2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫——環(huán)境污染與地球化學(xué)元素關(guān)系考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種元素通常被認(rèn)為是典型的環(huán)境重金屬污染物？A.鈉(Na)B.鈣(Ca)C.鋅(Zn)D.氯(Cl)2.某污染物在環(huán)境介質(zhì)中從溶解態(tài)轉(zhuǎn)化為吸附態(tài)，主要受以下哪個(gè)因素影響最大？A.溫度B.氧化還原電位(Eh)C.介質(zhì)的pH值D.污染物的離子電荷3.在環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查中，確定土壤或水體的地球化學(xué)背景值的主要目的是？A.尋找礦產(chǎn)資源B.評(píng)價(jià)當(dāng)前環(huán)境質(zhì)量C.判斷是否存在污染D.研究元素生物地球化學(xué)循環(huán)4.利用不同環(huán)境介質(zhì)中某元素的同位素比值差異進(jìn)行污染源解析，屬于哪種地球化學(xué)方法？A.吸附-解吸法B.化學(xué)淋洗法C.地球化學(xué)指紋法D.生物有效性評(píng)價(jià)法5.酸雨形成的主要地球化學(xué)過程是？A.沉積物中的重金屬釋放B.水體中的營養(yǎng)鹽富集C.大氣中二氧化硫(SO?)和氮氧化物(NOx)的溶解與氧化D.土壤有機(jī)質(zhì)的分解6.植物修復(fù)污染土壤的地球化學(xué)基礎(chǔ)主要是？A.植物吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)污染物的能力B.植物分泌的酶降解污染物C.植物改變土壤pH值D.植物促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)7.污染物能否被生物體有效吸收，主要取決于其？A.在環(huán)境介質(zhì)中的總濃度B.在環(huán)境介質(zhì)中的溶解度C.生物利用度（bioavailability）D.化學(xué)形態(tài)8.在土壤-水體系中，某元素的吸附過程符合Freundlich吸附等溫線，這表明？A.吸附量與濃度成正比B.吸附過程易受離子強(qiáng)度影響C.單位質(zhì)量吸附劑能吸附的最大量有限D(zhuǎn).吸附過程不受溫度影響9.礦山開采導(dǎo)致周圍水體pH值降低并出現(xiàn)重金屬污染，其主要涉及的地球化學(xué)過程是？A.氧化還原反應(yīng)B.礦物溶解與沉淀C.生物吸附作用D.同位素分餾10.評(píng)價(jià)某元素在環(huán)境中是否存在長期生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，除了考慮其濃度外，還應(yīng)重點(diǎn)考慮？A.元素的地球化學(xué)背景值B.元素的生物毒性C.元素的遷移轉(zhuǎn)化能力D.以上都是二、填空題（每空1分，共15分）1.環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的積累量與其在環(huán)境介質(zhì)中的__________以及生物體的吸收、代謝和排泄速率有關(guān)。2.地球化學(xué)背景值是指未受污染情況下，環(huán)境介質(zhì)中元素存在的__________值。3.溶度積常數(shù)(Ksp)是描述難溶礦物沉淀或溶解平衡的重要地球化學(xué)參數(shù)，它反映了礦物的__________。4.氧化還原條件（Eh）和pH值共同決定了許多元素在環(huán)境中的__________（如溶解態(tài)、吸附態(tài)、沉淀態(tài)）。5.地球化學(xué)示蹤方法可以利用元素的__________或__________在環(huán)境中的行為差異來追蹤污染源或遷移路徑。6.土壤重金屬污染的修復(fù)方法包括物理化學(xué)方法（如__________、固化/穩(wěn)定化）和生物方法（如植物修復(fù)、微生物修復(fù)）。7.生物有效性是指污染物能被生物體__________、__________或__________的能力。8.酸雨不僅會(huì)直接危害生態(tài)系統(tǒng)，還會(huì)通過__________作用加劇土壤酸化和重金屬的釋放。9.某元素的同位素比值在自然體系和污染過程中可能發(fā)生分餾，這可用于__________和__________。10.地球化學(xué)調(diào)查中，繪制__________圖是確定元素空間分布格局和識(shí)別污染熱點(diǎn)的重要手段。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.生物地球化學(xué)循環(huán)2.吸附-解吸3.地球化學(xué)指紋法4.生物有效性四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述pH值對(duì)重金屬離子形態(tài)和遷移能力的影響。2.簡述利用地球化學(xué)方法進(jìn)行污染源解析的基本思路。3.簡述土壤中污染物存在的主要地球化學(xué)形態(tài)及其轉(zhuǎn)化條件。4.