2025年環(huán)境科學(xué)與工程考研模擬試卷及答案一、名詞解釋（每題4分，共20分）1.生物富集：指生物個(gè)體或同一營養(yǎng)級(jí)生物種群通過吸收、攝食等途徑，從周圍環(huán)境或食物鏈中積累某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過環(huán)境中濃度的現(xiàn)象，常見于重金屬（如汞）和持久性有機(jī)污染物（如DDT）的遷移過程。2.生態(tài)足跡：衡量人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)需求的指標(biāo)，通過計(jì)算支持特定人口或經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所需的生物生產(chǎn)性土地和水域面積（包括耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地及碳吸收用地），評(píng)估人類對(duì)自然資源的利用是否處于生態(tài)承載力范圍內(nèi)。3.膜生物反應(yīng)器（MBR）：將膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)結(jié)合的廢水處理工藝，通過膜組件（如微濾、超濾膜）替代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池，實(shí)現(xiàn)泥水高效分離，具有污泥濃度高、出水水質(zhì)好、占地面積小等特點(diǎn)。4.持久性有機(jī)污染物（POPs）：一類在環(huán)境中難以降解、可長距離遷移、能通過食物鏈生物放大，并對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成長期危害的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，如二噁英、多氯聯(lián)苯（PCBs）等，符合“難降解、高殘留、高毒性、長距離遷移”四大特性。5.環(huán)境容量：在人類生存和自然生態(tài)不致受害的前提下，某一環(huán)境單元（如大氣、水體、土壤）所能容納的污染物的最大負(fù)荷量，由環(huán)境背景值、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境自凈能力共同決定，是環(huán)境管理中制定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。二、簡答題（每題10分，共40分）1.簡述好氧堆肥與厭氧消化的主要異同點(diǎn)。答案：相同點(diǎn)：均為有機(jī)固體廢物生物處理技術(shù)，通過微生物代謝分解有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)減量化、無害化和資源化；處理對(duì)象均以易腐有機(jī)物（如廚余垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物）為主。不同點(diǎn)：①反應(yīng)條件：好氧堆肥需氧氣參與（氧濃度≥5%），溫度50-65℃（高溫階段）；厭氧消化在無氧或缺氧條件下進(jìn)行，分為中溫（35℃）和高溫（55℃）兩種工藝。②產(chǎn)物差異：好氧堆肥最終產(chǎn)物為腐殖質(zhì)（有機(jī)肥）和CO?、H?O；厭氧消化產(chǎn)生沼氣（CH?和CO?）和沼渣（可作肥料）。③處理周期：好氧堆肥周期較短（20-30天），厭氧消化周期較長（30-60天）。④應(yīng)用場(chǎng)景：好氧堆肥適用于需快速減量的有機(jī)垃圾；厭氧消化更側(cè)重能源回收（沼氣），常用于規(guī)?；袡C(jī)廢物處理（如畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污）。2.解釋大氣中“臭氧洞”形成的機(jī)制。答案：臭氧洞（南極春季臭氧損耗）的形成是自然因素與人為活動(dòng)共同作用的結(jié)果，核心機(jī)制為含氯/溴鹵代烴（如CFCs、哈龍）的光解引發(fā)臭氧消耗鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：①人為源：工業(yè)排放的CFCs（如CFCl?）性質(zhì)穩(wěn)定，可在對(duì)流層長期存在并擴(kuò)散至平流層。②光解活化：在平流層紫外線（λ<220nm）照射下，CFCs分解產(chǎn)生Cl自由基（Cl·）。③臭氧消耗：Cl·與O?反應(yīng)生成ClO·和O?