2025年大學《地球化學》專業(yè)題庫——地球化學技術(shù)在沉積環(huán)境監(jiān)測中的應用展望考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在沉積環(huán)境地球化學中，用于指示沉積物主要來源區(qū)特征的元素通常是指示礦物含量變化的（）。A.主量元素B.微量元素C.稀土元素D.放射性元素2.穩(wěn)定同位素δ13C值降低通常指示（）。A.水體鹽度升高B.氧化還原條件增強C.生物耗氧作用增強D.物源輸入以碳質(zhì)頁巖為主3.利用放射性同位素1?C測定沉積物年齡主要適用于（）。A.古氣候研究B.古環(huán)境磁化率分析C.沉積速率較快的區(qū)域D.非生物成因有機碳沉積物4.在沉積物中，發(fā)現(xiàn)生物標記物C30藻類甾烷含量高，飽和烴碳數(shù)分布呈現(xiàn)“V”型，通常指示（）。A.強氧化環(huán)境B.弱氧化-還原環(huán)境C.高鹽度環(huán)境D.冰期低溫環(huán)境5.地球化學指紋元素（如Cr,V,Ni,Co）在沉積環(huán)境監(jiān)測中，其主要環(huán)境指示意義通常與（）有關(guān)。A.生物地球化學循環(huán)B.攜帶者的物理化學性質(zhì)C.沉積速率變化D.古氣候波動6.對于沉積環(huán)境中的重金屬污染監(jiān)測，地球化學方法能夠（）。A.直接測定污染物的遷移路徑B.精確計算污染物的釋放總量C.識別污染物的來源類型D.自動預警污染事件的發(fā)生7.同位素分餾效應是指（）。A.同一種元素的同位素豐度在自然界中存在差異B.不同的元素在同位素組成上存在系統(tǒng)性的差異C.在物理或化學過程中，不同同位素之間發(fā)生分離的現(xiàn)象D.同位素豐度隨時間發(fā)生自然變化8.地球化學數(shù)據(jù)在沉積環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)勢之一是（）。A.能夠直接獲取環(huán)境參數(shù)的實時動態(tài)數(shù)據(jù)B.數(shù)據(jù)獲取方法具有非破壞性和易操作性C.能夠提供對過去環(huán)境狀況的可靠記錄d.成本低廉，適用于大規(guī)?，F(xiàn)場監(jiān)測9.在沉積環(huán)境地球化學研究中，元素比值（如M/ΣT）分析方法的主要目的是（）。A.計算沉積物的絕對年齡B.直接量化沉積速率C.消除部分干擾因素，揭示元素間的相對關(guān)系和指示意義D.確定沉積物的物源成分10.預測未來地球化學技術(shù)在沉積環(huán)境監(jiān)測中可能的發(fā)展方向，不包括（）。A.更高靈敏度與分辨率的分析儀器B.從單一元素/同位素分析向多參數(shù)地球化學指紋聯(lián)用分析發(fā)展C.加強與遙感、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)的融合D.減少對現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)的依賴二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述穩(wěn)定同位素地球化學技術(shù)在指示沉積環(huán)境氧化還原條件方面的基本原理。2.簡述利用放射性同位素進行沉積環(huán)境年代測定時，選擇特定同位素的主要考慮因素。3.簡述有機地球化學中的生物標記物技術(shù)如何幫助識別沉積環(huán)境的古鹽度。4.簡述在進行沉積環(huán)境地球化學監(jiān)測時，選擇地球化學指標需要考慮哪些基本原則。5.簡述當前沉積環(huán)境地球化學監(jiān)測面臨的主要挑戰(zhàn)之一，并提出可能的應對策略。三、論述題（每題15分，共30分）1.論述主量元素地球化學指紋分析在識別不同沉積環(huán)境物源（如河源、海源、風源）方面的應用潛力與局限性。2.論述地球化學技術(shù)（包括元素地球化學、同位素地球化學、有機地球化學等）如何綜合應用于沉積環(huán)境監(jiān)測，以評估污染物的來源、遷移轉(zhuǎn)化過程及其環(huán)境影響。試卷答案一、選擇題1.A2.C3.D4.B5.B6.C7.C8.C9.C10.D二、簡答題1.解析思路：穩(wěn)定同位素在氧化和還原條件下，不同元素的生物或非生物過程會發(fā)生分餾，導致沉積物或水中元素的穩(wěn)定同位素組成（如δ13C,δ1?N）相對于源區(qū)或大氣發(fā)生偏移。通過測定沉積物中碳、氮、硫等元素的穩(wěn)定同位素組成，并與已知的源區(qū)特征或平衡體系值進行比較，可以判斷沉積環(huán)境當時的氧化還原條件。例如，δ13C降低通常與有機質(zhì)厭氧分解（產(chǎn)甲烷）或還原性硫酸鹽沉淀有關(guān)，指示還原環(huán)境；δ13C升高可能與生物光合作用或碳酸鹽沉淀有關(guān)，指示氧化環(huán)境。2.