2025年大學《化學測量學與技術》專業(yè)題庫——智慧城市中的化學測量技術應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.在智慧城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測中，用于實時監(jiān)測PM2.5濃度的微型傳感器，其主要技術原理通常涉及（）。A.光散射法B.電化學氧化還原C.原子吸收光譜法D.質(zhì)譜法2.智慧城市建設中對水體進行重金屬（如鉛、汞）監(jiān)測時，選擇原子吸收光譜法（AAS）而不是紅外光譜法（IR）的主要原因是（）。A.AAS儀器成本更低B.AAS具有更高的選擇性和靈敏度C.IR方法更適合現(xiàn)場快速檢測D.AAS可以檢測所有金屬元素3.用于智慧城市公共安全領域，進行隱蔽危險品快速篩查的拉曼光譜儀，其主要的優(yōu)點在于（）。A.可以進行無損檢測B.可同時檢測多種物質(zhì)C.操作極為簡單D.需要高真空環(huán)境4.在智慧城市的供水系統(tǒng)中，在線監(jiān)測余氯含量的化學測量方法中，通常不采用（）。A.比色法B.電化學法（如極譜法）C.質(zhì)譜法D.催化比色法5.智慧城市交通管理中，需要快速、連續(xù)監(jiān)測道路兩側(cè)揮發(fā)性有機化合物（VOCs）濃度，最適合的技術是（）。A.離子色譜法B.頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜法C.在線傅立葉變換紅外光譜法D.熱導檢測器6.對于智慧城市土壤重金屬污染監(jiān)測，采集土壤樣品后，常采用原子吸收光譜法進行測定。為減少樣品前處理的復雜性和提高準確性，常采用的方法是（）。A.直接進樣技術B.礦酸消解法C.使用化學形態(tài)分析技術D.采用非色散紅外法7.智慧醫(yī)療領域使用的便攜式血糖儀，其核心傳感單元主要是基于（）。A.電化學氧化還原B.光纖傳感C.質(zhì)子交換膜技術D.原子吸收原理8.在智慧城市能源管理中，用于監(jiān)測鋰離子電池狀態(tài)的化學測量技術，通常關注的關鍵參數(shù)是（）。A.溶解氧濃度B.電解液pH值C.電池內(nèi)部電壓和電流D.離子選擇性電極電位9.為了確保智慧城市環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確可靠，對于使用的化學測量儀器進行校準時，通常需要使用（）。A.標準溶液B.空白溶液C.混合溶液D.去離子水10.下列哪種化學測量技術最適合用于智慧城市中空氣中的一氧化碳（CO）進行長期、連續(xù)的自動監(jiān)測？（）A.氣相色譜法B.傅立葉變換紅外光譜法C.紫外吸收光譜法D.電化學傳感器法二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.智慧城市中的化學測量技術應用廣泛，例如，利用______技術可以實時監(jiān)測交通流量產(chǎn)生的氮氧化物（NOx）污染；利用______技術可以對城市水源地和水體進行自動、連續(xù)的pH值監(jiān)測。2.傳感器是化學測量技術在智慧城市中實現(xiàn)快速、便攜監(jiān)測的關鍵。根據(jù)敏感材料的不同，化學傳感器可分為______傳感器和______傳感器兩大類。3.在進行智慧城市水樣化學需氧量（COD）的化學測量時，常用的標準方法是重鉻酸鉀法，該方法屬于______分析，其測定原理基于水樣中可氧化物質(zhì)的______。4.為了減少環(huán)境因素（如溫度、濕度）對智慧城市化學測量系統(tǒng)（如在線監(jiān)測儀）測量結(jié)果的影響，通常需要采取______措施，并通過______技術對測量信號進行補償。5.智慧城市建設中，處理和分析海量的化學測量數(shù)據(jù)至關重要。常用的數(shù)據(jù)處理方法包括______（例如用于去除噪聲）和______（例如用于識別峰位）等。6.評價一個用于智慧城市環(huán)境監(jiān)測的化學測量技術或設備時，需要考慮多個性能指標，除了靈敏度、選擇性外，還包括______、______和______等。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述化學測量技術在智慧城市環(huán)境監(jiān)測（如空氣質(zhì)量、水質(zhì)監(jiān)測）中的重要作用。2.與傳統(tǒng)的實驗室化學測量方法相比，化學測量技術在智慧城市公共安全領域的應用有哪些顯著優(yōu)勢？3.解釋什么是化學測量中的測量不確定度？