依据土壤电化学理论［”‘１，其它条件相同时，吸附离子的种类和ｐＨ是影响土壤动电性质的二大 因素。上一工作研究了阳离子吸附和ｐＨ与土壤动电性质的关系［’］。本工作系研究土壤在不同 ｐＨ下吸附阴离子后动电电位的变化规律。我们选用２种恒电荷土壤和ｌ种可变电荷土壤作供试土 样，研究它们分别吸附ＮＯ３－－、Ｏ一、Ｆ一、ＳＯ：一和ＨＰＯ：一阴离子后土壤粘粒了电位 随ｐＨ的变化规律，以探讨吸附阴离子和ｐＨ对不同土壤动电性质的影响，进而阐明阴离子配位吸 附［‘］对恒电荷土壤和可变电荷土壤动电性质影响规律的异同点。１样品与方法１．１样品制备 供试土壤为砖红壤（广东徐闻）、
黄棕壤（江苏南京）和黑土（黑龙江哈尔滨），取土深度为８０ ～１００ｃｍ；风干粉碎后提取＜２卜ｍ的粘粒，电析成Ｈｎｄ质，烘干后磨碎过６Ｏ目筛备用。 供试土壤的某些化学性质列于表１。电泳测量前，称取一定量的Ｈｅｄ质粘粒若干份，分置于各三 角瓶内，加人只７ｍｏｌ／Ｌ阴离子溶Ｚ液，使粘粒浓度为０．ｓｇ／Ｌ，然后分别滴加１０－‘ ｍｏｌ／ＬＨＣＩ或ＮａＯＨ，使每个测定系列的悬液ｐＨ落在３—１０之间；摇匀后用超声波法 分散４５分钟，冷却后再振荡１小时，静置平衡数目后作电泳测量．１．２测量方法具体测量方法 与＜电位的计算与上一工作Ｄ］相同。在作电泳观测时，由于不同胶粒，特别是不同粒径（＜Ｚｖ ｍ）的胶粒在同一电场中的泳动速率可能有很大的差别，所以在每次测量平均电泳速度时，不仅要 选择测量１０个胶粒的双向移动速度，而且要使１０个被观测的胶粒真正具有被测悬液的整体代表 性。如能做到这二点，各平均电泳速度值间的误差＜５％是可以达到的。２结果与讨论２．１同一 电解质溶液中不同土壤的动电性质由于土壤对ＮＯｓ一和Ｎａ”的吸附基本上是纯电性的ｐ‘，本 工作选用１０－‘ｍｏｌ／ＬＮａＮＯ。配制粘粒浓度为０．ｓｇ／Ｌ的土壤悬液，用ＨＣＩ和Ｎ ａＯＨ调节每个土壤悬液系列的ｐＨ为３～１０左右，测定每个悬液中土壤粘粒的＜电位，以比较 不同土壤电性吸附阴、阳离子后的动电性质。由测定结果（图１）看出，在ｐＨ３．５—７之间， 随着ｐＨ的降低，砖红壤的＜电位与黄棕壤和黑土者的差别增大；砖红壤的＜电位由４０多ｍＶ负 移至一１０ｍＶ左右，出现一个＜电位等于０的ｐＨ点，即等电点［’］（ｐＨ６．４５）；黄棕 壤和黑土的＜电位分别约由一１０和一１５ｍＶ负移至一２０ｍＶ左右，没有等电点。ｐＨ７以上 ，黄棕壤和黑土的＜电位随ｐＨ的负移速率相同，砖红壤的负移速率稍高。在测定ｐＨ范围（３． ５～１０）内，相同ｐＨ下，不同土壤间了电位的顺序是砖红壤＞黄棕壤＞黑土。不同土壤电性吸 附阴、阳离子后所表现出来的了电位的上述变化，看来主要与土壤中游离氧化铁的含量（表１）有 关［‘，‘］，是两类土壤电荷特性不同的反映。２．２不同电解质溶液中土壤粘粒（电位随ｐＨ 的变化２．２．１砖红壤砖红壤在Ｍｍｏｌ／Ｌ不同电解质溶液中的了电位一一ｐＨ曲线绘于图２ 。Ｚ。显然，砖红壤在不同溶液中的＜电位均随ｐＨ升高由正电位移向负电位。在ｐＨ３．５～８ 之间，同一ｐＨ下，
