2025年大學(xué)《自然地理與資源環(huán)境》專業(yè)題庫——地球化學(xué)在水資源污染中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是最符合題意的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)。）1.在水-巖相互作用過程中，下列哪種元素/離子最容易發(fā)生地球化學(xué)循環(huán)變化，并顯著影響水化學(xué)特征？A.SiO???B.Ca2?C.Cl?D.HCO??2.根據(jù)水化學(xué)類型判別法，當(dāng)水體主要陽離子為Na?,K?，主要陰離子為HCO??時(shí)，該水體最可能屬于？A.堿性水B.酸性水C.礦化度低的中性水D.鈉質(zhì)鹽湖水3.在利用穩(wěn)定同位素進(jìn)行水體來源示蹤時(shí)，對(duì)于區(qū)分不同降水來源（如雨水、地表徑流、地下水）主要依據(jù)的是哪一組同位素？A.δ13C和δ1?NB.δD和δ1?OC.3H和1?CD.Rb/Sr和U/Pa4.某污染事件中，下游水體中的特定重金屬濃度遠(yuǎn)高于上游和背景值。結(jié)合地球化學(xué)原理，初步判斷該污染最可能是？A.穩(wěn)定來源的慢性污染B.不穩(wěn)定來源的瞬時(shí)污染C.地下水自然背景升高D.生物富集作用導(dǎo)致5.利用3H（氚）進(jìn)行地下水年齡估算時(shí)，主要基于其？A.放射性衰變規(guī)律B.地球化學(xué)分餾特性C.水文地質(zhì)參數(shù)D.生物富集能力6.水體中溶解氧（DO）的地球化學(xué)意義是什么？A.唯一可靠的有機(jī)污染指標(biāo)B.影響金屬離子溶解度和遷移路徑的關(guān)鍵因素C.直接衡量水體的酸堿度D.反映水體的溫度變化7.某河流沉積物中出現(xiàn)異常高的放射性同位素1?C（碳-14）活度，最可能的解釋是？A.沉積物形成年代較近B.近期核試驗(yàn)沉降物影響C.地下水流入導(dǎo)致D.生物活動(dòng)強(qiáng)烈分解有機(jī)質(zhì)8.地球化學(xué)背景值對(duì)于水資源污染評(píng)估的主要作用是？A.直接確定污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)B.提供判斷水體是否受污染的參照基準(zhǔn)C.計(jì)算污染物的遷移轉(zhuǎn)化速率D.預(yù)測污染的長期影響9.在進(jìn)行地下水污染源解析時(shí)，若發(fā)現(xiàn)某區(qū)域地下水硝酸鹽含量異常升高，且δ1?N和δ13C值均顯著偏離大氣降水和主要天然來源，最可能的污染來源是？A.沼氣池滲漏B.農(nóng)業(yè)化肥施用C.工業(yè)廢水排放D.地表徑流淋濾10.地球化學(xué)方法在水污染修復(fù)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在？A.直接物理清除污染物B.通過改變環(huán)境條件促進(jìn)污染物轉(zhuǎn)化或遷移C.理論上指導(dǎo)修復(fù)方案的選擇和效果評(píng)估D.替代所有傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)二、名詞解釋（每小題3分，共15分。請(qǐng)用簡潔的語言解釋下列名詞的含義。）1.地球化學(xué)背景值2.水化學(xué)類型3.穩(wěn)定同位素分餾4.放射性同位素示蹤5.水巖相互作用三、簡答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)簡要回答下列問題。）1.簡述水化學(xué)分析中，確定主要離子類型和含量變化的意義。2.簡述利用δD-δ1?O關(guān)系圖解進(jìn)行水體來源示蹤的基本原理。3.簡述地下水中氚（3H）含量升高可能的環(huán)境地球化學(xué)原因。4.簡述地球化學(xué)方法在識(shí)別地下水污染類型（點(diǎn)源或面源）方面的應(yīng)用思路。四、計(jì)算題（每小題6分，共12分。請(qǐng)根據(jù)要求進(jìn)行計(jì)算，并簡要說明計(jì)算意義或結(jié)果含義。）1.某水體樣品中測得δD=-60‰(VPW),δ1?O=-8‰(VSMOW)。