第３８卷第６期２００７年１２月
土壤通报
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅ
Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２００７
中性紫色土和砖红壤表面电荷性质的比较研究
丁武泉１，李航２＊，宋仲容１，曹优明１
（１．重庆文理学院化学与环境科学系，重庆永川４０２１６８；２．西南大学资源环境学院，重庆北碚４００７１６）
摘要：采用恒流置换法测定了中性紫色土、砖红壤表面电荷总量、表面电位、表面电荷密度及表面电场强度，并讨论
了电解质浓度、类型、ｐＨ以及环境温度对两种土壤电性参数影响的差异。结果表明：（１）在２：１型电解质体系（Ｍｇ（ＮＯ３）２）中，中
性紫色土和砖红壤的表面电位分别约为－０．１８Ｖ和－０．１０Ｖ。中性紫色和砖红壤表面电荷密度分别为－０．５５Ｃｍ－２和－０．０３８
表面电场强度的值都比砖红Ｃｍ－２；表面电场强度分别为－４．４１Ｅ＋０８Ｊｍ－１Ｃ－１和－５．４０Ｅ＋０７Ｊｍ－１Ｃ－１。紫色土的表面电荷密度、
壤高出约一个数量级。（２）两种土壤表面电荷密度随电解质浓度增加呈增加趋势，砖红壤的增加幅度要远大于中性紫色土；而表面电位随电解质浓度的增加有所降低，同样砖红壤的减小幅度要远大于中性紫色土。（３）ｐＨ对中性紫色土表面电荷性质的改变不是特别明显，而对砖红壤的表面电位和表面电荷密度都有很大程度的增加。
关
键
词：中性紫色土；砖红壤；表面电荷性质；恒流置换法
文献标识码：Ａ
文章编号：０５６４－３９４５（２００７）０６－１０８６－０６
中图分类号：Ｓ１５３
土壤固／液界面之间与离子、质子、电子相互作用，使得土壤中的各种化学反应主要在土壤固／液界面及其相近的溶液中发生，土壤所带的表面电荷是土壤具有一系列化学性质的根本原因。表面电荷性质对土壤发生分类、土地改良利用以及土壤污染控制都非常重要。但是关于土壤表面电荷性质的资料特别是关于表面电位、表面电荷密度的资料还相当缺乏，最主要原因是长期以来缺少可靠的测定方法［２］。现在，对于测定任何土壤表面电位、表面电荷密度的方法，使方便地获得土壤表面电化学参数成为可能［３］。并且，已有研究者［４］应用此方法对恒电荷的三种紫色土表面电荷性质进行了研究。但是，地球上土壤各种各样，从其电化学性质看，可以区分为恒电荷土壤和可变电荷土壤两种基本类型。据研究［２］，紫色土和砖红壤分别为典型的恒电荷土壤和可变电荷土壤。因此，本实验拟对这两种土壤的表面电化学性进行测定，讨论电荷性质的特点以及不同环境条件对表面电荷性质的影响。
［１］
表１供试土壤的基本理化性质
Ｔａｂｌｅ１Ｓｏｍｅｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓ
盐基
饱和度
类型采集地ｐＨＣＥＣ（ｃｍｏｌｋｇ）
－１
交换性酸氧化铁
ＳｏｉｌｔｙｐｅＬｏｃａｔｉｏｎ
中性紫色土重庆砖红壤云南７．０８
５．４０２５．８５．２８
ＳａｌｔＥｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＩｒｏｎｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｘｉｄｅｓａｃｉｄ－１
（％）（ｃｍｏｌｋｇ）（ｇｋｇ－１）１０００．００２４．３
３．７９２８．１２１１．４
１．２方法
１．２．１平衡吸附量（Ｎ∞）的测定
采用动力学装置，用自
动部分收集器收集液，收集的流出液用原子吸收法测定其中的镁离子和钾离子浓度，计算平衡吸附量Ｎ∞。流动液初始浓度设置为０．０２１、０．０４２、０．０８３、０．１６７和
０．２０８ｍｏｌｍ－３５个梯度，ｐＨ设置为５．５、６．５、７、８和８．５，温度设置２９８Ｋ、３０３Ｋ和３１３Ｋ。
１．２．２固定液膜体积（Ｖ）的测定取出流动柱中的土
壤，放入烘箱在１００￣１０５℃下烘干至恒重，烘干前后质量之差即为固定液膜的质量，计算单位质量土样固定液膜体积。
１
１．１
材料与方法
样品
以２００４年７月采自重庆北碚紫色土，云南昆明
１．２．３平均离子浓度、表面电位、电位电荷密度、表面
固定液膜中平均离子浓度
电场强度的计算
砖红壤为研究对象，取样深度为０￣２０ｃｍ。中性紫色土发育于三叠系飞仙关组暗紫色泥灰岩母质，砖红壤发育于玄武岩母质。土样过０．２５ｍｍ筛，基本理化性质采用常规方法测定，供试土壤的基本理化性质见表１。
［５］
Ｃｐ＝Ｎ∞
表面电位，在２：１型电解质体系中：
（１）
ｃ
!０＝ＲＴｌｎ３０
ｐ#"$
２
（２）
收稿日期：２００６－０９－１０；修订日期：２００６－１１－４
基金项目：国家自然科学基金（４０３７１０６１）和重庆文理学院科研基金共同资助
