2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣中氣溶膠的影響研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪一項不屬于大氣氣溶膠的主要來源？A.火山噴發(fā)B.植物光合作用釋放的氣溶膠C.工業(yè)鍋爐排放D.交通運輸尾氣2.氣溶膠的“第一間接效應(yīng)”（即直接效應(yīng)的一部分）主要是指什么？A.氣溶膠吸收紅外輻射，導(dǎo)致大氣增溫B.氣溶膠散射太陽短波輻射，降低到達地面的太陽輻射總量C.氣溶膠催化光化學(xué)煙霧反應(yīng)D.氣溶膠參與云滴的聚并過程，增大云滴半徑3.對于透明水體中的富營養(yǎng)化問題，大氣沉降的氮、磷等元素可能起到的重要作用是：A.直接導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化B.通過酸化水體促進營養(yǎng)鹽釋放C.作為云凝結(jié)核，影響降水過程D.增加水體的放射性污染4.以下哪種氣溶膠成分通常被認(rèn)為是對人體健康危害最大的一類？A.海鹽顆粒B.硅酸鹽沙塵C.細(xì)顆粒物（PM2.5）中的有機和無機成分復(fù)合體D.氮氧化物生成的二次顆粒物5.能夠有效降低大氣能見度的氣溶膠類型通常是：A.大粒徑、低折射率的氣溶膠B.小粒徑、高吸光性的氣溶膠C.大粒徑、高吸光性的氣溶膠D.小粒徑、低吸光性的氣溶膠6.濕沉降過程中，氣溶膠主要通過哪種機制被去除？A.與大氣中的其他顆粒物碰撞吸附B.被云滴包裹并在降水過程中一同下落C.因重力沉降而被地面捕獲D.在云層中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)消失7.大氣化學(xué)傳輸模型（CTM）在模擬空氣質(zhì)量時，通常需要輸入哪些關(guān)于氣溶膠的關(guān)鍵參數(shù)？（多選，請將正確選項字母填在題干后的括號內(nèi)）A.氣溶膠的垂直分布B.氣溶膠的化學(xué)組成C.氣溶膠的干濕沉降速率D.氣溶膠的輻射特性8.生物質(zhì)不完全燃燒是形成哪種重要二次氣溶膠的前體物？A.硅酸鹽氣溶膠B.海鹽氣溶膠C.硫酸鹽氣溶膠D.一氧化碳9.氣溶膠的吸光特性對其在大氣中的壽命有何影響？A.增加吸光性會縮短氣溶膠的干沉降壽命B.增加吸光性會延長氣溶膠的濕沉降壽命C.增加吸光性會通過吸收紅外輻射間接延長氣溶膠壽命D.增加吸光性對氣溶膠的沉降壽命影響不大10.下列哪項措施不直接有助于減少大氣中的人為氣溶膠排放？A.推廣使用清潔能源B.提高工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)C.增加植被覆蓋D.改進汽車尾氣凈化技術(shù)二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填寫在橫線上）1.氣溶膠按其來源可分為_______源和_______源。2.氣溶膠的粒徑通常用_______和_______來表征。3.氣溶膠對太陽輻射具有_______和_______作用。4.氣溶膠的_______效應(yīng)是指其對云的微物理過程（如云滴大小、數(shù)量）的影響，進而間接改變氣候。5.PM2.5是指大氣中空氣動力學(xué)直徑小于或等于_______微米的顆粒物。6.氣溶膠的_______是指其在單位質(zhì)量氣體中所含的顆粒物質(zhì)量。7.影響大氣氣溶膠傳輸距離的主要因素包括_______、_______和_______。8.大氣中硫酸鹽氣溶膠的主要形成途徑是_______。