2025年環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)考研試卷及答案一、名詞解釋（每題5分，共25分）1.環(huán)境地球化學(xué)基線指在未受或基本未受人類活動(dòng)干擾的自然條件下，環(huán)境介質(zhì)（土壤、水、大氣等）中化學(xué)元素的天然含量水平或分布特征。其作為評(píng)估人類活動(dòng)對環(huán)境影響的基準(zhǔn)值，可通過區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查、歷史數(shù)據(jù)反演或未開發(fā)區(qū)域采樣分析確定，是環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和污染溯源的重要依據(jù)。2.膜生物反應(yīng)器（MBR）將膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)結(jié)合的污水處理工藝，核心是利用超濾或微濾膜組件替代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池。通過膜的高效固液分離作用，實(shí)現(xiàn)生物反應(yīng)器內(nèi)高濃度活性污泥的保留（MLSS可達(dá)8000-12000mg/L），同時(shí)可截留大分子有機(jī)物和微生物，出水水質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，具有占地面積小、污泥產(chǎn)量低、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。3.生態(tài)足跡衡量人類對自然資源需求與生態(tài)系統(tǒng)供給能力的指標(biāo)，通過將人類消費(fèi)的各類資源和產(chǎn)生的廢棄物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的生物生產(chǎn)性土地面積（如耕地、林地、水域等），評(píng)估區(qū)域或全球生態(tài)承載力與人類需求的平衡狀態(tài)。計(jì)算公式為：生態(tài)足跡=Σ（消費(fèi)項(xiàng)目×全球平均生產(chǎn)力）/區(qū)域面積，結(jié)果若大于1表示生態(tài)超載。4.持久性有機(jī)污染物（POPs）具有長期殘留性、生物蓄積性、半揮發(fā)性和高毒性的有機(jī)化合物，如二噁英、多氯聯(lián)苯（PCBs）、滴滴涕（DDT）等。其可通過大氣、水等介質(zhì)長距離遷移，在生物體內(nèi)沿食物鏈富集（生物放大效應(yīng)），對人類健康（如致癌、內(nèi)分泌干擾）和生態(tài)系統(tǒng)造成長期危害，是《斯德哥爾摩公約》重點(diǎn)管控對象。5.環(huán)境容量在特定環(huán)境介質(zhì)（水、大氣、土壤等）中，在確保環(huán)境功能不被破壞、生物群落正常生存的前提下，所能容納的污染物最大負(fù)荷量。其由環(huán)境介質(zhì)的自凈能力（物理擴(kuò)散、化學(xué)降解、生物轉(zhuǎn)化等）和污染物特性（毒性、降解速率）共同決定，是制定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、總量控制方案的核心參數(shù)。二、簡答題（每題10分，共40分）1.簡述生物膜法與活性污泥法的異同。相同點(diǎn)：均為利用微生物代謝降解污染物的生物處理技術(shù)，核心是好氧或厭氧微生物的生化反應(yīng)；目標(biāo)均為去除廢水中的有機(jī)物（COD、BOD）、氮磷等污染物；運(yùn)行中需控制溶解氧、溫度、pH等環(huán)境條件。不同點(diǎn)：①微生物存在形式：活性污泥法中微生物以絮體形式懸浮于水中（懸浮生長）；生物膜法中微生物附著在填料表面形成膜狀結(jié)構(gòu)（附著生長）。②污泥濃度與穩(wěn)定性：生物膜法污泥濃度更高（可達(dá)10-20g/L），且生物相更豐富（存在原生動(dòng)物、后生動(dòng)物），抗沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)；活性污泥法污泥濃度較低（2-4g/L），易發(fā)生污泥膨脹。