本书是作者近年开展的土壤化学领域基础理论探索的重要成果。书中收集了土壤化学基础理论、土壤胶体相互作用研究方法,重点介绍了应用激光散射技术探索土壤矿物胶体、有机胶体和有机无机复合体相互作用机制及离子特异性效应在土壤胶体相互作用过程中产生的本质原因。研究成果在一定程度上丰富和发展了现有土壤电化学的基本理论与技术体系。
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主持国家自然科学基金青年项目1项、博士后面上基金项目1项、辽宁省教育厅科学研究经费项目1项。《土壤通报》青年编委。
目录
“博士后文库”序言
前言
第1章 绪论 1
参考文献 2
第2章 土壤胶体 3
2.1 土壤胶体类型与性质 3
2.1.1 土壤胶体的类型 3
2.1.2 土壤胶体的性质 6
2.2 土壤胶体相互作用理论 9
2.2.1 双电层理论 9
2.2.2 DLVO理论 10
2.2.3 Schulze-Hardy规则 11
2.3 土壤胶体相互作用机制 11
2.3.1 胶体的凝聚机制 11
2.3.2 有机无机复合体的形成学说 14
2.3.3 土壤有机无机复合过程中的离子的界面行为 16
2.4 土壤胶体相互作用过程的影响因素 18
2.4.1 胶体类型和初始状态、比例 18
2.4.2 胶体颗粒密度 19
2.4.3 土壤有机质和氧化物的性质 20
2.4.4 土壤的水热条件 21
2.4.5 土壤溶液中的离子种类和浓度 22
2.4.6 土壤微生物 23
参考文献 23
第3章 土壤中的离子特异性效应 29
3.1 离子特异性效应的含义及意义 29
3.2 离子特异性效应的研究进展 30
3.3 土壤胶体相互作用中的离子特异性效应 35
参考文献 37
第4章 土壤胶体相互作用研究方法 39
4.1 计算机模拟 40
4.2 实验方法 41
4.2.1 光散射技术在土壤胶体颗粒相互作用研究中的应用 42
4.2.2 原子力显微镜在土壤胶体颗粒相互作用研究中的应用 49
4.3 本章小结 56
参考文献 57
第5章 土壤矿物胶体相互作用的离子特异性效应 62
5.1 土壤矿物胶体的特征及界面离子特异性效应 62
5.1.1 土壤矿物胶体特征 62
5.1.2 界面离子特异性效应 62
5.1.3 实验方案 65
5.2 土壤矿物胶体相互作用过程中的阳离子特异性效应 68
5.2.1 平均凝聚速率和临界聚沉浓度的阳离子特异性效应 68
5.2.2 土壤矿物胶体间相互作用活化能的阳离子特异性效应 71
5.2.3 土壤矿物胶体相互作用过程中的阳离子特异性效应来源分析 71
5.3 土壤矿物胶体相互作用过程中的阴离子特异性效应 79
5.3.1 总体平均凝聚速率和临界聚沉浓度的阴离子特异性效应 79
5.3.2 土壤矿物胶体间相互作用活化能的阴离子特异性效应 82
5.3.3 阴离子在矿物表面吸附的离子特异性效应 83
5.3.4 土壤矿物胶体相互作用过程中的阴离子特异性效应来源分析 84
5.4 本章小结 86
参考文献 87
第6章 土壤有机胶体相互作用的离子特异性效应 91
6.1 土壤有机胶体的特征 91
6.1.1 土壤有机胶体组分和凝聚特征 91
6.1.2 实验方案 93
6.2 土壤有机胶体凝聚动力学过程的离子特异性效应 96
6.2.1 不同浓度Ca2+/ Cu2+条件下散射光强随时间变化 96
6.2.2 Ca2+/Cu2+吸附下凝聚体有效水力直径随时间变化 99
6.2.3 腐殖质胶体的凝聚速率 100
6.3 土壤有机胶体凝聚体结构的离子特异性效应 101
6.4 土壤有机胶体凝聚过程中伴随离子的特异性效应 102
6.4.1 胡敏酸胶体凝聚动力学过程的伴随离子特异性效应 102
6.4.2 胡敏酸胶体相互作用活化能的伴随离子特异性效应 107
6.4.3 胡敏酸凝聚体结构的伴随离子特异性效应 107
6.5 本章小结 110
参考文献 111
第7章 土壤有机无机复合过程中的离子特异性效应 113
7.1 土壤有机无机复合过程 113
7.1.1 土壤胶体和土壤有机无机复合作用 113
7.1.2 实验方案 115
7.2 土壤有机无机复合过程中的阳离子特异性效应 116
7.2.1 土壤有机无机复合凝聚动力学过程的阳离子特异性效应 116
7.2.2 土壤有机无机复合凝聚体物理稳定性的阳离子特异性效应 122
7.2.3 利用离子有效电荷数定量表征离子特异性效应的方法 124
7.3 土壤有机无机复合过程中的阴离子特异性效应 134
7.3.1 土壤有机无机复合体凝聚前后体系pH的变化 134
7.3.2 土壤有机无机复合体凝聚动力学过程的阴离子特异性效应 135
7.3.3 土壤有机无机复合体相互作用活化能的阴离子特异性效应 139
7.4 矿物胶体-金属离子-有机胶体三元复合凝聚机制 144
7.5 本章小结 149
参考文献 150
第8章 几种自然土壤胶体相互作用的离子特异性效应 154
8.1 黑土胶体相互作用中的离子特异性效应 154
8.1.1 黑土胶体的特征及其相互作用研究 154
8.1.2 研究方案 155
8.1.3 黑土胶体凝聚过程中的自相关曲线和体系稳定性 156
8.1.4 黑土胶体凝聚动力学过程的离子特异性效应 157
8.1.5 黑土胶体相互作用活化能的离子特异性效应 160
8.2 黄壤和紫色土胶体相互作用中的离子特异性效应 162
8.2.1 黄壤和紫色土胶体的特征及其相互作用研究 162
8.2.2 研究方案 163
8.2.3 黄壤和紫色土胶体的矿物组成 164
8.2.4 黄壤和紫色土胶体的稳定性分析 165
8.2.5 黄壤和紫色土胶体凝聚动力学过程的离子特异性效应 166
8.2.6 黄壤和紫色土胶体相互作用活化能的离子特异性效应 169
8.3 真实体系与模型体系凝聚中离子特异性效应的比较分析 172
8.4 本章小结 174
参考文献 175
编后记 178