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IB 环境系统与社会 SL Paper 2 数据题练习卷（10 题・100 分・75 分钟）
练习卷 · IB ESS SL Paper 2
IB 环境系统与社会 SL Paper 2 数据题练习卷（10 题・100 分・75 分钟）：人口金字塔与抚养比、净初级生产量与生态效率、生物量金字塔、碳循环通量与 ppm 换算、水资源与人均用量、土壤侵蚀与有机质、辛普森多样性指数、溶氧与 BOD₅ 氧垂曲线、能源结构与排放强度、生态足迹与可持续指标。
卷面资料 年级：IB Diploma ｜ 科目：环境系统与社会 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：10
甲部 人口、生产量与能量流（40 分）
第 1–2 题
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 乙部甲题：某国人口（千人）为 0–14 岁 3600、15–64 岁 7800、65 岁及以上 1200。 (a) 计算该国的少年抚养比、老年抚养比及总抚养比（%）。(4 分) (b) 说明“抚养比”的定义，并指出为何抚养比高不等于经济负担必然沉重。(2 分) (c) 提出两项人口结构高龄化会令政府支出增加的具体项目。(2 分) |
(a) 少年抚养比 = 3600 ÷ 7800 × 100 = 46.2%；老年抚养比 = 1200 ÷ 7800 × 100 = 15.4%；总抚养比 = (3600 + 1200) ÷ 7800 × 100 = 61.5%（= 46.2 + 15.4）。(4 分：每项 1 分，总比与两项之和一致 1 分) (b) 抚养比 = 非工作年龄人口（0–14 岁及 65 岁以上）÷ 工作年龄人口（15–64 岁）× 100，表示每 100 名工作年龄人口需支撑多少名受养人口。抚养比高不等于负担必然重，因为实际负担取决于就业率、劳动参与率、生产力、储蓄与社会保障制度：若失业率高或长者多数仍工作，抚养比与实际转移支付便不一致。(2 分：定义 1 分，解释 1 分) (c) 医疗与长期护理开支（住院、院舍、家居照顾）；退休金及社会保障支出；另可接受：长者房屋、复康交通与社区照顾设施。(2 分：每项 1 分) 评分要点：三个百分比分子分母不可混淆；只写“抚养比 = 小朋友加老人家”而无数字定义只得一半分。 |
| 2 | 乙部：某森林生态系统的总初级生产量（GPP）为 42000 kJ m⁻² yr⁻¹，生产者呼吸量为 18900 kJ m⁻² yr⁻¹。草食动物摄入 2310 kJ m⁻² yr⁻¹，其中呼吸消耗 1848 kJ m⁻² yr⁻¹。 (a) 计算净初级生产量（NPP）及 NPP 占 GPP 的百分比。(4 分) (b) 计算初级消费者的净生产量，以及由生产者 NPP 转为初级消费者净生产的效率。(4 分) (c) 解释为何能量在每一营养级之间只有小部分能被传递。(2 分) |
(a) NPP = GPP − R = 42000 − 18900 = 23100 kJ m⁻² yr⁻¹；效率 = 23100 ÷ 42000 × 100 = 55%。(4 分：NPP 3 分，百分比 1 分) (b) 初级消费者净生产量 = 2310 − 1848 = 462 kJ m⁻² yr⁻¹；由 NPP 起的生态效率 = 462 ÷ 23100 × 100 = 2.0%。(4 分：净生产 2 分，效率算式 1 分，答案 1 分) (c) 能量在营养级之间传递时大量流失：部分食物未被摄食（根系、骨骼、纤维）；已摄食部分有不消化物质随粪便排出；大部分被同化能量用于呼吸（维持体温、运动、代谢），以热能形式散失，不能回收；余下才用于生长与繁殖（净生产），故可传递能量通常只有约 10%。(2 分) 评分要点：NPP 只扣呼吸，不可扣排泄；“初级消费者效率”必须以 NPP 为基数，用 GPP 作基数会得 5.5%，属错。 |
