2025年大學《地球化學》專業(yè)題庫——地球化學在生態(tài)恢復中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.在生態(tài)恢復過程中，地球化學背景值主要用于（）。A.評估污染程度B.判斷修復效果C.確定風險閾值D.選擇修復技術(shù)2.生物地球化學循環(huán)中，元素的生物有效性是指（）。A.元素在生物體內(nèi)的總含量B.元素在土壤中的總含量C.生物能夠吸收和利用的元素量D.元素遷移轉(zhuǎn)化的速率3.下列哪項不是地球化學方法在生態(tài)恢復效果評估中的應(yīng)用？（）A.土壤養(yǎng)分含量分析B.植物元素含量測定C.水體溶解氧監(jiān)測D.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估4.地球化學障在生態(tài)恢復中可以起到的作用是（）。A.促進污染物擴散B.阻止污染物遷移C.加速植物吸收D.降低生物有效性5.重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化的主要影響因素包括（）。A.土壤pH值、有機質(zhì)含量B.植物種類、生長階段C.空氣濕度、溫度D.以上都是6.植物修復技術(shù)的地球化學基礎(chǔ)在于（）。A.植物的吸收累積能力B.植物的固氮能力C.植物的蒸騰作用D.植物的遮蔽效應(yīng)7.化學淋洗技術(shù)用于土壤修復時，其地球化學原理主要是（）。A.物理吸附污染物B.生物降解污染物C.改變污染物溶解度，促進其遷移D.誘導植物吸收污染物8.微生物修復技術(shù)的地球化學機制主要包括（）。A.微生物的氧化還原作用改變元素價態(tài)B.微生物的吸附作用固定污染物C.微生物的代謝活動轉(zhuǎn)化污染物D.以上都是9.土壤地球化學性質(zhì)對植物生長恢復的影響主要體現(xiàn)在（）。A.土壤元素的有效性B.土壤pH值C.土壤結(jié)構(gòu)D.以上都是10.下列哪項技術(shù)不屬于典型的地球化學修復方法？（）A.熱脫附B.植物提取C.生物炭添加D.電動力學修復二、填空題（每空1分，共15分）1.地球化學方法在生態(tài)恢復中，可以通過分析______、______等介質(zhì)中的元素含量和形態(tài)，評估環(huán)境質(zhì)量和恢復效果。2.生物有效性是決定污染物______的關(guān)鍵因素，也是評價生態(tài)風險和恢復效果的重要指標。3.地球化學障可以是自然的，如______；也可以是人為的，如______。4.植物修復根據(jù)其作用機制可分為______、______和______三種主要類型。5.化學淋洗技術(shù)常用的淋洗劑包括______、______和______等。6.微生物修復中，鐵硫氧化還原菌在______修復中起著重要作用。7.土壤pH值不僅影響元素的______，也影響其______和______。8.生態(tài)恢復的地球化學目標通常是在滿足______的基礎(chǔ)上，使生態(tài)介質(zhì)中的元素含量和形態(tài)達到______的狀態(tài)。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.地球化學背景值2.生物地球化學循環(huán)3.地球化學障4.植物修復5.生物有效性四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述地球化學方法在評估重金屬污染場地生態(tài)恢復效果中的應(yīng)用步驟。2.簡述土壤pH值如何影響重金屬的生物有效性。3.簡述植物提取修復技術(shù)的地球化學局限性。4.簡述化學淋洗技術(shù)中選擇淋洗劑需考慮的主要地球化學因素。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述地球化學在退化生態(tài)系統(tǒng)（如礦區(qū)土壤、污染河流）恢復中的多重作用。2.假設(shè)某礦區(qū)土壤受到重金屬污染，試根據(jù)地球化學原理，設(shè)計一個包含地球化學評估和修復的綜合性恢復方案。六、計算題（每題10分，共20分）1.某修復后土壤樣品中，重金屬Pb的總含量為200mg/kg，可交換態(tài)Pb含量為10mg/kg，碳酸鹽結(jié)合態(tài)Pb含量為50mg/kg，殘渣態(tài)Pb含量為140mg/kg。假設(shè)植物主要吸收可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)Pb，計算該土壤中Pb的生物有效性百分比。2.為修復某污染土壤，計劃采用化學淋洗技術(shù)去除土壤中的Cu。已知土壤Cu總含量為500mg/kg，土壤干容重為1.5g/cm3，淋洗液流量為5cm3/min，淋洗效率（去除率）為70%。若要求淋洗過程持續(xù)2小時，計算所需淋洗液的體積（單位：m3）。---試卷答案一、選擇題1.B2.C3.D4.B5.D6.A7.C8.D9.D10.C二、填空題1.土壤，水，植物2.生物風險3.巖石，人工屏障（如liners）4.植物提取，植物吸附，植物轉(zhuǎn)化5.酸，鹽，螯合劑6.石油，重金屬7.有效形態(tài)，遷移轉(zhuǎn)化，生物可利用性8.安全食用/使用，自然穩(wěn)定/平衡三、名詞解釋1.地球化學背景值：指在未受人類活動顯著影響的自然環(huán)境中，某元素在特定介質(zhì)（如土壤、水）中的自然含量或組成。2.生物地球化學循環(huán)：指化學元素在生物圈、巖石圈、水圈和大氣圈之間遷移、循環(huán)和轉(zhuǎn)化的過程。