作者简介：丁武泉（１９８２－），男，硕士，从事土壤化学与环境污染防治方面研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｑｕａｎｄｉｎｇ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ＊通讯作者
６期
丁武泉等：中性紫色土和砖红壤表面电荷性质的比较研究１０８７
在１：１型电解质体系中：性紫色土的表面电位绝对值得约为砖红壤的两倍。中性
ｃ０２ＲＴ（３）!０＝ｌｎ４ｐ其中，Ｎ∞－平衡吸附量，Ｖ－固定液膜的体积，Ｒ－气体
常数，Ｔ－温度，Ｆ－法拉第常数，ｃ０－交换液原液浓度。表面负电荷密度
#"$
紫色表面电荷密度、表面电场强度分别为－０．５５Ｃｍ－２和表面电场－４．４１Ｅ＋０８Ｊｍ－１Ｃ－１。砖红壤的表面电荷密度、强度分别为－０．０３８Ｃｍ－２和－５．４０Ｅ＋０７Ｊｍ－１Ｃ－１。紫色土的表面电荷密度、表面电场强度的值都比砖红壤高出约一个数量级。蒙脱石、紫色土以及砖红壤的表面电荷总量、表面电位、表面电荷密度等的大小为蒙脱石＞紫色土＞砖红壤，该结果与已有的研究结果一致（杨兴伦，２００４；张效年，１９６４）［４，６］。不同土壤间电荷性质的这些差异主要与土壤中粘土矿物的类型以及氧化铁含量有关。
电解质的离子价数、离子半径和水化层的厚度等的差异将导致其与土壤胶体表面的相互作用不同，从而影响土壤胶体的电荷性质。由表２可知，在２：１型电解质体系中，紫色土和砖红壤的表面电位明显低于在
０ｓｉｎｈＺＦ!０
（４）
其中，ε为水的介电常数，值为８．９×１０－９Ｃ２Ｊ－１ｍ－１；π
"０＝
%
为圆周率。表面电场强度
Ｅ０＝
%
ｓｉｎｈＺＦ%$（５）
２
２．１
实验结果与讨论
在２：１和１：１型电解质体系中电荷性质参数分别用Ｃａ（ＮＯ３）２、ＮＨ４ＮＯ３作表面处理剂，浓度为
０．０８３ｍｏｌｍ－３Ｍｇ（ＮＯ３）２、０．０２０ｍｏｌｍ－３ＫＮＯ３作指示性交
换剂，对中性紫色土和砖红壤两种土壤固定液膜体积、平衡吸附量的测定结果以及在此基础上计算所得的平衡时液膜内平均离子浓度以及表面电位、表面电荷密度和表面电场强度结果列于表２。为进行比较，对蒙脱石表面电荷性质也进行了测定。
从表２可知，在２：１型电解质中性紫色土的表面电位约为－０．１８Ｖ，砖红壤的表面电位约为－０．１０Ｖ。中
表２两种土壤表面电荷性质的测定结果
Ｔａｂｌｅ２Ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓ类型
地点
电解质体系
１：１型电解质体系中的测定值，前者约为后者的５０％；
而在两种电解质体系中表面电荷密度大致相当。表面电位在二价离子体系中低于一价体系的可能原因有二：一是根据电势迭加原理，当其他条件相同时，本体溶液中二价离子对土壤表面电位产生的屏蔽作用强于一价离子，另一个可能的原因是Ｍｇ２＋在双电层中的分布状况与Ｋ＋不同。表面电荷密度、表面电场强度在两种电解质体系中的差异不明显主要受电中性原理
Ｖ（ｍｌｇ－１）０．８７０．８７０．３６０．３６１．１１．１
Ｎ∞（ｍｏｌｋｇ－１）０．１１０．２１０．００６０．０３０．２００．３７
ｃｐ（ｍｏｌｍ－３）１６９．４３１９０．１４９．３８２３．０３１９７．８０３１３．２
φ０（Ｖ）－０．１８－０．３９－０．１０－０．１７－０．２０－０．３９
σ０（Ｃｍ－２）－０．５５－０．５６－０．０３８－０．０３３－０．７４－０．７５
Ｅ０（Ｊｍ－１Ｃ－１）－４．４１Ｅ＋０８－４．４３Ｅ＋０８－５．４０Ｅ＋０７－４．８２Ｅ＋０７－１．１３Ｅ＋０９－１．１３Ｅ＋０９
Ｓｏｉｌｔｙｐｅ中性紫色土
Ｌｏｃａｔｉｏｎ重庆
Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ２：１１：１２：１１：１２：１１：１
砖红壤云南
蒙脱石－
注：Ｔ＝２９８Ｋ，ｐＨ＝７
以及紫色土以恒电荷表面为主的性质决定。而从表２还可知，砖红壤与紫色土在两种电解质体系中的表面电荷密度和表面电场强度在两种电解质体系中的变化趋势并不相当，在各浓度下，２：１型电解质体系的表面电荷密度都比１：１型电解质体系中的表面电荷密度高，这不但反映了Ｍｇ２＋与Ｋ＋与砖红壤表面作用强度的差异，而且也反映了紫色土与砖红壤表面性质的差异。
“平台”。紫色土主增加呈增加趋势，但曲线很快到达
要含蛭石、云母等２：１型硅酸盐矿物，其电荷主要是恒电荷，因此，其电荷总量、表面电荷密度不随电解质浓度的改变而发生显著的变化。又因为自然界任何土壤都包含恒电荷表面和可变电荷表面，因此，当电解质浓度非常低时，指示离子的化学势能低，无法与可变电荷点位上的离子进行交换，那么低浓度时所测定表面电荷总量以及表面电荷密度就比高浓度条件下的小。而表面电位随电解质浓度的增加有所降低。这可以从静电学理论中电势迭加原理中获得解释。该原理认
２．２电解质浓度对表面电荷性质的影响
电解质浓度对两种土壤表面电荷性质影响如图１
