2025年大學《地球化學》專業(yè)題庫——地球化學對氣候變化的影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)。）1.下列哪種溫室氣體在大氣中的壽命相對最長？A.CH4B.N2OC.CO2D.O32.在全球碳循環(huán)中，將大氣中的CO2固定到海洋的主要過程是？A.化石燃料燃燒B.海洋生物光合作用C.火山噴發(fā)D.土壤風化3.δ13C值通常較低，表明該物質或樣品經(jīng)歷了較強的生物光合作用。A.大氣CO2B.現(xiàn)代表層海水C.古老沉積物中的有機質D.深海沉積物中的鈣質生物殼4.以下哪種地球化學過程是導致工業(yè)革命以來大氣CO2濃度顯著升高的主要原因？A.火山活動增強B.土壤呼吸作用增加C.化石燃料的廣泛燃燒D.海洋吸收能力飽和5.冰芯中的氣泡記錄了古大氣的成分，通過分析氣泡中的______濃度可以重建過去的溫室氣體變化歷史。A.氧氣(O2)B.氮氣(N2)C.二氧化碳(CO2)D.氬氣(Ar)6.火山噴發(fā)向大氣中注入大量SO2，其主要氣候效應是？A.導致全球溫度短期迅速升高B.通過形成硫酸鹽氣溶膠導致全球溫度短期降低C.直接增加大氣CO2濃度D.減少大氣中的臭氧含量7.根據(jù)硅質沉積物的地球化學特征（如元素比值），可以推斷古代海洋的______。A.大氣溫度B.海洋生產(chǎn)力C.全球海平面D.地球磁場強度8.氮循環(huán)中的______過程是大氣氮氣(N2)轉化為生物可利用形態(tài)的關鍵步驟。A.氮氣固定B.硝化作用C.反硝化作用D.氮氣揮發(fā)9.地球化學證據(jù)（如巖石同位素記錄）表明，過去曾發(fā)生大規(guī)模的______事件，導致大氣CO2濃度急劇下降，引發(fā)了顯著的全球變冷。A.持續(xù)的火山噴發(fā)B.生物滅絕C.極地冰蓋的快速擴張D.化石燃料的發(fā)現(xiàn)10.土壤碳封存能力的增強有助于減緩氣候變化，這主要得益于______。A.植物光合作用固定CO2B.微生物活動加速碳分解C.土壤酸化D.水體蒸發(fā)增加二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上。）1.地球化學循環(huán)與氣候系統(tǒng)密切相關，其中______和______循環(huán)對大氣成分和溫室效應起著決定性作用。2.同位素地球化學是研究地球化學過程的重要手段，利用______的同位素分餾差異可以示蹤物質的來源和遷移路徑。3.冰芯記錄了多個冰期-間冰期循環(huán)的古氣候信息，其中______和______是常用的指示古溫度變化的地球化學指標。4.火山噴發(fā)的地球化學示蹤不僅可用于研究噴發(fā)事件本身，其噴發(fā)物（如熔巖、火山灰）中的______元素也可以提供關于源區(qū)地殼/地幔組成的線索。5.人類活動對全球氣候變化的顯著影響主要體現(xiàn)在對大氣中______、______和N2O等溫室氣體濃度的增加。6.海洋是大氣CO2的重要匯，CO2溶于海水后會發(fā)生一系列化學平衡反應，形成______緩沖系統(tǒng)，影響海水的pH值。7.生物地球化學循環(huán)中的______作用是指將巖石圈中的化學元素通過風化等過程釋放到地表水圈或大氣圈。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述大氣CO2與海洋之間進行交換的地球化學過程及其主要控制因素。2.解釋什么是同位素分餾，并舉例說明其如何在地球化學研究中用于追蹤碳循環(huán)過程。3.火山噴發(fā)除了釋放溫室氣體CO2外，還可能通過哪些地球化學途徑影響氣候？請至少列舉兩種。4.簡述人類活動如何通過改變氮循環(huán)來影響氣候變化。四、論述題（每題7分，共14分。請結合所學知識，深入闡述下列問題。）1.如何利用冰芯中的δ13C和δ1?O記錄來重建過去的古氣候信息？請說明各自的作用以及可能存在的復雜性和不確定性。2.綜合考慮生物地球化學循環(huán)和地球系統(tǒng)各圈層的相互作用，論述大氣CO2濃度升高對全球氣候、海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的主要反饋效應。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.C5.C6.B7.B8.A9.D10.A二、填空題1.碳,氮2.穩(wěn)定3.δ1?O,δD4.礦物5.CH4,N2O6.碳酸氫鹽-碳酸鹽7.