2025年大學《地球化學》專業(yè)題庫——極端環(huán)境中的氣候地球化學特征考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在題干后的括號內(nèi)。）1.在極端干旱事件期間，河流輸入湖泊或內(nèi)陸盆地的物質(zhì)通量通常會發(fā)生什么變化？A.增加顯著B.減少顯著C.保持不變D.先增加后減少2.以下哪種地球化學指標通常被用來指示過去的極端寒冷事件（如冰期）？A.海洋沉積物中的高分辨率有機碳同位素（δ13C）B.火山玻璃中的高放射性同位素比率C.冰芯氣泡中的高濃度二氧化碳（CO?）D.深海沉積物中的高含量碎屑硅藻3.全球變暖背景下，極端高溫事件增加可能導致土壤有機碳庫發(fā)生什么變化？A.穩(wěn)定增強，因為微生物活動受抑制B.持續(xù)釋放，因為土壤持水能力增強C.加速分解，釋放更多溫室氣體D.大量積累，因為植物凋落物增加4.洪水事件后，河流沉積物中的重金屬（如鉛、鎘）通常表現(xiàn)出什么特征？A.含量普遍降低B.僅在洪水峰值時顯著增加C.在泛濫平原上逐漸擴散稀釋D.主要富集在洪水路徑的邊緣區(qū)域5.極端火山噴發(fā)對全球氣候可能產(chǎn)生的主要地球化學影響是什么？A.導致大氣甲烷濃度急劇上升B.在短期內(nèi)導致大氣二氧化碳濃度顯著下降C.向大氣中注入大量硫酸鹽氣溶膠，形成平流層遮蔽效應D.直接增加全球海洋生物硅的通量6.古氣候?qū)W家通過分析沉積物中的哪些生物標志物來重建過去的海洋表層溫度？A.鈣質(zhì)超微化石（如翼足類、有孔蟲）的殼體元素組成B.藻類色素（如葉綠素a衍生物）C.鐵質(zhì)顆粒（如磁鐵礦）D.沉積物中的總有機碳含量7.以下哪項過程與極端干旱環(huán)境下土壤鹽分積累密切相關？A.強烈的化學風化B.大氣降水對土壤鹽分的淋溶C.植物根系對土壤水分和溶質(zhì)的吸收D.地下水位下降導致溶解鹽分在地表的濃縮8.氣候變化導致的極端海平面上升主要是由什么引起的？A.地殼均衡調(diào)整B.大氣水汽含量急劇增加C.太陽輻射短期劇烈增強D.冰川和冰蓋的快速融化以及海水熱膨脹9.在極端洪水事件中，溶解態(tài)營養(yǎng)鹽（如硝酸鹽、磷酸鹽）的遷移和轉化可能發(fā)生什么變化？A.遷移速度減慢，轉化效率降低B.遷移速度加快，轉化過程可能被阻斷C.主要在洪水前積累，洪水后快速釋放D.被洪水攜帶到遠離源頭的地方，完全脫離原有生態(tài)系統(tǒng)10.地球化學證據(jù)（如穩(wěn)定同位素、微量元素）可以用來區(qū)分極端事件期間外來物質(zhì)輸入的來源嗎？A.不能，因為極端事件會混合所有來源的物質(zhì)B.能，不同來源的物質(zhì)具有獨特的地球化學指紋C.只能區(qū)分大氣來源和地表來源D.僅當外來物質(zhì)是生物成因時才能區(qū)分二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上。）1.極端高溫和干旱事件往往會加劇__________的反饋循環(huán)，進一步惡化干旱狀況。2.冰芯中的氣泡記錄了古大氣的__________和__________濃度等信息。3.沉積物中的磁化率可以用來指示古氣候中的__________變化。4.洪水事件過后，河流沉積物通常會在泛濫平原上形成具有特定地球化學特征的__________。5.火山噴發(fā)產(chǎn)生的__________氣溶膠是導致短期氣候變冷的主要原因。6.通過分析沉積物中特定生物標志物的__________和__________，可以重建過去的海洋生產(chǎn)力。