2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生態(tài)學(xué)視角下的城市綠地建設(shè)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每小題4分，共20分）1.生態(tài)服務(wù)功能2.城市熱島效應(yīng)3.植物耐受性4.化感作用5.植物修復(fù)二、簡(jiǎn)答題（每小題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述城市綠地系統(tǒng)對(duì)城市微氣候調(diào)節(jié)的主要作用及其相關(guān)的化學(xué)生物學(xué)原理。2.比較城市綠地中兩種不同功能（如公園綠地與防護(hù)綠地）在生物多樣性保護(hù)目標(biāo)上的差異。3.植物如何吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)土壤中的重金屬？簡(jiǎn)述影響植物吸收的關(guān)鍵因素。4.簡(jiǎn)述城市綠地水體中氮磷污染的主要來源，并列舉兩種基于化學(xué)生物學(xué)原理的生態(tài)修復(fù)策略。5.植物化感作用在城市綠地建設(shè)中有哪些潛在的應(yīng)用價(jià)值？三、論述題（每小題15分，共30分）1.結(jié)合植物生理生化過程，論述城市綠地植物在緩解空氣污染方面的作用機(jī)制，并分析不同植物種類選擇的重要性。2.以雨水花園為例，論述其在城市雨洪管理中的生態(tài)學(xué)功能，并說明其中涉及的關(guān)鍵化學(xué)生物學(xué)過程及設(shè)計(jì)考慮因素。四、案例分析題（20分）某中等規(guī)模城市計(jì)劃在市中心建成區(qū)邊緣規(guī)劃一片新的城市綠地，該區(qū)域現(xiàn)狀為輕度污染的工業(yè)區(qū)遺址，土壤存在一定的重金屬富集，周邊有居民區(qū)和交通干道。請(qǐng)結(jié)合生態(tài)學(xué)原理和化學(xué)生物學(xué)知識(shí)，分析在規(guī)劃設(shè)計(jì)此城市綠地時(shí)需要重點(diǎn)考慮的生態(tài)問題，并提出至少三種具體的、基于生態(tài)修復(fù)理念的建設(shè)與管理建議。試卷答案一、名詞解釋1.生態(tài)服務(wù)功能：指城市綠地系統(tǒng)通過其生態(tài)過程，為人類提供各種惠益，如調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣與水體、涵養(yǎng)水源、保持土壤、維護(hù)生物多樣性、提供游憩空間和美學(xué)價(jià)值等。**解析思路：*考察對(duì)城市綠地核心價(jià)值的理解。需答出其主體（城市綠地系統(tǒng)）、方式（生態(tài)過程）、對(duì)象（人類）以及提供的具體惠益類型。2.城市熱島效應(yīng)：指城市區(qū)域的氣溫高于其周邊郊區(qū)的現(xiàn)象。城市綠地通過蒸騰作用冷卻、增加遮蔭、改變地表反照率等方式可緩解熱島效應(yīng)。**解析思路：*考察對(duì)城市氣候特征的理解。需答出定義（城市比郊區(qū)熱）、原因（城市地表性質(zhì)、人為熱等）、并點(diǎn)出城市綠地緩解該效應(yīng)的機(jī)制。3.植物耐受性：指植物個(gè)體或種群在受到不利環(huán)境因子（如污染、鹽堿、干旱、高溫等）脅迫時(shí)，能夠維持正常生長(zhǎng)或僅受輕微傷害的能力。涉及化學(xué)生物學(xué)機(jī)制如酶系統(tǒng)保護(hù)、離子平衡調(diào)節(jié)、滲透調(diào)節(jié)等。**解析思路：*考察對(duì)植物適應(yīng)性的理解。需答出定義（對(duì)不利環(huán)境因子的承受力）、并關(guān)聯(lián)到植物生理生化層面的耐受機(jī)制。4.化感作用：指植物通過釋放化學(xué)物質(zhì)到環(huán)境中，影響其他植物（或微生物）的生長(zhǎng)、發(fā)育甚至存活的現(xiàn)象。在城市綠地中可用于抑制雜草或改善群落結(jié)構(gòu)。**解析思路：*考察對(duì)植物間化學(xué)信息傳遞的理解。需答出定義（植物釋放化學(xué)物質(zhì)影響他者）、作用對(duì)象及在城市綠地中的一種潛在應(yīng)用。5.