樣流量不穩(wěn)定B.濾膜老化收縮C.天平精度不足D.采樣器周圍環(huán)境濕度變化5.測量NO2濃度時，若采用紫外差分吸收激光光譜（DIAL）技術，其基本原理是利用NO2對特定波長紫外光的（）。A.吸收特性B.發(fā)射特性C.熒光特性D.散射特性6.為了減少測量CO時電化學傳感器的漂移，通常需要（）。A.定期更換參比電極B.增加測量頻率C.在測量間隙進行高溫燒蝕D.提高采樣流速7.將氣相色譜法與質(zhì)譜法聯(lián)用（GC-MS）的主要優(yōu)勢在于（）。A.大大提高樣品采集效率B.實現(xiàn)痕量組分的同步分離與檢測C.顯著降低分析成本D.提高樣品的穩(wěn)定性8.在評估空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性時，常用標準物質(zhì)進行（）。A.精密度測試B.檢出限確定C.回收率測定D.選擇性考察9.下列哪項不屬于影響原子吸收光譜法（AAS）測量SO2濃度的主要因素？（）A.火焰狀態(tài)B.燈電流C.采樣點的空間位置D.標準溶液的濃度10.對于便攜式空氣質(zhì)量監(jiān)測儀器，其設計時需要重點考慮的因素是（）。A.儀器的絕對測量精度B.數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性C.分析方法的線性范圍D.對復雜現(xiàn)場環(huán)境的抗干擾能力二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.測量空氣中PM10濃度時，常用的采樣儀器是______。2.為了確保電化學傳感器測量數(shù)據(jù)的可靠性，需要定期進行______和______。3.在進行氣體樣品采集時，若要測量污染物在特定高度的平均濃度，通常采用______采樣。4.光譜分析法中，比爾-朗伯定律描述了溶液吸光度與______之間的關系。5.空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）的計算是基于多種污染物濃度，并通過______將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的指數(shù)形式。6.質(zhì)譜法中，根據(jù)離子在電場中的______不同來進行分離。7.評價化學測量方法性能時，除了靈敏度，另一個重要的指標是______。8.對于某些揮發(fā)性有機物（VOCs），由于其半衰期短，常需要采用______進行瞬時濃度監(jiān)測。9.校準空氣質(zhì)量監(jiān)測儀器時，使用標準氣體通常需要保證其具有______和______。10.顆粒物分析中，除了質(zhì)量濃度（如PM2.5），粒徑分布也是重要的參數(shù)，常用的測量技術有______和______。三、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述選擇空氣質(zhì)量監(jiān)測測量技術時需要考慮的主要因素。2.解釋什么是測量不確定度，并說明其在空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量保證中的重要性。3.與傳統(tǒng)的實驗室分析方法相比，在線空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)有哪些主要優(yōu)勢？4.簡述使用濾膜采樣法測量PM2.5質(zhì)量濃度的主要步驟及其關鍵控制點。四、計算題（每小題8分，共16分。請列出計算步驟并給出結果）1.某城市使用紫外差分吸收激光光譜（DIAL）技術測量地面O3濃度，已知O3在波長308nm處的吸收系數(shù)為1.5×10^-5cm^-1，大氣路徑長度為10km（即10000m）。若測量得到的光強衰減率為0.2（相對值），計算該地點O3的混合比濃度（單位：ppb，1ppb=1.0×10^-9mol/mol）。（注：可使用近似公式ΔI/I≈εcl，其中ε為摩爾吸收系數(shù)，c為濃度，l為路徑長度）2.某實驗室使用氣相色譜法（GC）外標法測定空氣中甲苯（TOC）濃度。取1000mL空氣樣品，用Tenax吸附管采樣。將采樣后的吸附管用乙酸乙酯解吸，解吸液注入GC進行測定。同時制備一系列甲苯標準溶液進行校準，得到校準曲線方程為y=0.125x+0.005，其中y為峰面積，x為濃度（μg）。若未知樣品的峰面積為1.35，計算空氣中甲苯的濃度（mg/m3）。五、論述題（12分。請結合實例，深入分析和闡述）當前，城市空氣中的臭氧（O3）污染問題日益突出，其形成涉及復雜的化學機制和多種前體物。請結合化學測量學相關的技術與方法，論述如何有效地監(jiān)測城市區(qū)域O3濃度及其主要前體物（如NOx、VOCs、SO2等），并分析在監(jiān)測網(wǎng)絡布設、數(shù)據(jù)解析和污染控制策略制定方面可能面臨的挑戰(zhàn)與應對思路。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.D4.B5.A6.C7.B8.C9.C10.D二、填空題1.