7.在極端鹽堿環(huán)境下，土壤中的__________和__________等元素可能達到毒性水平。8.極端海平面上升不僅威脅沿海陸地，還會導致海岸帶沉積物的__________和__________過程改變。9.溶解有機物（DOM）在極端洪水事件中的遷移可能導致下游水體發(fā)生__________。10.地球化學示蹤劑（如稀有地球元素、放射性同位素）可以用來追蹤極端環(huán)境事件中__________的來源和遷移路徑。三、判斷題（每題1分，共10分。請將“正確”或“錯誤”填在題干后的括號內(nèi)。）1.所有極端環(huán)境事件都會導致地球化學循環(huán)發(fā)生顯著變化。（）2.極端寒冷時期，全球海洋的碳循環(huán)通常更加高效，將更多碳儲存在深海。（）3.沉積物中的花粉組合可以用來識別過去的極端干旱事件。（）4.洪水事件能夠有效地稀釋和分散河流攜帶的污染物。（）5.火山灰沉積物通常富含鉀、磷等營養(yǎng)元素，可能刺激局地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力。（）6.古氣候重建中，單一地球化學指標通常能夠提供足夠全面的信息。（）7.土壤有機碳含量在極端干旱后通常會迅速增加。（）8.極端高溫事件會增加大氣中臭氧的濃度。（）9.地球化學方法可以用來評估極端環(huán)境事件對生物地球化學循環(huán)的長期影響。（）10.冰芯中的氣泡直接記錄了當時大氣中水汽的濃度。（）四、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述極端干旱事件對河流輸入湖泊/水庫的地球化學通量可能產(chǎn)生的主要影響。2.簡述利用冰芯數(shù)據(jù)重建過去極端寒冷事件（如冰期）的主要地球化學指標及其原理。3.簡述極端高溫和干旱如何通過影響土壤過程而改變土壤氮循環(huán)。4.簡述洪水事件后，沉積物中有機質(zhì)可能發(fā)生的地球化學變化及其環(huán)境影響。五、論述題（每題10分，共20分。請結合具體實例或機制，深入論述下列問題。）1.論述氣候變化（特別是極端事件頻率和強度的增加）對全球主要生物地球化學循環(huán)（如碳、氮、硫循環(huán)）可能產(chǎn)生的主要地球化學效應及其相互作用。2.論述如何利用地球化學方法追蹤特定極端環(huán)境事件（如一次大規(guī)模火山噴發(fā)或極端洪水）對區(qū)域乃至全球環(huán)境系統(tǒng)的地球化學印記，并分析這些印記所能提供的信息。試卷答案一、選擇題1.B解析：極端干旱導致河流流量銳減甚至斷流，使得攜帶的溶解和懸浮物質(zhì)無法有效輸送，通量顯著減少。2.C解析：冰芯氣泡直接捕獲了古大氣的成分，包括顯著升高的CO?濃度，這是指示冰期等極端寒冷事件的重要指標之一。3.C解析：高溫加速土壤微生物分解有機質(zhì)，將儲存的碳以CO?等形式釋放出來，導致土壤有機碳庫減少。4.B解析：洪水事件（特別是峰值流量時）會將流域地表及近地表環(huán)境中積累的重金屬沖刷并攜帶至河流，使其濃度在事件期間顯著升高。5.C解析：火山噴發(fā)將大量硫酸鹽氣溶膠（如SO?轉化而來）注入平流層，這些氣溶膠能反射太陽輻射，導致全球氣溫短期下降。6.B解析：特定藻類色素對環(huán)境溫度敏感，通過分析沉積物中這些色素的絕對含量或比率變化，可以重建古海洋表層溫度。7.B解析：極端干旱環(huán)境下，大氣降水稀少，對土壤的淋溶作用大大減弱，導致溶解的鹽分無法被有效帶走，并在地表逐漸積累。