第 3–4 题
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 3 | 一个草原的食物链能量（kJ m⁻² yr⁻¹）依次为：生产者 100000、初级消费者 12000、次级消费者 1500、三级消费者 180。 (a) 计算三段能量传递效率（%），并判断哪一段最高。(6 分) (b) 解释为何水生系统的“生物量金字塔”可以是倒转的，但能量金字塔不可。(2 分) (c) 计算由次级消费者的能量传到三级消费者所损失的能量（kJ m⁻² yr⁻¹）及损失百分比。(2 分) |
(a) 100000 → 12000：12000 ÷ 100000 × 100 = 12.0%；12000 → 1500：1500 ÷ 12000 × 100 = 12.5%；1500 → 180：180 ÷ 1500 × 100 = 12.0%。最高为第二段（12.5%）。(6 分：每段 2 分，判断最高 0 分内含) (b) 水生系统中生产者为浮游植物，体积小、周转快（快速繁殖亦快速被摄食），任一时间的现存生物量虽低，但生产速率高，故消费者现存生物量可以大于生产者，形成倒置的生物量金字塔。能量金字塔记录的是单位时间的能量流，热力学第二定律要求每一级都有能量散失，故不可能倒转。(2 分) (c) 损失 = 1500 − 180 = 1320 kJ m⁻² yr⁻¹；损失百分比 = 1320 ÷ 1500 × 100 = 88%。(2 分) 评分要点：效率要用“上一级能量”作分母；把三个百分比相加当作总效率属常见错误。 |
| 4 | 全球碳循环通量（GtC yr⁻¹）：化石燃料燃烧 10.2、土地利用变化 1.6；海洋吸收 2.6、陆地碳汇 3.1。大气二氧化碳每增加 1 ppm 相当于约 2.13 GtC。 (a) 计算人类活动的总碳排放量。(2 分) (b) 计算每年净留在大气中的碳量，并求其所占总排放的百分比。(3 分) (c) 计算大气二氧化碳每年上升的 ppm 值（取两位小数）。(3 分) (d) 提出两项令海洋碳汇未来可能减弱的原因。(4 分) |
(a) 总排放 = 10.2 + 1.6 = 11.8 GtC yr⁻¹。(2 分) (b) 碳汇合计 = 2.6 + 3.1 = 5.7；净留大气 = 11.8 − 5.7 = 6.1 GtC yr⁻¹；占比 = 6.1 ÷ 11.8 × 100 = 51.7%。(3 分：碳汇 1 分，净量 1 分，百分比 1 分) (c) 6.1 × (1 ÷ 2.13) = 2.86 ppm yr⁻¹。(3 分：算式 2 分，答案 1 分) (d) 海水暖化令二氧化碳溶解度下降（暖水溶气量较低）；海水酸化降低碳酸根离子浓度，削弱缓冲能力；亦可接受：分层加剧减少深层输送、浮游生物生产力下降令生物泵减弱、陆地碳汇受干旱与火灾影响。(4 分：每项 2 分) 评分要点：碳汇要相加不可相减；ppm 换算必须用 2.13 GtC/ppm，直接报 GtC 不得分。 |
乙部 水、土壤与生物多样性（30 分）
第 5–7 题
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 某流域年降雨量 2400 mm，集水面积 1200 km²，径流系数 0.40，蒸散占降雨 55%，人口 240 万。 (a) 计算流域年降雨总体积及年径流量（m³）。(3 分) (b) 计算人均可用水量（m³ 人⁻¹ yr⁻¹）。(3 分) (c) 若“绝对水资源短缺”的门槛为人均 500 m³ yr⁻¹，判断该地属哪一级，并提出一项可增加可用水的措施。(2 分) |
