大量研究已經(jīng)證實,土壤中納米／微米尺度的礦物質(zhì)、腐殖質(zhì)和微生物在土壤宏觀效應(yīng)與功能上扮演關(guān)鍵角色。經(jīng)典理論認(rèn)為,這個尺度上的顆粒間相互作用主要受到諸如分子力、靜電力與高價離子橋鍵作用、氫鍵與化學(xué)鍵作用、親水與疏水力作用等所控制。但是由于剛性的礦物和柔性的有機(jī)顆粒相互作用中自身的特殊性,使得礦物-腐殖質(zhì)的相互作用可能并不符合膠體顆粒相互作用的經(jīng)典理論。長期以來學(xué)術(shù)界認(rèn)為離子半徑和水合半徑的差異是離子特異性效應(yīng)的原因,然而近十年來物理化學(xué)的新進(jìn)展已經(jīng)否定了這一看法。最近關(guān)于膠體顆粒相互作用效應(yīng)的一些新發(fā)現(xiàn)指出,帶電的土壤膠體顆粒相互作用中存在強(qiáng)烈而獨(dú)特的離子特異性效應(yīng)。這種效應(yīng)不能被色散力、經(jīng)典誘導(dǎo)力、離子大小與水化效應(yīng)來解釋,而可用離子-表面相互作用中非價電子能量的變化來解釋,而非價電子能量的變化源于界面附近的“電場-量子漲落”耦合效應(yīng)。該作用力可比經(jīng)典誘導(dǎo)力強(qiáng)10000倍以上,并可與庫侖力相當(dāng)。庫倫力、色散力以及水化作用相互交織在一起共同影響著界面中“電場-量子漲落”耦合效應(yīng)這一強(qiáng)作用力。由于離子間外層電子排布的差異,使得離子核外電子具有不同的量子漲落效應(yīng)。然而,由于非價電子受到原子核... 

【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

土壤膠體雙電層模型圖

由布朗運(yùn)動形成的膠體凝聚體的分形維數(shù)的普遍性。袁勇智[36]模擬得出不同分形維數(shù)的土壤膠體凝聚體結(jié)構(gòu)，如圖1-3所示（灰度代表顆粒的遠(yuǎn)近，顏色深代表近，顏色淺代表遠(yuǎn)），有比較開放的，疏松的、分形維數(shù)小的凝聚體；也有比較致密的、分形維數(shù)比較大（接近3)的凝聚體�？梢钥闯觯珼LCA機(jī)制的分形維數(shù)為1.8的聚凝體結(jié)構(gòu)多分枝，更疏松、開放，而RLCA機(jī)制下分形維數(shù)為2.1的凝聚體結(jié)構(gòu)7

電力和顆粒間長程分子力上來。在自然條件下，礦物與腐殖質(zhì)都帶凈負(fù)電荷，所以在礦物質(zhì)與腐殖質(zhì)相互作用中，靜電力是斥力，分子力是引力。圖2-1是典型的膠體顆粒間靜電斥力、分子引力和凈作用力的分布曲線[101, 102]。從該圖可以看出，當(dāng)顆粒間距離小于2mn時，兩膠體顆粒間存在很強(qiáng)的凈引力，這意味著按DLVO理論，礦物質(zhì)與腐殖質(zhì)一經(jīng)凝聚后將永遠(yuǎn)無法分幵。因為這個凈作用力表明，即使靜電斥力達(dá)到最強(qiáng)，當(dāng)?shù)V物質(zhì)與腐殖質(zhì)之間的距離小于2mn后，顆粒間將仍然表現(xiàn)出很強(qiáng)引力。然而，事實上礦物質(zhì)與腐殖質(zhì)結(jié)合后，二者是可以分離的。我們能夠通過加入NaOH溶液來提取腐殖質(zhì)就表明，腐殖質(zhì)可以從其與礦物的結(jié)合狀態(tài)中剝離下來。這表明


本文編號：3471372