土壤膠體的雙電層結(jié)構(gòu)及其影響因素.pdf

1、本工作是基于新近建立的懸液Wien效應方法完成的。本文介紹了用懸液Wien效應方法研究離子在土壤膠粒雙電層中分布的原理和方法。研究內(nèi)容主要包括陽離子（Na+、K+、Ca2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+和La3+）飽和的恒電荷土壤（黃棕壤和黑土）和可變電荷土壤（紅壤和磚紅壤）懸液在低場強（4-16kV cm-1）下的Wien效應；陰離子（F-、Cl-和NO3-）飽和的鐵鋁氧化物（赤鐵礦和γ-氧化鋁）懸液的Wien效應；并測算了各種離子在

2、不同膠粒雙電層中的分布。主要研究結(jié)果如下：
　　 在外加直流電場下，當膠體表面電導率大于溶液電導率時，膠粒極化所產(chǎn)生的偶極矩與外加電場方向相同，呈現(xiàn)正Wien效應，在懸液的EC-E曲線上表現(xiàn)出上升段；反之則呈現(xiàn)負Wien效應，在EC-E曲線上出現(xiàn)下降段。這與膠粒反號離子在膠體雙電層中的結(jié)合狀態(tài)及分布是緊密相關(guān)的。
　　 在陽離子飽和的恒電荷土壤膠粒懸液中，試驗條件下，Na+飽和土壤膠粒的表面電導率最大，黃棕壤和黑土分別為

3、0.494和0.617 mScm-1；而使表面電導率最小的陽離子是不一樣的，黃棕壤為Cu2+（0.0261 mScm-1），黑土則為Cd2+（0.0484 mScm-1）。黃棕壤和黑土膠粒的表面電導率隨陽離子的變化順序分別為Na+>K+>Cd2+>Pb2+>Ca2+>La3+>Cu2+和Na+>K+>Pb2+>La3+>Ca2+>Cd2+。除Na+外，幾乎所有陽離子在黃棕壤膠粒擴散層中的比率（ECs/ECad）明顯小于黑土，只有cd2+

4、是一個例外，Cd2+在黃棕壤和黑土膠粒擴散層中的比率分別為0.174和0.0872。黃棕壤和黑土膠粒的ζ電位隨陽離子價型的變化順序，除了鈣飽和黑土外，與上述土壤膠粒表面電導率隨陽離子的變化順序完全一致。
　　 對陽離子飽和的可變電荷土壤膠粒，試驗條件下，使土壤懸液電導率最大的陽離子都為三價離子La3+，但使懸液電導率最小的陽離子是不一樣的，紅壤為Cu2+（0.0121mS cm-1），磚紅壤為Pb2+（0.0174 mS cm-

5、1）。對于紅壤，懸液初始電導率ECo隨陽離子的變化順序為La>Na>K>Ca>Pb>Cd>Cu，即三價離子>一價離子>二價離子；而對于磚紅壤ECo隨陽離子的變化順序為La>Ca>Na>K>Cu>Cd>Pb，即除了Ca2+外，也滿足三價離子>一價離子>二價離子的順序。在紅壤和磚紅壤膠粒擴散層中占據(jù)比率最小的離子分別是ca2+（0.104 mS cm-1）和Cd2+（0.104 mS cm-1）。除了Ca2+外，吸附性離子在紅壤膠粒ster

6、n層中的比率要小于磚紅壤者。
　　 對陰離子飽和的鐵鋁氧化物膠體懸液，隨著場強增加，懸液的Wien效應曲線出現(xiàn)不同的凹段，即呈現(xiàn)負wien效應。試驗條件下，NO3-飽和的赤鐵礦和F飽和的γ-氧化鋁膠粒的表面電導率最大，分別為0.532 mScm-1和0.663 mScm-1；而使表面電導率最小的陰離子都為Cl-，表面電導率分別為0.045 mSCm-1和0.434mScm-1。赤鐵礦和γ-氧化鋁表面電導率隨陰離子的變化順序分別為

7、NO3->F->Cl-和F>NO3->Cl-，陰離子飽和的鐵鋁氧化物懸液的ζ電位隨陰離子的改變的變化順序與該序列是一致的。
　　 通過離子強度對2種可變電荷土壤中磷酸根和鉻酸根吸附的研究表明，含氧酸根在可變電荷土壤中的吸附-pH曲線在不同離子強度下相交于一點，當介質(zhì)pH高于交點時，土壤對磷和鉻的吸附量隨離子強度增加而增加，當介質(zhì)pH低于交點時，變化趨勢相反。文章借助四層模型探討了該吸附機制，離子強度主要通過改變土壤膠體表面離子專