2025年大学《资源化学》专业题库- 环境化学技术在工程中的应用

2025年大学《资源化学》专业题库——环境化学技术在工程中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.下列哪种环境化学过程主要受非生物因素控制？A.微生物降解有机污染物B.重金属在土壤颗粒表面的吸附C.降雨对大气颗粒物的冲刷D.植物吸收土壤中的重金属2.在水处理中，混凝沉淀主要去除的是：A.溶解性有机物B.悬浮固体和胶体C.气体溶解物D.重金属离子3.下列哪种技术通常用于修复被重金属污染且污染深度较大的土壤？A.植物修复B.土壤淋洗C.化学稳定化/固化D.热脱附4.对于资源化工过程中产生的酸性废水，最常用的预处理方法是：A.氧化法B.吸附法C.中和法D.膜分离法5.下列哪种大气污染控制技术主要利用了固体吸附剂表面能吸附气态污染物的原理？A.催化转化器B.电除尘器C.布袋过滤器D.烟气脱硫塔6.评价一种环境修复技术经济可行性的主要指标通常不包括：A.修复效果B.投资成本C.运行费用D.技术寿命7.在土壤修复过程中，植物提取技术（Phytoremediation）的核心优势在于：A.修复速度最快B.可处理污染物种类最多C.对土壤结构破坏最小D.不需要额外能源输入8.资源化学工业中，废气中常见的酸性污染物是：A.SO₂和NO₂B.CO和CO₂C.H₂S和NH₃D.CH₄和C₂H₆9.环境监测中，选择监测点位时不需要考虑的因素是：A.污染源分布B.评价目标C.监测人员偏好D.环境功能区划10.将化学能直接转化为电能的污染治理技术是：A.光催化氧化B.电化学修复C.生物滤池法D.热催化还原二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.污染物从污染源通过环境介质（水、气、土）迁移扩散，并在环境各组分之间发生______、______和转化，最终影响人类健康或生态系统平衡的过程，称为污染物的环境行为。2.环境样品采集是环境监测工作的第一步，对于水质样品，通常需要采取措施防止______和______。3.常用的土壤修复技术包括物理修复（如______、______）、化学修复（如______、______）和生物修复（如______、______）。4.在水处理中，混凝剂（如明矾、硫酸铝）主要通过水解生成______，形成网状结构吸附架桥，去除悬浮物。5.大气污染物按其存在状态可分为______和______两大类。6.资源化学工业的清洁生产旨在从源头削减污染，提高资源利用效率，并采用______的工艺和设备。7.环境化学技术应用于资源循环利用时，可以有效地处理和处置工业______、______和______，实现资源化利用，减少环境污染。三、简答题（每小题5分，共20分）1.简述吸附法处理废水的基本原理及其主要影响因素。2.简述化学浸出技术在污染土壤修复中的应用原理。3.简述大气污染物迁移转化的主要途径。4.简述资源化学工业中实施清洁生产的重要意义。四、计算题（每小题10分，共20分）1.某工厂排放的废水中含有浓度为300mg/L的Cd²⁺。现采用活性炭吸附处理，实验测得吸附平衡时，溶液中Cd²⁺浓度为50mg/L。假设吸附过程符合Langmuir等温线模型，当溶液Cd²⁺浓度为100mg/L时，计算此时活性炭的饱和吸附量（q_m）和实际吸附量（q_e）。（假设吸附剂已达到饱和，吸附剂表面未覆盖前，单位质量活性炭吸附的Cd²⁺量与平衡浓度成正比）2.某水体污染事件导致水中COD浓度升高至200mg/L。计划采用某新型高级氧化技术处理该废水，实验表明该技术对COD的去除率可达75%。若处理水量为100m³/h，计算处理后出水中的COD浓度以及每小时可去除的COD总量（单位：kg/h）。