簡述氧化還原條件(Eh)在環(huán)境地球化學(xué)過程中的重要性。五、論述題（10分）論述地球化學(xué)方法在環(huán)境監(jiān)測與污染修復(fù)中的綜合應(yīng)用價(jià)值。六、計(jì)算題（13分）假設(shè)某河流沉積物中鎘(Cd)的總濃度為0.50mg/kg，通過實(shí)驗(yàn)室測定，Cd2?在沉積物中的濃度（即可交換態(tài)+可還原態(tài)+可溶解態(tài)）為0.10mg/kg。已知該沉積物上覆水體的pH=7.0，Eh=+200mV。請(qǐng)結(jié)合你所學(xué)的地球化學(xué)知識(shí)，分析該沉積物中鎘的潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，并簡述影響鎘生物有效性的可能因素（至少列舉三方面）。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.A7.C8.B9.B10.D二、填空題1.生物可利用濃度2.自然3.穩(wěn)定性（或溶解度）4.存在形態(tài)5.特征（或比值），差異6.化學(xué)淋洗（或物理提?。?.吸收，轉(zhuǎn)運(yùn)，利用8.淋溶（或地表徑流）9.源解析，路徑追蹤10.地球化學(xué)三、名詞解釋1.生物地球化學(xué)循環(huán)：指化學(xué)元素在生物圈、巖石圈、水圈和大氣圈之間進(jìn)行遷移、轉(zhuǎn)化和循環(huán)的過程。2.吸附-解吸：指污染物分子或離子從環(huán)境介質(zhì)（如水）轉(zhuǎn)移到固體表面（如土壤顆粒、礦物）的過程（吸附），以及從固體表面重新回到環(huán)境介質(zhì)的過程（解吸）。3.地球化學(xué)指紋法：利用特定元素或元素組合在自然過程或污染事件中表現(xiàn)出的獨(dú)特地球化學(xué)特征（如濃度比值、同位素比值）進(jìn)行物質(zhì)來源識(shí)別、遷移路徑追蹤或過程示蹤的方法。4.生物有效性：指污染物能夠被生物體吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)部組織或細(xì)胞，或直接參與生物代謝過程并產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)的能力。四、簡答題1.簡述pH值對(duì)重金屬離子形態(tài)和遷移能力的影響。*解析思路：重金屬離子通常以多種形態(tài)存在于環(huán)境中，其形態(tài)受pH值影響。許多重金屬離子會(huì)隨pH升高發(fā)生水解，形成氫氧化物或氧化物沉淀，或與OH?結(jié)合，導(dǎo)致其從溶解態(tài)轉(zhuǎn)化為沉淀態(tài)或吸附態(tài)，從而降低在溶液中的濃度，減弱其遷移能力。反之，pH降低時(shí)，溶液中H?濃度增加，會(huì)與重金屬結(jié)合物競爭配位位點(diǎn)，或促進(jìn)沉淀物的溶解，導(dǎo)致溶解態(tài)重金屬離子濃度增加，遷移能力增強(qiáng)。例如，Cd2?在低pH時(shí)主要呈Cd2?形態(tài)易遷移，隨pH升高，會(huì)轉(zhuǎn)化為Cd(OH)?、CdCO?等沉淀或吸附形態(tài)，遷移受阻。2.簡述利用地球化學(xué)方法進(jìn)行污染源解析的基本思路。*解析思路：地球化學(xué)源解析通?；凇跋嗨圃?，相似地球化學(xué)特征”或“不同源，地球化學(xué)特征不同”的原則?；舅悸钒ǎ?）采集受污染及對(duì)照（未污染）樣品；2）測定樣品中目標(biāo)污染物的濃度及其地球化學(xué)形態(tài)（如總量、不同化學(xué)形態(tài)）；3）分析不同源輸入物（如不同工業(yè)廢水、廢氣、土壤、沉積物）的地球化學(xué)特征；4）比較污染點(diǎn)位樣品與各潛在源輸入物的地球化學(xué)特征（如元素總量、比值、同位素比值），尋找最相似的特征組合，確定主要來源；5）結(jié)合環(huán)境背景、污染途徑等信息，進(jìn)行綜合判斷。3.簡述土壤中污染物存在的主要地球化學(xué)形態(tài)及其轉(zhuǎn)化條件。*解析思路：土壤中污染物通常以多種化學(xué)形態(tài)存在，主要有：1）可交換態(tài)：易與土壤膠體表面結(jié)合，又易解吸的形態(tài)，生物有效性高；2）可吸咐態(tài)/緩釋態(tài)：如吸附在氧化物、粘土礦物表面或存在于腐殖質(zhì)中，生物有效性中等；3）可還原態(tài)/可氧化態(tài)：處于某種價(jià)態(tài)，不易遷移，但在特定Eh或微生物作用下可轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)，生物有效性可能升高；4）殘?jiān)鼞B(tài)/穩(wěn)定態(tài)：與礦物晶格結(jié)合或存在于惰性有機(jī)質(zhì)中，生物有效性極低。這些形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化受pH、Eh、氧化還原條件、溫度、共存離子、土壤組分等因素影響。4.簡述氧化還原條件(Eh)在環(huán)境地球化學(xué)過程中的重要性。