跨学科实践活动1 微型空气质量监测站的组装和使用-2025-2026学年九年级化学上册教学导学案（人教版2024）

跨学科实践活动1 微型空气质量监测站的组装和使用 【活动目标】（阅读课本P54） 结合物理、信息技术和工程等相关知识，组装一个微型空气质量“检测站”并检测空气质量通过实践活动，体会科学、技本、社会的相互关系。 【活动内容】 任务一：检测项目 1. 检测的意义在于能使人们及时掌握空气质量状况，以便空气污染时能及时采取应对措施。 微型空气检测系统 NO2： 22.0μg/m3 O3 ： 158.0μg/m3 CO ： 3.26 mg/m3 TVOC：0.0 mg/m3 2. 下图为某空气质量监测站的空气质量检测显示器。显示器中的TVOC 全称为“总挥发性的有机化合物”是指除了一氧化碳，二氧化碳、碳酸盐外任何参与大气中光化学反应的含碳化合物。可能存在一定毒性和刺激性。 猜测生活中的TVOC 的可能来源 汽车尾气 / 煤的燃烧 （写一个） 3. 除显示器所显示的检测项目外，还需要检测的空气污染物还有 SO2 / PM2.5 / 烟尘 （写一个） 4. 以下为我国现行的空气质量分级标准和北方某地连续两天的空气质量日报 空气质量分级标准 空气质量指数 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 300以上 空气质量级别 一级 二级 三级 四级 五级 六级 空气质量状况 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 11月14日 11月15日 污染物名称 污染物指数 质量级别 污染物名称 污染物指数 质量级别 CO 20 一级 CO 21 一级 SO2 23 一级 SO2 84 ？ NO2 12 一级 NO2 31 一级 PM2.5 11 一级 PM2.5 25 一级 （1） 由图表可知：空气质量指数的数字越 小 ，空气质量越好。 （2） 由该地两日的空气质量日报表可知：造成该城市空气污染的首要污染物是 SO2 。图中的“？”级别处应被定为 二 级。 （3） 查阅资料可知，我国北方大多是11月15日开始供暖。说出一个使当地空气中SO2明显增多的一个原因 北方大多用煤来供暖，用煤量增加 。 （4） 日报中未列出二氧化碳的有关数据是因为 二氧化碳不是空气污染物 。 任务二：传感器的选择与组装 1. 测量不同的项目，要选择不同的传感器，如 SO2 传感器和 浓度 传感器等。 2. 使用传感器测量比用传统的方法测量的好处是 更便捷、更准确、更直观。 3. 网络大数据云平台可以提高数据管理效率，对关键内容进行抓取和数据整合，从而快速获得有价值信息，节省大量的时间和精力。请分析微型空气质量检测站使用网络大数据云平台对环境检测的积极意义是： 可以实时监控空气质量变化，或可以提高数据管理效率，等等 。 任务三：布控点的设置 1. 空气质量检测站选取监测站点的位置应科学合理，避免因为其他因素干扰而导致数据偏差。请从设备摆放、设备保护、设备周边自然环境等角度对微型空气质量检测站的合理布设提出一条建议。 保证检测站周围空气流通，不能有阻碍空气流通的高大建筑和树木，等等 。 2. 请写出一个微型空气质量检测站的具体布设地点。 居民小区 / 污染排放的工厂周围 /公路边 。 任务四：参观与走访 1. 参观不同地区的空气质量检测站，会发现所检测的项目会有所区别，于是我们猜测：空气污染可能具有区域性，即： 不同地点的主要空气污染物可能 不同 （选填“不同”或相同）。 2. 阅读资料，回答问题 【空气质量受风向、风速、温度、降水量和湿度等气象因素的影响】 （一）风向和风速对空气质量的影响 （1）风向方面 风向决定了污染物的传输方向。