2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——環(huán)境化學(xué)污染物降解技術(shù)研究考試時(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)字母填在題后括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪種環(huán)境化學(xué)污染物通常與資源開采和冶煉過程關(guān)聯(lián)最為密切？（）A.多氯聯(lián)苯(PCBs)B.揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)C.礦山酸性廢水中的重金屬離子D.氮氧化物(NOx)2.在高級(jí)氧化技術(shù)（AOPs）中，使用臭氧(O?)與催化劑結(jié)合處理廢水，其主要優(yōu)勢(shì)在于？（）A.操作成本極低B.能有效處理難降解有機(jī)物，且無(wú)二次污染C.僅適用于酸性廢水D.可以直接回收金屬離子3.對(duì)于活性炭吸附污染物，F(xiàn)reundlich吸附等溫線通常表達(dá)為logq?=logK_f+nlogC?。當(dāng)Freundlich常數(shù)K_f較大時(shí)，說明？（）A.吸附劑對(duì)污染物的吸附能力較弱B.吸附過程更符合Langmuir等溫線模型C.吸附劑對(duì)污染物的吸附能力較強(qiáng)，且吸附不均勻D.吸附過程主要由化學(xué)鍵合驅(qū)動(dòng)4.下列哪種生物修復(fù)技術(shù)主要利用植物吸收、轉(zhuǎn)化或積累土壤中的重金屬污染物？（）A.微生物降解B.植物修復(fù)(Phytoremediation)C.化學(xué)沉淀法D.膜生物反應(yīng)器(MBR)5.在處理含Cr(VI)的電鍍廢水時(shí)，常用的化學(xué)還原方法之一是將其還原為毒性較低的Cr(III)。下列物質(zhì)中，哪一種不能作為還原劑？（）A.硫化鈉(Na?S)B.亞硫酸氫鈉(NaHSO?)C.硫代硫酸鈉(Na?S?O?)D.氫氣(H?)6.影響固定床生物膜法處理污水中污染物效率的關(guān)鍵因素之一是？（）A.污染物在水中的溶解度B.生物膜與水相之間的濃度梯度C.攪拌速度D.污泥濃度7.對(duì)于某吸附過程，其吸附動(dòng)力學(xué)符合Lagergren預(yù)期二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，這通常意味著？（）A.吸附過程主要受物理吸附控制B.吸附過程速率常數(shù)k?遠(yuǎn)小于表觀速率常數(shù)k?C.吸附反應(yīng)速率受液相濃度和固相表面活性位點(diǎn)的共同控制D.吸附過程很快達(dá)到平衡8.某種污染物在環(huán)境介質(zhì)（如土壤、水）中的遷移能力主要取決于其？（）A.水溶性B.分子大小C.離子化程度和與介質(zhì)的相互作用力D.燃燒熱9.在選擇合適的污染物降解技術(shù)時(shí)，必須考慮的首要因素通常是？（）A.技術(shù)的先進(jìn)性B.處理成本（運(yùn)行和投資）C.降解產(chǎn)物的毒性D.技術(shù)人員的專業(yè)背景10.針對(duì)低濃度、難降解的持久性有機(jī)污染物（POPs），哪種技術(shù)通常需要與其他方法聯(lián)用才能達(dá)到有效的去除效果？（）A.活性污泥法B.化學(xué)混凝C.光催化氧化D.吸附-催化燃燒組合技術(shù)二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.環(huán)境污染物從水體中去除的主要途徑包括物理沉降、______、化學(xué)轉(zhuǎn)化和生物降解。2.吸附劑的選擇應(yīng)考慮其吸附容量、______、再生性能和經(jīng)濟(jì)性。3.采用芬頓/類芬頓氧化法降解有機(jī)污染物時(shí)，通常需要加入______作為催化劑，以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基(?OH)。4.生物修復(fù)技術(shù)按照作用對(duì)象可分為植物修復(fù)、微生物修復(fù)和______。5.在評(píng)價(jià)一種污染物降解技術(shù)的效果時(shí)，常用的指標(biāo)包括去除率、______和殘留物檢測(cè)。6.對(duì)于吸附過程，Langmuir等溫線模型假設(shè)吸附劑表面存在______，且吸附為單分子層。7.