*解析思路：Eh是表征環(huán)境介質(zhì)氧化還原能力的重要參數(shù)，對(duì)多種地球化學(xué)過程有關(guān)鍵影響：1）控制元素價(jià)態(tài)：決定元素是處于氧化態(tài)還是還原態(tài)（如Cr(VI)與Cr(III)，As(V)與As(III)，F(xiàn)e(III)與Fe(II)）；2)影響礦物溶解與沉淀：許多礦物的溶解和沉淀過程是氧化還原反應(yīng)，受Eh控制（如硫化物礦物的溶解，鐵錳氧化物的沉淀）；3)影響污染物遷移：不同價(jià)態(tài)的污染物遷移能力和生物有效性差異很大（如Cr(VI)易溶于水遷移快，Cr(III)易吸附遷移慢）；4)影響生物地球化學(xué)循環(huán)：影響元素在生物體內(nèi)的氧化還原代謝和毒性。五、論述題論述地球化學(xué)方法在環(huán)境監(jiān)測與污染修復(fù)中的綜合應(yīng)用價(jià)值。*解析思路：論述題需全面、有條理地闡述觀點(diǎn)?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面展開：*環(huán)境監(jiān)測價(jià)值：1）確定背景值：通過地球化學(xué)調(diào)查確定環(huán)境介質(zhì)（水、土、氣）的自然背景值，為評(píng)價(jià)污染提供基線。2）識(shí)別污染：通過元素濃度超標(biāo)、地球化學(xué)異常（如異常比值、同位素分餾）識(shí)別污染源和污染程度。3）溯源解析：利用元素指紋（元素比值、同位素比值）追蹤污染源類型和遷移路徑。4）空間分布：繪制地球化學(xué)圖，識(shí)別污染熱點(diǎn)區(qū)域。5）生物有效性評(píng)價(jià)：結(jié)合形態(tài)分析、吸附解吸研究等判斷污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)。*污染修復(fù)價(jià)值：1）評(píng)估修復(fù)潛力：分析污染物的地球化學(xué)賦存狀態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，判斷其可修復(fù)性。2）指導(dǎo)修復(fù)技術(shù)選擇：根據(jù)污染物性質(zhì)、環(huán)境條件和修復(fù)目標(biāo)，選擇合適的修復(fù)技術(shù)（如化學(xué)淋洗針對(duì)可交換態(tài)，固化/穩(wěn)定化針對(duì)總濃度，植物修復(fù)利用植物吸收）。3）監(jiān)測修復(fù)效果：通過地球化學(xué)方法（如濃度變化、形態(tài)轉(zhuǎn)化、同位素示蹤）監(jiān)測修復(fù)過程中的污染物去除效率和環(huán)境影響。4）優(yōu)化修復(fù)方案：地球化學(xué)過程模擬可以幫助優(yōu)化修復(fù)參數(shù)（如pH、Eh控制，添加劑種類和用量）。*總結(jié)：強(qiáng)調(diào)地球化學(xué)方法提供了一種物質(zhì)基礎(chǔ)、元素視角和定量手段，能夠深入揭示環(huán)境問題的本質(zhì)，為環(huán)境監(jiān)測的準(zhǔn)確性和污染修復(fù)的有效性提供科學(xué)依據(jù)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展不可或缺的技術(shù)支撐。六、計(jì)算題假設(shè)某河流沉積物中鎘(Cd)的總濃度為0.50mg/kg，通過實(shí)驗(yàn)室測定，Cd2?在沉積物中的濃度（即可交換態(tài)+可還原態(tài)+可溶解態(tài)）為0.10mg/kg。請(qǐng)結(jié)合你所學(xué)的地球化學(xué)知識(shí)，分析該沉積物中鎘的潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，并簡述影響鎘生物有效性的可能因素（至少列舉三方面）。*解析思路：本題結(jié)合了地球化學(xué)背景知識(shí)和簡單計(jì)算推斷。*風(fēng)險(xiǎn)分析：1）比較總濃度與背景值：需知道該區(qū)域沉積物中Cd的自然背景值（背景值），若總濃度0.50mg/kg顯著高于背景值，則存在污染。2）分析可交換態(tài)濃度：可交換態(tài)(0.10mg/kg)是生物最易吸收的形態(tài)，雖然只占總量的20%，但其濃度本身（相對(duì)于生物組織濃度或毒性閾值）也需要評(píng)估。3）結(jié)合環(huán)境條件：pH=7.0，Eh=+200mV，這種中性偏堿、氧化性較強(qiáng)的條件通常有利于Cd形成沉淀或被吸附，可能降低其在水中的溶解和遷移，但也可能形成某些易溶的Cd化合物。需要判斷此時(shí)Cd的主要存在形態(tài)及其潛在釋放風(fēng)險(xiǎn)。綜合來看，雖然可交換態(tài)比例不高，但若總濃度已超標(biāo)，且環(huán)境條件可能促進(jìn)其在特定條件下（如pH降低、Eh降低）釋放，仍需警惕其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。*影響因素：影響鎘生物有效性的因素眾多，至少包括：1）鎘的地球化學(xué)形態(tài)：不同形態(tài)（如可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)）的生物有效性差異巨大，通?？山粨Q態(tài)>可還原態(tài)>殘?jiān)鼞B(tài)。2）環(huán)境pH值：p