砖红壤＜电位随电解质的负移顺序是ＮａＺＨＰＯ。＞ＮａＦ＞ＮａＺＳＯ４ ＞ＮａＣＩ＞ＮａＮＯ；。这与红壤＜电位的负移规律［’］是基本一致的。由于土壤对ＮＯ；的 吸附基本上是纯电性的，不同溶液中ｏ”浓度又相同，所以不同溶液中砖红壤＜电位相对含；者的 负移值应是阴离子专性吸附（配位吸附）强度的反映。据此，图２中的＜电位一ｐＨ曲线可反映试 验条件Ｉ干７ｍｄ／Ｌ，Ｗ＜ｓｌ下砖红壤专性吸附阴离子的强度顺序大致为：一＼Ｚ“Ｉ”—” —一一’－－－ＨＰＯ：－＞＊－＞ＳＯ：－＞Ｏ－。还可看出，图２中５条曲线各有一个等电点 ，含──；、ＮａＣＩ、吨ＳＯ４、ＮａＦ或地ｍ九悬液的等电点分别为６．４５，６．２５，５ ．６０，５．００和４．４５。这表明等电点随着砖红壤对阴离子吸附亲合力的增大而下降。由此 可见，砖红壤对阴离子的配位吸附愈强，＜电位负移和等电点下降愈显著。２．２．２黄棕壤黄棕 壤在１０－‘ｍｏｌ／ＬＮａＮＯ。、ＮａＣＩ和ＮａＦ中的＜电位一ＰＨ曲线（图３Ａ）示明， 在ＰＨ４．５—１０之间，分别含ＮａＮＯ；、ＮａＣＩ和ＮａＦ的黄棕壤悬液的＜电位一一ＰＨ 曲线依次负移ｌ—ｓｍＶ，含ＮａＣＩ曲线居中。由图３Ｂ看出，ＰＨ３．５～９之间，分别含有 ＮａＮＯ；、呵ＨＰｏ．和电Ｓｏ．的黄棕壤悬液的了电位Ｐｎ曲线依次负移。由于土壤对ｗａ： ｘｏ。基本上是没有专性吸附的［‘］，所以含有不同电解质的黄棕壤悬液的了电位相对ＮａＮＯ ；中者的负移应是阴离子配位吸附的结果。把图３中的Ａ、Ｂ二图重迭后可以发现，在ｐＨＳ．５ —９之间，黄棕壤了电位负移随吸附阴离子种类而异，不同阴离子使广电位负移的顺序是ＳＯ：－ ＞ｍ叱一一Ｆ＞Ｏ－＞ＮＯ二。这一顺序中ＳＯ：＞ｍ叱一，与土壤中阴离子吸附的一般顺序［’ 倒好相反。由于不完全离解的ＨＰＯ４出现最大吸附的ＰＨ为７．２左右［‘１，所以这一异常不 大可能是ｐＨ的影响所致。关于这一异常的起因目下尚不清楚，有待进一步研究。当ＰＨ＜５．５ 时，含ＮａＦ曲线隧ｐＨ降低而负移。低ｐＨ下，由于粘粒表面Ｍ－－ＯＨ＄的质子化［‘１，除 了增加对Ｆ一的电性吸附外，还可能由于氢键作用增加对Ｆ一的专性吸附，使粘粒表面负电荷增加 ，＜电位负移。综观图３，在测试ｐＨ范围（３．５—１０）内，黄棕壤在不同电解质溶液中的了 电位一般随ｐＨ的升高而逐渐负移，＜电位均为负值，没有等电点。２．２．３黑土由黑土在相应 电解质溶液中的了电位一ｐＨ曲线（图４）看出，在测试ｐＨ范围（３．５～９．５）内，黑土的 了电位一般多随ｐＨ升高而负移，不过ｐＨ７．５以上，含二价阴离子和Ｆ一离子的负移速率（ｏ ｍＶ／ＰＨ）大于含ＣＩ一和ＮＯ３－一者（６ｍＶ／ＰＨ）。若把图４中Ａ、ＢＭ图迭合一起， 可以发现，黑土了电位的负移也随吸附阴离子和ｐＨ而异。在ｐＨＳ～９．５之间，不同阴离子使 广电位负移的顺序是ＳＯ：－＞ＨＰＯ：－＞Ｆ＞ＣＩ－＞ＮＯ一当ＰＨ＜５时，含ＮＳＦ曲线也 呈现随ｐＨ下降而负移的趋势。总之，在测试条件下，黑土悬液的＜电位均为负电位，因而没有等 电点。从以上对３种土壤在不同电解质溶液中的了电位一州曲线的分析，可以得知，土壤粘粒＜电 位负移的原因是土壤与阴离子间的相互作用，了电位负移值是阴离子吸附强度的反映。砖红壤对阴 离子的吸附顺序为ＨＰＯ；＞Ｆ＞咄一＞ｏ＞ＮＯ３－；黄棕壤和黑土的顺序相同：叫一＞ＨＰｃ ｔ。Ｆ＞ｏ－＞一；。显然，对眈一的吸附强度（量）由砖红壤序列中次于ＨＰＯ：一和Ｆ的第３ 位升高到黄棕壤和黑土序列中大于其它阴离子的第ｌ位。