离子界面行为在土壤有机无机复合体形成中的作用

土壤有机物质与土壤矿物质表面之间的相互作用普遍存在,有关土壤有机无机复合体形成理论的研究倍受关注,土壤有机质与矿物质结合的紧密程度直接关系到土壤碳库的稳定性,在环境科学与农业资源利用领域有重要意义。但关于土壤有机无机复合体形成机制还不完善,土壤宏观、介观及微观各尺度间的作用机制未能衔接。本文综述了土壤有机无机复合胶体的形成(形成学说、作用机制与影响因子)及此过程中离子的界面行为;系统地梳理了离子在土壤有机无机复合体形成中的作用机制;回顾了土壤有机无机组分相互作用的研究方法;最后强调了离子特异性效应在土壤有机无机复合体形成中的作用,特别是化合价相同的不同离子对土壤系统的性质与过程具有不同的影响。即离子电子层数和外层电子排布的微小差异在土壤表面附近的强电场中被放大,通过极化作用提高离子的有效电荷,增强离子所受的库仑作用力。离子的有效电荷数可以定量表征该土壤胶体复合过程中界面上离子作用的强弱程度。结论不断完善土壤有机无机复合体形成理论,为土壤培肥和污染土壤修复提供理论依据,对促进土壤有机无机复合体环境化学和微粒污染物迁移动力学的研究具有重要的科学意义与实践意义。     

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     

我国酸雨中盐基离子的重要性

从中国南方两城市与欧洲两城市酸雨化学组成的比较，南方森林土壤浸泡试验，MAGIC模型模拟预测3个方面讨论了我国酸雨中盐基离子的重要性，尤其是对土壤酸化过程的影响。结果表明，我国酸雨中高含量的盐基离子（Ca^2 、Mg^2 、NH4^ 等）既缓冲了酸雨本身的酸度，也缓解了土壤的酸化过程。虽然作用的效果相反，但盐基离子与酸性阴离子（SO4^2-、NO3^-等）一样，都是土壤酸化的重要影响因素。     

水溶性有机物在土壤中的化学行为及其对环境的影响

水溶性有机物(Dissolved organic matter,DOM)是能够溶解于水的有机化合物的统称。尽管目前对于陆地生态系统中DOM的研究尚不完善,对其性质、组成和分类方法等问题的看法还没有达成一致,但现有研究结果已经表明DOM是一种十分活跃的重要化学组分。DOM进入土壤后将发生吸附、解吸、迁移、转化等一系列化学过程,进而对土壤及环境产生一系列重要影响:一方面,DOM可以与土壤胶体结合,形成有机无机结合体,从而改善土壤性质,DOM还可以通过其自身的分解产生养分离子,从而提高土壤肥力;另一方面,DOM也可能亲合土壤中原来与土壤胶体结合的养分,使之与DOM一起进入土壤溶液,从而增加土壤中养分离子被淋失的风险,并造成土壤养分的损失以及水体的富营养化,DOM还有可能活化土壤中重金属离子,增加土壤中重金属离子的毒性,并使土壤中的重金属离子向地下水迁移。由于其对土壤和环境的多种效应,水溶性有机物近年来已经逐渐成为土壤学、环境科学、生态学等学科的研究热点之一。     

土壤电化学性质的研究--Ⅶ.土壤中氯化钠的平均活度的田间测定

氯化钠是盐渍化土壤中可溶性盐的一个重要组成分,对土壤性质和植物生长有直接影响。为了测定土壤中的氯化钠含量,通常采用一定的水土比例将盐溶出,然后用化学法或电化学法测定两种离子。但是在关于土壤盐分与植物生长的关系的研究中,较为关心的是植物根系所处的实际土壤环境。如果能够不将土壤取出而直接原位测定该种条件下的离子状况,应该具有重要意义。近年来离子选择性电极的发展,使这种测定成为可能。     

