2025年大學(xué)《自然地理與資源環(huán)境》專業(yè)題庫——土木與水利工程地球化學(xué)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填涂在答題卡相應(yīng)位置。）1.在水溶液中，影響離子活度系數(shù)的主要因素是（）。A.溫度B.壓力C.離子強(qiáng)度D.溶劑性質(zhì)2.下列哪種水化學(xué)類型通常表示水體的自凈能力較強(qiáng)？（）A.Na-HCO?型B.Ca-HCO?型C.Na-Cl型D.Ca-Cl型3.標(biāo)準(zhǔn)條件下，下列元素中標(biāo)準(zhǔn)電極電勢最高的是（）。A.Fe3?/Fe2?B.MnO??/Mn2?C.Cu2?/CuD.Zn2?/Zn4.土壤中植物有效態(tài)磷的主要存在形式是（）。A.氧化物態(tài)磷B.沉積物吸附態(tài)磷C.磷酸鹽礦物態(tài)磷D.磷酸一氫根（H?PO??）和磷酸二氫根（HPO?2?）5.在河流的地球化學(xué)循環(huán)中，屬于保守元素的是（）。A.CaB.KC.SiD.Fe6.用于測定地下水年齡的同位素通常是（）。A.1?CB.12CC.1?OD.12O7.混凝土發(fā)生硫酸鹽侵蝕的主要反應(yīng)物是（）。A.氯離子B.硫酸根離子C.碳酸根離子D.氫氧根離子8.地球化學(xué)勘查中，尋找礦產(chǎn)異常通常利用的是（）。A.元素總量異常B.元素背景值異常C.元素地球化學(xué)性質(zhì)異常D.元素空間分布異常9.水巖相互作用過程中，導(dǎo)致巖石溶解的主要機(jī)制是（）。A.機(jī)械破碎B.化學(xué)溶解C.生物風(fēng)化D.物理剝蝕10.影響土壤發(fā)育的最主要因素是（）。A.植物群系B.氣候C.基質(zhì)D.地形11.地下水中溶解性總固體（TDS）的主要來源是（）。A.植物根系分泌B.水的蒸發(fā)濃縮C.巖石和土壤的溶解D.大氣降水輸入12.下列哪個(gè)參數(shù)是衡量水體酸堿度的常用指標(biāo)？（）A.電導(dǎo)率B.pH值C.離子強(qiáng)度D.溶解氧13.某地區(qū)土壤重金屬含量超過背景值，最可能的環(huán)境污染類型是（）。A.大氣沉降污染B.農(nóng)業(yè)化肥污染C.工業(yè)廢水污染D.生活垃圾污染14.在水溶液中，同離子效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致（）。A.離子活度系數(shù)增大B.離子活度系數(shù)減小C.溶解度增大D.溶解度減小15.土木工程中，評(píng)估地基土承載力的地球化學(xué)指標(biāo)可能涉及（）。A.土壤的pH值B.土壤的有機(jī)質(zhì)含量C.土壤的鹽分含量D.以上都是二、填空題（每空1分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.地球化學(xué)循環(huán)主要包括__________、____________和___________三種類型。2.水化學(xué)類型通常用主要離子___________、___________和___________的相對(duì)含量來劃分。3.穩(wěn)定同位素比值在物質(zhì)來源示蹤、水循環(huán)研究等方面有重要應(yīng)用，例如，δD和δ1?O常用于研究___________。4.混凝土內(nèi)部鋼筋發(fā)生銹蝕的主要條件是存在___________、___________和___________。5.地球化學(xué)勘查中，常用的地球化學(xué)指標(biāo)包括___________、____________和___________。6.土壤發(fā)生鹽漬化的根本原因是___________大于___________。7.水的離子積（Kw）表示水的___________狀態(tài)，其表達(dá)式為___________。8.生物地球化學(xué)循環(huán)中，____________是連接巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈的橋梁。9.地下水的礦化度通常用___________來表示，單位是___________。10.___________是指元素在環(huán)境介質(zhì)中的化學(xué)賦存形態(tài)和相對(duì)含量。三、名詞解釋（每題4分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.離子活度2.地球化學(xué)障3.環(huán)境背景值4.水質(zhì)類型5.同位素分餾四、簡答題（每題8分，共24分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.簡述影響水化學(xué)特征的主要因素。2.解釋水巖相互作用的基本過程及其對(duì)環(huán)境的影響。3.說明土木工程中關(guān)注環(huán)境地球化學(xué)問題的意義。五、論述/計(jì)算題（每題13分，共26分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.論述硫酸鹽侵蝕對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)破壞的機(jī)理，并提出預(yù)防措施。2.假設(shè)某地下水樣分析結(jié)果如下（單位：mg/L）：Ca2?80,Mg2?24,Na?5,K?2,Cl?150,SO?2?220,HCO??280,CO?2?15。試計(jì)算該水樣的總?cè)芙夤腆w（TDS）含量（假設(shè)水的密度為1g/cm3，MolarMassofH?O=18.02g/mol），并判斷其水化學(xué)類型。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.D5.C6.A7.B8.B9.B10.B11.C12.B13.C14.D15.D二、填空題1.生物地球化學(xué)循環(huán)化學(xué)地球化學(xué)循環(huán)物理地球化學(xué)循環(huán)2.