2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫——水體地球化學(xué)循環(huán)及環(huán)境影響考試時(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)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種地球化學(xué)過程中，元素的價(jià)態(tài)發(fā)生了變化？A.離子交換吸附B.碳酸鈣的沉淀C.氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵D.硅酸鹽的風(fēng)化溶解2.在封閉體系中，某物質(zhì)的溶解度積常數(shù)（Ksp）越小，則該物質(zhì)的：A.溶解度一定越小B.沉淀趨勢(shì)越強(qiáng)C.在水中的溶解量越大D.離子濃度一定越高3.水體中CO32-濃度相對(duì)較高，通常意味著水的pH條件是：A.酸性（pH<7）B.中性（pH≈7）C.堿性（pH>7）D.與Eh有關(guān)，與pH無關(guān)4.下列哪項(xiàng)不是影響水體中重金屬遷移能力的主要因素？A.水體的pH值B.水體中有機(jī)質(zhì)的含量C.水體的溫度D.重金屬的價(jià)態(tài)和形態(tài)5.氧化還原電位（Eh）是影響哪些元素或化合物在水體中穩(wěn)定性及遷移轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵參數(shù)？A.碳酸鹽B.氮的氧化物C.重金屬離子D.以上所有6.在自然水體中，磷的遷移轉(zhuǎn)化主要受哪些因素控制？（多選，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）A.溶解態(tài)磷酸鹽B.碳酸鈣沉淀C.沉積物吸附D.生物吸收與釋放7.穩(wěn)定同位素用于追蹤水體來源或路徑的主要原理是：A.不同同位素的化學(xué)性質(zhì)完全不同B.不同同位素的物理性質(zhì)（如質(zhì)量）不同，導(dǎo)致其在不同過程中有輕微的分配差異C.同位素豐度在全球范圍內(nèi)保持絕對(duì)恒定D.同位素會(huì)發(fā)生放射性衰變8.水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的主要地球化學(xué)原因是：A.水體蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量B.氮、磷等營養(yǎng)鹽的輸入量遠(yuǎn)超水體自身的循環(huán)能力C.水體深度增加，光照減弱D.水體中溶解氧含量過高9.下列哪種水處理技術(shù)主要利用了吸附原理來去除水體中的污染物？A.混凝沉淀B.活性炭吸附C.離子交換D.蒸發(fā)結(jié)晶10.地下水污染修復(fù)中，采用化學(xué)氧化還原法的主要目的是：A.提高地下水位B.促進(jìn)地下水循環(huán)C.將有毒有害的還原態(tài)污染物（如Cr(VI)）轉(zhuǎn)化為毒性較低的氧化態(tài)或其他形態(tài)（如Cr(III)）D.降低地下水的硬度二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在題干橫線上）1.水體地球化學(xué)循環(huán)是______循環(huán)和______循環(huán)共同作用的結(jié)果。2.控制水體中溶解氧含量的重要地球化學(xué)過程包括______和______。3.氧化還原條件的變化會(huì)導(dǎo)致水體中______元素的價(jià)態(tài)和形態(tài)發(fā)生改變。4.沉積物可以作為水體的______庫和______庫。5.生物活動(dòng)在水體地球化學(xué)循環(huán)中起著______和______的關(guān)鍵作用。6.硅在自然水體中主要以______形態(tài)存在。7.同位素地球化學(xué)方法在水環(huán)境研究中可用于______、______和______等方面。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述pH值對(duì)水體中鋁溶解行為的影響機(jī)制。