2025年大學(xué)《化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——化學(xué)測(cè)量技術(shù)在環(huán)境地球化學(xué)研究中的應(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。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在環(huán)境地球化學(xué)樣品分析中，為了消除基體效應(yīng)干擾，常采用的方法是（）。A.標(biāo)準(zhǔn)加入法B.內(nèi)標(biāo)法C.系統(tǒng)空白法D.化學(xué)沉淀法2.下列哪種分析技術(shù)通常用于測(cè)定環(huán)境水樣中痕量金屬的形態(tài)？（）A.原子吸收光譜法(AAS)B.電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)C.氣相色譜法(GC)D.離子色譜法(IC)3.用于測(cè)定大氣降水樣品中pH值時(shí)，最適合的測(cè)量電極為（）。A.玻璃電極B.銀/氯化銀電極C.鋅/氯化鋅電極D.氫電極4.在土壤樣品前處理中，濕法消解通常使用的酸不包括（）。A.王水B.高氯酸C.硝酸D.氫氟酸5.環(huán)境地球化學(xué)中，利用同位素比值變化來示蹤物質(zhì)來源或遷移路徑的技術(shù)是（）。A.化學(xué)發(fā)光分析B.X射線熒光光譜法(XRF)C.穩(wěn)定同位素比值分析D.原子吸收光譜法(AAS)6.測(cè)量環(huán)境樣品時(shí)，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏高的一種誤差通常是（）。A.系統(tǒng)誤差B.隨機(jī)誤差C.系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的疊加D.方法空白引入的誤差7.下列哪種技術(shù)常用于測(cè)定環(huán)境樣品中總有機(jī)碳(TOC)？（）A.原子熒光光譜法(AFS)B.碳酸氣相色譜法C.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)D.離子選擇性電極法8.在進(jìn)行水體中重金屬形態(tài)分析時(shí)，常用的樣品保存方法是加入（）。A.稀硝酸B.氫氧化鈉C.乙腈D.聚乙烯吡咯烷酮(PVP)9.利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境樣品現(xiàn)場(chǎng)快速分析時(shí)，其主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.極高的靈敏度B.無需樣品前處理C.可進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)分析D.可同時(shí)測(cè)定多種元素10.評(píng)價(jià)一種環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法準(zhǔn)確性的常用指標(biāo)是（）。A.精密度B.靈敏度C.回收率D.選擇性二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上）1.化學(xué)測(cè)量技術(shù)為環(huán)境地球化學(xué)研究提供了獲取________和________數(shù)據(jù)的手段。2.在環(huán)境樣品分析中，選擇合適的________和________是獲得可靠結(jié)果的關(guān)鍵。3.________是指測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值或約定真值之間的一致程度。4.環(huán)境地球化學(xué)樣品的前處理通常包括樣品的采集、__________、分解和__________等步驟。5.________技術(shù)常用于測(cè)定土壤、沉積物等固體樣品中的元素含量。6.利用________比值可以研究大氣污染物的來源和擴(kuò)散特征。7.________是指分析方法能檢出被測(cè)物質(zhì)的最小濃度或最小量。8.為了減少環(huán)境樣品在保存和運(yùn)輸過程中元素形態(tài)的變化，常需要加入__________。9.________光譜法是利用分子對(duì)特定波長光的吸收來進(jìn)行分析的方法。10.ICP-MS技術(shù)結(jié)合了電感耦合等離子體的高溫激發(fā)和質(zhì)譜的選擇性檢測(cè)，在環(huán)境地球化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，可用于測(cè)定__________。三、名詞解釋（每題4分，共16分）1.基體效應(yīng)2.環(huán)境地球化學(xué)示蹤3.