五、论述题（15分）某矿产资源开发项目附近的地表水和地下水出现重金属（如Cu,Pb,Zn）污染现象。项目方计划采用环境化学技术进行治理。请结合你所学的知识，分析该污染事件的潜在原因，并阐述一套综合的污染治理方案。方案应至少包含水污染防治和土壤污染防治两个部分，简述各自拟采用的主要技术及其依据，并讨论在方案实施过程中需要考虑的关键因素。试卷答案一、选择题1.B解析：重金属在土壤颗粒表面的吸附主要受颗粒表面性质、重金属离子性质以及水溶液离子强度等物理化学因素控制，属于非生物过程。A涉及微生物；C涉及降雨（水动力）；D涉及植物吸收（生物过程）。2.B解析：混凝沉淀是通过混凝剂形成的微小絮体吸附、架桥作用，使水中的悬浮物和胶体颗粒聚集变大，从而易于沉淀分离。A是溶解性；C是气体；D是离子。3.C解析：化学稳定化/固化通过向土壤中添加化学药剂，使重金属从可迁移态转化为不可迁移态，适用于污染范围广、深度大，难以通过植物修复或淋洗处理的土壤。A修复速度慢，成本高；B适用于浅层、轻度污染；D适用于挥发性重金属，能耗高。4.C解析：酸性废水的主要污染物是酸，最直接、常用的处理方法是加入碱性物质进行中和反应，恢复水的酸碱平衡。A、B、D是其他处理方法，不适用于中和酸性。5.C解析：布袋过滤器利用布袋状滤料的过滤作用，通过筛分、拦截、吸附等机制，拦截空气中的固体颗粒物。A是转化；B是收集；D是分离。6.A解析：修复效果、投资成本、运行费用和技术寿命都是评估修复技术可行性的重要因素，而仅技术本身的效果（修复效果）不足以全面评价其经济可行性。7.C解析：植物修复对土壤结构的破坏最小，尤其适用于需要保护土壤功能或难以进行物理/化学处理的场地。A、B、D均存在一定程度的破坏或限制。8.A解析：SO₂和NO₂是燃烧过程（常见于冶炼、化工）产生的典型酸性气体污染物。B是燃烧产物或温室气体；C是含硫或含氮化合物；D是烷烃类气体。9.C解析：监测点位的选择必须基于科学原则，考虑污染源、评价目标、环境功能区划、气象条件等，不应受主观偏好影响。10.B解析：电化学修复利用电极反应直接或间接氧化还原污染物，实现净化，是将化学能转化为电能（或电能驱动化学反应）的过程。A利用光能；C是生物法；D利用热能。二、填空题1.吸附转化解析：污染物的环境行为包括在环境介质间的相际分配（吸附）、形态转化（如氧化还原、水解）以及化学分解等。2.富集营养化解析：水质样品采集需防止微生物活动导致物质变化（富集，如溶解氧变化）和物理过程导致组分改变（如沉淀、挥发、蒸发导致浓度变化，即营养化过程）。3.热脱附土壤淋洗化学浸出固化/稳定化植物修复微生物修复解析：这些都是土壤修复领域常用的主要技术类别。4.胶体解析：混凝剂水解产生的氢氧化物（如Al(OH)₃）等胶体具有巨大的比表面积和吸附能力，能有效吸附水中的悬浮颗粒和胶体。5.气态颗粒物解析：大气污染物按物理状态分为不溶于水的气态污染物（如SO₂,CO,NOx）和可吸入的颗粒物（如PM10,PM2.5）。6.资源节约型解析：清洁生产的核心特征之一是资源节约，旨在最大限度地利用资源和能源，减少废弃物产生。7.废渣废水废气解析：工业生产过程中产生的废渣、废水、废气是主要的污染源，也是资源循环利用的主要对象。三、简答题1.解析：吸附法处理废水原理是利用吸附剂（如活性炭、树脂）表面具有的强大吸附能力，将水中的溶解性或胶体态污染物分子吸附到其表面，从而实现从水中分离。主要影响因素包括：吸附剂性质（比表面积、孔隙结构、化学性质）、污染物性质（浓度、分子大小、极性、水溶性）、溶液性质（pH、离子强度、共存物质）以及环境条件（温度、接触时间）。其中，吸附剂和污染物的性质是内因，其他是外因。2.解析：化学浸出技术是向污染土壤中注入特定的化学溶剂（浸出剂，如酸、碱、盐溶液）或化学药剂，通过化学反应溶解、溶解或转化土壤中的重金属，使其进入浸出液，然后对浸出液进行处理，回收重金属或达标排放。