如果一个城市处于工业区的下风向，那么工业排放的污染物就会随着风被带到这个城市。 （2）风速方面 较高的风速有利于污染物的扩散。相反，低风速甚至静风天气会使污染物在局部地区堆积。在城市中，静风天气容易导致汽车尾气、扬尘等污染物在街道上聚集，形成高浓度的污染区域。特别是在一些街道峡谷（高楼林立的街道）环境中，低风速会使污染物在街道两侧建筑物之间徘徊，难以扩散出去。 （二）温度对空气质量的影响 （1）逆温现象方面 正常情况下，气温是随高度升高而降低的，空气能够通过对流运动把地面附近的污染物带到高空中扩散。而逆温是一种气温随高度增加而升高的现象，它会阻碍空气的垂直对流运动。但在逆温条件下，地面附近的污染物就像被盖上了一层“锅盖”。工厂排放的废气、汽车尾气等污染物就会在地面附近聚集，难以向上扩散，导致近地面空气质量急剧下降。逆温现象持续时间越长，污染物积累的程度就越严重。 （2）温度对化学反应方面 温度升高会加快一些大气化学反应的速率。例如，高温条件下，挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）在阳光照射下更容易发生光化学反应，生成臭氧和二次有机气溶胶等污染物。在夏季高温天气，城市中的臭氧浓度往往较高，这是因为高温促进了光化学烟雾的形成，而光化学烟雾的主要成分之一就是臭氧。 （三）降水量对空气质量的影响 （1）湿沉降作用方面 降水可以通过湿沉降的方式清除空气中的污染物。当空气中存在颗粒物（如PM2.5、PM10）时，降水可以与这些颗粒物结合，使其沉降到地面。例如，在一场暴雨过后，空气中的颗粒物浓度通常会明显下降，因为颗粒物被雨水冲刷到了地面。 对于一些可溶性气体污染物，如二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）等，降水也可以通过溶解作用将其从大气中移除。这些气体溶解在雨水中形成酸雨，虽然酸雨会对环境造成其他危害，但在一定程度上也减少了大气中的气态污染物含量。 （2）降水类型方面 不同类型的降水对空气质量的影响也有所不同。暴雨的冲刷能力较强，能够快速清除空气中的污染物；而小雨的持续时间可能较长，虽然冲刷能力相对较弱，但也能在较长时间内对污染物进行清除。不过，如果降水过程中夹杂着沙尘等污染物，那么降水本身也可能成为污染物的载体，对空气质量产生不利影响。 （四）湿度对空气质量的影响 （1）颗粒物吸湿增长方面 空气湿度增加会使颗粒物吸湿增长。例如，一些细颗粒物（PM2.5）在高湿度环境下会吸收水汽，体积增大。这会增加颗粒物的表面积，使其吸附更多的污染物，如重金属、有机物等。同时，颗粒物体积增大后，其在空气中的扩散能力会减弱，更容易在局部地区聚集，从而导致空气质量恶化。 湿度还会影响颗粒物的化学组成。在高湿度条件下，一些气态污染物（如二氧化硫）会与水汽反应生成硫酸盐等颗粒态污染物，增加了颗粒物的浓度和危害性。 （2）光化学反应方面 湿度对光化学反应也有一定的影响。在低湿度环境下，光化学反应更容易进行，因为水汽较少，阳光能够更有效地穿透大气，促进挥发性有机物和氮氧化物的光化学反应。而在高湿度环境下，水汽可能会吸收部分太阳辐射，从而抑制光化学反应的进行。不过，这种影响相对复杂，还受到其他因素如温度、光照强度等的综合影响。 问题1：工业园区应建在居民区的 下风处 。（选填“上风处”或“下风处”）。 问题2：降水可降低空气中污染物的原因是 ① 可以通过湿沉降的方式清除空气中的颗粒污染物（如PM2.5、PM10），降水可以与这些颗粒物结合，使其沉降到地面。 ② 可溶解一些可溶性气体污染物，如二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）等，将其从大气中移除。 