恒电荷土壤和可变电荷土壤动电性质的研究 Ⅱ.阴离子吸附和pH的影响

本工作研究了阴离子吸附和ＰＨ对恒电荷土壤（黄棕壤和黑土）和可变电荷土壤（砖红壤）动电性质的影响。结果表明,砖红壤吸附不同阴离子后的ζ电位随ＰＨ升高由正电位移至负电位,在ζ电位－ＰＨ曲线上均有一个等电点（ＩＥＰ）在ＰＨ３．５～８之间,相同ＰＨ升高由正电红壤的ζ电位随吸附阴离子的负移顺序是ＨＰＯ４＾２－〉Ｆ＾－〉ＳＯ４＾２－〉Ｃｌ＾－〉ＮＯ３＾－。作为恒电荷土壤的黄棕壤和黑土,在不同电解发质溶液中的ε     

恒电荷土壤和可变电荷土壤动电性质的研究 Ⅰ.阳离子吸附和pH的影响

本工作研究了阳离子和吸附和ＰＨ对恒电荷土壤和可变电荷土壤动电动性质的影响。研究结果表明,砖红 不同溶液中的ζ电位随ＰＨ升高由正值变为负值,均有一个等电点：ＰＨ〉５时,在不同溶液之间砖红壤ζ电位的变化顺序为：ＭｎＣｌ２〉ＺｎＣｌ２≥ＣａＣｌ２〉ＮａＣｌ。     

可变电荷土壤和恒电荷土壤CI^—吸附特性的研究

对不同浓度KCI和不同pH下，3种可变电荷土壤和4种恒电荷土壤CI^-吸附量进行了测定。结果表明，土壤CI^-吸附量随平衡CI^-浓度C（e）增加而增大，恒电荷土壤呈线性，可变电荷土壤在添加CI^-0.5-5.0mmol/L下，符合Langmuir吸附等温式。同一浓度下的CI^-吸附量及其随浓度增加的速率均为砖红壤＞红壤＞赤红壤＞黄棕壤＞棕壤、暗棕壤和黑土，与这些土壤所带正电荷量顺序相一致。Langmuir方程K值较小且几种土壤差异不大。恒电荷土壤对CI^-的吸附量很小，在浓度较低时常出现负吸附，其吸附机理可能更多的是与K^ 吸附时的同时吸附。7种土壤CI^-吸附量均随pH增加而降低，但降低强度可变电荷土壤远大于恒电荷土壤。     

几种有机酸对恒电荷和可变电荷土壤吸附Cu2+的影响

以恒电荷土壤(黄褐土和黄棕壤)和可变电荷土壤(红壤和砖红壤)为供试材料,研究了乙酸、草酸、酒石酸和柠檬酸对土壤吸附重金属铜离子(Cu2 )的影响。结果表明,在相同酒石酸浓度下,土壤对酒石酸的吸附量依次为黄棕壤(2 1 8mmolkg-1) >红壤(15 4mmolkg-1) >砖红壤(9 5mmolkg-1) ,土壤吸附有机酸后负电荷量增加,相同条件下增幅为砖红壤>红壤>黄棕壤;无有机酸配体时,供试土壤对Cu2 的吸附量为黄褐土>黄棕壤>砖红壤>红壤;加入有机酸时,随有机酸浓度增高,土壤对Cu2 的吸附一般表现为“峰”形曲线,峰所对应的有机酸浓度因有机酸类型而异,且随土壤可变电荷性质增强而增高;土壤吸附有机酸后对Cu2 的次级吸附不同于有机酸与铜共存时的竞争吸附,且因土壤性质表现迥异。这些结果意味着在存在有机酸配体的根际环境中,恒电荷土壤与可变电荷土壤对Cu2 的吸附明显不同,并将影响重金属离子在根际的转化与有效性     