2.簡(jiǎn)述吸附作用在水體污染物遷移轉(zhuǎn)化過程中的主要影響。3.簡(jiǎn)述地下水相對(duì)于地表水，其地球化學(xué)特征通常具有哪些特點(diǎn)。4.簡(jiǎn)述水環(huán)境修復(fù)的物理化學(xué)方法主要包含哪些類型及其基本原理。四、論述題（每題10分，共30分）1.試論述氧化還原條件（Eh）的變化如何影響水體中鐵和錳的化學(xué)行為（包括價(jià)態(tài)、存在形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化等）。2.選擇一種你熟悉的水體污染物（如重金屬汞、砷或某種有機(jī)污染物），論述其主要的地球化學(xué)行為特征（如來源、遷移途徑、轉(zhuǎn)化過程、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)），并簡(jiǎn)述其環(huán)境地球化學(xué)研究意義。3.結(jié)合實(shí)例，論述地球化學(xué)原理在水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.D5.D6.ACD7.B8.B9.B10.C二、填空題1.水循環(huán)地球化學(xué)循環(huán)2.氧化作用還原作用3.鐵錳硫氮等（答對(duì)任意兩種即可）4.化學(xué)物質(zhì)物質(zhì)5.牽制改變（或轉(zhuǎn)化）6.溶解態(tài)（或真溶液）7.水體來源示蹤水體年齡測(cè)定污染物來源解析（答對(duì)任意三項(xiàng)即可）三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：鋁在自然水體中通常以氫氧化鋁或鋁酸鹽等形式存在于懸浮物或膠體中。水的pH值直接影響鋁的溶解平衡。當(dāng)pH<5.5時(shí)，水中H+濃度較高，會(huì)與鋁的羥基或鋁酸鹽絡(luò)合物反應(yīng)，促進(jìn)鋁的溶解，形成可溶性鋁離子。隨著pH升高，當(dāng)接近鋁的羥基化合物的沉淀pH時(shí)，溶解的鋁會(huì)逐漸形成不溶性的氫氧化鋁沉淀而去除。因此，pH升高，通常會(huì)導(dǎo)致水體中可溶性鋁濃度降低。2.解析思路：吸附作用是指污染物分子或離子與水體中固體顆粒表面（如懸浮物、沉積物、生物膜）發(fā)生物理或化學(xué)作用，從而被捕獲并留在表面的過程。其主要影響包括：①降低污染物在水相中的濃度，使其從可自由遷移狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸还潭顟B(tài)，從而減緩其遷移速度，增加其在特定區(qū)域（如吸附介質(zhì)表面、沉積物中）的殘留量；②改變污染物的環(huán)境行為和生態(tài)效應(yīng)，例如，某些重金屬在沉積物中的吸附會(huì)增加其生物有效性和毒性釋放風(fēng)險(xiǎn)；③吸附過程本身可能伴隨著污染物的轉(zhuǎn)化，如吸附伴隨的氧化還原反應(yīng)。3.解析思路：地下水相對(duì)于地表水，其地球化學(xué)特征通常具有：①流動(dòng)緩慢，更新周期長(zhǎng)，水體交換弱；②受大氣降水入滲補(bǔ)給，成分受流域內(nèi)地表物質(zhì)影響，但通常與大氣成分聯(lián)系較弱；③地下水系統(tǒng)（如含水層）往往與地表水系相對(duì)隔離，形成相對(duì)獨(dú)立的水化學(xué)系統(tǒng)；④水化學(xué)成分受地質(zhì)背景（巖石礦物成分、土壤類型）控制更為顯著，不同含水層或流域的水化學(xué)類型差異可能很大；⑤由于流動(dòng)緩慢，水化學(xué)演化過程（如水-巖反應(yīng)）更為充分和復(fù)雜；⑥礦化度通常較高，且變化范圍可能很大，受氣候、地形和地質(zhì)等多種因素綜合影響。4.解析思路：水環(huán)境修復(fù)的物理化學(xué)方法主要利用物理或化學(xué)手段改變污染物的存在形態(tài)或遷移轉(zhuǎn)化條件，以去除或削減污染物。