③運(yùn)行方式：活性污泥法需持續(xù)曝氣和污泥回流；生物膜法無需污泥回流（部分工藝如生物濾池需反沖洗），能耗相對較低。④適用場景：活性污泥法適合處理水量大、水質(zhì)較穩(wěn)定的污水（如城市污水）；生物膜法適合中小水量或水質(zhì)波動(dòng)大的工業(yè)廢水（如食品加工廢水）。2.分析大氣中PM2.5的主要來源及健康危害機(jī)制。主要來源：①一次排放：化石燃料燃燒（燃煤電廠、機(jī)動(dòng)車尾氣）、工業(yè)過程（鋼鐵冶煉、水泥生產(chǎn)的粉塵）、生物質(zhì)燃燒（秸稈焚燒、木柴取暖）、揚(yáng)塵（建筑施工、道路塵）。②二次生成：大氣中氣態(tài)前體物（SO?、NOx、揮發(fā)性有機(jī)物VOCs）通過光化學(xué)反應(yīng)生成的硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等細(xì)顆粒物。健康危害機(jī)制：①物理損傷：PM2.5可穿透呼吸道黏液層，進(jìn)入細(xì)支氣管和肺泡（部分可入血），其表面吸附的重金屬（Pb、Cd）、多環(huán)芳烴（PAHs）等有毒物質(zhì)直接刺激肺泡壁，引發(fā)炎癥反應(yīng)（如慢性阻塞性肺疾病COPD）。②氧化應(yīng)激：顆粒物中的過渡金屬（Fe、Cu）催化產(chǎn)生活性氧（ROS），破壞細(xì)胞內(nèi)氧化-抗氧化平衡，導(dǎo)致DNA損傷、脂質(zhì)過氧化，增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)。③系統(tǒng)影響：通過血液循環(huán)進(jìn)入心血管系統(tǒng)，誘發(fā)血管內(nèi)皮功能障礙、血栓形成，與冠心病、腦卒中發(fā)病率正相關(guān)；對神經(jīng)系統(tǒng)的影響（如阿爾茨海默?。┛赡芘c顆粒物通過嗅神經(jīng)直接進(jìn)入大腦有關(guān)。3.說明土壤重金屬污染修復(fù)中電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的原理及適用條件。原理：在污染土壤中插入陰陽電極并施加直流電場（1-5V/cm），利用電場作用驅(qū)動(dòng)重金屬離子遷移：陽離子（如Pb2?、Cd2?）向陰極移動(dòng)（電遷移），陰離子（如CrO?2?）向陽極移動(dòng)；同時(shí)，水的電滲流（陰極向陽極流動(dòng)）攜帶重金屬遷移至電極附近，最終通過收集電極區(qū)液體或更換污染土壤實(shí)現(xiàn)修復(fù)。適用條件：①土壤質(zhì)地：適用于低滲透性的細(xì)粒土壤（黏土、粉土），因電滲流在細(xì)顆粒土壤中更顯著；砂質(zhì)土壤因滲透性高、電流效率低，修復(fù)效果較差。②重金屬形態(tài)：以可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)等活性態(tài)存在的重金屬（易解離為離子）修復(fù)效率高；以殘?jiān)鼞B(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)固定的重金屬需通過添加絡(luò)合劑（如EDTA）提高遷移性。③土壤pH：需控制電場引起的酸堿變化（陰極區(qū)OH?積累導(dǎo)致pH升高，陽極區(qū)H?積累導(dǎo)致pH降低），避免重金屬沉淀（如陰極區(qū)Pb2?與OH?生成Pb(OH)?沉淀），可通過緩沖溶液調(diào)節(jié)。④其他：污染深度較淺（<5m）、重金屬濃度中等（100-1000mg/kg）的場地更適用，高濃度污染需結(jié)合其他技術(shù)（如化學(xué)淋洗）。4.論述環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主要步驟。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（ERA）是識(shí)別、分析和評(píng)估環(huán)境中潛在風(fēng)險(xiǎn)源對生態(tài)系統(tǒng)或人體健康的危害概率及后果的過程，主要步驟如下：①風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別：確定風(fēng)險(xiǎn)源（如化工企業(yè)的有毒物質(zhì)泄漏、核電站放射性物質(zhì)釋放）、受體（人群、敏感生態(tài)系統(tǒng)）及暴露途徑（吸入、攝入、皮膚接觸）。