9._______是指氣溶膠通過干沉積過程從大氣中去除的過程。10._______是研究大氣氣溶膠特性及其影響的重要工具。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請給出簡潔、準(zhǔn)確的專業(yè)定義）1.直接氣候強迫（DirectClimateForcing）2.二次氣溶膠（SecondaryAerosol）3.光化學(xué)煙霧（PhotochemicalSmog）4.能見度（Visibility）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述氣溶膠對地球輻射平衡的影響機制。2.簡述一次氣溶膠和二次氣溶膠的主要區(qū)別。3.簡述影響城市空氣質(zhì)量中氣溶膠濃度的主要因素。4.簡述濕沉降對大氣氣溶膠去除的主要方式及其影響因素。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述大氣氣溶膠對區(qū)域氣候可能產(chǎn)生的主要影響及其復(fù)雜性。2.結(jié)合健康效應(yīng)，論述大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）污染的成因、危害及控制策略的重要性。---試卷答案一、選擇題1.B*解析思路：植物光合作用釋放的主要是氣體（如氧氣、二氧化碳），雖然某些過程可能伴隨微小氣溶膠生成，但并非其主要直接來源。其他選項均為明確的氣溶膠來源。2.B*解析思路：氣溶膠散射太陽短波輻射，減少到達地面的太陽輻射，導(dǎo)致地表和低層大氣溫度相對降低，這是第一間接效應(yīng)的核心機制。A是吸收效應(yīng)，D是云過程相關(guān)，C是化學(xué)反應(yīng)作用。3.A*解析思路：大氣沉降的氮、磷等營養(yǎng)元素可以直接被水體吸收，增加水體中的營養(yǎng)鹽濃度，是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的直接外部輸入源。B是酸化作用，C是云凝結(jié)核作用，D是放射性污染，與富營養(yǎng)化關(guān)系不大。4.C*解析思路：PM2.5指直徑小于2.5微米的細(xì)顆粒物，能夠深入人體呼吸系統(tǒng)，且其成分復(fù)雜，包含大量有毒有害物質(zhì)（重金屬、有機物等），對人體健康的危害遠大于其他類型的氣溶膠。A、B、D的危害相對較小或機制不同。5.B*解析思路：能見度降低主要是由大氣中的氣溶膠或氣溶膠與水汽結(jié)合形成的氣溶膠-云液滴復(fù)合體散射和吸收了光線。小粒徑、高吸光性（如某些有機碳、黑碳?xì)馊苣z）的氣溶膠更容易散射和吸收可見光，導(dǎo)致能見度下降。A、C粒徑大不易散射，D粒徑小散射弱。6.B*解析思路：濕沉降主要指降水（雨、雪、冰雹）在形成和降落過程中，包裹、溶解或沖刷大氣中的氣溶膠，使其隨降水一起到達地面。A是干沉降機制，C是重力沉降，D是化學(xué)反應(yīng)消失。7.B,C,D*解析思路：CTM模擬氣溶膠輸運和轉(zhuǎn)化需要其物理化學(xué)性質(zhì)和與外界的相互作用參數(shù)?；瘜W(xué)組成（B）決定了其反應(yīng)活性；干濕沉降速率（C）決定了其在大氣中的去除速率；輻射特性（D）影響其輻射強迫和對能見度的影響。垂直分布（A）雖重要，但通常由氣象場決定，而非模型輸入的氣溶膠參數(shù)本身。8.D*解析思路：生物質(zhì)不完全燃燒會釋放大量的揮發(fā)性有機物（VOCs）和含氮化合物（如NOx），這些物質(zhì)可以在大氣中發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸鹽、硝酸鹽等二次氣溶膠。