土壤学报

作者：唐 嘉,朱 曦,刘秀婷,张烨坤,田 锐,李 航

单位：唐 嘉，土壤多尺度界面过程与调控重庆市重点实验室，西南大学资源环境学院；1160211175@qq.com,朱 曦，土壤多尺度界面过程与调控重庆市重点实验室，西南大学资源环境学院；787511049@qq.com,刘秀婷，土壤多尺度界面过程与调控重庆市重点实验室，西南大学资源环境学院；1179548381@qq.com,张烨坤，土壤多尺度界面过程与调控重庆市重点实验室，西南大学资源环境学院；1379617102@qq.com,田 锐，土壤多尺度界面过程与调控重庆市重点实验室，西南大学资源环境学院；tr_1201@163.com,李 航，土壤多尺度界面过程与调控重庆市重点实验室，西南大学资源环境学院；lihangswu@163.com,

关键词：胶体凝聚;光散射;活化能;Hofmeister效应

基金：国家自然科学基金项目（41501241）和西南大学科研基金项目（SWU116049）

土壤胶体是土壤具备肥力与生态功能的物质基础，土壤胶体凝聚与分散影响着土壤中一系列微观过程和宏观现象。采用动态光散射技术比较研究三种碱金属阳离子（Li+、Na+、K+）引发不同类型黏土矿物（2:1型蒙脱石和1:1型高岭石）胶体凝聚中的Hofmeister效应。研究发现，Li+、Na+、K+作用下蒙脱石、高岭石胶体的凝聚速率、临界聚沉浓度及活化能都存在明显差异，表现出强烈的Hofmeister效应。当电解质浓度为20 mmol?L-1时，K+引发蒙脱石胶体凝聚的速率为66.61 nm?min-1，远高于Na+、Li+引发蒙脱石胶体凝聚速率（5.93、4.41 nm?min-1）；而与之对应的临界聚沉浓度则呈现K+（蒙脱石21.8 mmol?L-1、高岭石34.6 mmol?L-1）低于 Na+ （蒙脱石57.6 mmol?L-1、高岭石85.8 mmol?L-1）低于 Li+（蒙脱石81.8 mmol?L-1、高岭石113.9 mmol?L-1）规律，胶体凝聚中活化能可合理解释此现象。电解质浓度为25 mmol?L-1时，Li+、Na+、K+引发蒙脱石、高岭石胶体凝聚的活化能分别为1.97 kT、1.43 kT、0 kT和2.94 kT、1.71 kT、0.49 kT，说明蒙脱石、高岭石胶体凝聚过程中Hofmeister效应序列均为Li+ < Na+ < K+。并且，在给定阳离子及相同浓度条件下，蒙脱石胶体凝聚的活化能低于高岭石。考虑到蒙脱石表面电荷密度（0.1227 C?m-2）高于高岭石（0.0583 C?m-2），本研究明确了强外电场中离子非经典极化作用是导致带电胶体颗粒凝聚中Hofmeister效应的根本原因。

来源：2020年第2期

《土壤学报》期刊编辑部

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