和图２所示。中性紫色土表面电荷密度随电解质浓度
１０８８
土壤通报第３８卷
为胶体双电层中的任何一点的电位都是体系中所有带电离子以及土壤所具有的电荷共同作用的结果［７］，随电解质浓度的增加，空间中的反离子增加，土壤胶体表面的电位将会随之下降。从胶体稳定性理论中的电解质浓度效应的角度同样可以解释实验结果，因为电解质浓度升高，双电层被压缩，离子的屏蔽作用增强，表面电位降低，而滑动面的位置实际上应基本不变，所以滑动面上的电位势必降低。从而导致胶体凝聚，稳定性变差。所以从这两个方面来讲，实验的结果的确是可靠的。其他研究者在研究离子强度对恒电荷土壤吸附铜、铅的影响时也获得同样的变化规律［８］。
图２电解质浓度对土样表面电荷密度的影响
Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｓｏｉｌ
根据李航［１０］所定义的极限表面电荷密度，图２采用“曲线外推法”可获得中性紫色土约为－０．４８￣－０．６０Ｃ
ｍ－２。根据Ｕｅｈａｒａ和Ｇｉｌｌｍａｎ［１１］的关于混合型表面电荷
密度与电解质浓度的关系的理论可知，当电解质浓度趋近于零时，可变电荷密度趋近于零，此时的表面电荷密度等于表面恒电荷密度的关系的理论可知，当电解质浓度趋近于零时，可变电荷密度趋近于零，此时的表面电荷密度等于表面恒电荷密度这一理论，则可以认为下极限表面电荷密度即是恒电荷密度，如此获得中性紫色土的表面恒电荷密度约为总电荷密度的
８０％左右，说明恒电荷是中性紫色土的主要电荷类型，
与中性紫色土主要含恒电荷矿物相吻合。
从图１可以看出，砖红壤的表面电位的绝对值随着电解质浓度的增加而减小，这表明砖红壤电荷表面并不是恒电位表面，这也与李航就“人工合成赤铁矿的表面电位与电解质浓度变化关系”的讨论所得的结果一致－不管何种电荷表面的表面电位都随电解质浓度变化而发发生变化。表面电荷密度随电解质浓度变化情况与上述中性紫色土不同的是，砖红壤表面电荷密度的负值随着电解质浓度的增加迅速增加，其增幅可以达到１５０％。这同以前的研究所得的结果是一致的，原因产生于电解质中的阳离子在表面对Ｈ＋的竞争吸附使Ｈ＋的吸附量减少，导致高电解质浓度时负电荷增加。同样采用“曲线外推法”对砖红壤表面恒电荷密度的比例进行估计，所获得的比值约３０％，这也同时进一步确认砖红壤是以可变电荷表面为主的土壤。
２．３ｐＨ对表面电荷性质的影响
由于Ｈ＋的水合离子半径小，竞争吸附位点的能力强，因此在低ｐＨ状况下，Ｈ＋必然会与指示离子发生竞争吸附，因此忽视竞争吸附位点的这一部分Ｈ＋则不能真实反映在低ｐＨ条件下土壤胶体表面的电荷性质。但是要测定被电性吸附的这部分Ｈ＋还存在困难，因为朱茂旭、蒋新等人的研究表明，Ｈ＋进入土壤后除
了部分将转变成交换性酸外，还有部分将转化成表面正电荷、可溶性铝［１２］。因此本实验所取用的ｐＨ值范围为５．５￣８．５，不至于ｐＨ过低所带来的这种偏差。而且中性紫色土以恒电荷表面为主以及实验置换时间较短，因此可以粗略地将交换液中Ｈ＋的减小全部视为发生了电性吸附，真实的平衡吸附量则大致等于指示性离子的平衡吸附量加上Ｈ＋的减小量。对于含有大量铁铝氧化物的砖红壤交换液中Ｈ＋的减少大多数都转化为表面正电荷，那么真实平衡吸附量则大致等于
指示性离子平衡吸附量。图３和图４是用浓度为
０．０２０ｍｏｌｍ－３的系列ｐＨ值的ＫＮＯ３溶液作交换液，采
用上述处理方式所获得的中性紫色土和砖红壤表面电荷性质，从图中曲线可以看出，在ｐＨ５．５￣８．５之间，随着ｐＨ的降低，砖红壤的表面电位与中性紫色土的差值增大。同样，两种土壤的表面电荷密度值也是随着ｐＨ值的降低差值增大。ｐＨ＜７时砖红壤和中性紫色土表面电位表现出增加的趋势，分别增加了约３０％和
１５％，砖红壤的表面电荷密度也出现增加的趋势，增加了０．０１Ｃｍ－２，约３０％左右，而中性紫色土表面电荷密度变化较小；ｐＨ＞７时砖红壤表面电位、表面电荷密度
值随着ｐＨ值的升高，仍有增加的趋势，而中性紫色土
６期
丁武泉等：中性紫色土和砖红壤表面电荷性质的比较研究１０８９
表面电位、表面电荷密度基本保持不变。导致这种结果的可能原因是，砖红壤是以可变电荷表面为主的土壤，由于其表面电荷的产生原因是羟基表面上Ｈ＋离子的离解还是吸附，因此ｐＨ的变化将强烈影响到砖的表面电荷性质；而中性紫色土又主要以恒电荷表面为主，同时也含有少量的可变电荷表面，中性紫色土的表面电荷性质也一定程度上受到ｐＨ的影响。这种假使是否合理还需要进一步研究。
２．４温度对表面电荷性质的影响
－０．４５－０．４０－０．３５－０．３０－０．２５－０．２０－０．１５－０．１０－０．０５０
）
２－Ｃｍ（度
ｙｔｉ密ｓｎｅ荷ｄ电ｇｅｒ面ａｈ表ｃｅｃｆａｒｕＳ图４ｐＨ对土壤表面电荷密度的影响
Ｆｉｇ．４ＥｆｆｅｃｔｏｆｐＨｏｎｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｓｏｉｌ
从图５￣图７可知，随温度的升高，两种土壤的表面电荷总量、表面电位、表面电荷密度都表现出减少的趋势。例如，温度从２９８Ｋ上升到３１３Ｋ，表面电荷总量都降低了５０％左右，表面电位降低约２０％，而两者的表面电荷密度降低３０％左右，两种土壤表面电荷性质随着温度变化趋势基本一致。可能有以下几种因素造成了该现象：一是温度升高，土壤胶体双电层中的离子的热运动加剧，使得离子在双电层中的分布可能已经发生较大改变，采用恒流法测定土壤表面总量减少，从而导致表面电荷性质的改变，就如同温度升高，气体分子难吸附在固体表面一样；二是实验方法本质上是离子吸附法，而大多数的吸附反应都是放热反应，温度升高将使土壤胶体对指示离子的吸附量减少［１３］；三是温度升高可能导致土壤胶体聚合，从而使某些交换位点被掩盖，这样也可能使指示离子的吸附量减小［１４］。该结果再次表明，土壤表面电荷性质无恒定值可言。
图６温度对土样表面电位的影响
Ｆｉｇ．６ＥｆｆｅｃｔｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｓｏｉｌ
１０９０
土壤通报第３８卷
图７温度对土样表面电荷密度的影响
Ｆｉｇ．７Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙ
３结论
（１）在２∶１型电解质中中性紫色土的表面电位
约为－０．１８Ｖ，砖红壤的表面电位约为－０．１０Ｖ。中性紫色土的表面电位绝对值得约为砖红壤的两倍。中性紫色和砖红壤表面电荷密度分别为－０．５５Ｃｍ－２，－０．０３８
Ｃｍ－２；表面电场强度分别为－４．４１Ｅ＋０８Ｊｍ－１Ｃ－１，－５．
４０Ｅ＋０７Ｊｍ－１Ｃ－１。中性紫色土的表面电荷密度、表面电场强度的值都比砖红壤高出约一个数量级。不同土壤间电荷性质的这些差异主要与土壤中粘土矿物的类型以及氧化铁含量有关。在１∶１型电解质体系中，两种土壤表面电位变化趋势基本一致，明显高于在２∶１型电解质体系中的测定值，前者约为后者的２倍。表面电荷密度和表面电场强度在两种电解质体系中的变化趋势并不相当，在各浓度下，砖红壤在２∶１型电解质体系的表面电荷密度都比１∶１型电解质体系中的表面电荷密度高。
（２）两种土壤表面电荷密度随电解质浓度增加呈
增加趋势，砖红壤的增加幅度要远大于中性紫色土；而表面电位随电解质浓度的增加有所降低，同样砖红壤的减小幅度要远大于中性紫色土。ｐＨ对中性紫色土表面电荷性质的改变不是特别明显，而对砖红壤的
表面电位和表面电荷密度都有很大程度的增加。随温度的升高，两种土壤的表面电荷总量、表面电位、表面电荷密度都表现出减少的趋势。这可能由于温度升高导致了胶体凝聚以及离子在双电层中的分布的改变。恒流法测定的两种表面电荷参数以及随环境条件改变的差异，明确的反映了两类土壤表面的不同表面电化学性质的特征。参考文献：
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６期
丁武泉等：中性紫色土和砖红壤表面电荷性质的比较研究１０９１
ＳｕｒｆａｃｅＣｈａｒｇｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮｅｕｔｒａｌＰｕｒｐｌｉｓｈＳｏｉｌａｎｄＬａｔｏｓｏｌ
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（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｔｓａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０２１６８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ
ＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｌｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｏｉｌａｒｅａｓｃｒｉｂｅｄｔｏｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｏｆｓｏｉｌｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｍａｎｙｐｒｏｃｅｓｓｅｓｔａｋｉｎｇｐｌａｃｅｉｎｔｈｅｓｏｉｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｉｔｓｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙ，ａｒｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｂｙｕｓｉｎｇｋｉｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄ，ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｉｓｈｓｏｉｌａｎｄｌａｔｏｓｏｌｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｔｏｔａｌｃｈａｒｇｅｖｏｌｕｍｅ，ｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｎｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｏｉｌｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｃａｔｉｏｎｖａｒｉｅｔｙ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐＨｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：（１）ｉｎ２：１ｔｙｐｅｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｔｈｅｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｅｓｏｉｌａｎｄＬａｔｏｓｏｌｗａｓ－０．１８Ｖａｎｄ－０．１０Ｖ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｗａｓ－０．５５Ｃｍ－２ａｎｄ－０．０３８Ｃｍ－２，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｗａｓ－４．４１Ｅ＋０８Ｊｍ－１Ｃ－１ａｎｄ－５．４０Ｅ＋０７Ｊｍ－１Ｃ－１．Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｅｓｏｉｌｗｅｒｅｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎＬａｔｏｓｏｌ．（２）ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｈａｒｇｅｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄａｌｉｔｔｌｅ，ａｎｄｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅＬａｔｏｓｏｌｉｎｃｒｅａｓｅｄｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｔｈｅｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｅｓｏｉｌ．ＢｕｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｅｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｔｈｏｓｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｌｏｗｅｒｉｎＬａｔｏｓｏｌ．（３）ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｐＨｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｅｓｏｉｌｗａｓｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓ，ｂｕｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｐＨｉｎＬａｔｏｓｏｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｉｓｈｓｏｉｌ；Ｌａｔｏｓｏｌ；Ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；Ｋｉｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄ
第３８卷第６期２００７年１２月
土壤通报
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅ
Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２００７
中性紫色土和砖红壤表面电荷性质的比较研究
丁武泉１，李航２＊，宋仲容１，曹优明１
（１．重庆文理学院化学与环境科学系，重庆永川４０２１６８；２．西南大学资源环境学院，重庆北碚４００７１６）