植物修復(fù)：指利用植物的生命活力及其根系分泌的酶和微生物的協(xié)同作用，去除、轉(zhuǎn)化或穩(wěn)定環(huán)境（特別是土壤和水中）中的污染物，從而改善環(huán)境質(zhì)量的一種生態(tài)修復(fù)技術(shù)。**解析思路：*考察對(duì)一種特定環(huán)境修復(fù)技術(shù)的理解。需答出定義（利用植物修復(fù)污染物）、作用方式（植物本身及與微生物協(xié)同）、應(yīng)用對(duì)象（土壤、水體）。二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述城市綠地系統(tǒng)對(duì)城市微氣候調(diào)節(jié)的主要作用及其相關(guān)的化學(xué)生物學(xué)原理。*作用：調(diào)節(jié)溫度（降溫）、增加濕度（增濕）、改變風(fēng)場(chǎng)（緩風(fēng)）、吸收污染物（凈化空氣）。*化學(xué)生物學(xué)原理：降溫主要通過植物的蒸騰作用（水分蒸發(fā)吸熱）和遮蔭（減少太陽(yáng)輻射直接加熱地表）實(shí)現(xiàn)；增濕直接源于蒸騰作用；風(fēng)場(chǎng)改變與綠地形態(tài)（如高大喬木形成的林帶）有關(guān)；凈化空氣涉及植物葉片表面的物理吸附（如角質(zhì)層、蠟質(zhì)）和化學(xué)吸收/轉(zhuǎn)化（如活性炭吸附位點(diǎn)、酶促降解污染物）。**解析思路：*要求結(jié)合生態(tài)現(xiàn)象（微氣候調(diào)節(jié)）與化學(xué)生物學(xué)機(jī)制。需先列舉綠地的主要調(diào)節(jié)功能，再分別解釋每種功能涉及的具體生態(tài)過程，并點(diǎn)明其中涉及的植物生理生化原理，如蒸騰作用、光合/呼吸作用與能量平衡、葉片表面特性等。2.比較城市綠地中兩種不同功能（如公園綠地與防護(hù)綠地）在生物多樣性保護(hù)目標(biāo)上的差異。*公園綠地：通常面積較大，旨在為市民提供游憩、交往空間，生物多樣性保護(hù)是其重要目標(biāo)之一，但可能更側(cè)重于提供多樣化的生境（如水體、密林、草坪）以吸引觀賞性動(dòng)植物，物種組成可能受人為干擾較大，保護(hù)目標(biāo)偏向于物種豐富度和公眾可及性。*防護(hù)綠地（如防護(hù)林、綠帶）：主要功能是防護(hù)（如防風(fēng)固沙、隔離污染、保護(hù)水源涵養(yǎng)地），生物多樣性保護(hù)是其附屬或次要目標(biāo)。其設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)功能的實(shí)現(xiàn)，生境相對(duì)單一，可能更側(cè)重于特定功能樹種或適應(yīng)性強(qiáng)的鄉(xiāng)土物種，保護(hù)目標(biāo)偏向于維持生態(tài)廊道、隔離帶功能，以及保護(hù)沿線的特定生態(tài)系統(tǒng)。**解析思路：*要求對(duì)比不同類型綠地的核心功能差異如何影響其生物多樣性保護(hù)策略。需明確各自的主要目標(biāo)（公園側(cè)重游憩與豐富性，防護(hù)林側(cè)重功能與廊道），并分析由此產(chǎn)生的在生境提供、物種選擇、管理強(qiáng)度等方面的不同側(cè)重。3.植物如何吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)土壤中的重金屬？簡(jiǎn)述影響植物吸收的關(guān)鍵因素。*吸收：主要通過根系表面的離子通道或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白吸收（被動(dòng)吸收如離子擴(kuò)散，主動(dòng)吸收需耗能），也可通過根際膜過濾或根系分泌物絡(luò)合后被吸收。吸收后，重金屬被轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分，主要依賴于蒸騰流和木質(zhì)部裝載機(jī)制。*轉(zhuǎn)運(yùn)：重金屬進(jìn)入根系后，可被轉(zhuǎn)運(yùn)到根莖部，并通過木質(zhì)部向上運(yùn)輸?shù)饺~片等地上部分。轉(zhuǎn)運(yùn)效率受植物種類、重金屬種類、植物生理狀態(tài)等因素影響。