2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——金屬離子對(duì)環(huán)境的影響研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填在題后括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種環(huán)境因素對(duì)金屬離子（如Fe3?）的水解沉淀過程影響最為顯著？A.溶解氧濃度B.共存陰離子種類C.溫度D.金屬離子初始濃度2.金屬離子進(jìn)入生物體后，主要通過哪種途徑對(duì)生物體造成毒性？A.直接破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)B.與生物體內(nèi)必需的酶或蛋白質(zhì)的活性基團(tuán)結(jié)合，使其失活C.引起生物體內(nèi)基因突變D.以上都是3.下列關(guān)于金屬離子吸附的描述，錯(cuò)誤的是？A.吸附劑表面能提供吸附位點(diǎn)（如羥基、羧基）B.溶液pH值會(huì)影響金屬離子的形態(tài)，進(jìn)而影響其吸附量C.吸附過程通常伴隨熱效應(yīng)，可通過吸附等溫線判斷D.活性炭對(duì)水中金屬離子的吸附主要是物理吸附，不涉及化學(xué)鍵的形成4.生物累積系數(shù)（BCF）是用來衡量哪種效應(yīng)的指標(biāo)？A.金屬離子在環(huán)境介質(zhì)中的遷移能力B.金屬離子在生物體內(nèi)的積累程度C.金屬離子對(duì)生物體的急性毒性D.金屬離子環(huán)境修復(fù)技術(shù)的效率5.在水處理中，使用鐵鹽（如FeCl?）進(jìn)行混凝沉淀，主要去除的是？A.溶解性有機(jī)物B.活性氯C.細(xì)菌病毒D.膠體和懸浮顆粒物（包括部分金屬離子）6.下列哪種方法不屬于化學(xué)修復(fù)技術(shù)范疇？A.離子交換B.化學(xué)沉淀C.濕法氧化還原D.植物修復(fù)7.土壤中重金屬污染的主要來源不包括？A.工業(yè)廢水灌溉B.礦山開采活動(dòng)C.大氣沉降D.天然巖石風(fēng)化8.評(píng)價(jià)一個(gè)金屬離子污染場(chǎng)地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，最關(guān)鍵的因素是？A.污染物的總量B.污染物的理化性質(zhì)C.污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化能力及潛在的生態(tài)毒理效應(yīng)D.污染場(chǎng)地的地理位置9.下列哪個(gè)離子在酸性條件下比在堿性條件下更容易被土壤有機(jī)質(zhì)吸附？A.Ca2?B.Cu2?C.PO?3?D.SO?2?10.對(duì)于修復(fù)重金屬污染的土壤，選擇穩(wěn)定化/固化技術(shù)的首要考慮因素是？A.技術(shù)成本最低B.處理后土壤可安全利用C.修復(fù)速度最快D.對(duì)土壤微生物影響最小二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在題中橫線上）1.金屬離子在水中常見的存在形態(tài)包括______態(tài)、______態(tài)和______態(tài)。2.影響金屬離子在環(huán)境介質(zhì)中吸附-解吸行為的重要因素有pH值、______、______和共存離子等。3.金屬離子對(duì)生物體的毒性效應(yīng)與其在生物體內(nèi)的______和______密切相關(guān)。4.環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)通常包含______評(píng)估和______評(píng)估兩個(gè)主要方面。5.活性炭等吸附材料去除水中金屬離子的過程，主要涉及______吸附和______吸附。6.濕法氧化還原技術(shù)常用于將有毒的高價(jià)態(tài)金屬離子（如Cr(VI)）轉(zhuǎn)化為毒性較低或無毒的______態(tài)。7.植物修復(fù)技術(shù)利用超富集植物吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和積累土壤中的重金屬，最終通過收獲______來去除污染。三、判斷題（每題1分，共10分。請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填在題后括號(hào)內(nèi)）1.金屬離子的氧化還原電位越高，其在水中的溶解度通常越大。（）2.所有重金屬元素都具有生態(tài)毒性。（）3.金屬離子的生物累積系數(shù)（BCF）越大，表示其在生物體內(nèi)越容易積累。（）4.化學(xué)沉淀法處理含金屬離子廢水時(shí)，必須控制好投藥量，確保金屬離子完全沉淀。（）5.土壤pH值升高，通常有利于重金屬離子向植物根系釋放。（）6.離子交換法處理廢水時(shí)，交換柱的填充高度和流速對(duì)處理效果有顯著影響。（）7.任何一種環(huán)境修復(fù)技術(shù)都可能是完美的，選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響。（）8.