离子强度对可变电荷表面吸附性铜离子解吸的影响:可变电荷土壤

为进一步了解离子强度对可变电荷表面吸附性铜离子连续性解吸的影响,研究两种可变电荷土壤在去离子水和0.1 mol·L~(-1)NaNO_3溶液中吸附铜离子后,依次在去离子水和浓度由低到高的NaNO_3溶液中连续解吸时,离子强度变化对不同pH段铜离子解吸的影响。结果表明,解吸过程中离子强度变化方向对解吸分值随pH升高的变化趋势的影响完全不同,当离子强度由大变小时,解吸分值曲线的总体趋势是随着pH的升高而降低,反之,曲线呈现为钟形,且当去离子水第一次解吸在0.1mol·L~(-1)NaNO_3溶液中吸附的铜离子时,两种可变电荷土壤的第一次去离子水解吸均可出现重吸附现象,但铁质砖红壤解吸分值绝对值要小于红壤。整个解吸过程中,两种可变电荷土壤的铜离子吸附性铜离子的解吸特征与高岭石基本相似,但可变电荷土壤与高岭石以及两种可变电荷土壤之间,解吸分值的变化规律均存在一定的差异性,可变电荷土壤中的氧化铁含量多少被认为是导致这些差异的主要原因。     

融雪剂在路域土壤中的累积、扩散及其对土壤性质的影响

以我国吉林省多条常年使用融雪剂的高速公路为对象,研究了融雪剂成分在路域土壤中的累积、扩散及其对土壤相关理化性质的影响,结果表明;(1)道路使用氯盐型融雪剂后,路域土壤表层(0-20cm)的酸碱性、电导率及盐分离子的组成均有明显变化,总体呈电导率增加.Na~+、Cl~-的含量及比例上升的趋势,其中以道路隔离带土壤的变化量最为显著,并已表现出明显的盐化及钠质化趋势.(2)融雪剂对当地路域土壤的影响范围为距路基3m范围内,在此范围内土壤电导率及主要盐分离子Na~+、Cl~-的含量均显著高于对照土壤.各离子成分在土壤剖面的迁移、分布无明显规律性,其原因主要与土壤本身的理化特性及环境条件如降雨量等因素有关.(3)融雪剂成分在路域土壤中的大量蓄积改变了土壤的自然物质组成,其中Na~+、Cl~-的累积是影响土壤理化性质的主要因子,一方面其含量的增加可引发土壤的盐化、酸化、钠质化以及土壤结构的破坏.同时,Na~+浓度的提高也加大了其余养分离子置换流失的可能,成为影响植物正常生长、降低土壤肥力和增加环境风险的重要因素.     

氟铃脲的土壤降解动力学研究

采用实验室模拟试验研究了土壤微生物、氟铃脲初始浓度、土壤Cu含量、土壤含水率及温度对土壤中氟铃脲降解的影响.结果表明,微生物对氟铃脲在土壤中的降解有显著影响.氟铃脲在土壤中的降解速率与土壤温度、土壤含水量呈正相关;与氟铃脲初始浓度以及土壤中Cu离子含量呈负相关.     

模拟CCS技术CO_2泄漏对C_3、C_4作物土壤化学性质的影响

为确定CCS技术中封存的CO2是否发生泄露及估算泄漏量,分别选取绿豆、荞麦(C3作物)和高粱、玉米(C4作物)作为研究材料,采用实验室CO2人工气候箱中盆栽实验的方法,模拟CCS技术中CO2泄露情况。通过测定土壤pH、无机离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO42-)及肥力指标(TN、AHN、TP、AP、AK、OM、CEC),研究不同高浓度CO2对C3和C4作物土壤化学性质及肥力的影响。研究结果表明:(1)高浓度CO2对C3、C4作物土壤pH的影响不显著,pH变化值仅在(-0.03)~0.06之间;(2)同种类型作物土壤离子浓度变化的整体趋势基本相同:CO2浓度相对较低时,土壤离子含量降低;CO2浓度升高时,土壤离子含量增加。对相同离子而言,C3作物土壤中离子含量变化幅度比C4作物大;(3)高浓度CO2对C3、C4作物土壤AHN、AK、AP、CEC指标的影响情况相异,但对TN、TP、OM含量的影响情况相同。可通过监测作物土壤中离子及肥力指标的含量变化,判断CCS项目中CO2是否发生泄露及估算泄漏量,减轻CO2泄漏带来的危害。     