摘要：采用恒流置换法测定了中性紫色土、砖红壤表面电荷总量、表面电位、表面电荷密度及表面电场强度，并讨论
了电解质浓度、类型、ｐＨ以及环境温度对两种土壤电性参数影响的差异。结果表明：（１）在２：１型电解质体系（Ｍｇ（ＮＯ３）２）中，中
性紫色土和砖红壤的表面电位分别约为－０．１８Ｖ和－０．１０Ｖ。中性紫色和砖红壤表面电荷密度分别为－０．５５Ｃｍ－２和－０．０３８
表面电场强度的值都比砖红Ｃｍ－２；表面电场强度分别为－４．４１Ｅ＋０８Ｊｍ－１Ｃ－１和－５．４０Ｅ＋０７Ｊｍ－１Ｃ－１。紫色土的表面电荷密度、
壤高出约一个数量级。（２）两种土壤表面电荷密度随电解质浓度增加呈增加趋势，砖红壤的增加幅度要远大于中性紫色土；而表面电位随电解质浓度的增加有所降低，同样砖红壤的减小幅度要远大于中性紫色土。（３）ｐＨ对中性紫色土表面电荷性质的改变不是特别明显，而对砖红壤的表面电位和表面电荷密度都有很大程度的增加。
关
键
词：中性紫色土；砖红壤；表面电荷性质；恒流置换法
文献标识码：Ａ
文章编号：０５６４－３９４５（２００７）０６－１０８６－０６
中图分类号：Ｓ１５３
土壤固／液界面之间与离子、质子、电子相互作用，使得土壤中的各种化学反应主要在土壤固／液界面及其相近的溶液中发生，土壤所带的表面电荷是土壤具有一系列化学性质的根本原因。表面电荷性质对土壤发生分类、土地改良利用以及土壤污染控制都非常重要。但是关于土壤表面电荷性质的资料特别是关于表面电位、表面电荷密度的资料还相当缺乏，最主要原因是长期以来缺少可靠的测定方法［２］。现在，对于测定任何土壤表面电位、表面电荷密度的方法，使方便地获得土壤表面电化学参数成为可能［３］。并且，已有研究者［４］应用此方法对恒电荷的三种紫色土表面电荷性质进行了研究。但是，地球上土壤各种各样，从其电化学性质看，可以区分为恒电荷土壤和可变电荷土壤两种基本类型。据研究［２］，紫色土和砖红壤分别为典型的恒电荷土壤和可变电荷土壤。因此，本实验拟对这两种土壤的表面电化学性进行测定，讨论电荷性质的特点以及不同环境条件对表面电荷性质的影响。
［１］
表１供试土壤的基本理化性质
Ｔａｂｌｅ１Ｓｏｍｅｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓ
盐基
饱和度
类型采集地ｐＨＣＥＣ（ｃｍｏｌｋｇ）
－１
交换性酸氧化铁
ＳｏｉｌｔｙｐｅＬｏｃａｔｉｏｎ
中性紫色土重庆砖红壤云南７．０８
５．４０２５．８５．２８
ＳａｌｔＥｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＩｒｏｎｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｘｉｄｅｓａｃｉｄ－１
（％）（ｃｍｏｌｋｇ）（ｇｋｇ－１）１０００．００２４．３
３．７９２８．１２１１．４
１．２方法
１．２．１平衡吸附量（Ｎ∞）的测定
采用动力学装置，用自
动部分收集器收集液，收集的流出液用原子吸收法测定其中的镁离子和钾离子浓度，计算平衡吸附量Ｎ∞。流动液初始浓度设置为０．０２１、０．０４２、０．０８３、０．１６７和
０．２０８ｍｏｌｍ－３５个梯度，ｐＨ设置为５．５、６．５、７、８和８．５，温度设置２９８Ｋ、３０３Ｋ和３１３Ｋ。
１．２．２固定液膜体积（Ｖ）的测定取出流动柱中的土
壤，放入烘箱在１００￣１０５℃下烘干至恒重，烘干前后质量之差即为固定液膜的质量，计算单位质量土样固定液膜体积。
１
１．１
材料与方法
样品
以２００４年７月采自重庆北碚紫色土，云南昆明
１．２．３平均离子浓度、表面电位、电位电荷密度、表面
固定液膜中平均离子浓度
电场强度的计算
砖红壤为研究对象，取样深度为０￣２０ｃｍ。中性紫色土发育于三叠系飞仙关组暗紫色泥灰岩母质，砖红壤发育于玄武岩母质。土样过０．２５ｍｍ筛，基本理化性质采用常规方法测定，供试土壤的基本理化性质见表１。
［５］
Ｃｐ＝Ｎ∞
表面电位，在２：１型电解质体系中：
（１）
ｃ
!０＝ＲＴｌｎ３０
ｐ#"$
２
（２）
收稿日期：２００６－０９－１０；修订日期：２００６－１１－４
基金项目：国家自然科学基金（４０３７１０６１）和重庆文理学院科研基金共同资助
作者简介：丁武泉（１９８２－），男，硕士，从事土壤化学与环境污染防治方面研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｑｕａｎｄｉｎｇ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ＊通讯作者
６期
丁武泉等：中性紫色土和砖红壤表面电荷性质的比较研究１０８７
在１：１型电解质体系中：性紫色土的表面电位绝对值得约为砖红壤的两倍。中性
ｃ０２ＲＴ（３）!０＝ｌｎ４ｐ其中，Ｎ∞－平衡吸附量，Ｖ－固定液膜的体积，Ｒ－气体