土壤洗脫技術(shù)是處理土壤重金屬污染的一種方法，通常使用______溶液將污染物溶解并移出。8.光催化氧化技術(shù)利用半導(dǎo)體光催化劑在光照下產(chǎn)生______和空穴，氧化降解污染物。9.化學(xué)沉淀法通過調(diào)節(jié)溶液條件，使污染物以______形式從溶液中去除。10.為了減少污染物降解過程中的二次污染，應(yīng)優(yōu)先選擇______的降解技術(shù)。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述高級(jí)氧化技術(shù)（AOPs）的基本原理及其在處理難降解有機(jī)廢水中的優(yōu)勢(shì)。2.比較活性吸附和生物吸附處理水中污染物在原理、材料來(lái)源和應(yīng)用方面的主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述影響化學(xué)沉淀法處理廢水效果的主要因素。4.簡(jiǎn)述植物修復(fù)技術(shù)處理土壤重金屬污染的主要機(jī)制。四、論述題（每小題10分，共30分。）1.論述選擇合適的物理、化學(xué)或生物方法處理特定類型資源化學(xué)工業(yè)廢水（如礦山酸性廢水、冶煉含氰廢水）時(shí)，需要綜合考慮哪些關(guān)鍵因素？2.試述吸附法在環(huán)境化學(xué)污染物處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀、面臨的挑戰(zhàn)以及可能的未來(lái)發(fā)展方向。3.結(jié)合資源化學(xué)專業(yè)特點(diǎn)，論述將新興污染物（如微塑料、全氟化合物等）的檢測(cè)與降解技術(shù)納入《資源化學(xué)》專業(yè)教學(xué)和研究的必要性和潛在方向。試卷答案一、選擇題1.C*解析思路：礦山開采和冶煉過程中，礦物氧化、金屬冶煉等環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量重金屬離子（如Cu2?,Pb2?,Cd2?,Hg2?,Cr3?/Cr(VI)等）以及可能產(chǎn)生的酸堿廢水，這些是典型的與資源化學(xué)密切相關(guān)的環(huán)境污染物。PCBs多源于工業(yè)制品，VOCs來(lái)源廣泛，NOx主要來(lái)自燃燒過程，與直接的資源化學(xué)活動(dòng)關(guān)聯(lián)相對(duì)較小。2.B*解析思路：臭氧具有強(qiáng)氧化性，能直接或通過產(chǎn)生羥基自由基(?OH)氧化降解多種有機(jī)污染物。與單獨(dú)使用臭氧相比，臭氧與催化劑（如金屬氧化物、光催化劑）結(jié)合，可以降低反應(yīng)活化能，提高氧化效率，特別是對(duì)于難降解污染物，且通常不產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物，運(yùn)行條件也較溫和。3.C*解析思路：Freundlich吸附等溫線模型適用于多種吸附體系，尤其是吸附劑表面不均勻或吸附質(zhì)分子大小不一時(shí)。當(dāng)Freundlich常數(shù)K_f較大時(shí)，表明在較低的平衡濃度下就能達(dá)到較高的吸附量，反映了吸附劑對(duì)污染物的吸附能力較強(qiáng)。吸附是否均勻由不均勻因子n決定，n接近1表示吸附均勻，n>1表示吸附不均勻。4.B*解析思路：根據(jù)生物修復(fù)技術(shù)的對(duì)象劃分，主要分為利用植物、利用微生物和利用植物-微生物協(xié)同作用。其中，植物修復(fù)是利用植物體直接或間接去除、轉(zhuǎn)化或固定環(huán)境中的污染物。微生物修復(fù)是利用微生物的代謝活動(dòng)降解或轉(zhuǎn)化污染物。植物-微生物協(xié)同作用是兩者結(jié)合。5.D*解析思路：硫化鈉、亞硫酸氫鈉和硫代硫酸鈉都具有還原性，可以將Cr(VI)還原為Cr(III)。氫氣雖然具有強(qiáng)還原性，但在水溶液中還原Cr(VI)的條件苛刻（高溫高壓），且易燃易爆，在實(shí)際廢水處理中很少作為Cr(VI)的還原劑。6.B*解析思路：在固定床生物膜法中，污染物必須從主體液相擴(kuò)散到生物膜外緣，穿過生物膜邊界層，再擴(kuò)散到生物膜內(nèi)部的活性微生物處才能被降解。因此，生物膜與水相之間的濃度梯度是驅(qū)動(dòng)污染物遷移的關(guān)鍵因素。其他選項(xiàng)也是影響因素，但濃度梯度是核心。7.C*解析思路：Lagergren預(yù)期二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型表達(dá)式為d(q_e)/dt=k?