问题3：某地每日定期在路面洒水，好处是 降尘或增加空气湿度 等等 。 任务五：付诸行动，体现责任 为了使我们的山更绿、水更清、空气更清新，同学们举办了保护空气的倡议活动。请你为大家提出两条保护空气的措施。 不然放烟花爆竹 / 不露天烧烤 / 绿色出行，多使用公共交通工具 /大力发展绿色清洁能源等等 。 — 27 — — 25— — 22 — 学科网（北京）股份有限公司 $$ 跨学科实践活动1 微型空气质量监测站的组装和使用 【活动目标】（阅读课本P54） 结合物理、信息技术和工程等相关知识，组装一个微型空气质量“检测站”并检测空气质量通过实践活动，体会科学、技本、社会的相互关系。 【活动内容】 任务一：检测项目 1. 检测的意义在于能使人们及时掌握空气质量状况，以便空气污染时能及时采取应对措施。 微型空气检测系统 NO2： 22.0μg/m3 O3 ： 158.0μg/m3 CO ： 3.26 mg/m3 TVOC：0.0 mg/m3 2. 下图为某空气质量监测站的空气质量检测显示器。显示器中的TVOC 全称为“总挥发性的有机化合物”是指除了一氧化碳，二氧化碳、碳酸盐外任何参与大气中光化学反应的含碳化合物。可能存在一定毒性和刺激性。 猜测生活中的TVOC 的可能来源 （写一个） 3. 除显示器所显示的检测项目外，还需要检测的空气污染物还有 （写一个） 4. 以下为我国现行的空气质量分级标准和北方某地连续两天的空气质量日报 空气质量分级标准 空气质量指数 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 300以上 空气质量级别 一级 二级 三级 四级 五级 六级 空气质量状况 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 11月14日 11月15日 污染物名称 污染物指数 质量级别 污染物名称 污染物指数 质量级别 CO 20 一级 CO 21 一级 SO2 23 一级 SO2 84 ？ NO2 12 一级 NO2 31 一级 PM2.5 11 一级 PM2.5 25 一级 （1） 由图表可知：空气质量指数的数字越 ，空气质量越好。 （2） 由该地两日的空气质量日报表可知：造成该城市空气污染的首要污染物是 。图中的“？”级别处应被定为 级。 （3） 查阅资料可知，我国北方大多是11月15日开始供暖。说出一个使当地空气中SO2明显增多的一个原因 。 （4） 日报中未列出二氧化碳的有关数据是因为 。 任务二：传感器的选择与组装 1. 测量不同的项目，要选择不同的传感器，如 传感器和 传感器等。 2. 使用传感器测量比用传统的方法测量的好处是 。 3. 网络大数据云平台可以提高数据管理效率，对关键内容进行抓取和数据整合，从而快速获得有价值信息，节省大量的时间和精力。请分析微型空气质量检测站使用网络大数据云平台对环境检测的积极意义是： 。 任务三：布控点的设置 1. 空气质量检测站选取监测站点的位置应科学合理，避免因为其他因素干扰而导致数据偏差。请从设备摆放、设备保护、设备周边自然环境等角度对微型空气质量检测站的合理布设提出一条建议。 。 2. 请写出一个微型空气质量检测站的具体布设地点。 。 任务四：参观与走访 1. 参观不同地区的空气质量检测站，会发现所检测的项目会有所区别，于是我们猜测：空气污染可能具有区域性，即： 不同地点的主要空气污染物可能 （选填“不同”或相同）。 2. 阅读资料，回答问题 【空气质量受风向、风速、温度、降水量和湿度等气象因素的影响】 （一）风向和风速对空气质量的影响 （1）风向方面 风向决定了污染物的传输方向。