黄河三角洲柽柳周边土壤钠吸附比分布特征及影响因素分析

  目的  黄河三角洲是极具特色的滨海盐生湿地,为探究该区域关键木本植物柽柳周围土壤钠吸附的特征及其影响因素。  方法  运用同心圆布点采样和相关分析等方法,对黄河三角洲柽柳周边土壤盐分离子、钠吸附比的空间分布及离子相互关系进行了分析。  结果  Cl?和Na+是柽柳周边土壤盐分构成的主要离子。Na+、Cl?和Mg2+在距离柽柳较近的表层土壤中含量较少,其含量随土壤深度增加而上升,呈现底聚现象,在距离柽柳较远的土壤中呈现表聚现象。Ca2+、SO₄2?和K+的表聚现象不受距离柽柳远近的影响。相关分析表明,柽柳周边土壤钠吸附比与Cl?、Na+、K+和Mg2+离子关系密切,与Na+的相关性最强。在0 ~ 40 cm土层中,距离柽柳100 cm以内的钠吸附比远低于150 cm以外区域。钠吸附比的变异系数随土层加深而减小,深层土壤钠吸附比与盐离子的相关性均不显著。  结论  柽柳对钠吸附比的影响在100 cm以内的0 ~ 40 cm土层中更为显著。土壤盐分与钠吸附比的空间分布受柽柳冠幅范围、植物根系吸收、凋落物堆积和降水淋溶等作用的影响。     

有机修饰塿土总酸度和电荷性质的初步研究

土壤表面电荷特性是土壤十分重要的表面特性参数,其不但与土壤溶液中阴阳离子的吸附与解吸具有直接的关系,同时土壤中的离子扩散、土壤有机-无机复合体的形成以及土壤的水分性状在不同程度上也均受到土壤胶体表面电荷性质的影响。近年来国内外开始研究应用阳离子型表面活性剂对黏土矿物或土壤进行修饰,以增大对土壤中有机污染物的吸附能力[1,2],由于采用表面活性剂能够使得土壤的表面疏水性增加而亲水性减弱,其表面电荷性质也必然发生相应的变化,而这种变化对土壤中有机、重金属污染物的吸附固定将会产生本质的影响[3~7]。因此,研究土壤表面修饰后土壤电荷特性的变化,对于深入了解土壤表面修饰的机理,从理论上探讨修饰土样对于     

亚热带花岗岩地区土壤矿物风化过程中盐基离子的释放特征

矿物风化过程中盐基离子释放遵从一定的化学计量关系,这种化学计量关系一般只能通过模拟实验来获取。本研究采用pH 7.0的EDTA-乙酸铵溶液将土壤中的交换性盐基离子完全洗脱出来,然后用Batch方法模拟不同pH溶液淋溶洗脱盐基和未洗脱盐基土壤,旨在消除土壤中交换性盐基离子的影响后更为准确地判断土壤矿物风化的盐基离子释放特征。结果表明:未洗脱盐基土壤的淋出液pH由3.73±0.14逐渐上升到4.23±0.06,主要原因是淋溶液中有高浓度的NH_4~+;洗脱盐基土壤矿物风化后淋出液pH从7.39±0.02逐渐下降到5.39±0.17,主要是由于土壤中可风化矿物减少。土壤交换性盐基离子会改变盐基离子释放特征、释放总量:未洗脱盐基土壤经酸雨淋溶后,各盐基离子释放均呈现急速下降后逐渐平缓的趋势,洗脱盐基土壤矿物风化后,K~+及盐基离子释放总量呈波动上升趋势,且盐基离子释放总量比未洗脱盐基土壤低。土壤交换性盐基离子的存在还会改变淋出液中的盐基离子化学计量关系:未洗脱盐基土壤的K~+︰Ca~(2+)︰Mg~(2+)︰Na+化学计量关系为11︰13︰4︰1(当量比),而洗脱盐基土壤为7︰2︰2︰1。K~+是盐基离子中风化释放量最多的,大部分K~+来自于土壤中云母的风化。因此,只有利用洗脱盐基土壤的盐基离子释放量才能准确计算矿物风化速率并获得准确的化学计量关系。土壤矿物风化作用随着淋溶液酸度增大而增强,但模拟一年降雨量的情况下,p H 3.5、4.5和5.5三种不同p H溶液对矿物风化后盐基离子的释放在实验期间没有显著性影响,较长时间后的差异性有待观察。本研究表明,可以通过预洗脱盐基土壤然后模拟酸雨淋溶的方法,观察矿物风化特征,特别是盐基离子释放的化学计量特征。     