，ClO·與O反應(yīng)再生Cl·（Cl·+O?→ClO·+O?；ClO·+O→Cl·+O?），每個(gè)Cl·可破壞約10萬個(gè)O?分子。④極地特殊條件：南極冬季極渦導(dǎo)致平流層溫度極低（<-80℃），形成極地平流層云（PSCs），其表面反應(yīng)促進(jìn)ClONO?與HCl轉(zhuǎn)化為Cl?（ClONO?+HCl→Cl?+HNO?），春季光照恢復(fù)后Cl?光解為Cl·，引發(fā)大規(guī)模臭氧損耗，形成臭氧洞。3.分析活性污泥法中污泥膨脹的主要原因及控制措施。答案：污泥膨脹指活性污泥因沉降性能惡化（SVI>150mL/g）導(dǎo)致二沉池固液分離困難的現(xiàn)象，主要原因包括：①絲狀菌過度增殖：低溶解氧（DO<0.5-1.0mg/L）、低F/M（有機(jī)負(fù)荷過低）、高硫化物（如含硫廢水）或pH異常（酸性條件）會(huì)抑制菌膠團(tuán)生長，促進(jìn)絲狀菌（如球衣菌、諾卡氏菌）優(yōu)勢(shì)繁殖。②非絲狀菌膨脹：高濃度碳水化合物廢水（如食品工業(yè)廢水）導(dǎo)致菌膠團(tuán)結(jié)合大量水分，形成“粘性膨脹”（SVI可達(dá)500mL/g以上）。控制措施：①應(yīng)急措施：投加化學(xué)藥劑（如Cl?、H?O?）抑制絲狀菌；增加污泥回流比或排泥量，降低污泥齡（絲狀菌污泥齡較長）。②工藝調(diào)整：提高DO（維持2-4mg/L），優(yōu)化曝氣方式；調(diào)整F/M（維持0.2-0.4kgBOD?/(kgMLSS·d)）；投加氮、磷營養(yǎng)（C:N:P=100:5:1），避免營養(yǎng)失衡；對(duì)高硫化物廢水預(yù)處理（如吹脫、化學(xué)沉淀）。③長期預(yù)防：采用A2/O、SBR等工藝（交替好氧-缺氧環(huán)境抑制絲狀菌）；選擇耐膨脹菌種（如投加生物增效劑）。4.簡述土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)類型及其原理。答案：植物修復(fù)是利用植物吸收、固定或轉(zhuǎn)化土壤中重金屬的綠色技術(shù)，主要類型及原理如下：①植物提?。≒hytoextraction）：超積累植物（如東南景天積累鎘、蜈蚣草積累砷）通過根系吸收重金屬，轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部（莖葉），收獲后集中處理（如灰化）實(shí)現(xiàn)重金屬移除。需滿足植物生物量大、生長周期短、重金屬富集系數(shù)（地上部/土壤）>1。②植物固定（Phytostabilization）：通過植物根系分泌有機(jī)質(zhì)（如有機(jī)酸）或促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，將重金屬轉(zhuǎn)化為低溶解度形態(tài)（如沉淀、絡(luò)合），降低其遷移性和生物有效性。適用于無法移除的重金屬污染（如鉛），需選擇耐逆性強(qiáng)的植物（如柳樹、芒草）。③植物揮發(fā)（Phytovolatilization）：某些植物（如印度芥菜）通過體內(nèi)酶（如汞還原酶）將重金屬（如Hg2?）轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性形態(tài)（如Hg?）釋放到大氣中，減少土壤中總量。但需控制揮發(fā)性產(chǎn)物對(duì)大氣的二次污染。④根際過濾（Rhizofiltration）：利用水生植物（如鳳眼蓮）根系吸附、富集水體或淺層土壤中的重金屬（如鉛、鎘），適用于濕地或河流重金屬污染修復(fù)。三、論述題（每題15分，共60分）1.結(jié)合“雙碳”目標(biāo)（2030碳達(dá)峰、2060碳中和），論述工業(yè)廢水處理的技術(shù)轉(zhuǎn)型路徑。答案：“雙碳”目標(biāo)要求工業(yè)廢水處理從“污染控制”向“減污降碳協(xié)同”轉(zhuǎn)型，技術(shù)路徑需圍繞“節(jié)能降耗、資源回收、低碳工藝”展開：①節(jié)能降耗：優(yōu)化現(xiàn)有工藝能耗。傳統(tǒng)活性污泥法電耗占比高（約0.5-1.0kWh/m3），可通過以下方式改進(jìn)：-推廣低能耗生物處理技術(shù)：如厭氧氨氧化（Anammox）工藝（無需曝氣，脫氮能耗降低60%以上），適用于高氨氮工業(yè)廢水（如焦化、化肥廢水）。-強(qiáng)化過程控制：利用在線監(jiān)測(cè)（如DO、pH、ORP傳感器）和智能算法（如AI優(yōu)化曝氣策略），減少過度曝氣和藥劑投加。