陽離子陰離子含量3.水汽蒸發(fā)輸送4.氧氣水分電化學(xué)環(huán)境5.元素豐度元素異常值元素比值6.降水量排水量7.酸堿平衡H?=HCO??+2HPO?2?+OH?+[OH?]28.植物9.毫克/升(mg/L)10.地球化學(xué)形態(tài)三、名詞解釋1.離子活度：指離子在溶液中實(shí)際展現(xiàn)出的有效濃度，考慮了離子間的相互作用，用活度系數(shù)校正后的濃度。2.地球化學(xué)障：指地球化學(xué)系統(tǒng)中，阻礙某些元素或物質(zhì)遷移、交換的界面或區(qū)域。3.環(huán)境背景值：指在未受人類活動(dòng)顯著污染影響的情況下，環(huán)境中某種元素或物質(zhì)的正常含量范圍。4.水質(zhì)類型：根據(jù)水中主要離子（如HCO??,CO?2?,SO?2?,Cl?,Na?,K?,Ca2?,Mg2?）的相對(duì)含量對(duì)水體進(jìn)行的分類。5.同位素分餾：指在自然過程（如物理、化學(xué)、生物過程）中，不同同位素之間由于質(zhì)量差異而導(dǎo)致其相對(duì)比值發(fā)生改變的現(xiàn)象。四、簡答題1.影響水化學(xué)特征的主要因素包括：氣候（溫度、降水影響水循環(huán)和物質(zhì)淋溶溶解）、地形（影響水流路徑和匯水面積）、地質(zhì)（巖性和基質(zhì)的成分決定溶解物質(zhì)的種類和數(shù)量）、土壤（影響元素的吸附、轉(zhuǎn)化和釋放）、生物活動(dòng)（植物根系影響元素的吸收和分泌）以及水文條件（水量、水流速度影響物質(zhì)遷移和反應(yīng)速率）。2.水巖相互作用是指水與巖石（或土壤）之間發(fā)生的物理、化學(xué)和生物過程的總稱?；具^程包括：水的溶解作用（水溶解巖石中的可溶性礦物）、水對(duì)巖石的物理侵蝕作用（如沖刷、磨蝕）以及水與巖石中微生物的共生或催化作用。這些過程導(dǎo)致巖石成分入滲水體，改變巖石的物理結(jié)構(gòu)，同時(shí)也使水體化學(xué)成分發(fā)生變化，影響水質(zhì)和水生生態(tài)系統(tǒng)。3.土木工程中關(guān)注環(huán)境地球化學(xué)問題的意義在于：①基礎(chǔ)設(shè)施選址與環(huán)境評(píng)估：了解場址區(qū)域的地球化學(xué)背景、水文地球化學(xué)特征及潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)（如地基土的腐蝕性、重金屬污染、地下水位化學(xué)問題），為工程選址和安全運(yùn)行提供依據(jù)。②材料選擇與耐久性設(shè)計(jì)：研究環(huán)境介質(zhì)（水、土、大氣）的地球化學(xué)特性對(duì)工程材料（如混凝土、鋼材、石材）的腐蝕、劣化機(jī)理，指導(dǎo)材料選型和防護(hù)措施，提高工程結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命。③工程活動(dòng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)：評(píng)估工程建設(shè)（如礦山開采、隧道掘進(jìn)、水庫大壩建設(shè)）對(duì)周圍地質(zhì)環(huán)境、水文地球化學(xué)系統(tǒng)的擾動(dòng)和影響，預(yù)測和防治潛在的環(huán)境問題（如地下水污染、地表沉降、水質(zhì)惡化）。④環(huán)境災(zāi)害防治：利用地球化學(xué)原理監(jiān)測和預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境相關(guān)的災(zāi)害，如巖土體穩(wěn)定性變化、水質(zhì)異常等。五、論述/計(jì)算題1.硫酸鹽侵蝕是指環(huán)境中硫酸鹽（通常以SO?2?形式存在）與混凝土中的水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣（Ca(OH)?）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成易溶于水的鈣礬石（Ettringite）和石膏（Gypsum），導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度降低、體積膨脹，最終破壞混凝土結(jié)構(gòu)。其化學(xué)方程式可簡化為：Ca(OH)?+SO?2?+2H?O→CaSO?·2H?O(石膏)或Ca(OH)?+2SO?2?+4H?O→CaSO?·2H?O(石膏)+CaSO?·4H?O(鈣礬石)。預(yù)防措施包括：①使用摻合料（如粉煤灰、礦渣粉）替代部分水泥，減少Ca(OH)?生成；②使用硫酸鹽抵抗性水泥；③在混凝土中添加緩蝕劑；④加強(qiáng)混凝土密實(shí)性，減少孔隙率；⑤在易受侵蝕的環(huán)境中，采用外加劑（如膨脹劑）補(bǔ)償體積變化。2.TDS計(jì)算：參考離子：Ca2?(80),Mg2?(24),Na?(5),K?(2),Cl?(150),SO?2?(220),HCO??(280),CO?2?(15)計(jì)算時(shí)，通常考慮主要的溶解礦物貢獻(xiàn)。忽略HCO??和CO?2?對(duì)TDS的主要貢獻(xiàn)（它們是弱酸碳酸鹽的平衡離子，其總量往往遠(yuǎn)小于主要離子如Na?,K?,Cl?,SO?2?的濃度，除非是碳酸鹽巖飽和水）。忽略Mg2?（通常含量相對(duì)較低，且可能以碳酸鹽形式存在）。TDS≈(Ca2?+Na?+K?+Cl?+SO?2?)×摩爾質(zhì)量換算系數(shù)摩爾質(zhì)量換算系數(shù)=1000/18.02(mg/Ltog/Lconversion/molarmassofH?O)TDS≈(80+5+2+150+220)×(1000/18.02)TDS≈457×(1000/18.02)TDS≈457×55.49TDS≈25393.93mg/L≈25400mg/L(保留兩位有效數(shù)字)