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土壤 2022年第5期54卷 1000-1009页

作者：胡宁许晨阳耿增超胡斐南马璐璐西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学农业部西北植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

碳酸钙是黄土母质发育土壤的重要胶结物质,对土壤团粒结构的形成具有重要作用。本文采集了碳酸盐褐土中的碳酸钙结核,采用物理分散法和化学分散法分别提取得到褐土碳酸钙结核纳米颗粒和褐土碳酸钙结核胶体,并以工业纳米碳酸钙作为对照... 详细信息

碳酸钙是黄土母质发育土壤的重要胶结物质,对土壤团粒结构的形成具有重要作用。本文采集了碳酸盐褐土中的碳酸钙结核,采用物理分散法和化学分散法分别提取得到褐土碳酸钙结核纳米颗粒和褐土碳酸钙结核胶体,并以工业纳米碳酸钙作为对照对其胶体特性进行研究。采用X射线衍射仪、zeta电位仪和动态光散射仪对褐土碳酸钙结核胶体和工业纳米碳酸钙的矿物组成、zeta电位和胶体稳定性进行了表征。结果表明:褐土碳酸钙结核胶体、褐土碳酸钙结核纳米颗粒和工业纳米碳酸钙的初始颗粒直径分别为224.24、88.01和98.50nm,而褐土碳酸钙结核胶体和褐土碳酸钙结核纳米颗粒的多分散度高于工业纳米碳酸钙。褐土碳酸钙结核胶体中方解石含量为70.3%,其次含有石英、长石和伊利石等矿物;褐土碳酸钙结核纳米颗粒主要含有方解石和伊利石,含量分别为48%和45%。3种碳酸钙胶体表面均带负电荷,其zeta电位绝对值均随着溶液pH的增大而增大。褐土碳酸钙结核胶体在NaCl和CaCl_(2)溶液中的临界聚沉浓度分别为538.01mmol/L和2.08mmol/L,褐土碳酸钙结核纳米颗粒在NaCl和CaCl溶液中的临界聚沉浓度为82.18 mmol/L和1.11 mmol/L,而工业纳米碳酸钙的临界聚沉浓度为80.37 mmol/L和1.59 mmol/L。3种碳酸钙胶体的矿物组成差异是引发其凝聚行为差别的内在原因,化学分散剂的表面修饰作用、颗粒直径大小和溶液化学条件也是影响胶体稳定性的重要因素。本文研究结果表明,碳酸钙胶体的可变电荷特性可能是其具有胶结特性的本质原因,其对石灰性土壤团聚体结构的影响还需要进一步深入研究。

关键词：碳酸钙结核表面电荷临界聚沉浓度胶体稳定性

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碳酸钙对褐土纳米颗粒稳定性的影响

碳酸钙对褐土纳米颗粒稳定性的影响

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作者：胡宁西北农林科技大学

学位级别：硕士

土壤纳米颗粒作为土壤中粒径最小且最活跃的有机无机复合物,对营养物质、有机污染物和重金属的迁移具有重要影响。由于其多样性和异质性,目前主要关注溶液化学因子对土壤纳米颗粒稳定性的作用,而对颗粒物质组成的影响研究较少。碳酸钙... 详细信息