金屬離子的環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化過程是簡(jiǎn)單的物理過程，不涉及化學(xué)反應(yīng)。（）9.生物修復(fù)技術(shù)具有環(huán)境友好、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但其修復(fù)效率通常較慢。（）10.環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（如水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定的金屬離子限值，主要是基于其生態(tài)毒性效應(yīng)。（）四、名詞解釋（每題3分，共12分）1.金屬離子形態(tài)（或生物有效態(tài)）2.生物放大作用3.吸附等溫線4.固化/穩(wěn)定化五、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述pH值如何影響金屬離子的環(huán)境行為（至少列舉兩種影響方式）。2.簡(jiǎn)述重金屬在生物體內(nèi)積累的可能途徑。3.簡(jiǎn)述化學(xué)沉淀法處理含金屬離子廢水的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。4.簡(jiǎn)述選擇金屬離子環(huán)境修復(fù)技術(shù)時(shí)需要考慮的主要因素。六、論述題（共13分）結(jié)合具體實(shí)例或原理，論述金屬離子從污染源排放到最終歸宿（如生物體）的過程中，至少涉及哪三個(gè)關(guān)鍵的環(huán)境行為環(huán)節(jié)？并簡(jiǎn)述每個(gè)環(huán)節(jié)的主要特征及其對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的影響。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.D4.B5.D6.D7.D8.C9.B10.B二、填空題1.溶解絡(luò)合沉淀2.氧化還原電位表面性質(zhì)（或吸附劑性質(zhì)）溫度3.濃度速率4.溶質(zhì)介質(zhì)5.物理化學(xué)6.低價(jià)7.部分（或植物地上部分）三、判斷題1.錯(cuò)誤2.錯(cuò)誤3.正確4.錯(cuò)誤5.正確6.正確7.正確8.錯(cuò)誤9.正確10.正確四、名詞解釋1.金屬離子形態(tài)（或生物有效態(tài)）：指環(huán)境中金屬離子以何種化學(xué)形式存在，該形式能夠參與生物地球化學(xué)循環(huán)或在生物體內(nèi)發(fā)揮毒理作用。形態(tài)不同，其生物有效性和環(huán)境行為可能差異巨大。2.生物放大作用：指在生態(tài)系統(tǒng)中，隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高，有毒有害物質(zhì)（如金屬離子）在生物體內(nèi)的濃度逐級(jí)增高的現(xiàn)象。3.吸附等溫線：描述在恒溫條件下，吸附劑表面吸附質(zhì)（金屬離子）的平衡濃度（或分壓）與吸附劑上吸附質(zhì)濃度（或吸附量）之間關(guān)系的曲線。常用Langmuir或Freundlich等模型擬合。4.固化/穩(wěn)定化：指通過物理、化學(xué)或生物方法，降低土壤或沉積物中重金屬的溶解性、遷移性和生物有效性的過程，使其難以對(duì)環(huán)境造成危害，但通常不改變其總量。五、簡(jiǎn)答題1.金屬離子環(huán)境行為受pH值影響顯著：*影響水解沉淀：溶液pH升高，水解產(chǎn)物增多，消耗H?，促使金屬離子水解形成沉淀（如Fe(OH)?）。pH降低，H?濃度增加，抑制水解，金屬離子溶解度增大。*影響吸附：pH影響金屬離子的電荷狀態(tài)和表面性質(zhì)。對(duì)于陽離子型金屬離子，pH升高，金屬離子可能發(fā)生水解或與溶液中OH?作用，電荷減少或被中和，降低其與帶負(fù)電荷吸附劑表面的靜電吸引力，吸附量下降。同時(shí)，pH升高也通常使吸附劑表面電荷增加（如含-OH基團(tuán)的表面），可能增強(qiáng)對(duì)金屬離子的吸附。對(duì)于某些金屬離子，pH也可能影響其形成不同價(jià)態(tài)，不同價(jià)態(tài)離子的吸附特性不同。2.重金屬在生物體內(nèi)積累的途徑主要有：*吸收：通過生物體的消化道、皮膚或呼吸系統(tǒng)攝入含有重金屬的介質(zhì)（水、食物、空氣）。*擴(kuò)散/滲透：重金屬離子通過生物膜（細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜）的擴(kuò)散或滲透進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。*生物轉(zhuǎn)化：進(jìn)入生物體內(nèi)的重金屬可能發(fā)生化學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)化（如價(jià)態(tài)變化、與內(nèi)源性配體結(jié)合），這些轉(zhuǎn)化過程可能影響其分布、代謝速率和毒性。*生物富集：某些植物（特別是超富集植物）或微生物能夠從環(huán)境中吸收遠(yuǎn)超背景水平的重金屬，并在體內(nèi)積累。3.