(q_e-q_t)，積分后得到q_t=(k?C?t)/(1+k?C?t)，其中q_e為平衡吸附量，q_t為t時(shí)刻的吸附量，C?為初始濃度，k?為表觀速率常數(shù)。該模型假設(shè)吸附過程受液相濃度和固相表面活性位點(diǎn)結(jié)合速率的控制，適用于多種吸附體系，包括化學(xué)吸附和物理吸附。8.C*解析思路：污染物在環(huán)境介質(zhì)（特別是土壤和水）中的遷移能力是其在環(huán)境中的行為關(guān)鍵。這主要取決于污染物的性質(zhì)（如水溶性、離子化程度）和與介質(zhì)（如土壤顆粒、水體）相互作用力（如吸附、離子交換、溶解-沉淀）的平衡。水溶性、分子大小等也是影響因素，但與介質(zhì)相互作用力是決定遷移能力的關(guān)鍵。9.B*解析思路：處理工業(yè)廢水時(shí)，成本效益是決定技術(shù)選擇是否可行和是否推廣的關(guān)鍵因素之一。雖然技術(shù)先進(jìn)性、處理效果、環(huán)境影響等都很重要，但企業(yè)或處理方往往需要在滿足基本處理要求的前提下，優(yōu)先考慮經(jīng)濟(jì)成本，包括初始投資、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)成本等。10.C*解析思路：POPs（持久性有機(jī)污染物）通常具有高親脂性、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、生物累積性高等特點(diǎn)，常規(guī)的生物處理方法（如活性污泥法）難以有效降解。光催化氧化等高級(jí)氧化技術(shù)雖然對(duì)某些POPs有效，但可能需要較長(zhǎng)的處理時(shí)間或較高的反應(yīng)條件才能達(dá)到理想的去除率，常需要與其他物理或化學(xué)方法（如吸附、萃?。┞?lián)用，以達(dá)到快速、徹底、經(jīng)濟(jì)的處理效果。二、填空題1.生物降解*解析思路：環(huán)境污染物去除途徑包括物理（沉降、過濾）、化學(xué)（沉淀、氧化還原、混凝）和生物（降解、轉(zhuǎn)化）過程。生物降解是利用微生物代謝活動(dòng)將污染物分解為無(wú)害或低害物質(zhì)的重要途徑。2.選擇性（或選擇性好）*解析思路：吸附劑的選擇性是指吸附劑對(duì)目標(biāo)污染物與其他共存污染物的吸附能力差異。理想吸附劑應(yīng)具有較高的選擇性，能優(yōu)先吸附目標(biāo)污染物，減少對(duì)其他物質(zhì)的干擾。3.催化劑（或Fe2?）*解析思路：類芬頓/芬頓氧化法是通過產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基(?OH)來(lái)降解有機(jī)物。芬頓反應(yīng)需要Fe2?作為催化劑，H?O?作為氧化劑。類芬頓則使用其他金屬離子（如Cu2?,Mn2?）或非金屬化合物替代Fe2?或/和H?O?，或兩者結(jié)合。4.微生物修復(fù)*解析思路：生物修復(fù)技術(shù)按作用主體可分為利用植物（植物修復(fù)）、利用微生物（微生物修復(fù)）和兩者協(xié)同作用。微生物修復(fù)是利用天然或人工馴化的微生物群體，通過其代謝活動(dòng)去除、轉(zhuǎn)化或穩(wěn)定污染物。5.降解速率（或處理效率）*解析思路：評(píng)價(jià)污染物降解技術(shù)效果的關(guān)鍵指標(biāo)包括目標(biāo)污染物的去除率（表示去除程度）、降解速率（表示處理效率）以及最終殘留物的濃度（表示處理徹底程度和潛在風(fēng)險(xiǎn)）。6.單一（或均勻）活性位點(diǎn)（或吸附位點(diǎn)）*解析思路：Langmuir等溫線模型基于一系列假設(shè)，其中之一是吸附劑表面存在數(shù)量有限、均勻分布的活性位點(diǎn)，且吸附是單分子層過程，每個(gè)位點(diǎn)上的吸附熱不隨覆蓋度變化。7.溶液（或水）*解析思路：土壤洗脫技術(shù)是利用流動(dòng)的液體（通常是水或含螯合劑、酸堿等的溶液）將土壤中的污染物溶解并沖刷帶走。因此，污染物最終進(jìn)入溶液相被移除。8.光生空穴（或電子空穴）*解析思路：光催化氧化過程是半導(dǎo)體光催化劑在光照下吸收能量產(chǎn)生電子（e?）和空穴（h?）。這些高活性的光生載流子（電子和空穴）能夠參與表面反應(yīng)，氧化吸附在催化劑表面的污染物分子，或與溶解氧/水反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基(?OH)。9.