②資源回收：將廢水中的“污染物”轉(zhuǎn)化為資源，實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。-能源回收：高濃度有機(jī)廢水（如釀酒、食品加工廢水）采用厭氧消化（UASB、EGSB反應(yīng)器），產(chǎn)生沼氣（CH?）替代化石能源（1m3沼氣≈2.1kg標(biāo)準(zhǔn)煤）；剩余污泥通過熱解制備生物炭（固碳同時(shí)吸附污染物）。-物質(zhì)回收：電鍍廢水中回收重金屬（如通過膜分離+電沉積技術(shù)提取銅、鎳）；高鹽廢水通過分質(zhì)結(jié)晶回收NaCl、Na?SO?等工業(yè)鹽。③低碳工藝開發(fā)：-耦合新能源：廢水處理廠配套光伏/風(fēng)電，滿足部分能耗需求（如曝氣風(fēng)機(jī)、水泵用電）；膜處理過程利用太陽能驅(qū)動(dòng)（如光催化膜反應(yīng)器）。-微生物電化學(xué)系統(tǒng)（MEC）：通過產(chǎn)電微生物將有機(jī)物氧化與電能/氫能生產(chǎn)耦合（1kgCOD可產(chǎn)0.3-0.5m3H?），實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”。④全生命周期管理：從設(shè)計(jì)階段評(píng)估工藝碳足跡（如藥劑生產(chǎn)、設(shè)備制造、運(yùn)輸能耗），優(yōu)先選擇低碳材料（如可降解膜組件）和短流程工藝（如MBR替代“生化+深度過濾”）。綜上，工業(yè)廢水處理需通過技術(shù)創(chuàng)新和系統(tǒng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)從“末端治理”到“資源循環(huán)+低碳排放”的轉(zhuǎn)型，支撐“雙碳”目標(biāo)落地。2.比較傳統(tǒng)活性污泥法與A2/O工藝在脫氮除磷機(jī)制上的差異，并分析A2/O工藝的局限性。答案：傳統(tǒng)活性污泥法（CAS）以去除有機(jī)物（BOD?）為主，脫氮除磷能力有限；A2/O（厭氧-缺氧-好氧）工藝通過功能分區(qū)強(qiáng)化生物脫氮除磷（BNR），二者機(jī)制差異如下：脫氮機(jī)制：-CAS：僅通過硝化（好氧條件下NH??→NO??）和部分反硝化（缺氧條件下NO??→N?）實(shí)現(xiàn)，反硝化依賴原水中的碳源（C/N比需>4），脫氮效率低（約30-50%）。-A2/O：設(shè)置缺氧區(qū)，通過內(nèi)回流（好氧區(qū)→缺氧區(qū)）將硝化產(chǎn)生的NO??引入缺氧區(qū)，利用原水中的易降解有機(jī)物（如VFA）作為碳源進(jìn)行反硝化（NO??→N?），脫氮效率提升至70-80%。除磷機(jī)制：-CAS：僅通過污泥吸附和部分生物同化除磷（微生物增殖吸收P），除磷效率低（約10-30%）。-A2/O：設(shè)置厭氧區(qū)，聚磷菌（PAOs）在厭氧條件下釋放體內(nèi)聚磷酸鹽（獲取能量），吸收水中VFA并合成PHB（胞內(nèi)碳源）；進(jìn)入好氧區(qū)后，PAOs利用PHB氧化產(chǎn)生的能量過量吸收磷酸鹽（超量吸磷），最終通過剩余污泥排放實(shí)現(xiàn)除磷（效率可達(dá)80-90%）。A2/O工藝的局限性：①碳源競(jìng)爭：厭氧區(qū)（釋磷）與缺氧區(qū)（反硝化）均需易降解碳源（VFA），當(dāng)原水C/N/P比失衡（如C/N<4或C/P<15）時(shí)，碳源優(yōu)先用于反硝化，導(dǎo)致釋磷不充分，除磷效率下降。②污泥齡矛盾：硝化菌（世代周期長，需污泥齡>10d）與聚磷菌（需短污泥齡以排泥除磷，通常5-8d）對(duì)污泥齡的要求沖突，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效硝化和除磷。③硝酸鹽干擾：好氧區(qū)硝化產(chǎn)生的NO??若隨回流污泥進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)（內(nèi)回流或污泥回流），會(huì)引發(fā)反硝化菌與PAOs競(jìng)爭碳源（NO??作為電子受體優(yōu)先被利用），抑制PAOs釋磷，稱為“硝酸鹽穿透”問題。3.從環(huán)境地球化學(xué)角度，分析酸雨的形成、危害及控制對(duì)策。答案：酸雨（pH<5.6的降水）是大氣污染物（硫氧化物、氮氧化物）與水、顆粒物等發(fā)生復(fù)雜地球化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，其形成、危害及控制需從“源-遷移-轉(zhuǎn)化-受體”全鏈條分析：形成機(jī)制：①人為源排放：化石燃料燃燒（如燃煤電廠排放SO?）