解析思路：選擇放射性同位素進行年代測定時，主要考慮其半衰期與沉積物預期年齡的匹配度。對于較年輕的沉積物（如幾百年到幾萬年），通常選擇半衰期與該年齡范圍相當?shù)姆派湫酝凰?，??C（半衰期約5730年，適用于幾百年到幾萬年的有機沉積物）或3?Cl（半衰期約5580年，適用于年輕沉積物中的氯離子）。對于地質(zhì)年代較長的沉積物，則需選擇半衰期更長的同位素，如13?Cs（半衰期約30年，適用于幾十年到幾百年的年輕沉積物，如核試驗沉降物）或1?Ar（半衰期約1090萬年，適用于更長地質(zhì)年代）。同時也要考慮同位素的地球化學行為是否易于測量和校正。3.解析思路：有機地球化學中的生物標記物是指沉積物中來源于生物體的有機分子，其碳骨架結(jié)構(gòu)對古代環(huán)境的物理化學條件（如鹽度）敏感。不同鹽度的水生生態(tài)系統(tǒng)存在獨特的生物類群，其產(chǎn)生的生物標記物種類和豐度存在差異。例如，淡水藻類（如綠藻、硅藻）和鹽度敏感的細菌產(chǎn)生的特定生物標記物（如C30藻類甾烷、細菌甾烷異構(gòu)體組合）通常在低鹽度環(huán)境中富集。通過測定沉積物中這些特征生物標記物的相對含量或絕對豐度，可以指示沉積環(huán)境的大致鹽度范圍。此外，鹽度對生物光合作用和有機質(zhì)降解過程也有影響，這些過程也會在同位素組成（如δ13C）上留下痕跡，可用于輔助判斷。4.解析思路：選擇地球化學指標進行沉積環(huán)境監(jiān)測時，應遵循以下原則：①相關(guān)性原則：所選指標應與監(jiān)測目標（如污染類型、環(huán)境變化特征）具有明確的地球化學指示意義；②靈敏性與分辨率：指標應能對環(huán)境變化或污染物的存在做出足夠靈敏的響應，并具有區(qū)分不同來源或不同狀態(tài)的能力；③代表性：所選指標應能反映整個沉積體系的特征，避免僅由局部現(xiàn)象主導；④可比性與可重復性：指標的分析方法應成熟可靠，不同實驗室、不同時間獲得的數(shù)據(jù)具有可比性；⑤考慮時空尺度：選擇能夠反映目標問題的時空分辨率能力的指標；⑥成本效益：在滿足監(jiān)測需求的前提下，考慮分析成本。5.解析思路：當前沉積環(huán)境地球化學監(jiān)測面臨的主要挑戰(zhàn)之一是環(huán)境污染物的復雜性與隱蔽性。許多污染物（如重金屬、持久性有機污染物）在沉積物中存在形態(tài)復雜、生物可利用性低，難以準確評估其環(huán)境風險。應對策略包括：①發(fā)展更靈敏、選擇性的分析技術(shù)和聯(lián)用技術(shù)（如ICP-MS/MS,HPLC-MS/MS）以檢測痕量污染物；②加強形態(tài)分析（如化學提取、原位光譜技術(shù)）以評估污染物的生物可有效性；③結(jié)合多種地球化學指標（元素、同位素、有機質(zhì)）和生態(tài)毒理學方法進行綜合評估；④建立長期監(jiān)測體系，追蹤污染物在沉積物-水-生物界面中的動態(tài)遷移轉(zhuǎn)化過程；⑤利用模型模擬預測污染物行為和生態(tài)效應。三、論述題1.解析思路：主量元素地球化學指紋分析通過測定沉積物中一系列主量元素的相對含量或比值（如Rb/Sr,K/Rb,Ba/Th,La/Sm等），利用不同物源區(qū)（如大陸、海洋、風化區(qū)）具有獨特的元素組合特征（地球化學指紋）來區(qū)分沉積物的物源。例如，大陸來源沉積物通常富集Rb,K,Th,U,Ba等富集元素，而大洋來源沉積物則相對貧乏這些元素，但富集Ti,Sc,Zr,Hf等相對穩(wěn)定的元素。通過建立物源示蹤模型，可以將實測元素比值與不同已知物源（如河流輸入、海水中溶解/吸附、風塵輸入）的指紋進行對比，從而推斷沉積物的主要物源貢獻。然而，其局限性在于：①物源貢獻可能并非單一，混合來源的沉積物其指紋可能相似或變得復雜，難以精確區(qū)分；②元素的地球化學行為（如化學風化、搬運分選）會改變元素在地表的分布，導致指紋偏離源區(qū)特征；③沉積環(huán)境（如水動力條件、沉積速率）也會影響元素的最終分布；④某些元素的來源可能比較復雜（如火山物質(zhì)、生物成因碳酸鹽等），增加了指紋分析的難度。2.解析思路：地球化學技術(shù)通過分析沉積物、水體、懸浮物中的元素、穩(wěn)定同位素、放射性同位素和有機質(zhì)組分及其空間分布特征，可以綜合應用于沉積環(huán)境監(jiān)測。首先，元素地球化學可用于識別污染物的種類和來源。例如，通過測定重金屬（如Cd,Pb,Hg,As）的含量和空間分布，判斷是否存在污染源，并結(jié)合元素比值（如Co/Mn,Zn/Cu）或地球化學指紋（如Rb/Sr,K/Rb）分析，追蹤污染物的遷移路徑和物源。其次，穩(wěn)定同位素地球化學可用于指示環(huán)境背景和變化過程。例如，通過分析δ13C（有機碳、碳酸鹽）和δ1?N（總氮、硝酸鹽氮）的變化，可以判斷水體富營養(yǎng)化程度、氮污染來源（如農(nóng)業(yè)、污水）、生物活動（如反硝化）對環(huán)境的影響。放射性同位素（如1?C,3?