这可能与两类土壤中游离氧化铁含量悬殊 有关。黄棕壤和黑土的氧化铁含量较低（表１），导致ｍ灯一、Ｆ的吸附减少，但是ＳＯ：一是通 过何种吸附机制导致＜电位负移，有待进一步研究。３结论１．含１０－‘ｍｏｌ／ＬＮａＮＯ。 的砖红壤、黄棕壤和黑上悬液，在ＰＨ３．５—７之间，ＰＨ愈低，砖红壤的了电位愈高于黄棕壤 和黑土，约由一１０ｍＶ上升至４０多ｍＶ，等电点为ｐＨ６．４５；黄棕壤和黑土的＜电位变化 平缓，上升幅值分别约为１０和ｓｍＶ。…对以上，黄棕壤和黑土的＜电位随ｐＨ上升的负移速率 相同，砖红壤者较高。相同ｐＨ下，不同土壤间了电位的顺序为砖红壤＞黄棕壤＞黑土。２．砖红 壤吸附不同阴离子！Ｍｍｏｌ／ＬＩ后的＜电位随ｐＨ升高由正电位移至负电位。＼Ｚｌ’－。─ ─一──－，，──—·──—一在ｐｆｆｉ．５～８之间，同一ｐＨ下，砖红壤的了电位随吸附 阴离子的负移顺序是ＩＩＰＯｆ－＞Ｆ－＞咄＞０－＞Ｍ工。含──。、ＮａＣＩ、吃叽、一和… ＨＰＯ．悬液的了电位一州曲线的等电点ｐＨ分别为６．４５、６．２５、５．６０、５．００和 ４．４５。砖红壤对阴离子的配位吸附愈强，＜电位的负移和等电点的下降愈显著。３．含不同电 解质溶液ＩＭｍｏｌ／ＬＩ的黄棕壤和黑土悬液，在测试ｐＨ范围（３．５～１０）＼ＺＩ—－─ ───────—一＿－．．内了电位均为负电位，没有等电点。Ｃ电位的负移顺序（ＰＨＳ．５～９）相同：ＳＯ：－＞ＨＰＯ４－＞Ｆ＞ＣＩ－＞ＮＯ３’。当ＰＨ＜５时，含ＮａＦ悬液中粘粒的＜电位随ＰＨ降低有负移趋势，这是恒电荷土壤与可变电荷土壤的又一个不同点。恒电荷土壤和可变电荷土壤动电性质的研究Ⅱ.阴离子吸附和pH的影响@李成保$中国科学院南京土壤研究所!南京210008@季国亮$ 中国科学院南京土壤研究所!南京210008
阴离子吸附;;pH;;动电电位;;
恒电荷土壤 ;;可变电荷土壤本工作研究了阴离子吸附和ｐＨ对恒电荷土壤（黄棕壤和黑土）和可变电荷土壤 （砖红壤）动电性质的影响。结果表明，砖红壤吸附不同阴离子后的ζ电位随ｐＨ升高由正电位移 至负电位，在（电位－ｐＨ曲线上均有一个等电点（ＩＥＰ）；在ｐＨ３．５～８之间，相同ｐＨ 下，砖红壤的ζ电位随吸附阴离子的负移顺序是ＨＰＯ２－４＞Ｆ－＞ＳＯ２－４＞Ｃｌ－＞ＮＯ －３：作为恒电荷土壤的黄棕壤和黑土，在不同电解质溶液中的ζ电位均为负值，没有等电点；ζ 电位－ｐＨ曲线的形状随土壤、溶液和ｐＨ而异。在ｐＨ５．５～９之间，黄棕壤和黑土吸附阴离 子后ζ电位负移具有相同的顺序：ＳＯ２－４＞ＨＰＯ２－４≥Ｆ－＞Ｃｌ－＞ＮＯ－３。1.于天仁等编著.土壤的电化学性质及其研究法(修订本).北京:科学出版社,1976.49—93
2.于天仁,季国亮,丁昌璞等著.可变电荷土壤的电化学.北京:科学出版社,1996.9—24,88—165
3.李成保,季国亮.恒电荷土壤和可变电荷土壤动电性质的研究1.阳离子吸附和pH的影响.土壤学报,1999,36(3):354—360
4. Zhang K Zhang X N. Contribution of iron and aluminum o4ides to
More abstracts about the 恒电荷土壤和可变电荷土壤动电性质的研究 Ⅱ.阴离子吸附和pH的影响