*影響因素：土壤因素（重金屬有效性/溶解度、土壤pH、氧化還原電位、有機(jī)質(zhì)含量、競(jìng)爭(zhēng)離子等）；植物因素（植物種類及基因型差異、根系形態(tài)與生理特性、生長(zhǎng)階段、年齡等）；環(huán)境因素（水分、溫度、光照等）。**解析思路：*要求闡述植物吸收轉(zhuǎn)運(yùn)重金屬的生理過程和影響因素。需涉及吸收途徑（被動(dòng)/主動(dòng)）、轉(zhuǎn)運(yùn)方式（蒸騰流/木質(zhì)部），并列出影響吸收效率的關(guān)鍵土壤和植物自身因素。4.簡(jiǎn)述城市綠地水體中氮磷污染的主要來源，并列舉兩種基于化學(xué)生物學(xué)原理的生態(tài)修復(fù)策略。*主要來源：城市地表徑流攜帶的氮磷（來自道路、綠地、建筑沖刷）、生活污水溢流、垃圾滲濾液、大氣沉降（氮氧化物、含磷化合物）、綠地灌溉用水等。*生態(tài)修復(fù)策略：*植物修復(fù)（Phytoremediation）：利用特定植物（如蘆葦、香蒲、水生植物）吸收、轉(zhuǎn)化或固定水體中的氮磷。涉及植物根系吸收營(yíng)養(yǎng)鹽的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白機(jī)制、根系分泌物改變根際環(huán)境（如促進(jìn)硝化/反硝化）、植物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽的代謝途徑。*微生物修復(fù)：通過調(diào)控水體或底泥中的功能微生物（如硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、固氮菌、磷酸鹽結(jié)合菌）的活性，促進(jìn)氮磷的轉(zhuǎn)化與去除（如硝化作用將氨氮轉(zhuǎn)為硝酸鹽氮，反硝化作用去除硝酸鹽氮，磷的吸附與沉淀）。**解析思路：*要求識(shí)別污染來源，并基于化學(xué)生物學(xué)原理提出修復(fù)方法。需先列舉常見污染源，再提出兩種生態(tài)修復(fù)技術(shù)，并分別解釋其核心原理，強(qiáng)調(diào)與植物生理、微生物代謝相關(guān)的生化過程。5.植物化感作用在城市綠地建設(shè)中有哪些潛在的應(yīng)用價(jià)值？*抑制雜草生長(zhǎng)：選擇釋放強(qiáng)效化感物質(zhì)的植物作為地被或配置在關(guān)鍵區(qū)域，減少雜草競(jìng)爭(zhēng)，降低除草劑使用。*改善群落結(jié)構(gòu)：利用化感作用抑制入侵物種或競(jìng)爭(zhēng)力過強(qiáng)的本地物種，為目標(biāo)物種創(chuàng)造生長(zhǎng)空間，有助于恢復(fù)或建立穩(wěn)定的植物群落。*減少病蟲害：某些化感物質(zhì)具有驅(qū)避或毒殺病蟲害的作用，可減少農(nóng)藥使用，實(shí)現(xiàn)綠色防控。*環(huán)境指示：化感作用強(qiáng)弱可能與土壤環(huán)境質(zhì)量有關(guān)，可作為評(píng)價(jià)土壤健康狀況的指標(biāo)之一。*促進(jìn)植物生長(zhǎng)（間接）：通過抑制鄰近競(jìng)爭(zhēng)者，為目標(biāo)植物創(chuàng)造更優(yōu)越的光照、水分、養(yǎng)分條件。**解析思路：*要求列舉化感作用在城市綠地建設(shè)中的具體應(yīng)用潛力。需從抑制雜草、優(yōu)化群落、病蟲害防治、環(huán)境監(jiān)測(cè)、促進(jìn)目標(biāo)植物生長(zhǎng)等多個(gè)角度闡述其價(jià)值。三、論述題1.結(jié)合植物生理生化過程，論述城市綠地植物在緩解空氣污染方面的作用機(jī)制，并分析不同植物種類選擇的重要性。*作用機(jī)制：*吸收與轉(zhuǎn)化：植物通過葉片表面的角質(zhì)層、蠟質(zhì)等物理吸附顆粒物（如PM2.5）；通過葉片表面的離子通道和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白吸收氣態(tài)污染物（如SO?、NO?、O?、NH?），這些污染物進(jìn)入葉片內(nèi)部后，可能被轉(zhuǎn)化為無害或低害的化合物（如硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽），或在光下通過光合作用產(chǎn)生的活性氧等參與氧化分解。