可变电荷土壤中铜离子的解吸

研究了我国四种可变电荷土壤红壤、赤红壤、砖红壤和铁质砖红壤以及二种恒电荷土壤黄棕壤和黑土中吸附性铜离子的解吸特征。研究结果表明 ,可变电荷土壤吸附的一部分铜离子可以被去离子水解吸 ,而且在pH～解吸率曲线上在一定pH值时出现解吸率最大值。在最大值时不同土壤中铜离子解吸率的大小与土壤中氧化铁的含量有关。氧化铁的含量越高 ,在最大值时铜离子的解吸率越大。当用中性电解质解吸可变电荷土壤吸附的铜离子时 ,电解质的浓度越大 ,解吸率越低。与此相反 ,恒电荷土壤吸附的铜离子不能被去离子水解吸 ,只能被中性电解质解吸 ,且电解质的浓度越高 ,解吸率越大。这表明 ,可变电荷土壤中吸附性铜离子的解吸规律 ,完全不同于恒电荷土壤中者。本文初步讨论了其原因     

硫酸根离子添加顺序对可变电荷土壤吸附铜离子的影响

研究了SO2-4添加顺序对三种可变电荷土壤(昆明铁质砖红壤、徐闻砖红壤和江西红壤)吸附Cu2+的影响,作为对照,也研究了其对恒电荷土壤(黄棕壤、棕壤)以及两种不同矿物(高岭石与针铁矿)吸附铜离子的影响。实验结果表明,在同等条件下,SO2-4添加顺序对两类表面性质不同的土壤吸附Cu2+有着不同的影响。对于恒电荷土壤,SO2-4添加顺序对土壤吸附Cu2+几乎没有影响。同等pH条件下,对可变电荷表面而言,加入CuSO4者具有最高的Cu2+吸附率;对昆明砖红壤、徐闻砖红壤以及针铁矿和高岭石而言,先加入Cu2+者相对先加入SO2-4者Cu2+吸附率更高;对江西红壤而言,上述这个次序则刚好相反。SO2-4浓度和有机质去除对同等pH条件下铜离子吸附率高低的排序并无实质性影响。     

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。     

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,     

土壤表面电荷测定的两种方法之比较

用返滴定法和Mehlich法研究测定了我国不同地带土壤 (砖红壤、红壤、黄棕壤、暗棕壤、黑土 )无机胶体的表面电荷。结果表明 :( 1 )两者的测定结果有较大的差异 ,其主要的原因是返滴定法和Mehlich法分别基于不同的衡量标准 ,从不同的侧面反映了土壤表面的电荷性质 ;( 2 )返滴定法与Mehlich法各有其优点 ,但在具体的测定过程中都有些环节可能需要改进。     

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     

中南地区几种土壤的表面电荷特性 Ⅳ.氧化铁铝对土壤表面电荷性质的影响

热带亚热带土壤中存在着性质活跃且含量较高的氧化铁和氧化铝，其对土壤的物理、化学及肥力性质等有着深刻的影响，由于它们带有大量的可变电荷而使其行为在土壤表面电荷性质的研究中倍受关注［1～6］。就氧化铁对土壤表面电荷性质的影响，一些学者采用DCB处理脱去土壤中游离铁的方法，将处理后土壤表面电荷性质的变化归结为游离铁的作用［1～3］。事实上，DCB对土壤的提取液中，存在着一定数量的氧化铝，因此，"DCB提取的游离铁"对土壤表面电荷的影响应视为"DCB提取的游离铁和部分氧化铝"的共同作用。本研究在比较我国中南地区几种土壤的电荷零点和永久负电荷量测定方法、探讨土壤表面电荷特性及其与土壤固相组成关系的基础上［7～9］，用DCB溶液处理土壤，观察其正负电荷、电荷零点（PZC）和净电荷零点（PZNC）的变化，以进一步明确氧化铁铝对土壤表面电荷性质的作用。     