生物富集三、簡答題1.過程:大氣中的CO2溶解于海水表面，發(fā)生碳酸化反應生成碳酸氫根離子（HCO3-）和碳酸根離子（CO3^2-），部分CO2與水反應生成碳酸（H2CO3），這些過程使海洋吸收大氣CO2。反之，海洋中的碳酸鹽也可以釋放CO2回大氣?？刂埔蛩?主要受大氣CO2分壓（與大氣濃度相關）、海水溫度（影響溶解度和反應速率）、海洋堿度（提供碳酸鹽離子）和海流（影響交換速率）控制。2.同位素分餾:指在地球化學過程中，重同位素與輕同位素之間發(fā)生相對富集或虧損的現(xiàn)象，通常與物質的相變或化學反應速率有關。應用示例:在碳循環(huán)中，光合作用傾向于選擇利用輕同位素12C，導致生物組織（如植物、沉積物有機質）中δ13C值偏低；而有機質分解則相反，釋放CO2使周圍環(huán)境（如大氣、水體）δ13C升高。通過測量不同樣品（如冰芯氣泡、沉積物）的δ13C值，可以推斷古代大氣CO2的來源、生物生產(chǎn)力水平以及碳循環(huán)的強度變化。3.途徑1:火山噴發(fā)的熔巖和火山灰含有多種金屬元素（如鐵、錳、銅、鋅等）。這些元素進入大氣后，可以通過氣溶膠形式被帶到高空，參與大氣化學反應，形成硫酸鹽、硝酸鹽等二次氣溶膠。這些氣溶膠可以通過散射和吸收太陽輻射，以及刺激云的形成（云凝結核），對地球的能量平衡產(chǎn)生冷卻效應。途徑2:火山噴發(fā)的CO2等溫室氣體直接排放到大氣中，增加了大氣的溫室氣體濃度，從而導致全球溫度上升（盡管其影響通常比硫酸鹽氣溶膠的冷卻效應短暫）。4.改變:人類活動（如農(nóng)業(yè)施肥、化石燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)）顯著增加了對大氣中氮的固定（將N2轉化為銨態(tài)氮或硝酸鹽），并加速了氮在土壤和水體中的轉化速率。影響:這導致土壤中氮素供應過剩，可能刺激反硝化作用增強，將部分生物可利用氮轉化為N2O排放到大氣；N2O本身是一種強效溫室氣體。同時，過量的氮素流失到水體，可導致水體富營養(yǎng)化，改變水體碳循環(huán)和水生生態(tài)系統(tǒng)功能，間接影響區(qū)域氣候。四、論述題1.δ1?O:水分子（H2O）中，氧同位素1?O比1?O更重。在冰芯融化時，大氣降水蒸發(fā)進入冰川時，1?O相對1?O的蒸發(fā)效率較低，因此較重的1?O更多地留在原地，使得冰川冰中的δ1?O值相對古代大氣降水偏低。反之，當冰芯融化時，冰層中包裹的氣泡中的水汽來自當時的古大氣，其δ1?O值反映了當時大氣的溫度狀況（溫度越高，δ1?O值越偏輕）。因此，通過測量冰芯冰相和氣泡水的δ1?O值，可以重建過去的古溫度變化序列。δ13C:大氣中的CO2參與光合作用時，植物傾向于選擇吸收12C，導致生物組織（如冰芯氣泡中的古代大氣CO2、沉積物中的有機質）的δ13C值相對大氣CO2偏低。通過測量冰芯氣泡中CO2的δ13C，可以了解過去大氣CO2的濃度變化及其與生物活動的關聯(lián)。同時，沉積物中的有機碳和生物硅殼的δ13C可以反映古代海洋和湖泊的生產(chǎn)力水平。復雜性與不確定性:①冰的壓縮和重結晶可能導致冰芯記錄的同位素信號發(fā)生偏移（年齡-層位關系校正）。②大氣環(huán)流模式的變遷會影響δ1?O值在降水中的分布。③生物活動對碳同位素分餾的影響可能非常復雜。④氣泡封閉的完整性也會影響數(shù)據(jù)質量。2.主要反饋效應:對氣候的反饋:*正反饋:全球變暖導致極地冰蓋和山地冰川融化，減少了地球表面的反照率，使得更多太陽輻射被吸收，進一步加劇變暖（冰-鋁反照率反饋）。變暖也導致土壤釋放更多儲存的CO2和N2O，進一步增加大氣溫室氣體濃度。海水變暖導致海洋環(huán)流模式可能發(fā)生改變，影響全球熱量分布。*負反饋:全球變暖導致大氣濕度增加，水汽是重要的溫室氣體，濕度增加會進一步加劇溫室效應（正反饋），但同時，更強的水汽循環(huán)可能導致更多降水，將大氣中部分CO2帶到海洋，增加海洋吸收能力（負反饋）。海洋吸收CO2導致海水酸化，可能抑制海洋生物（如珊瑚、貝類）的鈣化作用，減少碳匯（正反饋或復雜反饋）。對海洋的影響:*海洋酸化:大氣CO2溶解于海水，與水反應形成碳酸，導致海水pH值下降（酸化）。這威脅到依賴碳酸鈣構建外殼或骨骼的海洋生物（如珊瑚、浮游生物），影響海洋食物網(wǎng)結構和生物多樣性。*海洋變暖:海水溫度升高導致海洋膨脹（熱膨脹）和冰川融水注入，共同導致海平面上升。變暖也可能改變海洋層化結構，影響海洋混合和營養(yǎng)鹽循環(huán)，進而影響海洋生產(chǎn)力。對陸地生態(tài)