2025年大學《資源化學》專業(yè)題庫——溫室氣體控制技術在環(huán)境保護中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題選項中，只有一項是最符合題目要求的。請將正確選項前的字母填在題后的括號內。）1.下列哪種氣體在大氣中的濃度增加，對地球輻射平衡影響最大？A.O?B.N?C.CO?D.H?O2.工業(yè)上應用最廣泛的碳捕獲技術是？A.直接空氣捕獲（DAC）B.前端捕獲（燃燒前捕獲）C.尾氣捕獲（燃燒后捕獲）D.生物捕獲3.下列哪種能源的開發(fā)和利用幾乎不產生溫室氣體？A.煤炭B.石油C.天然氣D.風能4.甲烷（CH?）的主要人為來源是？A.大氣自然排放B.森林火災C.濕地自然分解D.農業(yè)活動和垃圾填埋5.“碳捕獲與封存”（CCS）技術的核心環(huán)節(jié)之一是？A.將捕獲的CO?轉化為有用化學品B.將CO?直接排放到大氣中C.在地表淺層地質結構中儲存CO?D.在發(fā)電廠煙囪中焚燒CO?6.下列哪種技術主要通過改變土壤管理方式來減少農業(yè)甲烷（CH?）或氧化亞氮（N?O）的排放？A.碳捕獲與封存（CCS）B.甲烷氧化菌技術C.水肥管理優(yōu)化D.可再生能源發(fā)電7.下列哪種溫室氣體的全球變暖潛能值（GWP）最高？A.CO?B.CH?C.N?OD.六氟化硫（SF?）8.旨在控制和減少全球溫室氣體排放的國際協(xié)議是？A.《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（UNFCCC）B.《京都議定書》C.《巴黎協(xié)定》D.以上都是9.在鋼鐵工業(yè)中減少CO?排放的一種方法是？A.使用更多的煤炭作為燃料B.采用氫基直接還原鐵（H?-DRI）技術C.增加高爐生產規(guī)模D.減少鐵水預處理10.下列哪項措施不屬于增強自然碳匯？A.植樹造林B.森林砍伐C.濕地保護與恢復D.提高土地利用效率二、填空題（每空2分，共20分。請將正確答案填在橫線上。）1.溫室效應是指大氣中的某些氣體（______）吸收并重新輻射地球表面紅外輻射的現(xiàn)象。2.除CO?外，主要的溫室氣體還包括甲烷（CH?）、氧化亞氮（N?O）、______和氫氟碳化物等。3.碳捕獲與封存（CCS）技術通常包括捕獲、運輸和______三個主要環(huán)節(jié)。4.可再生能源是指那些在人類可利用的時間尺度內可以自然再生、取之不盡、用之不竭的能源，如______、太陽能和水能等。5.農業(yè)是氧化亞氮（N?O）排放的重要來源之一，主要發(fā)生在______和土壤微生物活動過程中。6.碳足跡是指產品、組織、活動或事件在其整個生命周期中直接或間接產生的______總量。7.發(fā)展碳交易市場是一種利用經(jīng)濟手段促進溫室氣體減排的政策工具，其基本原理是______。8.工業(yè)過程溫室氣體排放控制的一個挑戰(zhàn)是如何在保證生產效率的前提下，降低______成本。9.森林通過光合作用吸收大氣中的CO?，并通過______將其固定在生物量和土壤中。10.溫室氣體的排放不僅導致全球變暖，還可能引發(fā)海平面上升、極端天氣事件增多、______等一系列環(huán)境問題。三、名詞解釋（每小題4分，共20分。請給出下列名詞的準確定義。）1.全球變暖潛能值（GWP）2.碳捕獲與封存（CCS）3.再生能源4.碳足跡5.可持續(xù)發(fā)展四、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述溫室氣體對環(huán)境的主要危害。