、機(jī)動(dòng)車尾氣（NOx）、工業(yè)過程（如冶金廠H?S）是主要前驅(qū)物（SO?、NOx占比>90%）。②大氣轉(zhuǎn)化：SO?通過均相氧化（與OH·反應(yīng)生成H?SO?）或異相氧化（在顆粒物表面或云滴中被O?、H?O?氧化為SO?2?）；NOx通過光化學(xué)氧化（NO?→HNO?）或與OH·反應(yīng)生成HNO?。③降水清除：硫酸、硝酸隨降水（雨、雪、霧）到達(dá)地表，形成酸雨（我國以硫酸型為主，歐美因控硫轉(zhuǎn)向硝酸型）。環(huán)境危害：①土壤酸化：H?置換土壤中Ca2?、Mg2?等堿基離子，導(dǎo)致土壤貧瘠化；活化重金屬（如Al3?），抑制植物根系生長（如馬尾松枯黃）。②水體酸化：湖泊pH<5時(shí)，魚類（如鮭魚）卵無法孵化；水生生物群落結(jié)構(gòu)改變（耐酸藻類、細(xì)菌占優(yōu)，生物多樣性下降）。③材料腐蝕：酸雨加速建筑（如大理石）、金屬（如橋梁）的腐蝕（反應(yīng)式：CaCO?+H?SO?→CaSO?+CO?↑+H?O）。④人體健康：酸霧（如硫酸霧）刺激呼吸道，增加哮喘、支氣管炎發(fā)病率；通過食物鏈（如酸化土壤→農(nóng)作物→人體）攝入過量重金屬（如鉛、鎘）。控制對(duì)策：①源頭減排：推廣清潔煤技術(shù)（如煤炭洗選降低硫分）、燃煤電廠安裝脫硫（石灰石-石膏法）、脫硝（SCR選擇性催化還原）裝置；發(fā)展新能源（風(fēng)電、光伏）替代化石能源。②過程控制：優(yōu)化工業(yè)鍋爐燃燒（低氮燃燒技術(shù)降低NOx）、機(jī)動(dòng)車推廣國Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)（安裝三元催化器）；加強(qiáng)區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控（如長三角、珠三角建立酸雨控制區(qū)）。③末端修復(fù)：對(duì)酸化土壤投加石灰（CaO/CaCO?）中和酸性；對(duì)湖泊投放石灰漿（pH維持6-7），恢復(fù)水生生態(tài)。④監(jiān)測(cè)預(yù)警：建立酸雨監(jiān)測(cè)網(wǎng)（實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH、SO?2?、NO??濃度），結(jié)合大氣擴(kuò)散模型（如CMAQ）預(yù)測(cè)酸雨影響范圍，指導(dǎo)應(yīng)急響應(yīng)。4.基于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論，設(shè)計(jì)某化工園區(qū)突發(fā)泄漏事故的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程。答案：化工園區(qū)突發(fā)泄漏事故（如液氨、苯泄漏）的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需遵循“源項(xiàng)分析-暴露評(píng)估-后果預(yù)測(cè)-風(fēng)險(xiǎn)表征”的邏輯，具體流程如下：①風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與源項(xiàng)分析：-確定風(fēng)險(xiǎn)源：梳理園區(qū)內(nèi)危險(xiǎn)物質(zhì)（如液氨、苯的存儲(chǔ)量、位置、泄漏途徑）；分析可能觸發(fā)泄漏的因素（設(shè)備故障、操作失誤、自然災(zāi)害）。-估算泄漏量：采用伯努利方程（液體泄漏）或氣體泄漏模型（如小孔模型）計(jì)算泄漏速率（Q=CdA√[2ρ(P-P0)/ρ]）；結(jié)合泄漏時(shí)間（t）確定總泄漏量（M=Q·t）。-釋放方式：判斷泄漏為瞬時(shí)釋放（如儲(chǔ)罐破裂）或連續(xù)釋放（如管道小裂縫），選擇對(duì)應(yīng)擴(kuò)散模型（瞬時(shí)源用高斯煙團(tuán)模型，連續(xù)源用高斯煙羽模型）。②暴露評(píng)估（擴(kuò)散預(yù)測(cè)）：-大氣擴(kuò)散模擬：輸入氣象參數(shù)（風(fēng)速、穩(wěn)定度、溫度）、地形數(shù)據(jù)（園區(qū)周邊地形），利用AERMOD或CALPUFF模型預(yù)測(cè)污染物（如NH?、苯蒸氣）的濃度分布，確定影響范圍（如半致死濃度LC50的輪廓線）。-受體識(shí)別：明確暴露人群（園區(qū)員工、周邊居民）、敏感目標(biāo)（學(xué)校、醫(yī)院、河流）的位置及數(shù)量。