A、B是自然源氣溶膠，C主要源于SO2排放。9.C*解析思路：氣溶膠的吸光性（尤其是對紅外輻射的吸收）會使其吸收周圍環(huán)境的長波輻射（如地表發(fā)出的紅外輻射），這部分吸收的能量轉(zhuǎn)化為氣溶膠自身的內(nèi)能，使其溫度升高，從而可能增強其上升運動，間接延長其在邊界層內(nèi)的停留時間，即延長有效壽命。A、B、D描述不準(zhǔn)確。10.C*解析思路：增加植被覆蓋主要作用是吸收CO2、釋放O2、局地改善小氣候，對減少大氣中的人為氣溶膠（主要由燃燒、工業(yè)排放等產(chǎn)生）排放沒有直接作用。A、B、D均為減少人為排放的直接措施。二、填空題1.自然，人為*解析思路：這是氣溶膠按來源最基礎(chǔ)的分類。2.直徑，形狀*解析思路：描述氣溶膠顆粒大小和幾何形態(tài)的主要物理量。3.散射，吸收*解析思路：氣溶膠對可見光和紅外輻射的主要相互作用方式。4.第二間接（或間接輻射）*解析思路：指氣溶膠通過改變云的微物理特性（如云滴數(shù)濃度、有效半徑）進而影響云的輻射特性，最終對氣候系統(tǒng)產(chǎn)生間接影響的過程。5.2.5*解析思路：PM2.5定義中的標(biāo)準(zhǔn)粒徑上限。6.濃度*解析思路：指單位體積或單位質(zhì)量空氣中包含的氣溶膠質(zhì)量。7.風(fēng)速，大氣穩(wěn)定度，地形*解析思路：這些因素共同決定了氣溶膠在水平方向上的擴散和輸送距離。8.大氣氧化性物質(zhì)（如OH自由基）與二氧化硫（SO2）或硫酸鹽前體物反應(yīng)生成硫酸*解析思路：硫酸鹽是大氣中主要的二次氣溶膠之一，其形成主要是硫酸與水結(jié)合生成的硫酸鹽氣溶膠，而硫酸的生成源于SO2在大氣中的氧化。9.干沉降（或干沉積）*解析思路：指氣溶膠顆粒在重力、慣性碰撞等作用下，直接從大氣干空氣中沉降到地表或地表附近的過程。10.大氣化學(xué)傳輸模型（CTM）或數(shù)值模式*解析思路：CTM是模擬氣溶膠時空分布、化學(xué)轉(zhuǎn)化和物理過程的主要計算工具。三、名詞解釋1.直接氣候強迫：指大氣中某種成分（如溫室氣體、氣溶膠）直接吸收或散射太陽輻射（或地球發(fā)射的長波輻射），導(dǎo)致地球能量收支發(fā)生變化，進而引起地表和大氣溫度發(fā)生改變，這種由該成分直接引起的凈輻射效應(yīng)被稱為直接氣候強迫。2.二次氣溶膠：指并非直接從排放源排放出來，而是由大氣中的原始?xì)怏w污染物（稱為前體物）通過大氣化學(xué)反應(yīng)在大氣中轉(zhuǎn)化生成的氣溶膠。3.光化學(xué)煙霧：指在陽光（特別是紫外線）照射下，大氣中的氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機化合物（VOCs）等污染物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧（O3）、過氧乙酰硝酸酯（PANs）等二次污染物，并與原有的原發(fā)性污染物混合，形成的具有刺激性氣味、能損傷人體健康和植物、降低能見度的混合污染現(xiàn)象。4.能見度：指在水平方向上，人的視力能夠看清楚目標(biāo)物的距離。大氣中的氣溶膠粒子（如塵埃、水滴、冰晶等）對光的散射和吸收作用會阻礙視線，從而降低能見度。四、簡答題1.氣溶膠對地球輻射平衡的影響機制主要包括：*散射作用：氣溶膠顆粒能散射太陽短波輻射，一部分被散射回空間，減少到達地面的太陽輻射，導(dǎo)致地表接收到的太陽輻射減少，對輻射平衡起冷卻作用；另一部分散射輻射進入大氣層底部，可能被下層大氣再次散射或吸收，改變大氣內(nèi)部能量分布。