沉淀物（或固相）*解析思路：化學(xué)沉淀法是通過加入化學(xué)藥劑，調(diào)節(jié)溶液的pH值或其他條件，使溶液中溶解態(tài)的污染物離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶解度較低的沉淀物，從而將其從溶液中去除，轉(zhuǎn)化為固相。10.環(huán)境友好（或環(huán)境兼容性好/減少二次污染）*解析思路：理想的污染物降解技術(shù)應(yīng)盡可能將污染物徹底轉(zhuǎn)化為無(wú)害或低害的物質(zhì)（目標(biāo)產(chǎn)物），避免產(chǎn)生新的有害副產(chǎn)物（二次污染），并且整個(gè)過程對(duì)環(huán)境友好、安全。三、簡(jiǎn)答題1.高級(jí)氧化技術(shù)（AOPs）的基本原理是利用光、電、催化劑或過氧化氫等產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基（如?OH），這些自由基的氧化還原電位非常高，能夠有效地打斷持久性有機(jī)污染物的化學(xué)鍵，將其礦化為二氧化碳和水，或轉(zhuǎn)化為毒性較低的小分子物質(zhì)。AOPs在處理難降解有機(jī)廢水中的優(yōu)勢(shì)在于：①降解效率高，能有效處理傳統(tǒng)生物方法難以降解的污染物；②反應(yīng)條件靈活，可在常溫常壓下進(jìn)行；③可處理低濃度廢水；④可能實(shí)現(xiàn)污染物的礦化。2.活性吸附和生物吸附處理水中污染物的主要區(qū)別在于：①原理不同：活性吸附是利用人工合成的或經(jīng)過活化處理的固體吸附劑（如活性炭、樹脂、硅藻土、沸石等）的物理吸附或化學(xué)吸附作用去除污染物；生物吸附是利用天然或人工篩選的微生物（菌體）或其組分（如細(xì)胞壁、胞外聚合物）作為吸附劑，利用其表面的官能團(tuán)或微生物生命活動(dòng)過程中的物質(zhì)交換吸附污染物。②材料來(lái)源不同：活性吸附劑多為人工合成或礦物活化；生物吸附劑來(lái)源于生物體。③選擇性不同：生物吸附通常具有更高的選擇性，特別是對(duì)于某些特定污染物，但吸附容量可能受生物體生長(zhǎng)狀態(tài)影響；活性吸附劑的選擇性可通過材料設(shè)計(jì)和改性來(lái)控制，但可能較低。④再生與再生：活性吸附劑的再生通常需要特定的物理化學(xué)方法（如加熱、溶劑洗脫），再生效果較好；生物吸附劑的再生較困難，且可能導(dǎo)致生物體死亡或失活。3.影響化學(xué)沉淀法處理廢水效果的主要因素包括：①溶液pH值：pH值直接影響污染物離子和沉淀劑離子的存在形態(tài)及溶解度，是控制沉淀反應(yīng)發(fā)生的關(guān)鍵。②沉淀劑種類與投加量：沉淀劑的選擇應(yīng)能生成溶解度極低的沉淀物。投加量必須過量，以確保目標(biāo)污染物完全沉淀。③反應(yīng)溫度：溫度影響沉淀反應(yīng)的速率和平衡，有時(shí)也影響沉淀物的形態(tài)和純度。④反應(yīng)時(shí)間：需要足夠的反應(yīng)時(shí)間使沉淀反應(yīng)達(dá)到平衡或接近平衡。⑤混合條件：良好的混合能促進(jìn)沉淀劑與污染物快速均勻接觸，提高反應(yīng)速率和沉淀效果。⑥共存離子影響：水中其他離子的存在可能通過共沉淀、競(jìng)爭(zhēng)沉淀或絡(luò)合作用等影響目標(biāo)污染物的沉淀效果。4.植物修復(fù)技術(shù)處理土壤重金屬污染的主要機(jī)制包括：①植物吸收積累（phytoextraction）：植物根系從土壤中吸收重金屬離子，并轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部分，通過收獲植物體將污染物從污染地點(diǎn)移走。②植物提?。╬hytoextraction）：與植物吸收積累類似，但更側(cè)重于利用特定高積累植物去除土壤中的重金屬。③植物揮發(fā)（phytovolatilization）：某些植物能將土壤中的重金屬（主要是汞Hg）轉(zhuǎn)化為氣態(tài)形式并釋放到大氣中。④植物穩(wěn)定（phytostabilization）：植物通過根系分泌物或植物體本身的存在，改變土壤環(huán)境（如pH、氧化還原電位），或與重金屬發(fā)生物理化學(xué)吸附/沉淀作用，降低重金屬的溶解性和遷移性，從而減少其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。⑤植物誘導(dǎo)鈍化（phytoinducedstabilization）：植物通過改變根際環(huán)境（如產(chǎn)生有機(jī)酸、磷酸鹽等）使重金屬沉淀或轉(zhuǎn)化為低溶解度形態(tài)。