2.簡述提高能源利用效率的主要途徑。3.簡述生物能源在溫室氣體減排方面的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)。4.簡述碳交易市場的基本原理及其在減排中的作用。五、論述題（每小題10分，共30分。請結合所學知識，全面、深入地回答下列問題。）1.試述在資源化學工業(yè)（如煤炭、石油、天然氣開采與加工）中，可以采取哪些溫室氣體控制措施？并分析其技術經(jīng)濟性。2.比較分析可再生能源（以太陽能為例）和核能作為化石能源替代品的優(yōu)缺點，尤其是在實現(xiàn)碳中和目標方面的潛力與挑戰(zhàn)。3.結合當前技術發(fā)展現(xiàn)狀，探討碳捕獲與封存（CCS）技術面臨的的主要技術挑戰(zhàn)、成本問題以及未來發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.D4.D5.C6.C7.D8.D9.B10.B二、填空題1.溫室氣體2.六氟化硫（SF?）3.封存4.風能5.氮肥施用6.溫室氣體7.價格信號/市場機制8.減排9.生物碳匯10.生物多樣性減少三、名詞解釋1.全球變暖潛能值（GWP）：指在給定時期內，單位質量某種溫室氣體對全球增溫的貢獻與同時期單位質量CO?對全球增溫貢獻的比值。它考慮了該溫室氣體的排放壽命、在大氣中的濃度以及吸收和再輻射紅外輻射的能力。2.碳捕獲與封存（CCS）：一種將工業(yè)過程中產生的CO?或其他溫室氣體捕獲、壓縮、運輸，并注入地下深層地質構造（如枯竭油氣藏、咸水層）中進行長期儲存的技術組合。3.再生能源：指那些在人類可利用的時間尺度內可以自然再生、取之不盡、用之不竭的能源，如太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能和海洋能等。4.碳足跡：指產品、組織、活動或事件在其整個生命周期中直接或間接產生的溫室氣體排放總量，通常以二氧化碳當量（CO?e）表示。5.可持續(xù)發(fā)展：既滿足當代人的需求，又不損害后代人滿足其需求的發(fā)展模式。它強調經(jīng)濟發(fā)展、社會公平和環(huán)境保護之間的平衡。四、簡答題1.溫室氣體對環(huán)境的主要危害包括：導致全球氣候變暖，表現(xiàn)為全球平均氣溫升高、冰川融化、海平面上升；引發(fā)極端天氣事件增多，如熱浪、干旱、洪水、強風暴等；改變降水模式，導致水資源分布不均；對生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，如珊瑚白化、生物多樣性減少等；威脅人類健康，如加劇呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)疾病、傳播熱帶疾病等。2.提高能源利用效率的主要途徑包括：采用更先進的節(jié)能技術和設備；加強工業(yè)、建筑、交通等領域的節(jié)能改造；優(yōu)化能源管理系統(tǒng)；推廣使用高效照明產品；提高用戶節(jié)能意識；發(fā)展智能電網(wǎng)，優(yōu)化能源調度；加強余熱回收利用等。3.生物能源在溫室氣體減排方面的優(yōu)勢：生物質能來源于可再生能源，其燃燒或轉化過程產生的CO?理論上與植物生長吸收的CO?相平衡，可實現(xiàn)碳循環(huán)；可以替代化石燃料，減少對化石能源的依賴；可以利用農林廢棄物、生活垃圾等非糧原料，不與糧食生產爭地；有助于農村經(jīng)濟發(fā)展和農民增收。