如果一个城市处于工业区的下风向，那么工业排放的污染物就会随着风被带到这个城市。 （2）风速方面 较高的风速有利于污染物的扩散。相反，低风速甚至静风天气会使污染物在局部地区堆积。在城市中，静风天气容易导致汽车尾气、扬尘等污染物在街道上聚集，形成高浓度的污染区域。特别是在一些街道峡谷（高楼林立的街道）环境中，低风速会使污染物在街道两侧建筑物之间徘徊，难以扩散出去。 （二）温度对空气质量的影响 （1）逆温现象方面 正常情况下，气温是随高度升高而降低的，空气能够通过对流运动把地面附近的污染物带到高空中扩散。而逆温是一种气温随高度增加而升高的现象，它会阻碍空气的垂直对流运动。但在逆温条件下，地面附近的污染物就像被盖上了一层“锅盖”。工厂排放的废气、汽车尾气等污染物就会在地面附近聚集，难以向上扩散，导致近地面空气质量急剧下降。逆温现象持续时间越长，污染物积累的程度就越严重。 （2）温度对化学反应方面 温度升高会加快一些大气化学反应的速率。例如，高温条件下，挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）在阳光照射下更容易发生光化学反应，生成臭氧和二次有机气溶胶等污染物。在夏季高温天气，城市中的臭氧浓度往往较高，这是因为高温促进了光化学烟雾的形成，而光化学烟雾的主要成分之一就是臭氧。 （三）降水量对空气质量的影响 （1）湿沉降作用方面 降水可以通过湿沉降的方式清除空气中的污染物。当空气中存在颗粒物（如PM2.5、PM10）时，降水可以与这些颗粒物结合，使其沉降到地面。例如，在一场暴雨过后，空气中的颗粒物浓度通常会明显下降，因为颗粒物被雨水冲刷到了地面。 对于一些可溶性气体污染物，如二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）等，降水也可以通过溶解作用将其从大气中移除。这些气体溶解在雨水中形成酸雨，虽然酸雨会对环境造成其他危害，但在一定程度上也减少了大气中的气态污染物含量。 （2）降水类型方面 不同类型的降水对空气质量的影响也有所不同。暴雨的冲刷能力较强，能够快速清除空气中的污染物；而小雨的持续时间可能较长，虽然冲刷能力相对较弱，但也能在较长时间内对污染物进行清除。不过，如果降水过程中夹杂着沙尘等污染物，那么降水本身也可能成为污染物的载体，对空气质量产生不利影响。 （四）湿度对空气质量的影响 （1）颗粒物吸湿增长方面 空气湿度增加会使颗粒物吸湿增长。例如，一些细颗粒物（PM2.5）在高湿度环境下会吸收水汽，体积增大。这会增加颗粒物的表面积，使其吸附更多的污染物，如重金属、有机物等。同时，颗粒物体积增大后，其在空气中的扩散能力会减弱，更容易在局部地区聚集，从而导致空气质量恶化。 湿度还会影响颗粒物的化学组成。在高湿度条件下，一些气态污染物（如二氧化硫）会与水汽反应生成硫酸盐等颗粒态污染物，增加了颗粒物的浓度和危害性。 （2）光化学反应方面 湿度对光化学反应也有一定的影响。在低湿度环境下，光化学反应更容易进行，因为水汽较少，阳光能够更有效地穿透大气，促进挥发性有机物和氮氧化物的光化学反应。而在高湿度环境下，水汽可能会吸收部分太阳辐射，从而抑制光化学反应的进行。不过，这种影响相对复杂，还受到其他因素如温度、光照强度等的综合影响。 问题1：工业园区应建在居民区的 。（选填“上风处”或“下风处”）。 问题2：降水可降低空气中污染物的原因是 1 。 2 。 问题3：某地每日定期在路面洒水，好处是 。 任务五：付诸行动，体现责任 为了使我们的山更绿、水更清、空气更清新，同学们举办了保护空气的倡议活动。请你为大家提出两条保护空气的措施。 。 — 27 — — 25— — 22 — 学科网（北京）股份有限公司 $$