四、論述題1.選擇合適的物理、化學(xué)或生物方法處理特定類型資源化學(xué)工業(yè)廢水（如礦山酸性廢水、冶煉含氰廢水）時(shí)，需要綜合考慮以下關(guān)鍵因素：①污染物種類與性質(zhì)：必須明確廢水中主要污染物的種類、濃度、形態(tài)、化學(xué)物理性質(zhì)（如酸堿性、毒性強(qiáng)弱、溶解度、反應(yīng)活性等）。例如，礦山酸性廢水主要問題是酸性、高濃度重金屬離子；冶煉含氰廢水則涉及劇毒氰化物及其分解產(chǎn)物。②廢水量與處理規(guī)模：處理規(guī)模決定了所需設(shè)備類型、投資大小和運(yùn)行成本。③處理標(biāo)準(zhǔn)與排放要求：必須符合國(guó)家或地方的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，有時(shí)還需要達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。④技術(shù)適用性與可靠性：選擇的技術(shù)應(yīng)能有效去除目標(biāo)污染物，技術(shù)成熟、穩(wěn)定可靠、操作維護(hù)簡(jiǎn)便。⑤成本效益：包括初始投資、運(yùn)行成本（藥劑費(fèi)、電費(fèi)、人工費(fèi)等）、維護(hù)費(fèi)用等，需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。⑥環(huán)境影響：考慮處理過程可能產(chǎn)生的二次污染（如污泥處理、廢氣排放），選擇環(huán)境友好的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放甚至資源化利用。⑦現(xiàn)場(chǎng)條件：包括地理位置、氣候條件、現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施等。⑧處理工藝的兼容性：可能需要多種方法聯(lián)用（如中和-沉淀-吸附，或生物處理+膜過濾），需考慮工藝銜接和協(xié)同效果。⑨安全性：特別是處理高濃度重金屬、氰化物等劇毒物質(zhì)時(shí)，必須考慮操作安全和個(gè)人防護(hù)。2.吸附法在環(huán)境化學(xué)污染物處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀、面臨的挑戰(zhàn)以及可能的未來(lái)發(fā)展方向：現(xiàn)狀：吸附法因其操作簡(jiǎn)單、適用范圍廣、選擇性好、可回收吸附劑和污染物等優(yōu)點(diǎn)，在飲用水凈化、工業(yè)廢水處理（特別是處理難降解有機(jī)物、重金屬離子）、廢氣處理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。已開發(fā)出多種吸附劑，如活性炭、離子交換樹脂、生物炭、改性粘土、金屬氧化物等。挑戰(zhàn)：①吸附容量有限，尤其對(duì)于低濃度污染物，吸附劑可能飽和較快，導(dǎo)致吸附劑消耗量大或需要頻繁更換。②吸附劑再生困難或再生效率低，增加運(yùn)行成本。③吸附選擇性有時(shí)不高，難以有效去除混合污染物。④部分吸附劑（如活性炭）來(lái)源有限或成本較高，大規(guī)模應(yīng)用受限。⑤吸附劑易產(chǎn)生二次污染（如細(xì)小顆粒脫落）。未來(lái)發(fā)展方向：①開發(fā)高吸附容量、高選擇性、低成本的新型吸附材料，如納米材料（碳納米管、石墨烯、金屬納米顆粒）、生物基吸附劑（農(nóng)業(yè)廢棄物衍生生物炭）、功能化吸附劑（利用表面改性提高選擇性或再生性能）。②研究高效的吸附劑再生技術(shù)，如熱再生、溶劑再生、電化學(xué)再生等，實(shí)現(xiàn)吸附劑的循環(huán)利用。③開發(fā)智能化吸附材料或吸附過程，如響應(yīng)型吸附劑（根據(jù)環(huán)境條件變化調(diào)節(jié)吸附性能）、負(fù)載催化劑的吸附材料（實(shí)現(xiàn)吸附與降解聯(lián)用）。④將吸附與其他處理技術(shù)（如膜分離、生物處理、光催化）聯(lián)用，構(gòu)建高效、經(jīng)濟(jì)的集成化處理系統(tǒng)。⑤加強(qiáng)吸附過程的基礎(chǔ)研究，深入理解吸附機(jī)理，為材料設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。3.結(jié)合資源化學(xué)專業(yè)特點(diǎn)，論述將新