分析靈敏度4.微量元素四、簡答題（每題6分，共24分）1.簡述選擇化學(xué)測(cè)量方法時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。2.簡述環(huán)境樣品前處理中，濕法消解和干法消解的主要區(qū)別。3.簡述ICP-OES和AAS在測(cè)定環(huán)境樣品中金屬元素時(shí)各自的主要優(yōu)缺點(diǎn)。4.簡述穩(wěn)定同位素技術(shù)在環(huán)境地球化學(xué)研究中的主要應(yīng)用領(lǐng)域。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述化學(xué)測(cè)量技術(shù)在解決環(huán)境污染問題（如污染溯源、污染評(píng)價(jià)、治理效果監(jiān)測(cè)）中的作用。2.論述在進(jìn)行環(huán)境地球化學(xué)樣品分析時(shí)，保證樣品代表性、防止樣品污染的重要性及常用措施。六、綜合應(yīng)用題（每題12分，共24分）1.某研究項(xiàng)目旨在調(diào)查某工業(yè)區(qū)周邊土壤的重金屬污染情況。請(qǐng)簡述從樣品采集、前處理、元素測(cè)定到數(shù)據(jù)分析與解釋的全過程，并說明每個(gè)環(huán)節(jié)需要注意的關(guān)鍵問題。2.假設(shè)需要測(cè)定某湖泊沉積物中總磷(TP)和可溶性磷(SolubleP)的含量。請(qǐng)分別設(shè)計(jì)這兩種形態(tài)測(cè)定的大致分析步驟（包括樣品預(yù)處理和分析方法選擇），并說明選擇相應(yīng)方法的理由。試卷答案一、選擇題1.A2.D3.A4.D5.C6.A7.B8.A9.B10.C二、填空題1.元素組成，元素分布2.分析方法，樣品前處理3.準(zhǔn)確度4.破碎，消解5.X射線熒光光譜法(XRF)6.穩(wěn)定同位素7.最低檢出限(LOD)8.強(qiáng)酸（如硝酸或鹽酸）9.吸收光譜法10.痕量元素三、名詞解釋1.基體效應(yīng)：指樣品中除待測(cè)元素外，其他組分（基體）對(duì)測(cè)量過程或待測(cè)組分信號(hào)產(chǎn)生干擾效應(yīng)的現(xiàn)象。2.環(huán)境地球化學(xué)示蹤：利用地球化學(xué)示蹤劑（如穩(wěn)定同位素、放射性同位素、指示礦物或元素）的地球化學(xué)行為（如豐度變化、比值變化、遷移路徑）來研究環(huán)境地球化學(xué)過程、物質(zhì)來源、遷移轉(zhuǎn)化和混合比例等。3.分析靈敏度：指分析方法能檢出被測(cè)物質(zhì)的最小濃度或最小量，通常用最低檢出限(LOD)或定量檢出限(LOQ)來表示。4.微量元素：指在環(huán)境樣品中含量通常低于1%的元素，其測(cè)定需要高靈敏度的分析技術(shù)和嚴(yán)格的前處理措施。四、簡答題1.選擇化學(xué)測(cè)量方法時(shí)應(yīng)考慮的主要因素包括：①待測(cè)元素的種類和含量水平（痕量、微量、常量）；②樣品類型和基體復(fù)雜性；③所需信息的類型（總量、形態(tài)、分布、來源等）；④測(cè)量速度和通量要求；⑤儀器的可獲得性、成本和操作復(fù)雜度；⑥分析結(jié)果的準(zhǔn)確度、精密度和可靠性要求；⑦環(huán)境保護(hù)和安全因素。2.濕法消解和干法消解的主要區(qū)別在于：①濕法消解是在酸性或堿性溶液中，借助加熱和/或氧化劑（如硝酸、高氯酸、氫氟酸等）溶解樣品，操作相對(duì)快速，對(duì)某些難溶元素（如硅、鋁、鎢）效果好，但可能存在揮發(fā)性物質(zhì)的損失和酸霧污染；②干法消解是在高溫烘箱或馬弗爐中，通過逐步加熱（先低溫灰化有機(jī)物，再高溫熔融）使樣品分解，操作相對(duì)緩慢，避免了酸霧污染，適用于樣品量較大或需要避免揮發(fā)性物質(zhì)損失的情況，但可能需要添加助熔劑，且對(duì)某些元素（如堿金屬、堿土金屬）的回收率可能較低。3.ICP-OES和AAS的主要優(yōu)缺點(diǎn)比較：①ICP-OES：優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)測(cè)定多種元素（多通道）；線性范圍寬；基體效應(yīng)相對(duì)較小（得益于惰性等離子體）；可測(cè)定元素種類多（包括大部分金屬和非金屬）；樣品消耗量少；通量高。缺點(diǎn)是對(duì)于痕量元素的靈敏度相對(duì)較低；對(duì)于某些元素（如堿金屬、堿土金屬）的準(zhǔn)確度可能受基體效應(yīng)影響較大；譜線重疊問題可能更復(fù)雜。②AAS：優(yōu)點(diǎn)是靈敏度極高，特別適用于痕量和超痕量元素的測(cè)定（尤其是石墨爐AAS）；儀器相對(duì)簡單，成本較低；對(duì)于特定元素（如Hg,As,Se,Sb等）的測(cè)定性能優(yōu)越。