电位滴定法研究可变电荷土壤表面酸碱性质的进展

我国长江以南地区的土壤富含铁铝氧化物,其土壤胶体表面电荷具有可变性,显著不同于温带地区的恒电荷土壤,因而称之为可变电荷土壤。开展可变电荷土壤的表面特性研究对农业可持续发展、土壤资源保护等均具有重要的现实意义。电位滴定法是开展可变电荷土壤表面特性研究最直接有效的方法。本文首先总结了电位滴定法的实验条件设置对可变电荷土壤表观电荷零点的影响,在此基础上,归纳了应用电位滴定法结合表面络合模型开展可变电荷土壤酸碱特性的研究进展,分类讨论了黏土矿物组成、氧化物、有机质等相关影响因子对可变电荷土壤酸碱缓冲能力的影响,并展望可变电荷土壤表面酸碱缓冲能力的未来研究。本文将有助于初学者理解可变电荷土壤,呼吁更多学者关注可变电荷土壤的酸碱缓冲特性研究及其在土壤资源可持续利用中所起的重要作用。     

土壤表面电荷特征与重金属吸附解吸的相互关系

土壤对重金属的吸附 解吸与土壤性质特别是土壤表面电荷性质密切相关。本文概述了恒电荷土壤与可变电荷土壤表面电荷特征与重金属吸附 解吸的相互关系及研究进展。     

中南地区几种土壤的表面电荷特性Ⅲ.土壤的电荷量,电荷零点(PZC)和净电荷零点(PZNC)

研究了中南地区3种土壤的电荷量、电荷零点(PZC)和净电荷零点(PZNC)等表面电荷性质及其与土壤矿质组成的关系.结果表明:(1)从赤红壤、红壤到黄棕壤,永久负电荷量(CECp)趋于增大,主要与土壤的粘土矿物组成和粘粒含量有关;可变负电荷量(CECv)变异趋势不明显,主要与土壤氧化铁铝的组成及含量有关;可变负电荷量占负电荷总量的比例趋于降低;正电荷量趋于减小.(2)供试赤红壤、红壤和黄棕壤的PZC分别为3.90、3.35～3.50和2.96～3.12;赤红壤和红壤的PZNC分别为3.85和2.15～2.84,黄棕壤不存在PZNC.(3)初步提出可变电荷土壤表面电荷性质的指标为:PZC>3.0、PZNC>2.0、PZC朠ZNC<1.0和CECv/CEC8.2>0.4.     

茶多酚和铜对可变电荷土壤钙镁释放的影响

通过批平衡试验,研究茶多酚、铜和体系pH对可变电荷土壤释放钙镁离子的影响。研究发现,铜离子初始浓度为2.0mmol/L,最终体系pH为5.0时,随着茶多酚添加量的增加,可变电荷土壤表面的负电荷增加,土壤表面释放的钙镁离子量减少。茶多酚初始添加量为20 g/kg,最终体系pH为5.0时,随着铜离子初始浓度的升高,可变电荷土壤对铜离子的吸附量增加,铜离子通过与钙镁离子发生离子交换,形成对吸附位点的竞争,从而增加钙镁离子的释放。茶多酚初始添加量为20 g/kg,铜离子浓度为2.0 mmol/L,随着pH的升高,可变电荷土壤钙镁离子释放量下降。在相同pH条件下,茶多酚可以通过自身的吸附增加可变电荷土壤表面负电荷,减少可变电荷土壤钙镁离子的释放量。研究结果可为茶园土壤酸化和污染控制提供参考。     

化肥和缓释复合肥对中性和微碱性土壤表面电化学性质的影响

为揭示缓控释肥料养分缓释或控释对土壤表面电化学性质的作用规律,该研究采用室内恒温培养和田间试验,探讨缓释复合肥、化肥和普通复合肥对室内恒温培养和田间试验中性和微碱性土壤表面电位、表面电荷密度、比表面积和表面电荷数量的影响。结果表明:1)室内恒温培养下,等养分3种肥料以缓释复合肥较化肥处理增加中性土表面电位、表面电荷密度和表面电荷数量,而对于比表面积,各施肥处理较不施肥处理呈显著增加(P0.05),增幅为34.2%~81.2%,且随着缓释复合肥施用量增加中性土表面电荷密度和比表面积呈增加趋势;2)根据培养土壤表面电化学性质与其理化性质的相关分析可知,土壤表面电荷密度和比表面积均分别与土壤p H值和有机质呈正相关;3)田间条件下,中性土壤表面电位值、表面电荷密度和表面电荷数量以缓释复合肥大于化肥,微碱性土壤表面电荷密度以缓释复合肥显著高于化肥和普通复合肥(黑圣长茄土壤增幅为7.9%和6.5%,竹茄土壤增幅为12.9%和5.3%),且表面电荷数量以缓释复合肥高于化肥;4)田间土壤表面电化学各指标与茄子产量均呈显著或极显著正相关。缓释复合肥匀速释放多种形态氮素和丰富的有机质,其适宜的养分含量和比例成为稳定土壤表面电化学性质的物质基础,最终提高土壤保肥供肥特性,可实现生长期较长作物的营养需要。     