土壤中离子扩散的基本方程与实验验证

土壤是一个非均一的带电体系,因此土壤中离子扩散的推动力来自两个方面：一是浓度梯度,二是电位梯度,同时土壤作为一个非均一的带电体系,其离子的分布极为不均,可见土壤中的离子扩散不能直接用Ｆｉｃｋ扩散定律来描述,有必要建立起适合于土壤这个不均一的带电体系的离子扩攻的基本方程,本文从热力学及物质扩散动力学的基本原理出发,导出一组描述土壤中离子扩散的基本方程,并在实验的给定条件下,通过求解基本方程,对土壤中     

再生水灌溉对土壤主要盐分离子的分布特征及盐碱化的影响

通过田间试验,研究再生水纯灌、轮灌、重要时期灌清水等不同灌溉策略对西红柿和黄瓜地块土壤主要盐分离子的分布特征及盐碱化的影响。结果表明:对于西红柿地块,除Cl-和HCO3-在表土中的发生积累外,其他主要盐分离子均强烈受到灌溉水淋溶作用的影响,表现出向土壤深层迁移的特征,但是再生水灌溉未引起土壤剖面盐分的累积。对于黄瓜地块,土壤盐分分布对不同再生水灌溉策略的响应不同于西红柿地块,强烈的蒸发作用造成了主要盐分离子(除HCO3-外)在土壤表层中出现积累,但是未监测到盐分在深层土壤中累积。再生水灌溉对西红柿和黄瓜地块土壤的pH值和SAR值均未产生显著影响,但是较高的pH值(>8.0)说明长期灌溉再生水可能引起土壤的碱化。研究认为重要时期灌清水处理在控制土壤盐分累积方面效果明显,且未引起土壤发生碱化,可作为短期再生水灌溉果蔬菜(西红柿、黄瓜)的有益尝试。     

土壤保水剂与氮肥的互作效应研究

为进一步揭示土壤保水剂与氮肥的互作效应,采用NH4Cl和KNO3作为指示氮肥,分析了6种保水剂的吸水保肥能力.结果表明:氮肥溶液中的离子强度、保水剂聚合物类型以及粒级是影响保水剂吸水率的关键因素.保水剂释放和吸收NH4 量高于NO3-量;其释放和吸附氮肥的能力,明显受粒级与生产过程中添加的复合成分的影响.保水剂与氮肥的互作效应主要受保水剂自身组成和结构及氮肥水溶液离子强度制约.研究表明土壤保水剂对氮肥的吸附使其具备保肥功能,对揭示其保肥机理具有重要理论意义.     

几种氧化铁的离子吸附特性研究

氧化铁是土壤中常见的氧化物,其中较为普遍的是针铁矿和赤铁矿,在某些土壤中也含有纤铁矿和无定形氧化铁.它们通常以极小的颗粒单独存在,或以胶膜状包裹在其它矿物颗粒的外面,有较大的比表面积,易受环境的影响,因此具有较高的活性,并对许多土壤的物理化学性质产生重要的影响.某些重金属离子和某些污染物进入土壤后的动向和行为也深受土壤中氧化铁的影响.     