缺點(diǎn)是通常只能單元素測(cè)定；線性范圍較窄；易受基體效應(yīng)影響（尤其是火焰AAS）；樣品引入量較大。4.穩(wěn)定同位素技術(shù)在環(huán)境地球化學(xué)研究中的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：①物質(zhì)來源示蹤：利用不同來源物質(zhì)具有不同的同位素組成特征，來追蹤污染物的來源（如確定污水、化肥、工業(yè)排放物的貢獻(xiàn)）；②地球化學(xué)過程示蹤：研究元素在環(huán)境介質(zhì)（水、土壤、大氣、生物體）中的遷移轉(zhuǎn)化過程，如水循環(huán)、沉積物沉積過程、生物地球化學(xué)循環(huán)等；③污染擴(kuò)散和混合比例研究：分析污染物在空間上的分布變化，計(jì)算不同來源污染物的混合比例；④生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：研究同位素在生物體內(nèi)的富集和分配規(guī)律，用于評(píng)估污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響；⑤全球變化研究：利用大氣、海洋、冰芯等環(huán)境樣品中的同位素記錄，研究氣候變化、構(gòu)造活動(dòng)等地質(zhì)年代和地球系統(tǒng)過程。五、論述題1.化學(xué)測(cè)量技術(shù)在解決環(huán)境污染問題中發(fā)揮著核心作用。首先，通過高靈敏度的化學(xué)測(cè)量方法（如ICP-MS,AAS,GC-MS,ICP-OES等），可以準(zhǔn)確測(cè)定環(huán)境介質(zhì)（水、氣、土、固廢、生物體）中污染物的種類和含量，為污染識(shí)別和污染程度評(píng)估提供定量的科學(xué)依據(jù)。其次，結(jié)合樣品前處理技術(shù)（如萃取、分離、富集）和形態(tài)分析技術(shù)，可以識(shí)別污染物存在的形態(tài)，因?yàn)椴煌螒B(tài)的污染物具有不同的生態(tài)毒理效應(yīng)和環(huán)境行為，這對(duì)于污染溯源和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估至關(guān)重要。再次，化學(xué)測(cè)量技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)污染物的時(shí)空分布變化，追蹤污染物的遷移轉(zhuǎn)化路徑，評(píng)估污染擴(kuò)散范圍，為制定有效的污染控制和管理策略提供動(dòng)態(tài)信息。此外，在污染治理過程中，化學(xué)測(cè)量技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)治理效果，確保污染物得到有效去除或無害化處理。最后，新興的現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)量技術(shù)（如LIBS,portableAAS,portableGC）能夠在現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)獲取數(shù)據(jù)，提高了環(huán)境監(jiān)測(cè)的時(shí)效性和效率?？傊瘜W(xué)測(cè)量學(xué)為環(huán)境污染的“監(jiān)測(cè)-評(píng)估-溯源-控制-治理-驗(yàn)證”全鏈條提供了不可或缺的技術(shù)支撐。2.在進(jìn)行環(huán)境地球化學(xué)樣品分析時(shí)，保證樣品代表性和防止樣品污染至關(guān)重要，因?yàn)槿魏纹疃伎赡軐?dǎo)致分析結(jié)果失真，無法真實(shí)反映環(huán)境狀況，進(jìn)而影響環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、污染溯源和決策制定的準(zhǔn)確性。保證樣品代表性是指所采集和分析的樣品必須能夠真實(shí)地代表其來源的整個(gè)環(huán)境介質(zhì)或生態(tài)系統(tǒng)。對(duì)于水體樣品，要注意采集位置的選擇（如河流上游、下游、排污口附近、不同水層）、采樣時(shí)間（考慮季節(jié)變化、水文條件）和采樣方法（避免擾動(dòng)底部沉積物、混入空氣），并盡快進(jìn)行分析或進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋４嫣幚恚ㄈ缂尤牍潭▌?duì)于土壤樣品，要遵循系統(tǒng)采樣方法（如網(wǎng)格法、隨機(jī)法、分層法），確保樣品覆蓋整個(gè)研究區(qū)域，注意去除石塊、植物根系等雜物，混合均勻后按四分法取足量樣品。對(duì)于沉積物樣品，需考慮沉積環(huán)境的特點(diǎn)，采用合適的采樣器（如抓斗式、箱式），避免擾動(dòng)上部近代沉積層或混入近代物質(zhì)。