③后果預(yù)測(cè)：-健康風(fēng)險(xiǎn)：基于劑量-反應(yīng)關(guān)系（如NH?的LC50=3500ppm·min），計(jì)算不同濃度下的急性中毒概率（如暴露10min，濃度2000ppm時(shí)，中毒概率=P(LC50,2000×10)）；統(tǒng)計(jì)可能的傷亡人數(shù)。-生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)：評(píng)估污染物對(duì)土壤（如苯的生物毒性）、水體（如液氨導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化）的短期（魚類死亡）和長期（生物富集）影響。-經(jīng)濟(jì)損失：計(jì)算直接損失（設(shè)備損壞、應(yīng)急處置費(fèi)用）和間接損失（停工損失、環(huán)境修復(fù)成本）。④風(fēng)險(xiǎn)表征與管理：-風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算：風(fēng)險(xiǎn)值（R）=事故發(fā)生概率（P）×后果嚴(yán)重度（C），采用矩陣法（如5×5風(fēng)險(xiǎn)矩陣）劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（可接受/中等/不可接受）。-提出控制措施：針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景（如液氨儲(chǔ)罐泄漏），建議安裝泄漏監(jiān)測(cè)傳感器、設(shè)置應(yīng)急圍堰、儲(chǔ)備中和藥劑（如鹽酸中和氨）；制定應(yīng)急預(yù)案（疏散路線、醫(yī)療救援）。-風(fēng)險(xiǎn)溝通：向園區(qū)管理方、周邊社區(qū)公開評(píng)估結(jié)果，開展應(yīng)急演練（如每年1次泄漏模擬演練），提升公眾風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。四、案例分析題（30分）背景：某城市河流（長度15km，平均流量8m3/s，上游為工業(yè)開發(fā)區(qū)，中游為居民區(qū)，下游為農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)）近年出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象（監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：DO=0.8mg/L，COD=120mg/L，NH?-N=15mg/L，TP=2.5mg/L，底泥發(fā)黑有臭味）。問題：（1）分析該河流黑臭的主要成因；（10分）（2）提出綜合整治技術(shù)方案（需包含控源截污、生態(tài)修復(fù)、長效管理措施）；（15分）（3）設(shè)計(jì)整治效果評(píng)估指標(biāo)體系。（5分）答案：（1）黑臭成因分析：①外源污染：上游工業(yè)開發(fā)區(qū)可能排放未達(dá)標(biāo)廢水（含高濃度有機(jī)物、氨氮）；中游居民區(qū)雨污混接，生活污水（含COD、NH?-N、TP）直排；農(nóng)業(yè)面源（化肥、農(nóng)藥）隨地表徑流進(jìn)入河流。②內(nèi)源污染：長期污染物積累導(dǎo)致底泥吸附大量有機(jī)物（如腐殖質(zhì)）、氮磷（如NH??-N、PO?3?），厭氧條件下底泥釋放H?S、CH?等臭氣（底泥發(fā)黑是FeS沉淀所致）。③水文條件：河流流量?。?m3/s）、流速慢（<0.1m/s），自凈能力弱（好氧微生物因DO不足無法降解有機(jī)物，有機(jī)物厭氧分解產(chǎn)生臭味）。（2）綜合整治技術(shù)方案：控源截污：-工業(yè)源：排查上游企業(yè)，安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，要求工業(yè)廢水經(jīng)預(yù)處理（如物化+生化）后達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（COD≤50mg/L，NH?-N≤5mg/L）；對(duì)偷排企業(yè)實(shí)施行政處罰。-生活源：中游居民區(qū)開展管網(wǎng)改造（雨污分流），建設(shè)一體化污水處理設(shè)施（如MBR設(shè)備）處理分散污水，尾水排入河流前經(jīng)人工濕地進(jìn)一步凈化（COD去除率30-50%）。-