化學(xué)沉淀法處理含金屬離子廢水的原理：向廢水中投加化學(xué)藥劑（沉淀劑），與目標(biāo)金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶解度極低的沉淀物，然后通過物理方法（如沉淀、過濾、氣浮）將其從水中分離去除。優(yōu)缺點(diǎn)：*優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)單、處理成本相對(duì)較低、對(duì)濃度較高的廢水處理效果較好、可實(shí)現(xiàn)部分資源回收（如磷回收）。*缺點(diǎn)：可能產(chǎn)生大量含重金屬的污泥，需要妥善處理處置；容易產(chǎn)生二次污染（如若沉淀不完全或污泥處理不當(dāng)）；對(duì)pH變化敏感，可能需要調(diào)節(jié)；不能去除溶解性金屬離子，僅去除部分形成沉淀的金屬離子。4.選擇金屬離子環(huán)境修復(fù)技術(shù)時(shí)需要考慮的主要因素：*污染特征：污染物的種類、濃度、分布范圍、存在形態(tài)、污染介質(zhì)（水、土壤、沉積物）的性質(zhì)。*環(huán)境目標(biāo)：修復(fù)后的介質(zhì)是要求恢復(fù)原狀（如用于農(nóng)業(yè)、建設(shè)）還是滿足特定用途（如景觀、生態(tài)）。*技術(shù)可行性：技術(shù)對(duì)目標(biāo)污染物的去除效率、對(duì)環(huán)境其他組分的影響、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施條件（如空間、溫度、濕度）。*經(jīng)濟(jì)成本：包括初始投資、運(yùn)行成本（藥劑、能耗、人力）、維護(hù)費(fèi)用、污泥處理費(fèi)用等，總成本效益應(yīng)最優(yōu)。*環(huán)境影響：修復(fù)過程產(chǎn)生的二次污染（如能耗相關(guān)的溫室氣體排放、新增污染物）、對(duì)生態(tài)系統(tǒng)可能造成的影響。*法規(guī)要求：需滿足的環(huán)保法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。六、論述題金屬離子從污染源排放到最終歸宿（如生物體）的過程中，涉及多個(gè)關(guān)鍵的環(huán)境行為環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)直接影響其在環(huán)境中的分布、遷移和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。以下是三個(gè)主要環(huán)節(jié)及其分析：1.溶解與釋放（或環(huán)境介質(zhì)中的形態(tài)轉(zhuǎn)化）：污染源中的金屬（如礦石、礦渣、廢棄物）首先需要溶解或釋放到環(huán)境介質(zhì)（水、土壤、空氣）中，才能遷移和發(fā)揮生態(tài)效應(yīng)。溶解過程受多種因素影響，如pH值、氧化還原電位、溫度、共存離子以及金屬本身的化學(xué)性質(zhì)。同時(shí)，金屬離子在環(huán)境介質(zhì)中會(huì)進(jìn)行復(fù)雜的形態(tài)轉(zhuǎn)化，如水解形成氫氧化物沉淀、與有機(jī)配體或無機(jī)配體（如OH?,Cl?,CO?2?,SO?2?）形成絡(luò)合物、被土壤膠體吸附或解吸等。這些形態(tài)轉(zhuǎn)化極大地影響了金屬離子的溶解度、遷移能力和生物有效性。例如，Cr(VI)在酸性條件下溶解度高、毒性大且易遷移，但在中性或堿性條件下易轉(zhuǎn)化為溶解度低、毒性相對(duì)較小的Cr(III)。這一環(huán)節(jié)決定了有多少金屬離子能進(jìn)入后續(xù)的遷移轉(zhuǎn)化過程。2.遷移轉(zhuǎn)化：溶解進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)的金屬離子會(huì)通過物理或化學(xué)過程進(jìn)行遷移。主要的物理遷移途徑包括：在水體中通過水流擴(kuò)散和彌散；在土壤中通過孔隙水滲流；在大氣中通過氣體擴(kuò)散和沉降?；瘜W(xué)遷移則涉及金屬離子與環(huán)境組分間的相互作用，如吸附-解吸、氧化還原、沉淀-溶解等過程。這些化學(xué)過程不僅改變了金屬離子的遷移路徑和速度，也伴隨著形態(tài)的持續(xù)轉(zhuǎn)化。例如，吸附在土壤顆粒表面的金屬離子可能在特定條件下（如pH變化、競(jìng)爭(zhēng)離子存在）發(fā)生解吸，重新進(jìn)入土壤溶液或地下水，從而改變其遷移潛力。氧化還原反應(yīng)也能顯著影響金屬離子的遷移行為和毒性。這一環(huán)節(jié)是連接污染源和最終受體（包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境）的關(guān)鍵橋梁，決定了污染物的擴(kuò)散范圍和潛在的接觸機(jī)會(huì)。3.生物吸收與積累：環(huán)境中的金屬離子可以通過多種途徑被生物體（植物、微生物、動(dòng)物）吸收。吸收途徑包括根系從土壤溶液中吸收、通過肺泡從空氣中吸入、通過皮膚接觸吸收等。吸收進(jìn)入生物體內(nèi)的金屬離子，一部分會(huì)參與生物體的正常代謝，另一部分則可能積累在特定的組織或器官