# 空气质量、气候与肥料

> 化学 · CIE IGCSE 0620
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u10-air-quality-climate-and-fertilisers/

本指南涵盖CIE IGCSE 化学 0620第10.2和10.3单元的核心与拓展内容，包括空气组成、污染物、气候变化、光合作用和肥料，适配2026-2028年教学大纲。

**先修:** [对化学反应和非金属元素族的基础理解](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u4-non-metals/); [熟悉基础环境化学概念](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u10-environmental-chemistry-intro/)

## 学习目标

- 描述洁净干燥空气的百分比组成
- 识别常见空气污染物、其来源以及对健康和环境的影响
- 解释自然温室效应和增强温室效应及其与气候变化的联系
- 描述光合作用并写出其文字方程式（拓展内容要求写出配平后的符号方程式）
- 描述NPK肥料的用途，说明硝酸盐/磷酸盐径流会导致水体脱氧

## 空气的组成与常见空气污染物（核心内容）

洁净干燥的空气具有稳定的体积占比组成：78%氮气（$N_2$）、21%氧气（$O_2$）、约1%氩气（Ar）以及约0.04%二氧化碳（$CO_2$）。空气污染物是指浓度达到有害水平的物质，几乎全部由人类的工业或生活活动产生。

**空气污染物** — 释放到大气中的有害物质，会对人体健康、生态系统或气候造成负面影响

**例题:** 列出三种常见的空气污染物、它们的主要来源，以及各自的一项负面影响。

1. 1. 污染物：一氧化碳（CO）。来源：含碳燃料的不完全燃烧（例如汽车发动机、故障燃气锅炉）。影响：与血液中的血红蛋白发生不可逆结合，降低氧气运输能力，可导致昏迷甚至死亡。
2. 2. 污染物：二氧化硫（$SO_2$）。来源：含硫杂质的化石燃料燃烧（例如发电站使用的煤炭）。影响：溶于雨水形成酸雨，腐蚀建筑、杀死水生生物、损伤植物叶片。
3. 3. 污染物：氮氧化物（$NO_x$）。来源：汽车发动机内的高温燃烧过程中，大气中的氮气和氧气发生反应生成。影响：刺激人体呼吸道，同时会加剧酸雨和光化学烟雾的形成。

> **拓展内容专属：催化转换器**
>
> 汽车发动机内的高温环境会使大气中的氮气和氧气反应生成氮氧化物。催化转换器可去除尾气中的一氧化碳和氮氧化物，例如反应 $2CO + 2NO \rightarrow 2CO_2 + N_2$。

> **考试提示:** 作答时请务必将污染物来源与具体的人类活动关联以获得全分，避免使用“工厂”这类模糊表述而不解释对应的相关过程。

## 温室效应与气候变化（核心内容）

自然温室效应使地球维持在约15℃的适宜生存平均温度。太阳辐射穿过大气层后被地表吸收，地表将其重新发射为波长更长的热（红外）能。二氧化碳和甲烷等温室气体会吸收、反射并重新发射这部分热能，减少热能向太空的散失，从而对低层大气起到增温作用。

**温室气体** — 能够吸收红外辐射、促成温室效应的大气气体。典型例子包括二氧化碳、甲烷、水蒸气和一氧化二氮。

**例题:** 解释大气二氧化碳浓度上升是如何导致气候变化的。

1. 1. 包括化石燃料燃烧和毁林在内的人类活动向大气中排放了过量的$CO_2$，使其浓度高于自然水平。
2. 2. $CO_2$浓度升高意味着地表发射的更多红外辐射会被吸收，而非逃逸到太空中。
3. 3. 这种增强的温室效应会使全球地表平均温度上升，带来的影响包括极地冰盖融化、海平面上升、极端天气事件更频繁、粮食生产受干扰。

> **warning**
>
> 不要将温室效应完全描述为有害：自然温室效应是地球生命生存的必要条件，只有人为导致的增强型温室效应才会引发危险的气候变化。

## 肥料（核心内容）

铵盐和硝酸盐可用作肥料。NPK肥料提供植物生长所需的三种元素：氮（N）、磷（P）、钾（K），植物依靠这些元素实现更好的生长（例如氮元素可用于合成蛋白质）。

**NPK肥料** — 可为植物生长提供氮、磷、钾三种元素的肥料

> **warning**
>
> 环境影响：过量的硝酸盐和磷酸盐如果从农田冲刷进入河流湖泊，会导致水体脱氧，危害水生生物。该水污染后果将在“水”子主题中详细介绍，0620大纲不要求掌握富营养化过程的详细步骤。