需收集污染源數(shù)據(jù)（物質(zhì)性質(zhì)、排放量）、環(huán)境介質(zhì)參數(shù)（大氣擴(kuò)散模型、水動(dòng)力條件）等。②暴露評(píng)估：量化受體暴露于污染物的強(qiáng)度和時(shí)間。通過模型模擬（如AERMOD大氣擴(kuò)散模型、WASP水質(zhì)模型）或現(xiàn)場監(jiān)測，計(jì)算不同暴露途徑下的污染物濃度（如空氣中苯的小時(shí)平均濃度、飲用水中砷的濃度）。③毒性評(píng)估：確定污染物的毒理學(xué)參數(shù)（如半數(shù)致死濃度LC??、參考劑量RfD），區(qū)分致癌性（劑量-反應(yīng)無閾值）和非致癌性（存在安全閾值）效應(yīng)。需參考權(quán)威數(shù)據(jù)庫（如IRIS、EFSA）的毒理學(xué)數(shù)據(jù)。④風(fēng)險(xiǎn)表征：結(jié)合暴露濃度和毒性參數(shù)，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)值。非致癌風(fēng)險(xiǎn)用危害商（HQ=暴露劑量/RfD），若HQ>1表示存在風(fēng)險(xiǎn)；致癌風(fēng)險(xiǎn)用致癌概率（CP=暴露劑量×斜率因子SF），通?？山邮芩綖?0??-10??。⑤風(fēng)險(xiǎn)管理建議：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)提出控制措施（如改進(jìn)工藝減少泄漏、設(shè)置防護(hù)距離、應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案），并進(jìn)行成本-效益分析，為決策者提供科學(xué)依據(jù)。三、論述題（每題15分，共30分）1.結(jié)合雙碳目標(biāo)，論述工業(yè)廢水處理中“資源化-低碳化”協(xié)同優(yōu)化的技術(shù)路徑與政策支撐。技術(shù)路徑：①能量回收：利用厭氧處理技術(shù)（如UASB、IC反應(yīng)器）將廢水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣（主要成分為CH?），替代化石能源。例如，高濃度有機(jī)廢水（如釀酒廢水）經(jīng)厭氧處理可產(chǎn)沼氣150-300m3/噸COD，發(fā)電效率約3kWh/m3，減少電網(wǎng)電力消耗（間接減碳）。②資源回收：-氮磷回收：通過鳥糞石（MAP）結(jié)晶技術(shù)從高氨氮、高磷廢水中回收磷酸銨鎂（MgNH?PO?·6H?O），作為緩釋肥（氮磷回收率>80%），替代化肥生產(chǎn)（化肥行業(yè)碳排放占全球3%）。-重金屬回收：采用電沉積技術(shù)從電鍍廢水中回收銅、鎳等金屬（回收率>90%），減少礦石開采（銅礦開采碳排放約2.5噸CO?/噸銅）。-水資源回用：通過膜技術(shù)（RO、NF）將處理后廢水回用于生產(chǎn)工藝（如冷卻用水），減少新鮮水取用量（工業(yè)用水占全球總用水量22%，節(jié)水間接減少水處理能耗）。③低碳工藝優(yōu)化：-好氧工藝節(jié)能：采用微孔曝氣器（氧轉(zhuǎn)移效率從傳統(tǒng)的10-15%提升至25-35%）、變頻風(fēng)機(jī)（根據(jù)需氧量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)風(fēng)量），降低曝氣能耗（占污水處理總能耗60-70%）。-短程硝化反硝化：控制反應(yīng)條件（低溶解氧、高pH）實(shí)現(xiàn)NH??→NO??→N?的短程路徑，減少氧消耗（節(jié)能25%）和碳源投加（節(jié)碳40%）。-耦合光伏/風(fēng)電：在污水處理廠屋頂或周邊建設(shè)光伏電站，滿足部分電耗需求（如某園區(qū)污水處理廠光伏裝機(jī)1MW，年減排CO?約800噸）。