光散射技术在土壤胶体颗粒相互作用研究中的应用

由于测试手段的限制,目前对土壤中粒径为0·001～1μm的"超微粒子"之间相互作用的微观效应研究还未引起足够的重视。本文从散射角和悬液颗粒密度两个方面讨论了光散射技术在土壤胶体研究中的应用条件,探讨了土壤胶体颗粒凝聚动力学机制及形成的聚合体结构特征。结果表明:(1)对于本实验所用黄壤悬液,应用光散射准确测定的散射角范围为90°～135°,初始颗粒密度范围为1·90×10-3～0·119gL-1。(2)在自相关曲线平滑地衰减至基线且散射光强保持不变的条件下,可以用光散射技术准确测定土壤胶体颗粒凝聚过程中有效直径、最可几粒径及粒径分布的变化,反映凝聚动力学规律。(3)在298K、90mmolL-1KNO3体系中用动态光散射测得黄壤胶体颗粒凝聚动力学为扩散控制团簇聚集机制,用静态光散射测得形成的聚合体分形维数为1·56±0·02。

土壤有机/无机胶体凝聚的光散射研究

有机/无机复合体是土壤中最重要的物质形态。本文在不同浓度的CaCl2作用下,对黄壤、胡敏酸、黄壤/胡敏酸混合胶体的凝聚动力学和凝聚体结构特征进行了研究,结果表明:黄壤、胡敏酸、黄壤/胡敏酸混合胶体的凝聚与否均强烈地依赖于体系电解质CaCl2浓度,其临界絮凝浓度(Critical flocculation con-centration,CFC)分别为1.38 mmol L-1、45 mmol L-1、15 mmol L-1。当CaCl2浓度高于CFC时,3种胶体的凝聚均表现为快速的扩散控制团簇凝聚(Diffusion limited cluster-cluster aggregation,DLCA)机制,形成分形维数分别为1.45、1.76、1.46的疏松凝聚体;当CaCl2浓度低于CFC时,3种胶体的凝聚过程对电解质浓度非常敏感,表现为慢速的反应控制团簇凝聚(Reaction limited cluster-cluster aggregation,RLCA)机制,形成分形维数高至1.58、1.86、1.56的相对紧实的凝聚体。凝聚速率越快,形成的凝聚体越疏松。在悬液中黄壤胶体自凝聚形成的结构很疏松,但是非常不稳定,而胡敏酸自凝聚体的结构非常稳定。胡敏酸的参与没有改变黄壤胶体凝聚体的结构性质,但显著促进所形成的凝聚体结构的稳定。