其原理是利用化学势差异，使土壤固相中的重金属转变为可溶性形态，从而实现迁移和分离。适用于可浸出性较好的重金属（如Cd,Zn,Pb）污染土壤。3.解析：大气污染物迁移转化主要途径包括：平流输送（污染物随大气气流进行远距离输送）、扩散稀释（污染物从高浓度区向低浓度区扩散）、化学转化（污染物在阳光、大气成分、自由基等作用下发生化学反应，生成新的污染物，如光化学烟雾的形成）、干沉降（污染物颗粒物在重力或静电力作用下沉降到地表或水体）和湿沉降（污染物被云、雨、雪、雾等降水过程捕获并带到地面）。这些过程共同决定了大气污染物的时空分布和环境影响。4.解析：资源化学工业实施清洁生产具有重要意义：首先，能显著减少污染物排放，减轻对水、气、土壤等环境介质造成的污染负荷，保护生态环境；其次，通过改进工艺、提高效率，节约能源、水资源和原材料消耗，降低生产成本，提高经济效益；再次，推动产业结构优化升级，增强企业的市场竞争力和可持续发展能力；最后，符合国家环保法规要求和可持续发展战略，履行企业社会责任。四、计算题1.解析：Langmuir模型假设吸附剂表面存在均匀的、有限数量的吸附位点，吸附热不随吸附量变化。*平衡常数K=(C*q_e)/(q_m-q_e)。当C=0时，K=-q_e/q_m。根据题意，初始浓度C₀=300mg/L，平衡浓度C=50mg/L，此时吸附量q_e=(C₀-C)/V=(300-50)/1=250mg/g（假设活性炭体积为1L或单位体积对应吸附剂质量为1g，或题目暗示了单位）。则K=-50/q_m。*当C=100mg/L时，q_e=(300-100)/1=200mg/g。此时K=(100*200)/(q_m-200)。*联立两式：-50/q_m=100*200/(q_m-200)。解得q_m=400mg/g。*实际吸附量q_e=200mg/g。*答：饱和吸附量q_m为400mg/g，实际吸附量q_e为200mg/g。2.解析：*去除率=(C_in-C_out)/C_in。C_out=C_in*(1-去除率)=200mg/L*(1-0.75)=50mg/L。*每小时处理水量Q=100m³/h。假设COD浓度单位为mg/L，则每小时进水COD总量=200mg/L*100L/h=20000mg/h=20kg/h。*每小时出水COD总量=50mg/L*100L/h=5000mg/h=5kg/h。*每小时去除的COD总量=进水总量-出水总量=20kg/h-5kg/h=15kg/h。*答：处理后出水COD浓度为50mg/L，每小时可去除的COD总量为15kg/h。五、论述题解析：潜在原因分析：该矿产资源开发项目可能通过开采活动直接排放含重金属的尾矿、废石或废水；选矿过程中使用药剂（如氰化物、黄药）以及高温冶炼过程可能导致重金属挥发或随烟尘排放，污染周边空气和水体；管道泄漏、储存不当等也可能造成重金属流失。治理方案：*水污染防治：1.源头控制：加强矿山选冶过程的跑冒滴漏管理，改进工艺，减少重金属排放；对废石、尾矿进行覆盖或分区管理，防止雨水冲刷。2.过程处理：对项目产生的工业废水（如尾矿水、选矿水）进行针对性处理。含重金属废水可采用化学沉淀法（投加铁盐、石灰等使重金属生成氢氧化物沉淀）、吸附法（活性炭、树脂吸附）、离子交换法或膜分离法（如反渗透）进行处理达标后排放或回用。对于地表水体污染，可考虑设立拦截坝、建立人工湿地或沉水植物区进行生态修复。3.监测预警：建立完善的水环境监测网络，定期监测地表水和地下水中的重金属浓度，及时发现并处理污染。*土壤污染防治：1.污染评估：首先对污染范围和程度进行详细评估，确定受污染土壤的面积、深度和重金属种类及含量。2.修复技术选择：根据污染程度、土壤类型和地下水位等因素，选择合适的修复技术。对于轻度污染，可考虑植物修复或生物淋洗；对于中重度污染，特别是污染面积大、深度深的，可优先考虑化学稳定化