挑戰(zhàn)：生物質能的收集、儲存和運輸成本較高；燃燒過程可能產生其他污染物（如顆粒物、氮氧化物）；能源密度通常低于化石燃料；土地使用變化可能產生額外碳排放；技術成熟度和規(guī)模化應用仍需提升。4.碳交易市場的基本原理：基于“總量控制與交易”（Cap-and-Trade）機制。政府設定一個區(qū)域內溫室氣體排放的總量上限（Cap），并允許排放主體在總量范圍內獲得排放配額。排放主體可以根據(jù)自身需求，在市場上自由買賣碳排放配額（Trade）。那些能夠以較低成本實現(xiàn)減排的主體，可以將多余的配額出售給需要額外排放的主體。通過市場機制，激勵減排成本低的主體率先減排，并使減排成本在整個區(qū)域間優(yōu)化分配，從而以最低的社會總成本實現(xiàn)減排目標。碳交易市場在減排中的作用在于利用經(jīng)濟激勵，提高減排動力，促進技術創(chuàng)新和碳減排資源的有效配置。五、論述題1.在資源化學工業(yè)中，可以采取多種溫室氣體控制措施：*能源結構調整：減少對煤炭、石油等高碳化石能源的依賴，提高天然氣等相對清潔能源的使用比例；大力發(fā)展工業(yè)余熱回收利用技術，提高能源利用效率；在條件允許的情況下，引入太陽能、風能等可再生能源。*工藝優(yōu)化與改進：采用更先進的低碳或零碳冶煉技術，如氫基直接還原（H?-DRI）替代部分焦炭還原，顯著減少CO?排放；優(yōu)化化工合成路徑，開發(fā)使用催化劑等，提高反應選擇性，減少副產物和能耗；改進燃燒技術，采用低氮燃燒器、富氧燃燒等，提高燃燒效率并減少污染物排放。*碳捕獲與封存（CCS/CCUS）：對難以避免的CO?排放源（如cementclinkerproduction,hydrogenproduction,powergenerationfromfossilfuels）實施CCS技術，將其捕獲后注入地下地質構造或用于資源化利用（如生產建材、化工產品）。CCUS技術經(jīng)濟性分析需考慮捕獲成本、運輸成本、封存成本、地質風險、政策補貼、以及與化石燃料價格的關聯(lián)性。整體而言，CCUS技術成熟度較高但成本較高，經(jīng)濟性受多種因素影響，是當前工業(yè)減排的重要補充手段，但其大規(guī)模部署面臨技術和資金挑戰(zhàn)。*資源回收與循環(huán)利用：加強對工業(yè)廢棄物、廢渣、廢液的處理和資源化利用，減少新生廢棄物的產生，從而間接減少因處理這些廢棄物而可能產生的能源消耗和溫室氣體排放。*提高資源利用效率：在資源開采、加工、利用的各個環(huán)節(jié)，通過技術創(chuàng)新和管理優(yōu)化，最大限度地利用資源，減少浪費，降低單位產品或服務的能耗和排放。2.可再生能源（以太陽能為例）和核能作為化石能源替代品的優(yōu)缺點及碳中和潛力與挑戰(zhàn)：*太陽能：*優(yōu)點：資源極其豐富、分布廣泛、清潔無污染（運行階段）、技術成本持續(xù)下降、安全性高（運行階段）。是實現(xiàn)碳中和的重要潛力，尤其在電力領域。*缺點：能量密度低、受天氣和日照時間影響大、需要大規(guī)模儲能配合以應對波動性、土地占用面積大、制造過程仍有碳排放（盡管遠低于化石能源）、電網(wǎng)集成和穩(wěn)定性要求高。*潛力與挑戰(zhàn)：潛力巨大，是未來能源結構的主力軍。主要挑戰(zhàn)在于提高發(fā)電效率、降低儲能成本、解決電網(wǎng)消納和穩(wěn)定性問題、以及保障供應鏈的可持續(xù)性（如多晶硅生產能耗）。