土壤纳米颗粒作为土壤中粒径最小且最活跃的有机无机复合物,对营养物质、有机污染物和重金属的迁移具有重要影响。由于其多样性和异质性,目前主要关注溶液化学因子对土壤纳米颗粒稳定性的作用,而对颗粒物质组成的影响研究较少。碳酸钙是黄土母质发育土壤的重要胶结物质,在黄土团粒结构形成中扮演重要角色,然而其微观作用机制尚不清楚。本文研究了碳酸钙的胶体特性,对比了具有不同碳酸钙含量的淋溶褐土、普通褐土和碳酸盐褐土纳米颗粒的性质差异,并通过盐酸去除碳酸钙进一步探究了碳酸钙对褐土纳米颗粒凝聚的影响程度,从表面电化学的角度明确了碳酸钙产生胶结作用的原因。主要结果如下:(1)采用物理分散法和化学分散法分别从褐土碳酸钙结核中提取得到褐土碳酸钙结核纳米颗粒和褐土碳酸钙结核胶体,并以工业纳米碳酸钙作为对照对其胶体特性进行研究。采用X射线衍射仪、zeta电位仪和动态光散射仪对褐土碳酸钙结核胶体和工业纳米碳酸钙的矿物组成、zeta电位和胶体稳定性进行表征。结果表明:褐土碳酸钙结核胶体、褐土碳酸钙结核纳米颗粒和工业纳米碳酸钙的初始颗粒直径分别为224.24、88.01和98.50 nm,而褐土碳酸钙结核胶体和褐土碳酸钙结核纳米颗粒的多分散度高于工业纳米碳酸钙。褐土碳酸钙结核胶体中方解石含量为70.3%,其次含有石英、长石和伊利石等矿物;褐土碳酸钙结核纳米颗粒主要含有方解石和伊利石,含量分别为48%和45%。三种碳酸钙胶体表面均带负电荷,其zeta电位绝对值均随着溶液p H的增大而增大。褐土碳酸钙结核胶体在Na Cl和Ca Cl溶液中的临界聚沉浓度值分别为538.01和2.08mmol L,褐土碳酸钙结核纳米颗粒在Na Cl和Ca Cl溶液中的临界聚沉浓度值为82.18和1.11 mmol L,而工业纳米碳酸钙的临界聚沉浓度值为80.37和1.59mmol L。三种碳酸钙胶体的矿物组成差异是引发其凝聚行为差别的首要原因,其次是颗粒直径大小和溶液化学条件。(2)采用超声探针分散结合高速离心法得到了三种褐土纳米颗粒—淋溶褐土纳米颗粒、普通褐土纳米颗粒和碳酸盐褐土纳米颗粒,并对其黏土矿物组成、表面特性和凝聚动力学过程进行分析,并进一步讨论了土壤及土壤纳米颗粒的性质与临界聚沉浓度值的相关性。淋溶褐土纳米颗粒、普通褐土纳米颗粒和碳酸盐褐土纳米颗粒在Na Cl溶液的临界聚沉浓度值为318.69、130.34和46.73mmol L;在Ca Cl溶液中的临界聚沉浓度值为1.71、1.10和0.96 mmol L。土壤纳米颗粒的粒径、比表面积和Hamaker常数的大小依次为淋溶褐土纳米颗粒碳酸盐褐土纳米颗粒,而产率、zeta电位绝对值和临界聚沉浓度值则呈相反趋势。土壤Ca CO含量及土壤纳米颗粒的直径、比表面积和zeta电位与临界聚沉浓度值极显著相关。冗余分析表明,土壤Ca CO含量对临界聚沉浓度值的解释率为88.4%,而土壤纳米颗粒比表面积的解释率为98.7%。土壤碳酸钙含量越高,其所含有的纳米颗粒稳定性越差,颗粒越容易产生凝聚。土壤纳米颗粒的组成在控制土壤纳米颗粒稳定性(凝聚和分散)中起重要作用。(3)利用HCl去除普通褐土和碳酸盐褐土中的碳酸钙,并提取得到去碳酸钙-普通褐土纳米颗粒和去碳酸钙-碳酸盐褐土纳米颗粒,将其粒径分布、zeta电位、临界聚沉浓度值、电荷密度与普通褐土纳米颗粒和碳酸盐褐土纳米颗粒进行对比。结果表明,去碳酸钙-普通褐土纳米颗粒和去碳酸钙-碳酸盐褐土纳米颗粒的产量和表面负电荷增多,直径和比表面积减小。去碳酸钙-普通褐土纳米颗粒在Na Cl和Ca Cl溶液中的临界聚沉浓度值比普通褐土纳米颗粒增大1.17和1.21倍;去碳酸钙-碳酸盐褐土纳米颗粒则对应增大2.55和1.38倍,表现出更强的稳定性。去除土壤碳酸钙后,土壤纳米颗粒不容易产生凝聚,这证实了碳酸钙在促进黄土团聚体形成中的作用。基于本研究可得出碳酸钙同黏土矿物和有机质等胶结物质一样具有胶体特性,且发现土壤中碳酸钙含量越高,其所含有的土壤纳米颗粒越容易凝聚,从而促进了土壤团聚体的形成,土壤碳酸钙的去除则提高了土壤纳米颗粒的分散性。研究结果从微观颗粒相互作用角度为干旱半干旱地区土壤碳酸钙的胶结作用提供了证据。

关键词：碳酸钙结核电化学性质胶体稳定性 DLVO理论临界聚沉浓度

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我国西藏南部珠穆朗玛峰地区土壤微形态与自然地理条件

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科学通报 1973年第3期18卷 134-138页

作者：张荣祖中国科学院地理研究所

在1966—1968年珠穆朗玛峰地区综合科学考察中,我们采取土壤微形态方法,制成土壤薄片180多张,应用偏光显微镜进行研究,取得一些结果。珠穆朗玛峰地区具有许多独特的自然地理特征,其中一部分,在土壤微形态中直接或间接地也有所反映。主... 详细信息

在1966—1968年珠穆朗玛峰地区综合科学考察中,我们采取土壤微形态方法,制成土壤薄片180多张,应用偏光显微镜进行研究,取得一些结果。珠穆朗玛峰地区具有许多独特的自然地理特征,其中一部分,在土壤微形态中直接或间接地也有所反映。主要有三个方面:(1) 土壤融冻与高寒气候条件;(2) 土壤的年青性;(3) 土壤的多元发生与地壳上升运动。

关键词：珠穆朗玛峰地区薄片矿物颗粒残留体胶结物碳酸钙结核新生体土壤微形态地壳地球外壳地球内部粉砂碎屑沉积物氢氧化铁氢氧化物

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