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《2019年中国土壤学会土壤环境专业委员会、土壤化学专业委员会联合学术研讨会论文摘要集》 2019年
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有机质去除对黄土纳米颗粒悬浮液稳定性的影响

王春丽  许晨阳  赵世伟  胡斐南  李琪瑞  
【摘要】:[目的]有机质是黄土母质发育土壤的主要胶结物质,是土壤纳米颗粒凝聚的重要影响因素。本研究以黄土母质发育而成的填土和褐土为研究对象,通过测定有机质去除前后所提取黄土纳米颗粒的电化学性质及凝聚过程,结合理论分析来阐明有机无机复合作用对土壤中纳米颗粒稳定特性的影响机制。[方法]以填土和褐土去除有机质前后所提取的纳米颗粒为研究对象,通过测定填土纳米颗粒、褐土纳米颗粒、去有机质填土纳米颗粒和去有机质褐土纳米颗粒的粒径分布、zeta电位、临界聚沉浓度(critical coagulation concentration,CCC)等指标,利用DLVO (Derjauin-Landau-Verwey-Overbeek)理论计算颗粒的Hamaker常数和相互作用能等参数来研究有机质去除对黄土纳米颗粒稳定性的影响机制。[结果]填土和褐土纳米颗粒的平均直径大小分别为94.00 nm和88.20 nm,去有机质黄土纳米颗粒的平均直径则略高于100 nm;它们均为多分散体系,且多分散度值较为接近。相较于全土填土和褐土纳米颗粒,去有机质填土和去有机质褐土纳米颗粒的zeta电位绝对值降低,导致颗粒间静电排斥势能降低。DLVO模型拟合得到填土和褐土纳米颗粒在真空中的Hamaker常数分别为6.86×10~(-20)J和9.73×10~(-20)J,去有机质填土和去有机质褐土纳米颗粒相应数值为3.14×10~(-20)和3.40×10~(-20)J,后者的Hamaker值更低;这使得颗粒间的范德华引力势能降低。据此进一步计算得到去有机质黄土纳米颗粒的颗粒间相互作用总势能高于全土纳米颗粒,因此去有机质黄土纳米颗粒的CCC值更大,稳定分散能力更强。[结论]有机质的存在可同时调节颗粒相互作用的引力势能和排斥势能来改变黄土纳米颗粒的悬液稳定性。土壤有机质含量越高,其有机无机复合程度越高,则Hamaker常数值越大,颗粒间范德华引力势能越大,颗粒趋向于凝聚,这可能是有机质增强团聚体稳定性的原因之一。

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