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,     

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。     

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     

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。     

土壤中水合氧化物型表面的化学区分——Ⅱ.电荷零点

本文研究了氧化物对红壤、高岭土和合成无定形铝硅酸盐的电荷零点的影响,并讨论了土壤中水合氧化物型表面的区分。结果表明,水合氧化物型表面可进一步区分为电荷性质完全不同的两类亚表面。在所研究的土壤和粘土样本中,有高ZPC的氧化铁(Fe-OH)和氧化铝(Al-OH)表面,是带可变正电荷的亚表面,使样本的ZPC趋于上升;而有低ZPC的氧化硅(Si-OH)表面,是带可变负电荷的亚表面,使样本的ZPC趋于下降。合成无定形铝硅酸盐的电荷零点与样本的Al₂O₃/Si₂,摩尔比呈显著的正相关。     

我国几种地带性土壤无机胶体的表面电荷特性

研究了用返滴定法测定我国七个不同地带土壤无机胶体的表面电荷特性。结果表明 :( 1 )返滴定法测定的供试土壤无机胶体可变电荷量随纬度升高而逐渐上升。这主要与供试土壤粘土矿物、铁铝氧化物组成及含量有关。一般来说 ,土壤层状硅酸盐粘土含量越多 ,永久负电荷量和其可变负电荷量越大 ;铁铝氧化物含量越高 ,可变负电荷量越低。( 2 )七个地带性土壤无机胶体的Qv pH曲线上在pH5左右有一峰值 ,这可能与供试土壤胶体中铁铝氧化物的ZPC及供试土样层状硅酸盐的边面Si OH基吸附H 及Al OH基离解H 有关     

可变电荷土壤对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附及二者的竞争作用

三种可变电荷土壤对砷的吸附实验结果表明,在pH3~7范围内,As(Ⅲ)的吸附量随pH的升高而增加,三种土壤对As(Ⅲ)吸附能力的大小顺序为砖红壤>黄壤>红壤。红壤和砖红壤对As(Ⅴ)的吸附量随pH的升高而降低,黄壤中呈相反的变化趋势,三种土壤对As(Ⅴ)吸附能力的大小顺序是黄壤>砖红壤>红壤。三种可变电荷土壤对As(Ⅴ)的吸附能力较对As(Ⅲ)大得多,砷的吸附量既与土壤游离氧化铁的含量有关,又与氧化铁的结晶形态密切联系,由于黄壤中水化氧化铁在游离铁中所占比例较高,其对As(Ⅴ)吸附能力较砖红壤和红壤大。As(Ⅲ)与As(Ⅴ)共存体系的研究结果表明,两种形态的砷可以竞争可变电荷土壤表面的吸附位,但在酸性条件下As(Ⅴ)较As(Ⅲ)有更强的竞争能力,因为As(Ⅴ)使土壤对As(Ⅲ)的吸附量显著减小,而As(Ⅲ)对红壤和砖红壤吸附As(Ⅴ)有一定的影响,对黄壤中As(Ⅴ)的吸附几乎没有影响。     

pH对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)在可变电荷土壤表面竞争吸附的影响

在实际的重金属污染体系中往往有多种重金属元素同时存在，当这一污染体系与土壤作用时不同重金属离子对土壤表面存在竞争吸附。Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）是土壤中常见的2种重金属离子，土壤和矿物表面对2种离子的竞争吸附或2种离子吸附亲和力的比较已有一些研究报道。一般认为土壤对Pb（Ⅱ）的吸附亲和力大于对Cu（Ⅱ）的吸附亲和力，但在可变电荷土壤和矿物中情况有所不同。McKenzie的结果表明合成赤铁矿在pH3．0～6．0范围内对Pb（Ⅱ）的吸附亲和力大于Cu（Ⅱ），而针铁矿的结果相反。     

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。     

CrO42-对两种可变电荷土壤表面电荷的影响

对两种可变电荷土壤的研究结果表明,加入铬酸根(CrO42-)能增加土壤的表面负电荷,减小土壤的表面正电荷的量。CrO42-对表面正电荷的影响程度随体系pH的增加而减小,对负电荷的影响呈相反的趋势。CrO42-对表面电荷的影响程度也随其加入量的增加而增加。CrO42-主要通过自身的吸附来影响土壤的表面电荷,因为伴随着土壤表面电荷的变化,CrO42-在土壤中发生明显的吸附。而且土壤对CrO42-的吸附量随其加入量的增加而增加,随pH的升高而减小,与土壤电荷的变化趋势基本一致。     

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吸附和pH对恒电荷土壤（黄棕壤、棕壤、暗棕壤和黑土）和可变电荷土壤（砖红壤）动电性质的影响。研究结果表明,砖红壤在不同溶液中的ζ电位随pH升高由正值变为负值,均有一个等电点（IEP）;pH>5时,在不同溶液之间砖红壤ζ电位的变化顺序为MnCl     