常数，Ｔ－温度，Ｆ－法拉第常数，ｃ０－交换液原液浓度。表面负电荷密度
#"$
紫色表面电荷密度、表面电场强度分别为－０．５５Ｃｍ－２和表面电场－４．４１Ｅ＋０８Ｊｍ－１Ｃ－１。砖红壤的表面电荷密度、强度分别为－０．０３８Ｃｍ－２和－５．４０Ｅ＋０７Ｊｍ－１Ｃ－１。紫色土的表面电荷密度、表面电场强度的值都比砖红壤高出约一个数量级。蒙脱石、紫色土以及砖红壤的表面电荷总量、表面电位、表面电荷密度等的大小为蒙脱石＞紫色土＞砖红壤，该结果与已有的研究结果一致（杨兴伦，２００４；张效年，１９６４）［４，６］。不同土壤间电荷性质的这些差异主要与土壤中粘土矿物的类型以及氧化铁含量有关。
电解质的离子价数、离子半径和水化层的厚度等的差异将导致其与土壤胶体表面的相互作用不同，从而影响土壤胶体的电荷性质。由表２可知，在２：１型电解质体系中，紫色土和砖红壤的表面电位明显低于在
０ｓｉｎｈＺＦ!０
（４）
其中，ε为水的介电常数，值为８．９×１０－９Ｃ２Ｊ－１ｍ－１；π
"０＝
%
为圆周率。表面电场强度
Ｅ０＝
%
ｓｉｎｈＺＦ%$（５）
２
２．１
实验结果与讨论
在２：１和１：１型电解质体系中电荷性质参数分别用Ｃａ（ＮＯ３）２、ＮＨ４ＮＯ３作表面处理剂，浓度为
０．０８３ｍｏｌｍ－３Ｍｇ（ＮＯ３）２、０．０２０ｍｏｌｍ－３ＫＮＯ３作指示性交
换剂，对中性紫色土和砖红壤两种土壤固定液膜体积、平衡吸附量的测定结果以及在此基础上计算所得的平衡时液膜内平均离子浓度以及表面电位、表面电荷密度和表面电场强度结果列于表２。为进行比较，对蒙脱石表面电荷性质也进行了测定。
从表２可知，在２：１型电解质中性紫色土的表面电位约为－０．１８Ｖ，砖红壤的表面电位约为－０．１０Ｖ。中
表２两种土壤表面电荷性质的测定结果
Ｔａｂｌｅ２Ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓ类型
地点
电解质体系
１：１型电解质体系中的测定值，前者约为后者的５０％；
而在两种电解质体系中表面电荷密度大致相当。表面电位在二价离子体系中低于一价体系的可能原因有二：一是根据电势迭加原理，当其他条件相同时，本体溶液中二价离子对土壤表面电位产生的屏蔽作用强于一价离子，另一个可能的原因是Ｍｇ２＋在双电层中的分布状况与Ｋ＋不同。表面电荷密度、表面电场强度在两种电解质体系中的差异不明显主要受电中性原理
Ｖ（ｍｌｇ－１）０．８７０．８７０．３６０．３６１．１１．１
Ｎ∞（ｍｏｌｋｇ－１）０．１１０．２１０．００６０．０３０．２００．３７
ｃｐ（ｍｏｌｍ－３）１６９．４３１９０．１４９．３８２３．０３１９７．８０３１３．２
φ０（Ｖ）－０．１８－０．３９－０．１０－０．１７－０．２０－０．３９
σ０（Ｃｍ－２）－０．５５－０．５６－０．０３８－０．０３３－０．７４－０．７５
Ｅ０（Ｊｍ－１Ｃ－１）－４．４１Ｅ＋０８－４．４３Ｅ＋０８－５．４０Ｅ＋０７－４．８２Ｅ＋０７－１．１３Ｅ＋０９－１．１３Ｅ＋０９
Ｓｏｉｌｔｙｐｅ中性紫色土
Ｌｏｃａｔｉｏｎ重庆
Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ２：１１：１２：１１：１２：１１：１
砖红壤云南
蒙脱石－
注：Ｔ＝２９８Ｋ，ｐＨ＝７
以及紫色土以恒电荷表面为主的性质决定。而从表２还可知，砖红壤与紫色土在两种电解质体系中的表面电荷密度和表面电场强度在两种电解质体系中的变化趋势并不相当，在各浓度下，２：１型电解质体系的表面电荷密度都比１：１型电解质体系中的表面电荷密度高，这不但反映了Ｍｇ２＋与Ｋ＋与砖红壤表面作用强度的差异，而且也反映了紫色土与砖红壤表面性质的差异。
“平台”。紫色土主增加呈增加趋势，但曲线很快到达
要含蛭石、云母等２：１型硅酸盐矿物，其电荷主要是恒电荷，因此，其电荷总量、表面电荷密度不随电解质浓度的改变而发生显著的变化。又因为自然界任何土壤都包含恒电荷表面和可变电荷表面，因此，当电解质浓度非常低时，指示离子的化学势能低，无法与可变电荷点位上的离子进行交换，那么低浓度时所测定表面电荷总量以及表面电荷密度就比高浓度条件下的小。而表面电位随电解质浓度的增加有所降低。这可以从静电学理论中电势迭加原理中获得解释。该原理认
２．２电解质浓度对表面电荷性质的影响
电解质浓度对两种土壤表面电荷性质影响如图１
和图２所示。中性紫色土表面电荷密度随电解质浓度
１０８８
土壤通报第３８卷
为胶体双电层中的任何一点的电位都是体系中所有带电离子以及土壤所具有的电荷共同作用的结果［７］，随电解质浓度的增加，空间中的反离子增加，土壤胶体表面的电位将会随之下降。从胶体稳定性理论中的电解质浓度效应的角度同样可以解释实验结果，因为电解质浓度升高，双电层被压缩，离子的屏蔽作用增强，表面电位降低，而滑动面的位置实际上应基本不变，所以滑动面上的电位势必降低。从而导致胶体凝聚，稳定性变差。所以从这两个方面来讲，实验的结果的确是可靠的。其他研究者在研究离子强度对恒电荷土壤吸附铜、铅的影响时也获得同样的变化规律［８］。