8.D解析：全球變暖導致冰川融化（固態(tài)水變?yōu)橐簯B(tài)水）和海水受熱膨脹（熱膨脹），兩者共同作用引起海平面上升。9.B解析：洪水期間，水流速度快，溶解態(tài)物質(zhì)隨水流快速遷移，同時洪水淹沒了大片區(qū)域，可能阻斷底泥中的生物轉化過程。10.B解析：不同來源的物質(zhì)（如大氣沉降物、地表徑流、地下水、生物來源等）具有獨特的元素組成和同位素比率，形成地球化學指紋，可用于區(qū)分。二、填空題1.水汽蒸發(fā)2.溫室氣體；氣溶膠3.溫度4.自然堤5.硫酸鹽6.含量；比例7.鉛；鎘8.搬運；堆積9.水華10.水體三、判斷題1.錯誤解析：并非所有極端環(huán)境事件都會導致顯著變化，事件的類型、強度、持續(xù)時間以及發(fā)生的具體環(huán)境背景都會影響其地球化學效應。2.錯誤解析：極端寒冷時期，海水冰封范圍擴大，海洋混合減弱，碳泵效率降低，海洋從大氣中吸收碳的能力下降，不利于碳的儲存。3.正確解析：不同氣候帶和水分條件下，植物群落組成差異顯著，通過分析沉積物中的花粉組合，可以反演過去的植被變化，進而識別干旱事件。4.正確解析：洪水作為一種稀釋過程，能夠?qū)⒑恿鲾y帶的污染物在廣闊的泛濫平原上擴散，降低局部濃度。5.正確解析：火山灰富含鉀、磷、鈣、鎂等營養(yǎng)元素，可以為土壤提供養(yǎng)分，當沉降到生態(tài)系統(tǒng)中時，可能刺激植物生長和生產(chǎn)力。6.錯誤解析：古氣候重建通常需要結合多種地球化學指標，并結合其他證據(jù)（如沉積學、古生物學等），單一指標往往信息有限。7.錯誤解析：極端干旱會使土壤水分蒸發(fā)加劇，植物凋落物分解受阻，土壤有機碳含量通常會下降。8.錯誤解析：極端高溫會破壞平流層臭氧層，導致臭氧濃度下降，而不是上升。9.正確解析：通過分析極端事件前后及期間環(huán)境介質(zhì)（水、氣、沉積物）的地球化學變化，可以評估其對生物地球化學循環(huán)的影響。10.錯誤解析：冰芯中的氣泡記錄的是冰形成時的古大氣成分，包括水汽，但主要是干空氣成分（溫室氣體、氣溶膠等），水汽本身并未直接被“記錄”在氣泡中，而是水汽凝結形成冰。四、簡答題1.答：極端干旱會顯著減少河流徑流量，導致溶解態(tài)營養(yǎng)鹽（如硝酸鹽、磷酸鹽）、重金屬等物質(zhì)的輸入通量大幅減少。同時，干旱可能增加地表揚塵，攜帶懸浮固體進入水體，導致懸浮物濃度升高，并可能包裹或吸附部分溶解物質(zhì)。此外，干旱還會影響河流的物理化學過程，如水體分層加劇，底層水缺氧等，改變?nèi)芙庋鹾蚿H條件，進而影響物質(zhì)的溶解和遷移。2.答：利用冰芯重建過去極端寒冷事件的主要地球化學指標包括：①大氣氣體成分：通過分析冰芯氣泡中捕獲的古代大氣，可以測定CO?、CH?、N?O等溫室氣體的濃度，其顯著變化是冰期的標志。②同位素比率：分析冰芯中冰層的穩(wěn)定同位素比率（如δD,δ1?O），可以反映當時的氣溫和大氣水汽來源，其變化與氣候變化事件相關。③火山灰：冰芯中的火山灰層可以精確定年，作為氣候事件的參考點，并結合火山噴發(fā)記錄推斷氣候波動。④沉積物粒度：冰芯底部或特定層位的沉積物粒度變化可以指示冰架崩塌、海平面變化等與冰期相關的極端事件。3.答：極端高溫和干旱通過以下方式影響土壤氮循環(huán)：①抑制固氮作用：高溫和干旱條件會顯著降低固氮微生物（如根瘤菌、自生固氮菌）的活性，減少生物固氮的輸入。②加速有機氮分解：高溫會加速微生物對土壤有機質(zhì)中氮素的分解和礦化，短期內(nèi)可能導致土壤溶液氮濃度升高。③減少氮素揮發(fā)和淋溶損失：干旱條件下土壤水分減少，土壤通氣性可能變好，有利于氨氣揮發(fā)損失；但同時，土壤水分含量低也減少了硝態(tài)氮的淋溶損失。