請(qǐng)利用標(biāo)準(zhǔn)的水-大氣分餾方程（或經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式），估算該水體樣品的大氣降水來源的相對(duì)豐度（或年齡指示意義，假設(shè)其為末次盛冰期以來的降水）。2.某地下水樣品中測得NO??濃度為30mg/L。已知該區(qū)域地下水背景值為5mg/L，請(qǐng)計(jì)算該樣品的硝酸鹽污染倍數(shù)（NO??PollutionFactor=測得濃度/背景值），并簡述該值所反映的污染狀況。五、論述題（每小題10分，共20分。請(qǐng)結(jié)合地球化學(xué)原理，深入分析和闡述下列問題。）1.論述穩(wěn)定同位素（δD,δ1?O,δ13C,δ1?N等）在區(qū)分不同類型水體污染源（如生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)面源污染等）方面的應(yīng)用潛力和局限性。2.論述地球化學(xué)原理在評(píng)估地下水污染對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)方面的應(yīng)用途徑和挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.B5.A6.B7.A8.B9.B10.C二、名詞解釋1.地球化學(xué)背景值：指在未受顯著人為活動(dòng)影響的自然環(huán)境中，某元素、化合物或同位素存在的自然濃度或比率范圍，作為環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的參照基準(zhǔn)。2.水化學(xué)類型：根據(jù)水中主要離子（陽離子和陰離子）的相對(duì)含量和特征，對(duì)水體化學(xué)成分進(jìn)行的分類，通常用簡明的水化學(xué)式表示，反映水體的形成過程和來源。3.穩(wěn)定同位素分餾：指在物理或化學(xué)過程中，由于不同同位素原子質(zhì)量差異，導(dǎo)致它們?cè)谙嚯H分配或反應(yīng)速率上出現(xiàn)微小差異，從而造成不同同位素相對(duì)豐度發(fā)生改變的現(xiàn)象。4.放射性同位素示蹤：利用放射性同位素作為示蹤劑，通過監(jiān)測其在環(huán)境介質(zhì)中的遷移、轉(zhuǎn)化和分布過程，來研究物質(zhì)循環(huán)、污染物來源、遷移路徑和速率等環(huán)境問題的技術(shù)。5.水巖相互作用：指地表水（或地下水）與巖石、土壤等固體相之間發(fā)生的物理、化學(xué)和生物地球化學(xué)過程，包括溶解、沉淀、吸附-解吸、交換等，是影響水體化學(xué)成分的主要因素。三、簡答題1.水化學(xué)分析中，確定主要離子類型和含量變化的意義在于：識(shí)別水體的基本化學(xué)特征和形成環(huán)境；判斷水體的主要來源（如大氣降水、地表徑流、地下水、巖溶水等）；評(píng)估水體的水化學(xué)類型（如HCO?-Ca·Mg型、SO?-Na·K型等）；評(píng)價(jià)水體的水質(zhì)狀況（如礦化度、酸堿度、硬度、是否為污染水體等）；為污染源解析和地下水管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2.利用δD-δ1?O關(guān)系圖解進(jìn)行水體來源示蹤的基本原理是：不同來源的水體（如不同降水事件、不同地表水體、不同地下水系統(tǒng)）具有獨(dú)特的δD和δ1?O值組合，形成不同的點(diǎn)或區(qū)域。通過測量待研究水體的δD和δ1?O值，在標(biāo)準(zhǔn)化的δD-δ1?O關(guān)系圖（如全球降水線GIL或當(dāng)?shù)貐⒖季€）上確定其位置，可以將其與已知來源的水體進(jìn)行比較，從而推斷其可能的來源、混合比例或蒸發(fā)/降水過程的影響程度。3.地下水中氚（3H）含量升高可能的環(huán)境地球化學(xué)原因包括：大氣核試驗(yàn)產(chǎn)生的氚水（HTO）通過降水、灌溉、包氣帶入滲進(jìn)入地下水系統(tǒng)并儲(chǔ)存起來；核設(shè)施（如核電站、研究堆）的冷卻水或廢水泄漏到地下水；含有氚的工業(yè)廢水或生活污水直接或間接污染地下水。4.地球化學(xué)方法在識(shí)別地下水污染類型（點(diǎn)源或面源）方面的應(yīng)用思路主要是：對(duì)比分析污染羽前沿和后緣、不同監(jiān)測點(diǎn)的水化學(xué)組分特征和變化趨勢。