(a) 降雨体积 = 2400 mm ÷ 1000 × 1200 km² × 10⁶ = 2.88e+09 m³（2.88 × 10⁹ m³）；径流 = 1.15e+09 × 0.40 = 1.152e+09 m³（1.152 × 10⁹ m³）。(3 分：降雨 2 分，径流 1 分) (b) 人均 = 1.152e+09 m³ ÷ 2.4 × 10⁶ = 480 m³ 人⁻¹ yr⁻¹。(3 分) (c) 480 m³ 少於 500 m³，属“绝对水资源短缺”。增加可用水：海水化淡、污水回收再用（再造水）、雨水收集、减少灌溉蒸发（滴灌／覆盖）、跨流域调水；亦可接受降低人均需求（用水定额、漏损控制）。(2 分) 评分要点：mm × km² 要先统一为 m；把蒸散量当作可用水是概念错误——蒸散水不可直接取用。 |
| 6 | 某农地每年表土流失 12 t ha⁻¹，成土速率 0.8 t ha⁻¹ yr⁻¹；表土有机质由 2.4% 起每年下降 0.05 个百分点。 (a) 计算净流失速率（t ha⁻¹ yr⁻¹）。(2 分) (b) 计算 40 年累积净流失量（t ha⁻¹）。(3 分) (c) 计算 20 年后的有机质百分比及其相对跌幅（%）。(3 分) (d) 提出两项可减少流失的耕作措施。(2 分) |
(a) 净流失 = 12 − 0.8 = 11.2 t ha⁻¹ yr⁻¹。(2 分) (b) 40 年 = 11.2 × 40 = 448 t ha⁻¹。(3 分：算式 2 分，答案 1 分) (c) 20 年后 = 2.4 − 0.05 × 20 = 1.4%；相对跌幅 = (2.4 − 1.4) ÷ 2.4 × 100 = 41.7%。(3 分) (d) 等高耕作／梯田、免耕或减耕、种植覆盖作物、留茬覆盖、防风林、轮作与有机肥；每项要说明为何能减慢水流或增加入渗。(2 分：每项 1 分) 评分要点：净流失要扣除成土速率；有机质“下降 1 个百分点”与“下跌 41.7%”是两个不同数字，不可混用。 |
| 7 | 在两块林地各随机抽取 100 只甲虫，物种数目如下。林地 A：50、30、20；林地 B：90、6、4。辛普森多样性指数 D = 1 − Σ(n/N)²。 (a) 计算林地 A 的 D 值（取三位小数）。(4 分) (b) 计算林地 B 的 D 值（取三位小数）。(4 分) (c) 哪块林地多样性较高？说明为何只比较“物种数目”不足以判断多样性。(4 分) |
(a) Σ(n/N)² = 0.50² + 0.30² + 0.20² = 0.25 + 0.09 + 0.04 = 0.38；D = 1 − 0.38 = 0.620。(4 分：每项平方 1 分，总和 1 分，D 1 分) (b) Σ(n/N)² = 0.90² + 0.06² + 0.04² = 0.81 + 0.0036 + 0.0016 = 0.8152；D = 1 − 0.8152 = 0.185。(4 分) (c) 林地 A 的 D 值较高（0.620 > 0.185），多样性较高。两地物种数目相同（各 3 种），但 B 有 90%% 个体集中于单一物种，群落均匀度极低，生态功能脆弱（一旦该优势种受病害，整个群落崩溃）；辛普森指数同时反映丰富度与均匀度，故不能只看物种数目。(4 分：判断 1 分，均匀度解释 2 分，指数含意 1 分) 评分要点：Σ(n/N)² 必须用比例而非只数；D 值不会因物种数目相同而相同。 |
丙部 污染、能源与可持续发展（30 分）
第 8–10 题
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 8 | 某河流上游与下游的溶氧量（DO）为 9.2 与 3.4 mg/L，五日生化需氧量（BOD₅）为 1.5 与 11.0 mg/L；该水温的饱和溶氧量为 9.2 mg/L。 (a) 计算下游溶氧的变化百分比及溶氧饱和度（%）。(3 分) (b) 计算 BOD₅ 的增加量及倍数。(2 分) (c) 解释有机污染如何造成“氧垂曲线”，并指出一项监测指标的局限。(3 分) |