采樣器（或撞擊式采樣器）2.校準，維護3.高度4.濃度5.污染物濃度換算系數(shù)（或權重）6.速度（或動能）7.選擇性8.在線監(jiān)測（或?qū)崟r監(jiān)測）9.穩(wěn)定性，準確性10.透光式煙塵/顆粒物測定儀，β射線法（或庫爾特計數(shù)器）三、簡答題1.選擇的測量技術應能準確測定目標污染物濃度；應具有較高的靈敏度和選擇性，以滿足監(jiān)測要求；需考慮抗干擾能力，適應復雜的現(xiàn)場環(huán)境；操作應相對簡便，便于現(xiàn)場維護和運行；成本效益需合理；應滿足相關標準規(guī)范的要求。2.測量不確定度是指測量結果不能被確定的程度，表示測量結果的可信賴程度。在空氣質(zhì)量監(jiān)測中，準確評估測量不確定度是確保數(shù)據(jù)質(zhì)量、進行有效比較和科學決策的基礎，有助于了解監(jiān)測系統(tǒng)的性能和改進方向。3.在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r、連續(xù)地提供污染物濃度數(shù)據(jù)，便于及時掌握空氣質(zhì)量動態(tài)變化；可實現(xiàn)無人值守自動運行，降低人力成本；數(shù)據(jù)可直接用于預警和應急響應；便于構建監(jiān)測網(wǎng)絡，進行區(qū)域性污染分析。但相比實驗室方法，在線儀器可能精度稍低，易受環(huán)境干擾，且需定期維護校準。4.主要步驟：選擇合適孔徑的濾膜；在潔凈環(huán)境中稱量空白濾膜；將濾膜安裝在采樣器的濾膜夾上；以規(guī)定流量和采樣時間進行大氣采樣；采樣結束后，將濾膜從采樣器中取出；在潔凈環(huán)境中稱量采樣后的濾膜；計算PM2.5質(zhì)量濃度。關鍵控制點：采樣流量精確控制與校準；采樣時間和溫度濕度的記錄；濾膜材質(zhì)選擇與處理；稱量環(huán)境的潔凈度；空白濾膜的制備與處理；運輸和保存過程的規(guī)范操作。四、計算題1.解：ΔI/I≈εclc=ΔI/(εl)c=0.2/(1.5×10^-5cm^-1×10000m)c=0.2/(1.5×10^-5cm^-1×10000×100cm/m)c=0.2/(1.5×10^-1cm^2/m^2)c=0.2/0.15cm^-1·mc=4/3×10^-3mol/m^31molO3≈48gc=4/3×10^-3mol/m^3×48g/molc=64/3×10^-3g/m^3=64/3mg/m^31g/m^3=10^6ppbc=(64/3)×10^3ppb=21333.3ppb≈2.1×10^4ppb結果：O3濃度約為2.1×10^4ppb2.解：校準曲線方程為y=0.125x+0.005，其中y為峰面積，x為濃度（μg）。令y=1.35，則1.35=0.125x+0.0050.125x=1.35-0.0050.125x=1.345x=1.345/0.125=10.76μg這是1000mL空氣中甲苯的濃度。轉(zhuǎn)換為mg/m3：10.76μg/1000mL=10.76mg/1000L1000L=1m3濃度=10.76mg/m3結果：空氣中甲苯濃度約為10.76mg/m3五、論述題（此題答案具有開放性，以下提供評分要點和思路方向）有效監(jiān)測城市區(qū)域O3濃度及其前體物需綜合運用多種化學測量學技術：1.O3監(jiān)測技術：常用技術包括紫外光度法（測量臭氧吸收特定波長紫外光）、化學發(fā)光法（檢測臭氧與特定試劑反應產(chǎn)生的信號）、電化學法（使用臭氧選擇性電極）、質(zhì)譜法（如SO2/NO/O3化學離子化MS）等。在線監(jiān)測是關鍵，能提供實時數(shù)據(jù)用于預警。2.前體物監(jiān)測技術：*NOx：常用化學發(fā)光法（CLD）或非分散紅外法（NDIR）測量NO和NO2總量。*VOCs：測量較為復雜，方法多樣。可使用氣相色譜法（GC）結合FID（火焰離子化檢測器）或PID（光離子化檢測器）檢測多種VOCs；或使用在線監(jiān)測技術如差分光學吸收光譜法（DOAS）監(jiān)測特定VOCs（如SO2,HCHO,CO,O3本身）；或使用質(zhì)譜法（GC-MS,IC-MS,TOF-MS）進行復雜VOCs的在線或離線分析。*SO2：常用紫外熒光法（UVFluorescence）或紫外差分吸收激光光譜法（UV-DIAL）。3.監(jiān)測網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)解析：*布設：監(jiān)測站點需合理布局，覆蓋城市不同功能區(qū)（工業(yè)區(qū)、交通密集區(qū)、居民區(qū)、背景點），形成網(wǎng)絡。除地面站，可結合高空觀測、移動監(jiān)測平臺。*數(shù)據(jù)解析：需要考慮氣象條件（風速、風向、溫度、濕度）對污染物擴散和O3生成的影響。運用空氣質(zhì)量模型進行模擬，結合實測數(shù)據(jù)進行模型校準和驗證。分析不同前體物的相對貢獻和關鍵控制區(qū)域。4.挑戰(zhàn)與應對：*挑戰(zhàn)：