*吸收作用：某些氣溶膠（如黑碳）能吸收太陽短波輻射（使其升溫）和地球發(fā)射的長波輻射（使其降溫），凈效應(yīng)取決于其吸收和發(fā)射能力的相對大小以及所在高度。對輻射平衡的綜合影響是冷卻（若吸收長波輻射大于吸收短波輻射）或增溫（若吸收短波輻射顯著）。*改變地表反照率：氣溶膠沉降到地表（如雪被、海洋表面）會改變地表的反照率，進而影響地表對太陽輻射的吸收，影響局地能量平衡。*影響云輻射特性：氣溶膠作為云凝結(jié)核影響云的形成和微物理特性（如云滴大小、數(shù)量），進而改變云的反射率（反照率）和生命史，最終影響區(qū)域和全球的輻射平衡。2.一次氣溶膠和二次氣溶膠的主要區(qū)別在于：*一次氣溶膠：指直接從排放源（如工廠煙囪、汽車尾氣、自然源如火山噴發(fā)、海浪飛沫、沙塵暴）排放出來的氣溶膠顆粒，其化學(xué)成分和物理性質(zhì)基本保留了排放源的特征，沒有或只經(jīng)過很短時間的大氣化學(xué)反應(yīng)。例如，硫酸鹽顆粒（若直接排放）、海鹽顆粒、煙塵顆粒（黑碳、飛灰）等。*二次氣溶膠：指并非直接排放，而是由大氣中的原始?xì)怏w污染物（一次污染物，如SO2、NOx、VOCs）在大氣中通過物理或化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成的氣溶膠。其化學(xué)成分與原始?xì)怏w污染物不同，其形成過程和分布受大氣化學(xué)條件和物理過程（如云過程、氣溶膠際增長）的顯著影響。例如，硫酸鹽、硝酸鹽、有機氣溶膠（OA）等。3.影響城市空氣質(zhì)量中氣溶膠濃度的主要因素包括：*氣溶膠排放源：城市本身的工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、居民生活（燃燒）、建筑施工和揚塵等是主要的本地排放源。區(qū)域傳輸和長距離傳輸?shù)臍馊苣z或其前體物也會顯著影響城市濃度。*大氣氣象條件：風(fēng)速和風(fēng)向決定了氣溶膠的本地擴散和區(qū)域傳輸能力。大氣穩(wěn)定度（如白天晴朗、無風(fēng)條件下）影響污染物積累。降水（干濕沉降）是去除氣溶膠的重要途徑。*光照條件：陽光（特別是紫外線）能驅(qū)動光化學(xué)反應(yīng)，促進二次氣溶膠（如硝酸鹽、部分有機物）的生成，因此光照強烈的白天，二次氣溶膠濃度通常較高。*化學(xué)轉(zhuǎn)化能力：大氣中的氧化劑（如OH自由基、臭氧）濃度和反應(yīng)活性影響一次前體物轉(zhuǎn)化為二次氣溶膠的速率和程度。*地形地貌：城市特有的地形（如盆地、山谷）可能阻礙氣流擴散，導(dǎo)致污染物（包括氣溶膠）在局部累積。4.濕沉降對大氣氣溶膠去除的主要方式及其影響因素：*主要方式：濕沉降主要通過兩種過程去除氣溶膠：沖刷（Washout）和氣溶膠-云相互作用（CloudProcess）。*沖刷：降水（雨、雪、冰雹）在形成和降落過程中，通過沖刷作用將大氣中懸浮的氣溶膠顆粒包裹、溶解或捕獲，隨降水一起到達地面。對于水溶性強的氣溶膠（如硫酸鹽、硝酸鹽）和較大粒徑的氣溶膠，沖刷效率較高。*氣溶膠-云相互作用：氣溶膠作為云凝結(jié)核，參與云的形成。在云的生成、發(fā)展、消亡過程中，氣溶膠可能被云滴包裹（云滴碰并增長后落入雨滴中），或通過云滴的蒸發(fā)-增長過程被去除，或參與云降水過程中的沖刷。云的特性（如云量、云滴濃度、降水效率）直接影響此過程的去除效率。*影響因素：濕沉降效率受多種因素影響：*降水量和強度：降水越多、強度越大，沖刷效率越高。