3.地球化學障：指能夠阻礙或限制某些物質(zhì)（如污染物）在地球化學系統(tǒng)中遷移擴散的界面或區(qū)域。4.植物修復：利用特定植物（超富集植物）吸收、積累或轉(zhuǎn)化環(huán)境中的污染物，從而降低環(huán)境風險或恢復生態(tài)功能的生物技術(shù)。5.生物有效性：指環(huán)境中某種元素或化合物的總量中，能夠被生物體吸收、利用或產(chǎn)生毒害作用的那部分比例或量。四、簡答題1.應(yīng)用步驟：首先，通過地球化學調(diào)查確定污染場地的元素背景值和污染物的空間分布特征；其次，測定修復前后土壤、植物、水體等介質(zhì)中污染物的種類、含量和形態(tài)；再次，計算污染物的生物有效性變化；最后，結(jié)合生態(tài)學指標（如植物生長、生態(tài)系統(tǒng)功能恢復），綜合評估生態(tài)恢復效果。2.土壤pH值影響重金屬的溶解、吸附和氧化還原狀態(tài)。通常，pH值降低（酸性增強）會增加許多重金屬（如Cd2?,Pb2?,Hg2?）的溶解度，降低其與土壤有機質(zhì)和氧化鐵鋁的吸附量，從而提高生物有效性；反之，pH值升高（堿性增強）則相反，通常降低其溶解度和生物有效性。3.植物修復技術(shù)的地球化學局限性主要包括：修復周期長，尤其對于重金屬含量高或分布廣泛的場地；植物對污染物的吸收和轉(zhuǎn)運效率有限，難以達到高去除率；受植物種類、生長環(huán)境、氣候條件等限制；修復后的污染物（在植物體內(nèi)）處置問題；成本可能較高，尤其是在大規(guī)模應(yīng)用時。4.選擇淋洗劑需考慮的主要地球化學因素：①與目標污染物的反應(yīng)性：淋洗劑應(yīng)能與污染物形成可溶性絡(luò)合物（如螯合劑與金屬離子）或發(fā)生置換反應(yīng)（如酸與碳酸鹽結(jié)合的金屬離子）；②對土壤基質(zhì)的選擇性：理想的淋洗劑應(yīng)優(yōu)先溶解或遷移污染物，而對土壤基質(zhì)（如粘土礦物）影響??；③淋洗效率：淋洗劑應(yīng)能有效降低目標污染物的殘留濃度；④環(huán)境友好性：淋洗劑本身及其與污染物的反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)具有較低的環(huán)境風險；⑤成本和可行性：應(yīng)考慮淋洗劑的價格、來源、處理淋洗液的成本以及現(xiàn)場應(yīng)用的技術(shù)要求。五、論述題1.地球化學在退化生態(tài)系統(tǒng)恢復中的作用是多方面的。首先，通過地球化學調(diào)查，可以查明退化生態(tài)系統(tǒng)中限制生物生長的關(guān)鍵地球化學因素（如養(yǎng)分缺乏、有毒元素污染、土壤酸化、鹽漬化等），為恢復策略提供科學依據(jù)。其次，地球化學原理指導著具體的恢復技術(shù)選擇和實施，例如，通過施用石灰調(diào)節(jié)土壤pH值，通過施加有機肥或生物炭提高土壤養(yǎng)分有效性，通過化學淋洗或植物修復去除土壤中的污染物。再次，地球化學方法（如元素分析、形態(tài)分析、有效態(tài)分析）可用于監(jiān)測恢復過程，評估不同恢復措施的效果，判斷恢復目標是否達成。最后，地球化學視角有助于理解退化生態(tài)系統(tǒng)的演變過程和恢復潛力，為制定長期的生態(tài)系統(tǒng)管理計劃提供支持。2.設(shè)計綜合性恢復方案：首先，進行詳細的地球化學調(diào)查，包括土壤剖面分析（元素總量、形態(tài)分布、理化性質(zhì)如pH、有機質(zhì)、氧化還原電位等），測定Pb在土壤不同形態(tài)（如可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、殘渣態(tài)）中的分布比例，評估Pb的總負荷和潛在生物有效性。同時，調(diào)查植被狀況，了解哪些植物耐受性較好，哪些可能超積累。其次，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，制定修復策略。對于生物有效性高的Pb（如可交換態(tài)），可優(yōu)先考慮植物修復（選擇超積累植物如蜈蚣草）或電動修復；對于總量高但生物有效性低的Pb（如殘渣態(tài)），若場地敏感，可能需要考慮物理移除（如換土）或穩(wěn)定化/固化技術(shù)（如添加鈍化劑）。化學淋洗可作為備選方案，需選擇合適的淋洗劑（如EDTA或DTPA），確定最佳pH和淋洗液濃度，設(shè)計淋洗液收集和處理系統(tǒng)，防止二次污染?；謴瓦^程中，需監(jiān)測土壤Pb含量和形態(tài)變化，植物吸收量，以及土壤理化性質(zhì)的變化?；謴湍繕藨?yīng)設(shè)定為使可移動態(tài)Pb顯著降低，總Pb含量低于相關(guān)標準，植物可食用部分Pb含量符合安全標準，并促進植被恢復。最終目標是建立穩(wěn)定、健康的生態(tài)系統(tǒng)。六、計算題1.生物有效性百分比=(可交換態(tài)Pb+碳酸鹽結(jié)合態(tài)Pb)/總Pb含量×100%=(10mg/kg+50mg/kg)/200mg/kg×100%=60mg/kg/200mg/kg×100%=30%答案：該土壤中Pb的生物有效性百分比為30%。2.計算土壤總體積：土壤體積=土壤面積×土壤深度（假設(shè)為1m，即100cm）=1m2×1m=100cm3計算需要去除的Cu總量：去除總量=土壤總含量×土壤體積×干容重×淋洗效率=500mg/kg×100cm3×1.5g/cm3×(1-70%)=500mg/kg×100×1.5×0.3=22500mg=22.5kg