(a) 变化 = (3.4 − 9.2) ÷ 9.2 × 100 = -63.0%（下跌 63.0%）；饱和度 = 3.4 ÷ 9.2 × 100 = 37.0%。(3 分：变化 2 分，饱和度 1 分) (b) 增加量 = 11.0 − 1.5 = 9.5 mg/L；倍数 = 11.0 ÷ 1.5 = 7.3 倍。(2 分) (c) 有机污水排入后，分解者（细菌）大量繁殖并以呼吸分解有机物，消耗水中溶氧，DO 在排污点下游迅速下降，形成氧垂曲线的最低点；随着有机物被分解、湍流与藻类光合作用补氧，DO 才逐步回升。局限：单次 DO 读数受时间（日／夜光合作用与呼吸）、水温、流量影响，只能反映采样瞬间；BOD₅ 需五日培养，不能即时预警。(3 分：机制 2 分，局限 1 分) 评分要点：变化百分比要有负号或明示“下跌”；溶氧饱和度不等于溶氧量。 |
| 9 | 某地年发电量 40000 GWh，结构为煤 45%、天然气 30%、核能 15%、可再生能源 10%。排放系数：煤 0.9、天然气 0.4 tCO₂ MWh⁻¹，核能与可再生能源视为零。 (a) 计算煤与天然气的发电量（GWh）及各自排放量（Mt CO₂）。(4 分) (b) 计算总排放量（Mt CO₂）及平均排放强度（g CO₂ kWh⁻¹）。(4 分) (c) 若把发电量的 10% 由煤改为风电，计算可避免的排放量（Mt CO₂）及占现时总排放的百分比。(2 分) |
(a) 煤 = 40000 × 0.45 = 18000 GWh，排放 = 18000 × 10³ MWh × 0.9 ÷ 10⁶ = 16.2 Mt；天然气 = 40000 × 0.30 = 12000 GWh，排放 = 12000 × 10³ × 0.4 ÷ 10⁶ = 4.8 Mt。(4 分：每项 2 分) (b) 总排放 = 16.2 + 4.8 = 21.0 Mt；强度 = 21.0 × 10¹² ÷ (40000 × 10⁶) = 525 g CO₂ kWh⁻¹。(4 分：总量 2 分，强度 2 分) (c) 改动电量 = 4000 GWh；可避免 = 4000 × 10³ × 0.9 ÷ 10⁶ = 3.6 Mt；占比 = 3.6 ÷ 21.0 × 100 = 17.1%。(2 分) 评分要点：GWh → MWh 要乘 10³，t → Mt 要除 10⁶；强度要用总发电量作分母，不是只用化石燃料发电量。 |
| 10 | 某国人均生态足迹为 4.8 gha，人均生物容量为 1.9 gha；全球人均生态足迹平均为 2.7 gha。 (a) 计算该国的生态赤字（gha 人⁻¹）。(3 分) (b) 计算该国足迹相对其生物容量的倍数（取两位小数），并解释“超载”的含意。(2 分) (c) 列出三项可持续发展指标，并说明为何单一指标不足以评估可持续性。(4 分) (d) 提出一项可减少生态赤字的政策，并指出用哪一项数据监察其成效。(3 分) |
(a) 生态赤字 = 4.8 − 1.9 = 2.9 gha 人⁻¹。(3 分：算式 2 分，答案 1 分) (b) 倍数 = 4.8 ÷ 1.9 = 2.53 倍。超载指该地人口对资源的需求超过其生态系统可再生与吸收废物的能力，差额要靠进口资源、耗用自然资本（如过度伐木、抽取地下水）或输出污染来填补，长远不可维持。(2 分) (c) 可持续发展指标例子：生态足迹、人类发展指数（HDI）、人均二氧化碳排放、基尼系数、洁净食水可得率、森林覆盖率、可再生能源比例。单一指标不足，因为可持续性同时包含环境、社会与经济三个维度：高 HDI 可能伴随高足迹，低排放亦可能伴随贫困，须并列观察才能避免以另一维度的牺牲换取单项改善。(4 分：三项 3 分，解释 1 分) (d) 政策例：开征碳税／推行公共交通与铁路为主导、提高建筑能源效益、减少食物浪费与肉类消费。监察数据：人均生态足迹（gha 人⁻¹）及人均二氧化碳排放（t 人⁻¹）逐年变化，配合生物容量变化。(3 分：政策 2 分，监察数据 1 分) 评分要点：生态赤字是“足迹减生物容量”，方向不可倒转；“超载”不是“污染”，要讲到再生能力。 |
TutorZone 练习卷｜题目与文章为原创，并非任何学校或出版社的教材。