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。     

不同pH下两种可变电荷土壤中Cu(II)、Pb(II)和Cd(II)吸附与解吸的比较研究

对两种可变电荷土壤的研宄表明,土壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量均随pH的增加而增加,但Cu(Ⅱ)与Pb(Ⅱ)吸附量之间的差值随pH增加而减小,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)吸附量之间的差值随pH增大呈增大趋势.土壤吸附的Cd(Ⅱ)的解吸量随吸附平衡液pH的增加而增加;但Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸量先随pH增加而增加,在某一pH时达最大,随后再逐渐减小.3种重金属离子在可变电荷土壤中吸附和解吸行为的不同特征是pH导致的土壤表面电荷的变化和离子水解程度的变化共同作用的结果.本文的研究结果对可变电荷土壤中重金属的控制和污染土壤的修复具有一定的指导意义.     

离子强度对三种可变电荷土壤表面电荷和Zeta电位的影响

本文用离子活度和反号离子在土壤胶体双电层扩散层滑动面的分布解释了可变电荷土壤表面电荷与胶体Zeta电位随着离子强度增加呈相反变化趋势的原因。当p H大于土壤的盐效应零点(PZSE)时,离子强度增加导致土壤胶体双电层紧密层阴离子含量增加,土壤表面负电荷量增加,双电层滑动面上的反号离子(阳离子)数量增加,使得土壤胶体Zeta电位向正值位移。相反,当p H小于土壤PZSE,随着离子强度增加,土壤表面正电荷量增加,此时的反号离子为阴离子,双电层滑动面上的反号离子(阴离子)数量增加,导致土壤胶体Zeta电位向负值方向位移。另外,由于土壤表面对K+的吸附亲和力强于Na+,因此在相同浓度下,土壤胶体双电层滑动面上K+浓度高于Na+,导致土壤胶体在KNO3溶液中的Zeta电位高于在Na NO3溶液中的,从另一方面印证了这一解释。     

低分子量有机酸对可变电荷土壤和矿物表面化学性质的影响

低分子量有机酸是土壤中广泛存在的,它们参与土壤中许多化学过程,在营养元素活化、解铝毒和矿物风化等方面发挥重要作用。本文综述了可变电荷土壤和矿物对低分子量有机酸的吸附及这类有机酸对土壤的表面电荷、动电性质和土壤吸附无机阴、阳离子的影响,为从事相关研究工作的同志提供参考。     

As(Ⅲ)在可变电荷土壤中的吸附与氧化的初步研究

用一次平衡法研究了两种可变电荷土壤与As(Ⅲ)之间的吸附和氧化还原反应。结果表明,当As(Ⅲ)溶液平衡浓度由0·25上升到1·0mmolL-1,砖红壤对砷的吸附量由15·0增加至25·9mmolkg-1,红壤由7·6增至13·0mmolkg-1,砖红壤对砷的吸附量约为红壤的2倍,这是因为前者铁、铝氧化物的含量高于后者。在pH3~7范围内,土壤对As(Ⅲ)的吸附量随pH的增加而增加。砖红壤中的氧化锰能将As(Ⅲ)氧化为As(V),砷的氧化量在pH3~7范围内随体系pH的增加而减小。砷在红壤中的氧化反应不显著。用1·0molL-1的KNO3对吸附性砷进行解吸的结果表明,砷的解吸率在35%以下,说明大部分砷通过形成内圈型表面络合物为土壤所吸附。在pH2~7范围内,砷的解吸率随吸附体系pH的升高而增加,说明较高pH下外圈型表面络合物的比例增加。     

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     

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。     

中南地区几种地带性土壤的胶体表面性质与14×10-10m矿物

本文研究了中南地区不同纬度带花岗岩母质发育的黄棕壤、红壤、砖红壤的胶体表面性质与粘土矿物组合、14×10^-10m矿物、氧化物的关系。结果表明:(1)黄棕壤、红壤、砖红壤粘粒的阳离子交换量、比表面和内表面占总表面的比例依次减小,这与其高岭石、粘粒氧化物含量依次增加,14×10^-10m矿物含量依次减少有关,且也与14×10^-10m矿物在黄棕壤中主要是蛭石,在红壤中主要是14×10^-10m过渡矿物,砖红壤不含14×10^-10m矿物的结论相符合。(2)在其他矿物类型和含量相近下,14×l0^-10m矿物是蛭石的土壤与14×10^-10m矿物是14×10^-10m过渡矿物的土壤相比,前者的阳离子交换量、比表面、内表面占总表面的比例比后者高些,但土壤的活性酸度弱些,交换性铝含量比后者低些。