防止樣品污染是保證分析結(jié)果準(zhǔn)確性的另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。污染主要來源于樣品采集、運(yùn)輸、保存、制備和分析過程中。為防止污染，應(yīng)使用潔凈的采樣容器（預(yù)先用待測(cè)溶液清洗多次），佩戴手套操作，避免手直接接觸樣品，使用潔凈的試劑和器皿進(jìn)行前處理，必要時(shí)在惰性氣氛（如氮?dú)猓┫虏僮?。?duì)于易揮發(fā)性或易吸附損失的元素，需采取密封容器、低溫保存、快速分析等措施。分析過程中，儀器需徹底清潔和校準(zhǔn)，采用空白試驗(yàn)、平行樣、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)監(jiān)控等方法進(jìn)行質(zhì)量控制，以識(shí)別和消除潛在的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，確保最終獲得可靠、可信的環(huán)境地球化學(xué)數(shù)據(jù)。六、綜合應(yīng)用題1.調(diào)查工業(yè)區(qū)周邊土壤重金屬污染情況的過程：①樣品采集：根據(jù)研究目的和區(qū)域特征，確定采樣點(diǎn)位（考慮污染源位置、下風(fēng)向區(qū)域、周邊植被、土地利用類型等），采用系統(tǒng)采樣（如網(wǎng)格法）或分層采樣方法，采集表層土壤（通常0-20cm），確保樣品具有代表性。采集過程中記錄樣品信息（地點(diǎn)、深度、GPS坐標(biāo)、地貌、植被等）。②樣品前處理：樣品風(fēng)干后去除石塊、植物根系等雜質(zhì)，研磨過篩（如60目）。根據(jù)待測(cè)重金屬元素的性質(zhì)和樣品基體特點(diǎn)，選擇合適的消解方法（如王水-硝酸消解法，對(duì)于含硅、鋁高的樣品可加入氫氟酸輔助分解），使用微波消解儀提高效率和安全性。消解后可能需要定容、過濾或稀釋至合適濃度。③元素測(cè)定：選擇合適的分析技術(shù)測(cè)定目標(biāo)重金屬元素。對(duì)于大部分金屬元素（如Cu,Pb,Cd,Zn,As,Hg,Cr等），ICP-MS或ICP-OES是常用的方法，其中ICP-MS具有更高的靈敏度，適用于痕量元素測(cè)定。對(duì)于特定元素（如Hg），可選用冷蒸氣原子熒光光譜法(CV-AFS)。測(cè)定前需對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)（使用標(biāo)準(zhǔn)溶液系列或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)），并運(yùn)行空白、質(zhì)控樣和平行樣。④數(shù)據(jù)分析與解釋：將測(cè)得結(jié)果與相關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（如《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》）進(jìn)行比較，評(píng)估污染程度和風(fēng)險(xiǎn)。計(jì)算污染物空間分布特征，分析污染熱點(diǎn)區(qū)域。結(jié)合污染源信息、地形地貌、水文條件等，探討污染來源（點(diǎn)源、面源）。利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法（如Kriging插值）繪制污染濃度空間分布圖。必要時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（如相關(guān)性分析、主成分分析），研究重金屬元素間的關(guān)聯(lián)性和潛在來源。最終形成綜合評(píng)估報(bào)告，提出污染治理建議。2.測(cè)定湖泊沉積物中總磷(TP)和可溶性磷(SolubleP)的分析步驟：①總磷(TP)測(cè)定步驟：a.樣品采集：采集表層沉積物樣品，現(xiàn)場(chǎng)去除上部水層，用抓斗式采樣器采集，盡快運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。b.前處理：樣品風(fēng)干、研磨、過篩（如80目）。準(zhǔn)確稱取一定量（如0.5g）均勻樣品，置于瓷坩堝中。c.消解：加入濃硫酸和過氧化氫混合酸（或硝酸-高氯酸），在馬弗爐中高溫（如550℃）加熱消解，直至樣品完全變成白色或近白色，消解過程中可能需要補(bǔ)加酸。d.定容：冷卻后，用去離子水或稀鹽酸定容至一定體積。e.測(cè)定：采用鉬藍(lán)比色法，在分光光度計(jì)上測(cè)定吸光度，根據(jù)校準(zhǔn)曲線計(jì)算TP含量。也可選擇ICP-OES或ICP-MS進(jìn)行測(cè)定，后者靈敏度更高，結(jié)果更準(zhǔn)確。②可溶性磷(SolubleP)測(cè)定步驟：a.樣品準(zhǔn)備：取與測(cè)定TP相同的樣品