在進行智慧城市環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)布時，評定和報告測量不確定度的重要性是什么？4.智慧城市的發(fā)展對化學測量技術提出了哪些新的需求和挑戰(zhàn)？四、綜合應用題（每題10分，共20分。請結(jié)合所學知識，分析并回答下列問題）1.某智慧城市新區(qū)計劃建設一套基于紫外吸收光譜法的在線監(jiān)測系統(tǒng)，用于實時監(jiān)測空氣中PM2.5濃度。請簡述該系統(tǒng)的基本工作原理，并分析在系統(tǒng)設計、安裝和運行過程中可能遇到的主要技術挑戰(zhàn)及相應的解決方案。2.假設你需要為一個智慧社區(qū)設計一套小型化的化學測量方案，用于監(jiān)測室內(nèi)空氣中的主要污染物（如甲醛、CO2、PM2.5）。請列出你選擇的技術（或傳感器類型），并說明選擇理由，同時簡述該測量方案如何能夠為社區(qū)居民提供健康相關的信息或建議。試卷答案一、選擇題1.A2.B3.A4.C5.C6.A7.A8.C9.A10.D二、填空題1.傅立葉變換紅外光譜法；電化學法2.化學分子識別；酶或生物分子識別3.容量；氧化反應4.遮光或恒溫；軟件校正5.濾波；峰尋址6.穩(wěn)定性；壽命；成本三、簡答題1.解析思路：從監(jiān)測內(nèi)容（空氣、水、土壤等）、實時性、廣度、數(shù)據(jù)獲取、預警等方面闡述。強調(diào)其能夠提供動態(tài)、全面的環(huán)境信息，支持城市管理者及時了解環(huán)境狀況，快速響應污染事件，為制定環(huán)保政策、改善人居環(huán)境提供科學依據(jù)。2.解析思路：從快速性、便攜性、靈敏度、現(xiàn)場性、隱蔽性等方面回答。例如，快速檢測可以及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，便攜設備可以深入現(xiàn)場或危險區(qū)域，高靈敏度可以檢測痕量危險物質(zhì)，現(xiàn)場分析無需樣品送檢，隱蔽性好可以用于安保檢查等。3.解析思路：首先定義不確定度（測量結(jié)果的可信賴程度或分散性）。然后說明重要性：①保證測量結(jié)果的質(zhì)量和可比性；②評估測量風險；③使決策者了解結(jié)果的可靠性；④滿足法規(guī)和標準要求；⑤便于數(shù)據(jù)交流和共享。4.解析思路：需求：更高的靈敏度（檢測痕量污染物）、選擇性（排除干擾）、實時性（快速響應）、自動化（無人值守）、低成本（大規(guī)模部署）、網(wǎng)絡化（數(shù)據(jù)共享與遠程監(jiān)控）、微型化（便攜和隱蔽）等。挑戰(zhàn)：復雜環(huán)境下的干擾問題、長期穩(wěn)定性與漂移、小體積/低成本下的性能平衡、海量數(shù)據(jù)的處理與解讀、標準化與數(shù)據(jù)兼容性等。四、綜合應用題1.解析思路：*工作原理：簡述基本原理：利用特定波長的紫外光照射PM2.5顆粒物，顆粒物對紫外光產(chǎn)生吸收，吸收量與顆粒物濃度在一定范圍內(nèi)成正比（朗伯-比爾定律）。通過測量透射光強度或吸收光強度，計算PM2.5濃度。*技術挑戰(zhàn)與解決方案：*挑戰(zhàn)1：氣溶膠成分復雜，非目標顆粒物干擾。解決方案：選擇與PM2.5吸收特性差異大的紫外波長；優(yōu)化光學路徑設計，減少散射干擾；可能需要預分離或在線清洗采樣口。*挑戰(zhàn)2：傳感器易受濕度、溫度影響。解決方案：在儀器內(nèi)部增加溫濕度補償模塊；選用耐溫濕性能好的光學元件和探測器；定期校準。*挑戰(zhàn)3：長期運行穩(wěn)定性與漂移。解決方案：選用高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的光學元件和電子元件；建立完善的預防性維護計劃，定期清潔、校準和更換部件。*挑戰(zhàn)4：準確度保證。解決方案：使用標準氣體或標準樣品進行定期校準和核查；與其它測量方法進行比對；建立數(shù)據(jù)質(zhì)控體系。*挑戰(zhàn)5：現(xiàn)場安裝環(huán)境（如振動、灰塵）。解決方案：選擇堅固耐用的外殼；良好的密封和防塵設計；安裝減震裝置。2.解析思路：*技術選擇與理由：*甲醛：選擇電化學傳感器或半導體傳感器，理由：響應較快，可測低濃度，技術成熟，成本相對適中。*CO2：選擇非色散紅外（NDIR）傳感器，理由：測量原理穩(wěn)定可靠，靈敏度高，抗干擾能力強，適合室內(nèi)長期監(jiān)測。*PM2.5：選擇光散射型電化學或光電傳感器，理由：可同時監(jiān)測顆粒物濃度，技術成熟，有成熟的產(chǎn)品和應用方案。*測量方案與健康信息：*方案描述：部署集成上述傳感器的便攜式或固定式監(jiān)測設備，