涉及酶促反應(yīng)（如氧化酶、還原酶）和代謝途徑（如氨基酸、有機(jī)酸參與轉(zhuǎn)化）。*阻滯與過濾：植物的枝葉（冠層）可以物理性地阻滯和過濾氣流，使空氣中的顆粒物沉降到地面或葉片上。*釋放有益氣體：植物通過蒸騰作用和光合作用釋放水蒸氣和氧氣，有助于改善空氣質(zhì)量。*不同植物種類選擇的重要性：*吸收能力差異：不同植物對(duì)同一種污染物的吸收速率和總量存在顯著差異，這與葉片表面積、形態(tài)、角質(zhì)層特性、離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)量密切相關(guān)。選擇吸收能力強(qiáng)的植物能有效提高污染物去除效率。*耐受性差異：不同植物對(duì)空氣污染物的耐受能力不同。選擇耐受性強(qiáng)的植物能在污染環(huán)境下正常生長(zhǎng)，持續(xù)發(fā)揮凈化功能，而不易死亡或衰敗。*生態(tài)功能與景觀效果：不同植物在提供遮蔭、降溫、支持生物多樣性等方面具有不同優(yōu)勢(shì)。選擇兼具良好生態(tài)功能和景觀美學(xué)的植物，能提升綠地的綜合效益和市民的滿意度。*適應(yīng)城市環(huán)境：城市環(huán)境（高溫、干旱、強(qiáng)光、土壤限制等）對(duì)植物選擇有特殊要求。選擇適應(yīng)性強(qiáng)的鄉(xiāng)土植物或引種馴化的優(yōu)良品種，能確保綠地的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。**解析思路：*要求深入闡述植物凈化空氣的具體生理生化機(jī)制，并強(qiáng)調(diào)植物種類選擇在效率、穩(wěn)定性、多功能性等方面的關(guān)鍵作用。需結(jié)合植物學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)知識(shí)，從吸收轉(zhuǎn)化過程、物理阻滯作用、以及植物自身特性（吸收能力、耐受性、生態(tài)功能、適應(yīng)性）等多個(gè)維度進(jìn)行分析。2.以雨水花園為例，論述其在城市雨洪管理中的生態(tài)學(xué)功能，并說明其中涉及的關(guān)鍵化學(xué)生物學(xué)過程及設(shè)計(jì)考慮因素。*生態(tài)學(xué)功能：*雨洪調(diào)蓄：減緩地表徑流速度，延長(zhǎng)雨水在花園內(nèi)的停留時(shí)間，有效削減洪峰流量，減輕城市排水系統(tǒng)的壓力。*雨水凈化：通過土壤過濾、植物吸收、微生物降解等過程，去除雨水中的懸浮固體、重金屬、營(yíng)養(yǎng)鹽（氮磷）、有機(jī)污染物和病原體，改善城市水體水質(zhì)。*提供生境：為昆蟲、兩棲類、鳥類等提供棲息地和食物來源，增加生物多樣性。*改善微氣候：增加綠地覆蓋率，通過蒸騰作用和遮蔭降低周邊環(huán)境溫度，緩解城市熱島效應(yīng)。*提升景觀：創(chuàng)造美麗、自然的雨水管理設(shè)施，美化城市環(huán)境。*關(guān)鍵化學(xué)生物學(xué)過程及設(shè)計(jì)考慮因素：*土壤過濾與吸附：土壤介質(zhì)（如砂、礫石、土壤）對(duì)懸浮顆粒物有物理截留和吸附作用。土壤中的有機(jī)質(zhì)和粘土礦物對(duì)重金屬、磷等有化學(xué)吸附和沉淀作用。涉及表面絡(luò)合、離子交換等化學(xué)過程。*植物吸收與轉(zhuǎn)化：植物根系從過濾后的水中吸收營(yíng)養(yǎng)鹽（氮、磷）和部分重金屬，將其轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分或用于自身生長(zhǎng)代謝。植物葉片和根系分泌物可能影響根際環(huán)境，參與污染物的轉(zhuǎn)化或抑制微生物生長(zhǎng)。*微生物降解：土壤和水體中的細(xì)菌、真菌等微生物通過代謝活動(dòng)，將有機(jī)污染物（如農(nóng)藥殘留、腐殖質(zhì)）分解為無害或低害的小分子物質(zhì)。涉及好氧/厭氧降解等生物化學(xué)途徑。*設(shè)計(jì)考慮因素：*水文設(shè)計(jì)：進(jìn)水口、溢流口、植物帶、礫石層、出水流等尺寸和布局需根據(jù)降雨強(qiáng)度、花園容積和目標(biāo)污染物去除率精確設(shè)計(jì)，確保水流穩(wěn)定通過各凈化層級(jí)。