2025年大学《化学测量学与技术》专业题库—— 化学传感器在大气环境污染监测中的应用.docxVIP

2025年大学《化学测量学与技术》专业题库——化学传感器在大气环境污染监测中的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、名词解释（每题3分，共15分）

1.化学传感器

2.选择性

3.响应时间

4.光纤化学传感器

5.低空污染监测

二、填空题（每空1分，共20分）

1.常用于大气污染物监测的化学传感器主要基于的效应包括电化学效应、______效应、光谱效应和______效应等。

2.在大气监测中，二氧化硫（SO?）是一种主要的______污染物，常用______或______电化学传感器进行检测。

3.基于半导体气敏材料制成的传感器，其灵敏度通常受______、______和传感器表面状态等因素影响。

4.光纤化学传感器具有______、______等优点，适用于恶劣环境下的在线监测。

5.臭氧（O?）是一种强氧化性气体，对______和______都有较大危害，常使用______或______传感器进行监测。

6.PM?.?是指大气中空气动力学直径小于或等于______的颗粒物，其监测通常采用______或______等技术。

7.将化学传感器与微电子技术、信号处理技术、无线通信技术相结合，可以构成智能化的______系统，实现大气污染物的远程、实时监控。

8.为确保大气污染监测数据的准确性，需要对化学传感器进行定期的______和______。

三、简答题（每题5分，共20分）

1.简述电化学传感器在监测大气污染物时可能面临的主要干扰来源及其应对方法。

2.与传统的固定式监测站相比，使用化学传感器进行移动或分布式大气污染监测有哪些优势？

3.解释什么是化学传感器的交叉灵敏度，并举例说明其在大气监测中的潜在问题。

4.简述影响化学传感器响应选择性的主要因素。

四、论述题（每题10分，共20分）

1.论述半导体氧化物气敏传感器在挥发性有机化合物（VOCs）监测中的应用前景与面临的挑战。

2.结合化学测量学的基本原理，论述如何评价一种用于大气污染物监测的化学传感器性能的优劣。

五、案例分析题（10分）

某城市为了提高空气质量监测的覆盖范围，计划在交通繁忙的几条主要道路附近部署化学传感器网络，用于实时监测NO?、O?和PM??浓度。请分析在设计和部署该传感器网络时，需要考虑哪些关键因素和技术问题？

试卷答案

一、名词解释

1.化学传感器：能够将特定化学物质（分析物）的浓度变化转换为可定量测量信号（如电信号、光信号等）的装置。

*解析：考察对化学传感器基本定义的理解，核心在于物质浓度与信号的转换关系。

2.选择性：化学传感器对目标分析物产生响应，而对其共存的其他物质（干扰物）响应很小的性能。

*解析：强调传感器区分目标物质与干扰物质的能力，是评价传感器性能的关键指标之一。

3.响应时间：化学传感器从接触目标分析物到输出信号稳定所需的时间。

*解析：考察对传感器快速响应能力的理解，直接影响监测的实时性。

4.光纤化学传感器：利用光纤作为传输媒介，将待测化学物质的浓度变化转换为光学信号（如光强、相位、频率等）进行测量的传感器。

*解析：关键在于识别核心技术——光纤及其在信号传输中的作用。

5.低空污染监测：针对近地面的空气污染物浓度进行监测的活动，通常关注交通源、工业源等附近区域的污染状况。

*解析：考察对大气污染监测特定范畴（低空）的理解。

二、填空题

1.物理，热

*解析：化学传感器的工作原理主要依赖于物质间的物理或化学相互作用，常见的物理效应包括电阻变化、电容变化、热效应以及光学变化等。

2.化学氧化，催化氧化

*解析：SO?检测的经典电化学方法包括使用贵金属作催化剂的氧化电流法和直接化学氧化的电流法。

3.温度，湿度

*解析：半导体气敏材料的电导率或电阻率对其工作环境的温度和湿度非常敏感，这是实际应用中必须考虑的重要因素。

4.抗干扰能力强，耐腐蚀

*解析：光纤作为绝缘、非金属的介质，具有优异的化学稳定性和物理稳定性，使其在腐蚀性或干扰性强的环境中表现良好。

5.呼吸系统，心血管系统

*解析：臭氧是已知的主要危害人体呼吸系统和心血管系统的原发性大气污染物。

6.2.5微米，光散射，β射线吸收

*解析：PM?.?的界定标准是其空气动力学直径。常见的监测技术包括利用光散射原理的激光散射仪，以及利用β射线穿透原理的β射线吸收法。

7.智能传感

*解析：将传感器、微处理器、通信模块等集成，实现对环境