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究 Ⅰ.共存离子对NO3-吸附的影响

研究了我国典型3种可变电荷土壤和4种恒电荷土壤在陪伴阳离子分别为K+、Na+、Ca2+时和1mmolL-1KCl、K2SO4支持电解质中NO-3的吸附.结果表明,NO-3吸附量随pH的增加而减小.在添加相同浓度NO-3时,3种可变电荷土壤对NO-3的吸附量顺序为Ca(NO3)2＞KNO3＞NaNO3＞KNO3+KCl＞KNO3+K2SO4;在初始NO-3浓度0.5～5mmolL-1的范围内,吸附量随浓度变化的关系符合Langmuir等温吸附式.由此求出与NO-3吸附结合能有关的常数(K)在不同共存离子存在下数值较小且差异不大,因此认为不同陪伴阳离子和不同伴随阴离子对NO-3吸附的电性机理影响不大,只是改变了土壤表面的正电荷数量从而使吸附量发生变化.4种恒电荷土壤对NO-3的吸附量通常很小,其中在Ca(NO3)2介质中较在其他介质中稍大,最大吸附量仅为1.5mmolkg-1左右,约为可变电荷土壤的1/10,且在浓度较低时常观察到负吸附.     

SURFACE CHARGE CHARACTERISTICS OF SOILS IN CENTRAL AND SOUTHERN CHINA

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。     

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究Ⅲ Cu2+和Zn2+的吸附特征

研究了3种典型可变电荷土壤和4种典型恒电荷土壤在不同pH和不同浓度下单纯及共存体系中Cu2 和Zn2 的吸附及其影响因素。结果表明,两类土壤对Cu2 或Zn2 的吸附量均随平衡浓度增加而增大,符合Langmuir吸附等温式;当Cu2 、Zn2 浓度一定时,pH升高使Cu2 、Zn2 吸附量增大,但当pH >5时,Cu2 、Zn2 吸附量随pH变化甚微,出现一个接近最大吸附量的“平台”。当添加Cu2 、Zn2 浓度相同,但二种离子的总浓度不同时,平衡液的Cu2 /Zn2 浓度比均小于1,说明两类土壤对Cu2 的吸附选择性大于Zn2 ,且这种趋势不因pH和离子浓度而改变。当Cu2 、Zn2 共存时,使可变电荷土壤的Zn2 吸附量减小约70 % ,是恒电荷土壤降低量的约1.5倍;可变电荷土壤吸附一个Cu2 或Zn2 时所释放H 的平均数,明显大于恒电荷土壤者,说明可变电荷土壤对Cu2 及Zn2 的吸附中专性吸附的比例较恒电荷土壤大     

邻苯二甲酸和水杨酸在可变电荷土壤中的吸附行为

研究了2种低分子量有机酸邻苯二甲酸和水杨酸在2种代表性可变电荷土壤红壤和砖红壤中的吸附行为。结果表明,可变电荷土壤对有机酸的吸附容量较大,对邻苯二甲酸的吸附亲和力大于对水杨酸的亲和力,在砖红壤中2种有机酸的吸附量大于在红壤中的,这与土壤的游离铁、铝氧化物的含量一致。土壤氧化铁在有机酸吸附中起着重要作用,粘土矿物如高岭石对有机酸的吸附量很小。有机酸的吸附涉及专性吸附和静电吸附2种机制,并以前者为主。当pH小于4.5时,pH的改变对有机酸的吸附影响不大;当pH大于4.5时,有机酸的吸附量随pH的增加而减小。     

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究 I.共存离子对NO_3~-吸附的影响

研究了我国典型３种可变电荷土壤和４种恒电荷土壤在陪伴阳离子分别为Ｋ十、Ｎａ十、Ｃａ２＋时和１ｍｍｏｌＬ－１ＫＣ１、Ｋ２ＳＯ４支持电解质中ＮＯ３－的吸附。结果表明，ＮＯ３－吸附量随ｐＨ的增加而减小。在添加相同浓度ＮＯ３－时，３种可变电荷土壤对ＮＯ３－的吸附量顺序为Ｃａ（ＮＯ３）２＞ ＫＮＯ３＞ＮａＮＯ３＞ＫＮＯ３十ＫＣＩ＞ＫＮＯ３＋Ｋ２ＳＯ４；在初始ＮＯ３－浓度０．５－５ｍｍｏｌＬ－１的范围内，吸附量随浓度变化的关系符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附式．由此求出与ＮＯ３－吸附结合能有关的常数（Ｋ）在不同共存离子存在下数值较小且差异不大，因此认为不同陪伴阳离子和不同伴随阴离子对ＮＯ３－吸附的电性机理影响不大，只是改变了土壤表面的正电荷数量从而使吸附量发生变化。４种恒电荷土壤对ＮＯ３－的吸附量通常很小，其中在Ｃａ（ＮＯ３）２介质中较在其他介质中稍大，最大吸附量仅为１．５～ｍｍｏｌ ｋｇ－１左右，约为可变电荷土壤的１／１０，且在浓度较低时常观察到负吸附。     