*降水類型和性質(zhì)：雨、雪、冰雹的沖刷效率不同，云的微物理特性（如云滴大小、濃度）也影響氣溶膠的包裹和去除。*氣溶膠的物理化學(xué)性質(zhì)：氣溶膠的粒徑、形狀、水溶性、電化學(xué)性質(zhì)等決定了其被沖刷或被云過程去除的難易程度。*大氣相對濕度：相對濕度影響氣溶膠的吸濕增長和溶解度。*地形：地形影響降水分布，進而影響濕沉降的地理差異。五、論述題1.論述大氣氣溶膠對區(qū)域氣候可能產(chǎn)生的主要影響及其復(fù)雜性：*主要影響：*直接氣候效應(yīng)（RadiativeForcing）：氣溶膠通過吸收和散射太陽與地球輻射，直接改變地球的能量平衡。黑碳等吸光性氣溶膠傾向于產(chǎn)生正forcing（增溫），而硫酸鹽等高反照率氣溶膠傾向于產(chǎn)生負(fù)forcing（降溫）。這種效應(yīng)具有明顯的空間異質(zhì)性。*間接氣候效應(yīng)（云反饋）：氣溶膠作為云凝結(jié)核影響云的微物理特性，進而改變云的輻射forcing。第一間接效應(yīng)（反照率效應(yīng)）：氣溶膠增多導(dǎo)致云滴變大變少，云反照率降低，對地面增溫。第二間接效應(yīng)（云壽命效應(yīng)）：氣溶膠增多可能延長云的壽命，導(dǎo)致更多的有效降水，但也可能因云滴增大而減少降水效率，凈效應(yīng)復(fù)雜且依賴于云類型和氣溶膠類型。其他間接效應(yīng)還包括對蒸發(fā)、大氣環(huán)流的影響。*降水影響：氣溶膠通過改變云的微物理過程，可以影響區(qū)域降水的時空分布和強度，可能加劇干旱或?qū)е聵O端降水事件增多。*區(qū)域溫度結(jié)構(gòu)改變：不同類型的氣溶膠及其垂直分布不同，會導(dǎo)致區(qū)域大氣層的垂直溫度結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。*復(fù)雜性：*氣溶膠類型和性質(zhì)多樣：不同來源、化學(xué)成分、粒徑分布的氣溶膠具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)（如吸光性、水溶性、化學(xué)反應(yīng)活性），導(dǎo)致其對氣候的影響機制和幅度差異巨大。*空間分布不均：氣溶膠的排放源、傳輸路徑和化學(xué)轉(zhuǎn)化過程受地理、氣象和人類活動的影響，導(dǎo)致其空間分布高度不均，從局地到區(qū)域乃至全球尺度都有差異。*時間變化尺度多：氣溶膠濃度存在從小時尺度的污染事件到季節(jié)性變化，再到長期（幾十年、幾百年）的人為增長或自然變化等多種時間尺度。*相互作用復(fù)雜：氣溶膠與溫室氣體、云、降水、大氣化學(xué)過程等存在復(fù)雜的相互作用和反饋機制，使得氣溶膠對氣候系統(tǒng)的整體影響難以精確評估。*模擬不確定性：盡管數(shù)值模式是研究氣溶膠氣候效應(yīng)的重要工具，但由于模式對氣溶膠物理化學(xué)過程、排放源、云-氣溶膠相互作用的描述能力有限，以及參數(shù)化方案的不確定性，導(dǎo)致模式模擬結(jié)果與觀測存在一定偏差。2.結(jié)合健康效應(yīng)，論述大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）污染的成因、危害及控制策略的重要性：*成因：PM2.5的主要成因包括自然源（如揚塵、海鹽飛沫、火山灰、生物燃燒）和人為源。人為源是城市和工業(yè)區(qū)PM2.5污染的主要驅(qū)動力，主要包括：固定源（發(fā)電廠、工業(yè)鍋爐燃燒化石燃料釋放的SO2,NOx,粉塵等）；移動源（機動車尾氣排放的顆粒物和前體物如NOx,