中南地区几种土壤的表面电荷特性 Ⅲ.土壤的电荷量,电荷零点(PZC)和净电荷零点(PZNC)

研究了中南地区３种土壤的电荷量,电荷零点和净电荷零点等表面电荷性质及其与土壤矿物组成的关系,结果表明：（１）从赤红壤,红壤到黄棕壤,永久负电荷量趋于增大,主要与土壤的粘土矿物组成和粘粒含量有关,可变负电荷量变异有明显,     

离子强度和pH对可变电荷土壤与铜离子相互作用的影响

研究了离子强度和pH对可变电荷土壤表面电荷与铜离子吸附的影响。作为对照 ,也研究了它们对恒电荷土壤黄棕壤的有关性质的影响。结果表明 ,随pH升高 ,土壤的表面负电荷增加 ,正电荷减少。对于可变电荷土壤 ,可出现电荷零点 (pH0 )。随pH升高 ,土壤对Cu2 的吸附量增大。随着离子强度增大 ,恒电荷土壤对Cu2 的吸附百分率明显降低 ,可变电荷土壤对Cu2 离子的吸附百分率也降低 ,但降低的幅度比恒电荷土壤者小得多。土壤中氧化铁的含量越高 ,降低的幅度越小。对于含 2 1 %左右游离氧化铁的铁质砖红壤 ,即使支持电解质NaNO3的浓度高达 1molL- 1,对Cu2 的吸附仍然几乎没有影响。从离子强度和pH与土壤表面电荷和铜离子吸附的关系 ,可以推测在土壤对铜离子的吸附中 ,既存在电性吸附 ,又存在专性吸附。在可变电荷土壤对铜离子的吸附中 ,专性吸附较为重要     

低分子量有机酸对可变电荷土壤中铝吸附的影响

铝毒是酸性土壤上植物生长不良的主要限制因素,铝的生物毒性与铝离子的化学形态有密切的关系[1, 2],而铝的化学形态又受包括低分子量有机酸在内的多种因素的影响[3, 4].低分子量有机酸是土壤中广泛存在的一类非常活泼的物质,植物在生长过程中其根系会不断分泌出各种有机酸,植物残体分解过程中和土壤微生物代谢过程中均会产生有机酸[5, 6].一些有机酸阴离子可以被可变电荷土壤吸附,并影响土壤的某些表面化学性质;另一方面某些有机酸阴离子能够与铝形成稳定的络合物从而改变铝离子在溶液中的存在形态,这两方面的原因都有可能对可变电荷土壤中铝的吸附产生影响.     

应用Multi-Langmuir模型评价土壤的表面电荷特性

用返滴定技术测定土壤的可变电荷量(Qv),应用Muti-Langmuir模型评价土壤的表面电荷特性。结果表明,黄壤和黄棕壤可变电荷量的变化范围在0～45cmolkg-1,红壤为0～21cmolkg-1,砖红壤和赤红壤为0～14cmolkg-1。可变电荷量(Qv)依赖土壤悬液的pH,3点位模型能很好地描述6种土壤的可变电荷量随pH的变化关系;黄壤、黄棕壤、湖南红壤、江西红壤、赤红壤和砖红壤的pK1分别为4.45、4.46、4.76、4.62、4.66和4.74,可变电荷量Qv1分别为11.7、9.64、9.31、7.14、4.86和5.95cmolkg-1。黄壤和黄棕壤pK1较红壤、砖红壤和赤红壤约低0.3。pK1与ZPC呈现极显著的线性关系,可变电荷量(Qv(i))与有机质含量呈极显著的正相关。     

恒电荷土壤与可变电荷土壤K+的吸附特性

对我国 3种典型可变电荷土壤和 4种恒电荷土壤在不同 K 浓度和 p H下 K 的吸附特性进行了研究。结果表明 ,两类土壤 K 吸附量均随平衡 K 浓度增加而增加 ,在低浓度 (添加K 0 .1～ 1.0 mmol/ L )时两者符合线性 ,在高浓度 (添加 K 0 .5～ 5 .0 mmol/ L )下两者符合Langmuir方程。L angmuir方程的参数 K两类土壤间差异不大 ,但以可变电荷土壤 >恒电荷土壤 ,说明前类土壤 K吸附结合能较大 ,吸附 K 不易解吸 ,K 有效性较低。p H降低使土壤 K 吸附量减少 ,但恒电荷土壤与可变电荷土壤减少的机理不同 ,前者主要是由于 H 与 K 的竟争吸附 ,而后者主要是由于表面负电荷减少而引起的电性引力的改变。