2025年大學(xué)《海洋科學(xué)》專業(yè)題庫——海洋環(huán)境地球化學(xué)循環(huán)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填涂在答題卡相應(yīng)位置。）1.海洋中溶解無機碳（DIC）的主要組分不包括：A.碳酸氫根離子(HCO3-)B.碳酸根離子(CO3^2-)C.碳酸離子(H2CO3)D.氧化碳分子(CO2)2.下列哪種過程是海洋生物泵的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將碳從表層輸送到深海？A.化學(xué)沉淀作用B.海水垂直混合C.生物攝食與同化作用D.沉積物再懸浮3.在海洋初級生產(chǎn)力的研究中，1?N示蹤技術(shù)主要用于：A.估算水體堿度B.識別主要的氮素來源C.測定海水的pH值D.評估海洋沉積速率4.下列哪種氣體主要由海洋生物呼吸作用產(chǎn)生，并參與大氣CO2的吸收？A.O2B.CO2C.N2D.CH45.海洋沉積物中的放射性核素，如1?C和23?Pu，其主要來源是：A.生物活動B.海水化學(xué)沉淀C.大氣沉降D.地幔活動6.影響海洋中CO2溶解度的主要因素是：A.氮氣濃度B.鹽度C.溫度（負(fù)相關(guān)）D.生物生產(chǎn)力7.下列哪種海洋過程會導(dǎo)致表層海水pH值下降，即海洋酸化？A.CO2吸收增加B.氧氣溶解增加C.碳酸鈣沉淀增加D.氫離子釋放減少8.海洋中磷的主要限制因子通常是：A.硅酸鹽B.氮氣C.磷酸鹽（PO4^3-）D.溶解有機碳9.在海洋地球化學(xué)循環(huán)研究中，穩(wěn)態(tài)同位素分餾現(xiàn)象主要是由什么驅(qū)動的？A.溫度差異B.壓力變化C.化學(xué)反應(yīng)速率D.生物選擇作用10.下列哪個過程主要發(fā)生在海洋沉積物—水界面？A.大氣CO2的溶解B.氮氣的生物固氮C.錳氧化物的沉淀與溶解D.碳酸鈣的化學(xué)沉淀二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.海洋中碳循環(huán)的主要無機碳pools是________、________和________。2.控制海洋中氮循環(huán)速率的關(guān)鍵微生物過程包括________、________和________。3.海洋水團的主要分類依據(jù)是________、________和________。4.沉積物中________礦物的沉淀通常指示缺氧環(huán)境。5.同位素________和________常用于海洋初級生產(chǎn)力的研究中。6.海洋環(huán)境地球化學(xué)研究常用________和________等示蹤方法來追蹤物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化路徑。7.生物泵的效率高低與________的沉降通量以及________的再懸浮強度密切相關(guān)。三、簡答題（每題5分，共20分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.簡述海洋中二氧化碳的吸收、溶解和化學(xué)平衡過程。2.比較海洋氮循環(huán)與陸地氮循環(huán)的主要異同點。3.簡述放射性核素作為海洋環(huán)境示蹤劑的基本原理及其主要應(yīng)用。4.簡述海洋酸化可能對海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的主要影響。四、論述題（每題10分，共30分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.論述海洋碳循環(huán)在調(diào)節(jié)全球氣候中的作用及其主要過程。2.結(jié)合實例，論述海洋環(huán)境地球化學(xué)循環(huán)研究對海洋資源開發(fā)利用和環(huán)境管理的意義。3.試述海洋中錳結(jié)核（或富鈷結(jié)殼）的形成過程及其地球化學(xué)意義。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.B5.C6.C7.A8.C9.D10.C二、填空題1.總?cè)芙馓迹═DC）/二氧化碳系統(tǒng)（DIC）、碳酸鹽（碳酸鹽離子）、碳酸氫根（碳酸氫根離子）2.氮化作用、硝化作用、反硝化作用3.溫度、鹽度、密度4.錳（或Mn氧化物）5.δ13C、δ1?N6.放射性核素、穩(wěn)定同位素7.有機碳（或生物有機顆粒物）、沉積物三、簡答題1.海洋吸收大氣CO2主要通過物理溶解。CO2溶于水后，部分形成碳酸（H2CO3），碳酸解離出碳酸氫根（HCO3-）和碳酸根（CO3^2-）。這個過程的溶解度受溫度（溫度低溶解度高）、鹽度（鹽度高溶解度低）和CO2分壓（分壓高溶解度高）影響。