*核能：*優(yōu)點：能量密度極高、發(fā)電過程幾乎不產生溫室氣體、運行穩(wěn)定可靠、可提供大規(guī)模基荷電力。是實現(xiàn)碳中和的有力支撐，尤其在需要穩(wěn)定電力供應的領域。*缺點：核廢料處理問題（長期安全儲存）、核安全問題（事故風險及影響）、高初始建設投資長、公眾接受度可能存在障礙、建設周期長。*潛力與挑戰(zhàn)：潛力巨大，可作為太陽能等間歇性能源的重要補充，提供穩(wěn)定可靠的低碳電力。主要挑戰(zhàn)在于核廢料安全處置、加強核安全監(jiān)管、提高公眾信任度、以及控制建設成本和周期。綜合來看，太陽能和核能在實現(xiàn)碳中和中都扮演著關鍵角色，但作用不同。太陽能憑借其資源豐富和分布廣泛的優(yōu)勢，將成為未來電力供應的主力，但其波動性需要儲能和多樣化能源結構來配合。核能則以其高能量密度和穩(wěn)定輸出特性，成為保障基荷電力和應對大規(guī)模能源轉型的關鍵力量。兩者結合，加上其他可再生能源（風能等）、儲能技術、CCS/CCUS以及能效提升等措施，才能共同實現(xiàn)深度脫碳和碳中和目標。3.碳捕獲與封存（CCS）技術面臨的主要挑戰(zhàn)、成本問題以及未來發(fā)展方向：*主要挑戰(zhàn)：*技術挑戰(zhàn)：捕獲效率有待提高（特別是直接空氣捕獲DAC）；捕獲過程中能耗較高，可能導致“反彈效應”（即捕獲過程本身消耗大量能源，反而增加凈排放）；運輸管道的安全性和經(jīng)濟性問題；封存地點的長期安全性評估和監(jiān)測技術需進一步完善；可能存在泄漏風險，對環(huán)境和公眾接受度構成威脅。*成本問題：目前CCS系統(tǒng)的總成本（包括捕獲、運輸、封存）仍然較高，導致其與化石能源的競爭力不足，尤其是在缺乏政策支持的情況下；投資回報周期長，商業(yè)可行性面臨考驗。*政策與法規(guī)挑戰(zhàn)：缺乏長期、穩(wěn)定、明確的政策支持體系；碳定價機制（如碳稅、碳交易價格）未能達到足夠水平以激勵CCS投資；法律責任和長期監(jiān)測、核查、監(jiān)測（MRV）機制尚不完善。*公眾接受度：公眾對大規(guī)模地質封存的安全性、長期環(huán)境影響可能存在疑慮。*系統(tǒng)集成與基礎設施：需要建設新的基礎設施（如管道、儲庫），與現(xiàn)有工業(yè)設施集成也面臨技術和管理難題。*成本問題分析：CCS成本主要由硬件設備（捕獲設備、壓縮設備、運輸管道、監(jiān)測系統(tǒng)等）投資成本和運行成本構成。捕獲成本因技術路線（燃燒后、燃燒前、直接空氣捕獲）和源頭不同差異顯著。運行成本包括能耗、維護、監(jiān)測、運輸和封存等相關費用。隨著技術進步、規(guī)模擴大和經(jīng)驗積累，CCS成本有望下降，但初期投資巨大仍是主要障礙。成本效益分析需綜合考慮減排量、政策補貼、能源替代成本、地質封存長期風險等多種因素。*未來發(fā)展方向：*技術創(chuàng)新：研發(fā)更高效、更低能耗的捕獲技術（如膜分離、新型吸附材料）；開發(fā)新型溶劑和吸收劑，降低捕獲成本；研究更安全可靠的長期監(jiān)測和泄漏檢測技術；探索CO?資源化利用的新途徑（如轉化為化學品、燃料、建材等），提高CCS的經(jīng)濟性。*降低成本：通過規(guī)模化生產、改進設計、優(yōu)化工藝、延長設備壽命等方式降低投資和運行成本。*政策支持與市場機制：建立長期穩(wěn)定、激勵性的政策框架，如提供補貼、稅收優(yōu)惠、將CCS納入碳市場等，降低項目風險，提高