政策支撐：①財(cái)政激勵(lì)：對采用資源化技術(shù)（如氮磷回收、沼氣發(fā)電）的企業(yè)給予稅收減免（如增值稅即征即退）、補(bǔ)貼（按資源回收量給予0.5-1元/kg獎(jiǎng)勵(lì)）。②標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)：制定工業(yè)廢水資源化技術(shù)規(guī)范（如《高濃度有機(jī)廢水沼氣回收工程技術(shù)指南》），明確資源化產(chǎn)品（如再生水、回收金屬）的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)市場流通。③碳交易支持：將廢水處理中的減碳量（如沼氣替代化石燃料的CO?減排量、節(jié)能降耗的間接減排量）納入全國碳市場，允許企業(yè)通過出售碳配額獲得收益。④技術(shù)研發(fā)支持：設(shè)立專項(xiàng)基金（如“雙碳”環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新基金），支持低碳工藝（如厭氧氨氧化、微生物電解池MEC）的研發(fā)與示范，降低技術(shù)應(yīng)用成本。2.從環(huán)境介質(zhì)相互作用角度，分析微塑料在“大氣-水-土壤”多介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及控制策略。遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律：①大氣-水遷移：大氣中的微塑料（<5mm）可通過干沉降（重力作用）或濕沉降（降雨沖刷）進(jìn)入地表水體。研究表明，城市大氣微塑料沉降速率可達(dá)10-100個(gè)/m2·天，其中纖維類（來自紡織品）占比>60%；降水可使地表水中微塑料濃度增加20-50%（如長江口雨季微塑料豐度比旱季高35%）。②水-土壤遷移：河流、湖泊中的微塑料隨水流擴(kuò)散，部分被懸浮物吸附（如黏土礦物）沉積至底泥（沉積速率0.1-1g/m2·年）；農(nóng)業(yè)灌溉（使用再生水或受污染地表水）將水體微塑料帶入土壤（農(nóng)田土壤微塑料豐度可達(dá)103-10?個(gè)/kg）。③土壤-大氣遷移：風(fēng)力作用（如農(nóng)田翻耕）可將土壤表層微塑料（尤其是低密度的聚乙烯PE、聚丙烯PP）重新?lián)P起進(jìn)入大氣（起塵率約0.1-1%），形成“土壤-大氣”的二次循環(huán)。④多介質(zhì)轉(zhuǎn)化：微塑料在環(huán)境中發(fā)生物理破碎（機(jī)械磨損）、化學(xué)氧化（光降解、自由基攻擊）和生物降解（微生物分泌酶），粒徑逐漸減小至納米級(jí)（<1μm），表面含氧官能團(tuán)（-COOH、-OH）增加，親水性提高，遷移能力增強(qiáng)；同時(shí)，微塑料可作為“載體”吸附重金屬（如Pb、Cd）、有機(jī)污染物（如PAHs、PCBs），形成“微塑料-污染物”復(fù)合污染物，毒性放大?？刂撇呗裕孩僭搭^防控：-限制一次性塑料使用（如超薄塑料袋、塑料餐具），推廣可降解塑料（如PBAT、PLA），減少原生微塑料（如化妝品中的塑料微珠）的生產(chǎn)與排放。-加強(qiáng)工業(yè)排放監(jiān)管：要求塑料加工、紡織印染企業(yè)安裝高效除塵設(shè)備（如布袋除塵器，對微塑料捕集效率>95%），減少生產(chǎn)過程中微塑料的無組織排放。②過程阻斷：-提升污水處理廠微塑料去除效率：現(xiàn)有工藝（初沉池、活性污泥法）對微塑料的去除率約60-80%，可通過添加混凝劑（如PAC）或膜過濾（MF/UF）將去除率提升至95%以上；污泥處理時(shí)采用高溫堆肥（>55℃持續(xù)7天）或焚燒，減少污泥農(nóng)用導(dǎo)致的土壤微塑料污染。-強(qiáng)化地表徑流控制：在城市雨水管網(wǎng)中設(shè)置攔截設(shè)施（如格柵、沉淀塘），攔截地表徑流中的微塑料（可去除40-60%的大粒徑微塑料）。③末端修復(fù)：-水體修復(fù)：研發(fā)高效微塑料收集技術(shù)（如磁分離，利用Fe?O?改性微塑料實(shí)現(xiàn)磁捕獲）、生物降解技術(shù)（如分離能降解PE的細(xì)菌菌株Comamonastestosteroni）。-土壤修復(fù)：采用電動(dòng)修復(fù)（電場驅(qū)動(dòng)微塑料向電極遷移）或生物炭吸附（生物炭對微塑料的吸附容量可達(dá)50-100mg/g），降低土壤中微塑料濃度。