整個過程遵循亨利定律，并構(gòu)成一個動態(tài)的化學(xué)平衡體系，即碳酸系統(tǒng)平衡。2.相同點：兩者都是氮元素在地球表層系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)循環(huán)，都涉及氮的固定、同化、反硝化等關(guān)鍵過程。不同點：陸地氮循環(huán)受土壤類型、地形、氣候等影響較大，生物固氮是重要氮源；海洋氮循環(huán)受水體分層、光照限制、浮游生物活動等影響顯著，大氣氮沉降和生物固氮都是重要氮源，但通常新生產(chǎn)力受限于氮沉降。海洋中硝化作用和反硝化作用更為重要，且常在沉積物中進行。3.放射性核素作為示蹤劑的基本原理是利用其放射性與穩(wěn)定同位素相比，具有已知的半衰期和可測量的放射性。通過向環(huán)境中引入已知活度的放射性核素，或利用天然存在的放射性核素，可以追蹤其在不同介質(zhì)（水、沉積物、生物體）中的遷移路徑、轉(zhuǎn)化過程和停留時間。主要應(yīng)用包括：測定海洋沉積物的沉積速率和古海洋環(huán)境重建；追蹤水體交換和混合；研究生物對營養(yǎng)鹽的吸收和同化；評估污染物（如核廢料）的遷移擴散。4.海洋酸化是指海水pH值下降的現(xiàn)象，主要由大氣CO2濃度升高導(dǎo)致海水吸收更多CO2所致。其主要影響包括：降低海洋生物鈣化（形成碳酸鈣骨骼或外殼）的速率和能力，對珊瑚、貝類、浮游生物等鈣化生物造成損害；改變海洋生物對CO2的吸收利用方式，影響生理過程；可能影響海洋生物的感官和繁殖行為；改變海洋沉積物中溶解和非溶解相的元素分布。四、論述題1.海洋碳循環(huán)通過吸收大氣CO2、儲存碳以及向深海輸送碳等過程，在調(diào)節(jié)全球氣候中扮演著至關(guān)重要的角色。海洋是大氣CO2最主要的匯（吸收了約25-30%的人為排放CO2），有效減緩了大氣CO2濃度的上升速度。海洋通過物理過程（如海氣交換、洋流輸送）和生物過程（光合作用、生物泵）將碳從表層輸送到深海和沉積物中，實現(xiàn)了碳的長期儲存（可達(dá)數(shù)百年至數(shù)千年），這部分碳被稱為“海洋碳庫”，極大地穩(wěn)定了全球氣候系統(tǒng)。海洋生物通過光合作用固定的碳，部分以有機碎屑形式沉降，最終形成沉積巖，實現(xiàn)了碳的地質(zhì)尺度儲存。海洋碳循環(huán)的強度和效率受到溫度、CO2濃度、營養(yǎng)鹽、光照、海洋環(huán)流等多種因素的調(diào)節(jié)，其變化對全球氣候變暖具有顯著的反饋效應(yīng)。2.海洋環(huán)境地球化學(xué)循環(huán)研究對海洋資源開發(fā)利用和環(huán)境管理具有重要意義。在資源開發(fā)利用方面，該研究有助于：評估海洋生物地球化學(xué)過程對漁業(yè)資源（如初級生產(chǎn)力、營養(yǎng)鹽供應(yīng)）的影響，為可持續(xù)漁業(yè)管理提供科學(xué)依據(jù)；指導(dǎo)深海礦產(chǎn)資源（如錳結(jié)核、富鈷結(jié)殼、熱液硫化物）的勘探和開發(fā)，理解其形成、分布和元素組成規(guī)律；優(yōu)化海水淡化、海水養(yǎng)殖等資源利用活動，預(yù)測其對環(huán)境地球化學(xué)的影響。在環(huán)境管理方面，該研究有助于：理解海洋污染物的（如重金屬、石油、塑料微粒）遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、歸宿和生態(tài)效應(yīng)，為制定有效的污染控制和修復(fù)策略提供基礎(chǔ)；評估全球氣候變化（如海洋酸化、海溫升高、氧氣減少）對海洋生態(tài)系統(tǒng)地球化學(xué)狀態(tài)的影響，預(yù)測未來變化趨勢，為制定適應(yīng)性管理措施提供預(yù)警；監(jiān)測海洋環(huán)境質(zhì)量變化，評估人類活動的影響，支撐海洋環(huán)境保護政策的制定與實施。3.錳結(jié)核（或富鈷結(jié)殼）是在海底沉積物上生長的富含錳、鐵、銅、鎳、鈷等金屬的球狀或橢球狀結(jié)核（或結(jié)殼）。其形成過程是一個多階段、受控于海底環(huán)境地球化學(xué)條件的沉積過程。通常認(rèn)為其形成始于晚白堊世或古近紀(jì)，經(jīng)歷了數(shù)千萬年的生長。主要形成機制包括：底水缺氧環(huán)境：阻止了鐵的氧化和碳酸鹽的沉淀，有利于還原性錳的溶解和向沉積物擴散。緩慢的海底擴散：使得底層海水中的溶解錳等金屬能夠緩慢向上遷移至沉積物—水界面。生物作用：某些微生物（如硫酸鹽還原菌）可能通過其代謝活動改變界面沉積物的氧化還原條件，促進錳的還原和沉淀。界面沉淀：溶解的錳在缺氧、低鹽、可能存在有機質(zhì)或特定微生物活動的情況下，從底層海水或上覆的間隙水中沉淀出來，附著在核心（可能是火山玻璃、貝殼碎片或其他顆粒）上，逐漸生長增大。富鈷結(jié)殼的形成過程與錳結(jié)核類似，但更嚴(yán)格地受控于特定