④影響植物吸收：干旱脅迫會抑制植物根系生長和活性，降低對土壤氮素的吸收效率。4.答：洪水事件后，沉積物中的有機質(zhì)可能發(fā)生以下地球化學變化：①快速氧化/降解：洪水帶來的大量氧氣（尤其當水體與底泥接觸時）和微生物活動，會導致沉積物中易分解的有機質(zhì)快速氧化分解，消耗溶解氧，可能產(chǎn)生甲烷、硫化氫等還原性氣體。②重組與轉化：洪水攜帶的有機質(zhì)與沉積環(huán)境中的無機物和微生物發(fā)生反應，可能形成新的有機化合物或礦物-有機質(zhì)復合物。③分層與保存：洪水可能導致不同來源、不同類型的有機質(zhì)在沉積物中形成分層結構，部分有機質(zhì)（如來自水生生物或穩(wěn)定組分）可能在厭氧環(huán)境下得到保存，為未來的化石燃料形成提供物質(zhì)基礎。這些變化影響著沉積物的碳匯功能、營養(yǎng)鹽循環(huán)以及后續(xù)的沉積環(huán)境演變。五、論述題1.答：氣候變化，特別是極端事件頻率和強度的增加，對全球主要生物地球化學循環(huán)產(chǎn)生深刻且復雜的地球化學效應及其相互作用：①碳循環(huán)：極端高溫（如熱浪）和干旱加速土壤有機碳分解，減少陸地碳匯能力；同時，海洋表層升溫、酸化及缺氧可能削弱海洋生物泵效率，減少碳向深海儲存；極端洪水可能將儲存的碳快速釋放到水體；極端事件還可能影響植被覆蓋和光合作用，進而改變碳收支。②氮循環(huán)：高溫、干旱和洪水均會抑制固氮作用，改變土壤氮素礦化速率和形態(tài)（如硝態(tài)氮比例變化），影響植物可利用氮，進而影響生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力。同時，極端事件可能改變反硝化作用和氮揮發(fā)過程，導致氮損失途徑和程度的變化。③硫循環(huán)：火山噴發(fā)是大氣硫酸鹽氣溶膠的主要來源，導致短期氣候變冷，并改變大氣化學成分；極端降雨（酸雨）會加速土壤硫化物的溶解和釋放，影響水體酸化。④水循環(huán)：極端干旱導致水資源短缺和土壤鹽堿化；極端洪水則引起水體富營養(yǎng)化、土壤侵蝕和次生災害，并改變水生生態(tài)系統(tǒng)的地球化學環(huán)境。這些循環(huán)之間相互關聯(lián)，例如，碳循環(huán)變化影響氧氣體積分數(shù)，進而影響氮循環(huán)中的固氮過程和反硝化作用；硫循環(huán)與碳循環(huán)（通過氧化還原條件變化）相互影響。整體而言，氣候變化驅(qū)動的極端事件通過改變溫度、水分、大氣成分等條件，強烈擾動生物地球化學循環(huán)的平衡，其效應具有區(qū)域差異性，并可能引發(fā)正反饋，加劇氣候和環(huán)境的進一步變化。2.答：利用地球化學方法追蹤特定極端環(huán)境事件及其印記，主要是通過分析事件前后及期間環(huán)境介質(zhì)（大氣、水、沉積物、生物組織）中地球化學示蹤劑的時空變化。例如：①追蹤大規(guī)模火山噴發(fā)：可以通過分析遠距離沉積巖心中的火山玻璃、磁鐵礦、微量元素（如Sr,Ba,La,Ce等富集元素）和放射性同位素（如1?Be,31Si,1?3Nd等）的層位，精確確定噴發(fā)時間和影響范圍；同時，分析火山灰沉積物的地球化學組成（如SiO?含量、微量元素配分）可以反演噴發(fā)源區(qū)性質(zhì)；通過分析火山噴發(fā)后大氣沉降物（如火山灰中的硫化物、沉積物中的硫酸鹽）的變化，可以評估其對區(qū)域乃至全球氣候（短期降溫）和大氣化學的影響。②追蹤極端洪水事