點(diǎn)源污染通常表現(xiàn)為污染物濃度在空間上分布相對(duì)集中、峰值高，且成分可能與排放源一致；面源污染則表現(xiàn)為污染物濃度在空間上分布相對(duì)彌散、峰值相對(duì)較低但范圍廣，且成分可能與區(qū)域背景或多種來源有關(guān)。還可以結(jié)合地球化學(xué)背景值、同位素示蹤（如δD,δ1?O,δ2H,δ13C,3H等）和地下水年齡測定等手段進(jìn)行綜合判斷。四、計(jì)算題1.（示例計(jì)算過程：假設(shè)使用標(biāo)準(zhǔn)方程，水-大氣分餾，δD=8δ1?O+10.8‰。則δ1?O=(-60-10.8)/8=-8.85‰。若假設(shè)為現(xiàn)代大氣降水，其δD≈-60‰，δ1?O≈-8‰。樣品δ1?O（-8.85‰）比現(xiàn)代降水（-8‰）略重，可能指示樣品形成時(shí)相對(duì)濕度較低或經(jīng)歷了輕微的蒸發(fā)濃縮，或者其來源降水本身就偏重。若結(jié)合年齡解釋，需查閱當(dāng)?shù)卅腄-δ1?O關(guān)系圖或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，估算其相對(duì)于現(xiàn)代降水的年齡差。）（結(jié)果含義：該水體樣品的δ1?O值接近現(xiàn)代降水，δD值也符合。若視為現(xiàn)代降水，其來源相對(duì)簡單。若δ1?O略重，可能暗示輕微的蒸發(fā)濃縮或非現(xiàn)代降水來源。計(jì)算意義在于利用同位素分餾規(guī)律，反推水體的形成環(huán)境或來源特征，為年齡估算或來源示蹤提供信息。）2.硝酸鹽污染倍數(shù)=30mg/L/5mg/L=6。（結(jié)果含義：該地下水樣品的硝酸鹽濃度為背景值的6倍。污染倍數(shù)大于1表明存在硝酸鹽污染。數(shù)值越大，污染越嚴(yán)重。該值反映了相對(duì)于自然背景的污染程度，是初步判斷污染狀況的快速指標(biāo)。）五、論述題1.穩(wěn)定同位素（δD,δ1?O,δ13C,δ1?N等）在區(qū)分不同類型水體污染源方面的應(yīng)用潛力在于：不同污染源（如生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)徑流）具有不同的生物地球化學(xué)過程和初始同位素組成，導(dǎo)致其排放的污染物（如溶解性有機(jī)物、硝酸鹽、硫酸鹽等）具有獨(dú)特的同位素特征。通過測量水體中污染物的同位素組成，并與已知來源的同位素特征或自然背景值進(jìn)行比較，可以有效區(qū)分污染源類型。例如，農(nóng)業(yè)硝酸鹽污染通常顯示較高的δ1?N和δ13C值，而生活污水硝酸鹽則可能具有較低的δ1?N值。同位素示蹤可以提供定量的混合比例信息，且不易受污染物濃度變化的影響。局限性在于：同位素比值易受環(huán)境過程（如蒸發(fā)、水-巖相互作用、生物活動(dòng)）的改造，可能導(dǎo)致源識(shí)別信號(hào)減弱或失真；需要準(zhǔn)確的已知來源同位素?cái)?shù)據(jù)作為對(duì)比參考；對(duì)于成分復(fù)雜的混合污染源，區(qū)分難度可能增大；同位素方法通常只能指示污染物的“來源性質(zhì)”，而不能直接確定具體的污染源位置。2.地球化學(xué)原理在評(píng)估地下水污染對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)方面的應(yīng)用途徑包括：通過水化學(xué)分析識(shí)別和量化存在于地下水中的有害物質(zhì)（如重金屬、硝酸鹽、砷、氟化物、揮發(fā)性有機(jī)物等），確定其濃度水平和空間分布；利用地球化學(xué)背景值和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型（結(jié)合劑量-反應(yīng)關(guān)系），評(píng)估這些污染物通過飲用水途徑對(duì)人體健康（如神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等）的潛在非致癌風(fēng)險(xiǎn)和致癌風(fēng)險(xiǎn)；研究污染物在地下水中的遷移轉(zhuǎn)化行為（如吸附、解吸、氧化還原、沉淀、揮發(fā)等），預(yù)測其在地下環(huán)境中的歸趨和人體暴露途徑的變遷；