三种紫色土表面电荷性质的研究

采用恒流置换法测定了酸性、中性、石灰性紫色土表面电荷总量、表面电位、表面电荷密度、表面电场强度以及比表面积 ,并讨论了电解质浓度、类型、环境温度以及pH对这些电性参数的影响。结果表明 :(1)在 2∶1型电解质体系 (Mg(NO3 ) 2 )中 ,三种紫色土的表面电位分别约为 - 0 .16～ - 0 .18V、- 0 .17～- 0 .19V、 - 0 .18～ - 0 .19V ;表面负电荷密度分别为 - 0 .2 6～ - 0 .4 4Cm-2 、- 0 .37～ - 0 .5 9Cm-2 、- 0 .5 8～ - 0 .6 7Cm-2 ;(2 )随电解质浓度的增加 ,三种紫色土的表面电位的负值都表现出下降的趋势 ,而表面电荷密度负值则表现出稍微增加趋势 ;(3)在 2∶1型电解质体系中三种紫色土的表面电位都约为在 1∶1型电解质体系 (KNO3 )中的一半 ,而表面电荷密度、表面电场强度和比表面积则在两种体系中基本相等 ;(4 )随温度的升高 ,三种紫色土的表面电位的负值、表面电荷密度负值都表现出减少的趋势     

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究 Ⅱ.共存体系中Cl-的吸附特性

对 3种可变电荷土壤和 4种恒电荷土壤在陪伴阳离子分别为Na 、K 、NH 4 、Mg2 、Ba2 、Al3 和共存SO2 -4下Cl- 的吸附量进行了测定。结果表明 ,供试土壤的Cl-吸附量顺序均为AlCl3>BaCl2 和MgCl2 >KCl和NH4 Cl>NaCl,其中可变电荷土壤的差异较大。不同电解质溶液中Cl- 吸附量的顺序与土壤所带正电荷量的顺序一致。Langmuir方程的K值较小 ,且在不同介质中的差异不大。随SO2 -4浓度的增大 ,可变电荷土壤对Cl- 的吸附量减少 ,平衡液的pH值增大 ,而恒电荷土壤则变化甚微 ,说明共存的SO2 -4使可变电荷土壤的表面负电荷增加 ,但对恒电荷土壤则影响不大。这些结果说明 ,Cl- 以电性吸附的机理不因介质而变。可变电荷土壤在一价阳离子存在时 ,除土壤本身所带的正电荷外 ,还有一价阳离子吸附后产生的正电荷以及由此引起的对Cl- 的协同吸附。在二、三价阳离子存在时 ,还有Cl- 的离子对吸附 ,而恒电荷土壤在所有介质中 ,似乎总是以与Cl- 的协同吸附为主     

有机酸对恒电荷土壤表面电荷性质的影响

低分子量有机酸在土壤中随着各种有机物的分解和生物的生命活动不断形成、转化并累积,形成一些较高浓度的有机酸微区,影响养分的生物有效性和根际系统中的物质循环。随着根际化学的兴起, 根际土壤化学和元素行为越来越引起广大土壤科学工作者的关注。     

磷酸盐吸附对可变电荷土壤正负电荷的影响

本文研究了华南地区不同类型的可变电荷土壤，并对磷酸盐的吸附量和吸附磷后土壤的正、负电荷的变化，以及ｐＨ和游离氧化铁对这种变化的影响进行了研究。结果表明，土壤吸磷量与土壤游离氧化铁含量成良好的正相关。土壤吸磷后正电荷减少，负电荷增加，土壤电荷量与吸磷量之间呈抛物线状相关。吸附１摩尔磷酸盐对土壤净负电荷的贡献在０．３－１．０摩尔之间。土壤中的游离氧化铁使吸附的磷对土壤负电荷的贡献减少。