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题名可变电荷土壤表面酸碱性质与模型研究进展
被引量：9
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作者
程鹏飞
王莹
李芳柏
秦好丽
彭叶棉
刘同旭
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机构
广东省生态环境技术研究所广东省农业环境综合治理重点实验室
贵州师范大学化学与材料科学学院
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出处
《土壤学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期516-527,共12页
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基金
国家重点研发计划项目(2016YFD0800404)
国家重点基础研究发展计划项目(2014CB441002)资助~~
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文摘
可变电荷土壤表面酸碱性质是指土壤与质子的结合能力,主要包括表面质子反应活性位点密度Ds、电荷零点pHpzc以及质子化、去质子平衡常数pKa。表面酸碱性质对于评估土壤酸碱缓冲能力、揭露酸化机制有重要意义,也是探究阳离子和阴离子在土壤固液间的分配,控制微量元素移动性和生物有效性的重要土壤性质之一。本文综述了通过表面络合模型获取表面酸碱性质参数的方法以及研究复杂土壤体系的两种方法。电荷零点pHpzc主要通过宏观滴定实验获得,但需要不断优化实验操作来减少无意义因素的影响。而表面质子反应活性位点密度Ds和质子化、去质子化平衡常数pKa,则通常分别通过Gran函数和直线外推法计算等方法得到。目前,土壤活性成分金属氧化物、黏土矿物及腐殖质表面酸碱性质已通过表面络合模型得到广泛研究,研究方法和相关数据已逐渐趋于完善。而随着表面络合模型的发展,土壤混合体系表面酸碱性质的研究也在不断加深。组分添加法通过各组分表面性质的加和来预测质子在土壤和溶液中分配和形态,目前已从矿物聚合模型扩展到矿物-有机物聚合模型,因为有机物和矿物组分之间的相互作用对于研究相当重要。而广义复合法假设土壤表面性质均一,依据实验吸附数据和表面积拟合获得表面酸碱性质,现在已发展为n-site/n-pKa,并建立了一种通过土壤化学性质预测表面酸碱性质广义回归方程。最后,文章探讨了表面络合模型相关研究应该解决的科学问题,以及土壤表面酸碱性质研究在未来的趋势。
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关键词
土壤表面酸碱性质
表面络合模型
组分添加法
广义复合法
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Keywords
Surface acid-base properties of soils
Surface complexation model
Component addition method
Generalized composite method
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分类号
X131.3
[环境科学与工程—环境科学]
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题名贵州砂页岩母质黄壤镉吸附及表面络合模型研究
被引量：5
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作者
刘艳
宋瑞明
杨阳
程鹏飞
安娅
李梅
秦好丽
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机构
贵州师范大学化学与材料科学学院
广东省科学院生态环境与土壤研究所
南京农业大学资源与环境科学学院
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出处
《环境科学研究》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期1715-1724,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(No.41967003)。
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文摘
重金属在土壤中的吸附行为受土壤表面酸碱性质的影响.贵州酸性黄壤镉(Cd)污染形势严峻,研究黄壤中Cd的吸附特征及形态变化对镉的防控和治理具有重要意义.本文以贵州省百花湖镇不同深度的砂页岩母质黄壤为供试土壤,基于连续酸碱电位滴定试验,利用1-site/2-pKa表面络合模型(SCM),探讨土壤表面酸碱性质;基于不同pH下黄壤Cd吸附试验,运用SCM模拟Cd的吸附行为及其形态分布;同时解析黄壤组成与表面酸碱性质的相关性.结果表明:(1)SCM计算所得腐质层(0~45 cm)、淋溶层(>45~57 cm)、淀积层(>57~81 cm)、风化层(>81~110 cm)、母质层(>110~183 cm)土壤表面位点浓度(Hs)随深度的增加大致呈下降趋势,各层H_(s)分别为0.120、0.090、0.097、0.056、0.055 mol/L,而电荷零点(pH_(pzc,SCM))变化趋势与之相反,分别为4.83、4.71、4.61、4.96、4.98,pH_(pzc,SCM)与试验测定数据(pH_(pzc,M))接近且变化趋势一致,说明1-site/2-pK_(a)SCM适用于黄壤的表面酸碱性质研究.(2)Cd吸附试验表明,随pH的增加,Cd从溶解态逐渐转向吸附态,并在pH=7附近达到完全吸附;SCM拟合得到的不同pH下Cd的溶解态和吸附态浓度与吸附试验数据吻合良好(相关系数R≥0.995),且Cd的吸附行为与不同pH下黄壤表面位点3种形态(≡SOH_(2)^(+)、≡SOH、≡SO^(−))分布的模拟结果一致,≡SOH_(2)^(+)、≡SO^(−)分别为pHpH_(pzc)时的主要形态,揭示了黄壤表面酸碱性质对Cd吸附行为的影响机制,进一步说明SCM适用于描述Cd随土壤pH变化的吸附特征.(3)相关性分析表明,有机质、游离氧化铁对Hs起主要作用,不同深度土壤的电荷零点(pHpzc)则主要由土壤中的黏土矿物、石英等无机胶体控制.研究显示,利用1-site/2-pK_(a)SCM可以准确描述贵州省酸性黄壤的表面酸碱性质以及Cd的吸附特征及其形态分布,可为重金属在土壤中的迁移转化行为研究提供新思路.
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关键词
贵州砂页岩黄壤
Cd
表面络合模型
土壤酸碱性质
吸附
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Keywords
Guizhou sandy shale yellow soil
Cd
surface complexation model
soil acid-base properties
adsorption.
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分类号
X53
[环境科学与工程—环境工程]
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