主要類型及其原理包括：①混凝沉淀/絮凝沉淀：利用化學(xué)藥劑與污染物（特別是懸浮物或膠體態(tài)污染物）發(fā)生反應(yīng)形成絮體，增加其顆粒尺寸和密度，從而通過重力沉降或氣浮等方式從水中去除；②吸附法：利用具有高比表面積和強(qiáng)吸附能力的材料（如活性炭、生物炭、離子交換樹脂）吸附水中的溶解態(tài)污染物；③氧化還原法：通過投加氧化劑或還原劑，或改變水體的Eh條件，將有毒有害污染物（如氰化物、砷、鉻、有機(jī)污染物）轉(zhuǎn)化為毒性較低或無毒的形態(tài)，或使其易于被其他方法去除；④萃取/浸出法：利用溶劑選擇性地溶解特定污染物，或通過壓力、溫度變化使污染物從水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)相或氣相中，實(shí)現(xiàn)分離；⑤離子交換法：利用離子交換樹脂上的可交換離子與水中的目標(biāo)離子發(fā)生交換，從而去除或富集特定離子污染物（如重金屬離子、硝酸鹽）。四、論述題1.解析思路：論述鐵錳的地球化學(xué)行為受Eh影響。首先說明Eh是決定水體氧化還原狀態(tài)的參數(shù)。在不同Eh條件下，鐵和錳主要以不同的價(jià)態(tài)（或水合物）存在。例如，在強(qiáng)氧化性條件下（高Eh），鐵主要以Fe(III)（如Fe(OH)3膠體、氫氧化物沉淀）形態(tài)存在，錳主要以Mn(IV)（如二氧化錳MnO2沉淀）形態(tài)存在。隨著Eh降低（水體變還原性），F(xiàn)e(III)會(huì)轉(zhuǎn)化為更易溶解的Fe(II)（如FeCO3、FeS等），而Mn(IV)則會(huì)轉(zhuǎn)化為溶解度更高的Mn(II)（如MnCl2）。價(jià)態(tài)變化直接影響其存在形態(tài)（溶解態(tài)/固相）、遷移能力（Fe(II)通常比Fe(III)遷移更快更遠(yuǎn)）和生物地球化學(xué)行為（不同價(jià)態(tài)的毒性、生物有效性差異很大）。同時(shí)，Eh的變化也會(huì)影響控制其沉淀和溶解的礦物相以及吸附過程。2.解析思路：選擇一種污染物（如汞Hg），論述其地球化學(xué)行為。首先，簡(jiǎn)述汞的常見來源（如工業(yè)排放、火山活動(dòng)、土壤釋放、生物地球化學(xué)循環(huán)）。其次，論述其行為特征：①遷移轉(zhuǎn)化：汞在氣相、水相、沉積物和生物體中均有存在。水體中的汞主要以溶解態(tài)甲基汞（MeHg）和離子汞（Hg2+）形式存在，甲基汞具有極強(qiáng)的生物富集能力，可通過食物鏈傳遞。無機(jī)汞易吸附于懸浮物和沉積物，而甲基汞則更易被生物吸收。汞在不同環(huán)境介質(zhì)間的遷移轉(zhuǎn)化受pH、Eh、硫濃度、微生物活動(dòng)等多種因素控制。②環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：汞及其化合物具有高毒性和生物累積性，特別是甲基汞可通過食物鏈富集，對(duì)水生生物和人類神經(jīng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害。大氣中的汞可通過大氣沉降進(jìn)入水體，是水體汞的重要輸入途徑。③研究意義：研究汞的地球化學(xué)行為對(duì)于理解其環(huán)境分布、遷移路徑、轉(zhuǎn)化機(jī)制、污染溯源、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及制定有效的污染防治和管理策略至關(guān)重要。同位素示蹤等地球化學(xué)技術(shù)可用于區(qū)分不同來源的汞，評(píng)估生物富集過程等。3.解析思路：論述地球化學(xué)原理在水質(zhì)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用。首先，水化學(xué)成分分析是水質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，通過測(cè)定水體中主要離子、微量元素、pH、Eh、總?cè)芙夤腆w（TDS）等指標(biāo)，可以反映水體的化學(xué)特征和背景水平。地球化學(xué)原理有助于解釋這些指標(biāo)的來源和變化，例如，通過水-巖反應(yīng)模型判斷水化學(xué)類型及其受地質(zhì)背景的控制程度。其次，地球化學(xué)原理可用于污染溯源，通過對(duì)比污染水體與背景水體的地球化學(xué)特征差異，或利用同位素、示蹤劑等方法，識(shí)別污染