*土壤介質(zhì)選擇：需選擇合適的砂、礫石、土壤比例，以達(dá)到最佳的水力傳導(dǎo)和過濾效果。*植物選擇：選擇耐水濕、根系發(fā)達(dá)、具有較強(qiáng)吸收能力或凈化能力的鄉(xiāng)土或適應(yīng)性強(qiáng)的觀賞性植物，考慮植物的生長(zhǎng)維護(hù)需求。*深度與坡度：花園深度影響停留時(shí)間和污染物降解效率，坡度影響水流分布和穩(wěn)定性。*基質(zhì)層配置：通常包括土壤層、植物帶、砂層、礫石層等，各層厚度和材料需合理配置以實(shí)現(xiàn)水力調(diào)蓄和物理化學(xué)凈化。**解析思路：*要求全面論述雨水花園的生態(tài)功能，并深入到其內(nèi)部涉及的化學(xué)生物學(xué)機(jī)制（物理過濾、植物吸收轉(zhuǎn)化、微生物降解），同時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)踐，說明這些過程如何被工程設(shè)計(jì)和植物配置所利用和優(yōu)化，體現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。四、案例分析題某中等規(guī)模城市計(jì)劃在市中心建成區(qū)邊緣規(guī)劃一片新的城市綠地，該區(qū)域現(xiàn)狀為輕度污染的工業(yè)區(qū)遺址，土壤存在一定的重金屬富集，周邊有居民區(qū)和交通干道。請(qǐng)結(jié)合生態(tài)學(xué)原理和化學(xué)生物學(xué)知識(shí)，分析在規(guī)劃設(shè)計(jì)此城市綠地時(shí)需要重點(diǎn)考慮的生態(tài)問題，并提出至少三種具體的、基于生態(tài)修復(fù)理念的建設(shè)與管理建議。*重點(diǎn)考慮的生態(tài)問題：*土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)：潛在的土壤重金屬（如鉛、鎘、汞、砷等）對(duì)植物生長(zhǎng)的毒性效應(yīng)，并通過植物-食物鏈威脅周邊居民健康；重金屬可能隨雨水徑流遷移，污染周邊水體和土壤。*地下水污染風(fēng)險(xiǎn)：重金屬可能隨水分下滲，污染下方地下水，影響飲用水安全。*植物選擇與生長(zhǎng)限制：普通植物可能難以在重金屬污染環(huán)境下健康生長(zhǎng)，需要選擇耐重金屬植物或采取修復(fù)措施。*生物多樣性恢復(fù)困難：重金屬污染可能抑制土壤微生物活性，破壞土壤肥力，影響植被恢復(fù)和動(dòng)物棲息地建立。*景觀功能與生態(tài)服務(wù)功能不足：污染場(chǎng)地若不進(jìn)行有效修復(fù)和生態(tài)重建，難以發(fā)揮應(yīng)有的游憩、降溫、雨洪管理、生物多樣性保護(hù)等生態(tài)服務(wù)功能。*鄰近環(huán)境交互影響：交通干道帶來的空氣污染（顆粒物、氮氧化物等）和噪聲，居民區(qū)產(chǎn)生的垃圾、生活污水等，可能對(duì)綠地生態(tài)功能造成干擾。*基于生態(tài)修復(fù)理念的建設(shè)與管理建議：1.實(shí)施土壤原位修復(fù)與改良：*植物修復(fù)（Phytostabilization/Phytoremediation）：選擇并種植對(duì)特定重金屬具有耐受性或富集能力的植物（如超富集植物進(jìn)行修復(fù)，或耐性植物進(jìn)行穩(wěn)定化，減少植物可吸收量）。結(jié)合土壤改良劑（如施用石灰調(diào)節(jié)pH，降低重金屬溶解度；施用有機(jī)肥增加土壤有機(jī)質(zhì)，與重金屬形成穩(wěn)定復(fù)合物，降低其生物有效性）。*微生物修復(fù)：引入高效的重金屬耐受和轉(zhuǎn)化微生物（如高效降解重金屬的細(xì)菌或真菌），或通過生物炭等材料刺激土著有益微生物的生長(zhǎng)，改善土壤環(huán)境，促進(jìn)重金屬轉(zhuǎn)化與固定。*工程措施輔助：對(duì)于污染嚴(yán)重區(qū)域，可考慮設(shè)立物理隔離帶，或采用客土、換土（謹(jǐn)慎評(píng)估成本和處置）等方式。2.構(gòu)建分層異質(zhì)的綠地結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)生態(tài)功能：*設(shè)置安全距離與緩沖帶：在綠地與居民區(qū)、交通干道之間