> **考试提示:** 关于肥料部分，你仅需掌握铵盐和硝酸盐可用作肥料、NPK肥料提供氮磷钾这两个知识点，不需要背诵富营养化的分步机制。

## 光合作用

光合作用是二氧化碳和水在叶绿素（植物体内的绿色色素）存在的条件下，利用光能反应生成葡萄糖和氧气的过程。由于光合作用会消耗空气中的二氧化碳，它是碳循环的重要组成部分。

**光合作用** — 二氧化碳和水在叶绿素存在、利用光能的条件下反应生成葡萄糖和氧气的过程

$$\text{carbon dioxide} + \text{water} \rightarrow \text{glucose} + \text{oxygen}$$

> **拓展内容专属：符号方程式**
>
> 拓展阶段考生还需要掌握光合作用的配平符号方程式：$6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$。

**例题:** 写出光合作用的文字方程式，并指出所需的两项反应条件。

1. 1. 文字方程式：二氧化碳 + 水 → 葡萄糖 + 氧气。
2. 2. 反应条件：必须有叶绿素存在，同时需要光能作为能量来源。

> **考试提示:** 核心阶段考生需牢记文字方程式；拓展阶段考生还需掌握配平的符号方程式6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂。不要遗漏两个必要条件：叶绿素和光能。

## 常见错误

- **错误做法:** 声称空气中氧气含量约为70%
  - 原因: 学习者混淆了洁净空气中氮气和氧气的占比
  - 正确做法: 牢记洁净干燥空气中氮气占78%，氧气占21%，其余气体占比小于1%
- **错误做法:** 声称一氧化碳会导致酸雨
  - 原因: 将一氧化碳的影响与二氧化硫和氮氧化物的影响混淆
  - 正确做法: 仅将酸雨与$SO_2$和$NO_x$关联；一氧化碳会降低血液的氧气运输能力
- **错误做法:** 将温室效应描述为完全有害的过程
  - 原因: 忘记自然温室效应是维持地球宜居性的必要条件
  - 正确做法: 明确区分对生物有益的自然温室效应和由人类活动引发、驱动气候变化的增强温室效应
- **错误做法:** 在0620考试答案中写出完整的富营养化分步机制
  - 原因: 0620大纲不要求掌握富营养化过程的细节
  - 正确做法: 仅说明硝酸盐和磷酸盐会导致水体脱氧，危害水生生物即可
- **错误做法:** 写光合作用方程式时遗漏反应条件
  - 原因: 光合作用仅在叶绿素存在、且有光能输入的条件下发生
  - 正确做法: 写出所有反应条件；拓展内容要求将符号方程式配平为$6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$

## 速查表

| 概念 | 核心关键知识点 | 拓展关键知识点 |
| --- | --- | --- |
| 洁净空气组成 | 78% N₂, 21% O₂，剩余部分为稀有气体和CO₂ | 与核心内容相同 |
| 酸雨成因 | 二氧化硫（$SO_2$）和氮氧化物（$NO_x$） | 与核心内容相同 |
| 温室效应 | 自然温室效应是生命必需的；增强温室效应驱动气候变化 | CO₂和CH₄吸收、反射并重新发射热能，减少热能向太空的散失 |
| 催化转化器 | 减少汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物 | $2CO + 2NO \rightarrow 2CO_2 + N_2$ |
| 光合作用 | 二氧化碳 + 水 → 葡萄糖 + 氧气（条件：叶绿素、光照） | $6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$ |
| 肥料 | 使用铵盐和硝酸盐；NPK为植物生长提供N、P、K元素 | 与核心内容相同 |
| 肥料径流 | 硝酸盐/磷酸盐导致水体脱氧，危害水生生物（水主题内容） | 与核心内容相同 |

## 下一步

你现在已经学完CIE IGCSE 化学 0620第10.2和10.3单元关于空气质量、气候、光合作用和肥料的核心与拓展内容。接下来请练习本主题的结构化考试题以巩固知识，尤其要重点掌握空气污染物的来源与影响、温室效应以及光合作用方程式。你还需要复习环境化学单元中的水子主题，之后再完成整个单元的复习以应对模拟考和正式考试。考前几天可以使用附带的速查表进行快速临考复习。

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