④協(xié)同管理：建立跨介質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（大氣、水、土壤微塑料聯(lián)合監(jiān)測），制定微塑料環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（如地表水微塑料限值10個(gè)/L）；加強(qiáng)公眾教育（如“拒絕微珠”倡議），推動(dòng)全社會(huì)參與塑料污染治理。四、案例分析題（25分）背景：某沿?；@區(qū)（面積12km2）包含農(nóng)藥廠、染料廠、電鍍廠等企業(yè)，2024年周邊農(nóng)田（距園區(qū)邊界500m）出現(xiàn)水稻減產(chǎn)（較往年降低30%），土壤檢測顯示鎘（Cd）濃度為1.2mg/kg（GB15618-2018風(fēng)險(xiǎn)篩選值0.3mg/kg），地下水硝酸鹽（NO??-N）濃度85mg/L（GB/T14848-2017Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)20mg/L）。問題：1.分析園區(qū)可能的Cd和NO??-N污染來源及遷移路徑。（10分）2.提出土壤Cd污染的修復(fù)方案（需說明技術(shù)原理、關(guān)鍵參數(shù)及預(yù)期效果）。（10分）3.評(píng)估修復(fù)后環(huán)境效益（需包含生態(tài)、健康、經(jīng)濟(jì)維度）。（5分）答案：1.污染來源及遷移路徑：Cd污染來源：-電鍍廠：電鍍廢水中含Cd2?（鍍鎘工藝清洗水Cd濃度可達(dá)5-20mg/L），若廢水處理不達(dá)標(biāo)（如化學(xué)沉淀法未控制pH至10-11，導(dǎo)致Cd(OH)?沉淀不完全），通過滲坑排放或管網(wǎng)泄漏進(jìn)入土壤。-農(nóng)藥廠：部分含鎘農(nóng)藥（如福美鎘）生產(chǎn)過程中跑冒滴漏，或廢棄包裝隨意堆放，Cd隨雨水淋溶進(jìn)入土壤。-固廢處置：園區(qū)危廢填埋場（如含Cd電鍍污泥）防滲層破損（滲透系數(shù)>10??cm/s），滲濾液攜帶Cd污染周邊土壤。遷移路徑：Cd2?在土壤中以可交換態(tài)為主（占比約40-60%），可通過擴(kuò)散作用向周邊農(nóng)田遷移（遷移速率約0.1-0.5m/年）；降雨時(shí)，Cd隨地表徑流（流速0.1-0.3m/s）或下滲（滲透速率5-10mm/h）進(jìn)入地下水，形成水平和垂直方向的污染擴(kuò)散。NO??-N污染來源：-染料廠：染料中間體（如硝基苯）生產(chǎn)中使用硝酸（HNO?），廢水中NO??-N濃度可達(dá)500-1000mg/L，若生化處理（反硝化）效率低（脫氮率<70%），排放后進(jìn)入地下水。-農(nóng)藥廠：有機(jī)氮肥（如尿素）生產(chǎn)廢水未完全處理，或農(nóng)田過量施用氮肥（園區(qū)周邊農(nóng)田氮肥施用量達(dá)500kg/ha·年，遠(yuǎn)超推薦量200kg/ha·年），氮素淋溶進(jìn)入地下水。遷移路徑：NO??-N易溶于水，隨地下水流動(dòng)（水力坡度0.001-0.005，滲透系數(shù)10-100m/d）向園區(qū)下游擴(kuò)散，形成羽狀污染帶（長度可達(dá)1-3km）。2.土壤Cd污染修復(fù)方案：技術(shù)選擇：采用“化學(xué)鈍化+植物修復(fù)”聯(lián)合工藝（適用于中輕度污染土壤，Cd濃度1-2mg/kg）。技術(shù)原理：-化學(xué)鈍化：向土壤中添加鈍化劑（如羥基磷灰石HAP、生物炭），通過吸附（生物炭表面含氧官能團(tuán)與Cd2?絡(luò)合）、沉淀（HAP與Cd2?生成Cd??(PO?)?(OH)?沉淀）降低Cd的生物有效性。-植物修復(fù)：種植超積累植物（如東南景天，Cd富集系數(shù)>100，地上部Cd濃度可達(dá)1000-5000mg/kg），通過根系吸收將Cd轉(zhuǎn)移至地上部，收獲后集中處理（如低溫?zé)峤?，Cd回收率>90%）。關(guān)鍵參數(shù)：-鈍化劑投加量：生物炭（粒徑<2mm）投加量5%（w/w），HAP投加量2%（w/w），混合均勻后翻耕（深度20cm），