钾镁供应浓度及比例对温室土壤K-Mg吸附特性的影响

不同钾、镁浓度及摩尔比供应对大田及温室土壤K ,Mg2 离子吸附特性影响的研究结果表明:大田及温室土壤对K ,Mg2 离子的吸附量均随其供应浓度和比例的增加而增加,日光温室栽培下土壤对K 的吸附量显著小于大田土壤;K /Mg2 为2∶1时不同土壤对Mg2 离子吸附量的差异均较小,K /Mg2 为1∶1时,温室塿土Mg2 的吸附量低于大田土壤,而潮土温室和相应大田土壤间的差异较小;随供应的K 浓度和比例升高,土壤对Mg2 离子的吸附量显著降低。随K ,Mg2 离子浓度提高,大田土壤K 吸附率均呈对数趋势下降,而温室土壤K 吸附率呈对数趋势增加;不同K /Mg2 对大田土壤K 吸附率影响较小,而温室土壤在K /Mg2 大时K 吸附率较大;不同土壤对Mg2 的吸附率随K ,Mg2 离子浓度变化未表现明显的规律性。随着K ,Mg2 离子总浓度的增加,土壤中Ca2 离子的解析量呈直线增加,不同K /Mg2 对Ca2 离子解析量影响的差异较小,温室土壤Ca2 离子解析量大于大田土壤。     

自然降雨对粤北岩溶区土壤钙、镁离子流失影响模拟试验北大核心CSCD

采用土柱模拟试验,分析自然降雨对粤北岩溶区土壤钙、镁离子流失的影响。结果表明：土壤钙、镁离子流失量与降雨量变化趋势基本一致,呈现倒＂U＂形季度变化趋势,第2,3季度明显高于第1,4季度;降雨量与土壤钙、镁离子流失量之间存在极显著正相关关系,相关系数在0.891-0.944之间;大雨以上的雨强是造成土壤钙、镁离子流失的主要降雨类型;70%以上的土壤钙、镁离子流失量都是由酸雨造成,酸雨引起土壤贫瘠化、石漠化的问题不容忽视;土壤钙离子与镁离子流失量之间存在极显著正相关关系,相关系数在2011年为0.971,在2012年为0.923。     

可变电荷土壤中特殊化学现象及其微观机制的研究进展

综述了近年来可变电荷土壤化学研究的进展,着重总结了可变电荷土壤中的盐吸附、铁铝氧化物对土壤自然酸化的抑制作用和离子强度对离子专性吸附的影响等特殊化学现象及其微观机制的研究进展。用颗粒表面扩散层重叠导致有效电荷数量减小的原理解释了盐吸附现象和铁铝氧化物对土壤自然酸化的抑制作用。阐明了可变电荷土壤和矿物中介质离子强度影响离子专性吸附的机制,用四层吸附模型解释了离子专性吸附随离子强度增大而增加的现象,并根据胶体zeta电位随离子强度改变而变化的趋势进一步证明了离子强度增大使胶体专性吸附面上静电电位的绝对值减小,是离子专性吸附随离子强度增大而增加的主要原因。带电颗粒表面双电层结构和双电层相互作用的深入研究,有助于阐明可变电荷土壤中一些特殊化学现象的微观机理,从而进一步完善土壤化学理论。     

氮沉降对土壤养分影响研究综述

土壤是组成陆地生态系统的重要组分,其养分条件决定了植物生长状况及生产力的大小。氮是植物生长的必需营养元素和主要限制因子之一,大气氮沉降的增加会改变土壤性质,从而对植物生长造成影响。为合理利用氮沉降所带来的养分及为合理施肥提供科学依据,从大气氮沉降对土壤碳、氮、磷含量的影响,以及土壤养分有效性对氮沉降的响应、土壤盐基离子含量对氮沉降的响应3个方面就大气氮沉降对土壤养分的影响进行了综述。