图２电解质浓度对土样表面电荷密度的影响
Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｓｏｉｌ
根据李航［１０］所定义的极限表面电荷密度，图２采用“曲线外推法”可获得中性紫色土约为－０．４８￣－０．６０Ｃ
ｍ－２。根据Ｕｅｈａｒａ和Ｇｉｌｌｍａｎ［１１］的关于混合型表面电荷
密度与电解质浓度的关系的理论可知，当电解质浓度趋近于零时，可变电荷密度趋近于零，此时的表面电荷密度等于表面恒电荷密度的关系的理论可知，当电解质浓度趋近于零时，可变电荷密度趋近于零，此时的表面电荷密度等于表面恒电荷密度这一理论，则可以认为下极限表面电荷密度即是恒电荷密度，如此获得中性紫色土的表面恒电荷密度约为总电荷密度的
８０％左右，说明恒电荷是中性紫色土的主要电荷类型，
与中性紫色土主要含恒电荷矿物相吻合。
从图１可以看出，砖红壤的表面电位的绝对值随着电解质浓度的增加而减小，这表明砖红壤电荷表面并不是恒电位表面，这也与李航就“人工合成赤铁矿的表面电位与电解质浓度变化关系”的讨论所得的结果一致－不管何种电荷表面的表面电位都随电解质浓度变化而发发生变化。表面电荷密度随电解质浓度变化情况与上述中性紫色土不同的是，砖红壤表面电荷密度的负值随着电解质浓度的增加迅速增加，其增幅可以达到１５０％。这同以前的研究所得的结果是一致的，原因产生于电解质中的阳离子在表面对Ｈ＋的竞争吸附使Ｈ＋的吸附量减少，导致高电解质浓度时负电荷增加。同样采用“曲线外推法”对砖红壤表面恒电荷密度的比例进行估计，所获得的比值约３０％，这也同时进一步确认砖红壤是以可变电荷表面为主的土壤。
２．３ｐＨ对表面电荷性质的影响
由于Ｈ＋的水合离子半径小，竞争吸附位点的能力强，因此在低ｐＨ状况下，Ｈ＋必然会与指示离子发生竞争吸附，因此忽视竞争吸附位点的这一部分Ｈ＋则不能真实反映在低ｐＨ条件下土壤胶体表面的电荷性质。但是要测定被电性吸附的这部分Ｈ＋还存在困难，因为朱茂旭、蒋新等人的研究表明，Ｈ＋进入土壤后除
了部分将转变成交换性酸外，还有部分将转化成表面正电荷、可溶性铝［１２］。因此本实验所取用的ｐＨ值范围为５．５￣８．５，不至于ｐＨ过低所带来的这种偏差。而且中性紫色土以恒电荷表面为主以及实验置换时间较短，因此可以粗略地将交换液中Ｈ＋的减小全部视为发生了电性吸附，真实的平衡吸附量则大致等于指示性离子的平衡吸附量加上Ｈ＋的减小量。对于含有大量铁铝氧化物的砖红壤交换液中Ｈ＋的减少大多数都转化为表面正电荷，那么真实平衡吸附量则大致等于
指示性离子平衡吸附量。图３和图４是用浓度为
０．０２０ｍｏｌｍ－３的系列ｐＨ值的ＫＮＯ３溶液作交换液，采
用上述处理方式所获得的中性紫色土和砖红壤表面电荷性质，从图中曲线可以看出，在ｐＨ５．５￣８．５之间，随着ｐＨ的降低，砖红壤的表面电位与中性紫色土的差值增大。同样，两种土壤的表面电荷密度值也是随着ｐＨ值的降低差值增大。ｐＨ＜７时砖红壤和中性紫色土表面电位表现出增加的趋势，分别增加了约３０％和
１５％，砖红壤的表面电荷密度也出现增加的趋势，增加了０．０１Ｃｍ－２，约３０％左右，而中性紫色土表面电荷密度变化较小；ｐＨ＞７时砖红壤表面电位、表面电荷密度
值随着ｐＨ值的升高，仍有增加的趋势，而中性紫色土
６期
丁武泉等：中性紫色土和砖红壤表面电荷性质的比较研究１０８９
表面电位、表面电荷密度基本保持不变。导致这种结果的可能原因是，砖红壤是以可变电荷表面为主的土壤，由于其表面电荷的产生原因是羟基表面上Ｈ＋离子的离解还是吸附，因此ｐＨ的变化将强烈影响到砖的表面电荷性质；而中性紫色土又主要以恒电荷表面为主，同时也含有少量的可变电荷表面，中性紫色土的表面电荷性质也一定程度上受到ｐＨ的影响。这种假使是否合理还需要进一步研究。
２．４温度对表面电荷性质的影响
－０．４５－０．４０－０．３５－０．３０－０．２５－０．２０－０．１５－０．１０－０．０５０
）
２－Ｃｍ（度
ｙｔｉ密ｓｎｅ荷ｄ电ｇｅｒ面ａｈ表ｃｅｃｆａｒｕＳ图４ｐＨ对土壤表面电荷密度的影响
Ｆｉｇ．４ＥｆｆｅｃｔｏｆｐＨｏｎｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｓｏｉｌ
从图５￣图７可知，随温度的升高，两种土壤的表面电荷总量、表面电位、表面电荷密度都表现出减少的趋势。例如，温度从２９８Ｋ上升到３１３Ｋ，表面电荷总量都降低了５０％左右，表面电位降低约２０％，而两者的表面电荷密度降低３０％左右，两种土壤表面电荷性质随着温度变化趋势基本一致。可能有以下几种因素造成了该现象：一是温度升高，土壤胶体双电层中的离子的热运动加剧，使得离子在双电层中的分布可能已经发生较大改变，采用恒流法测定土壤表面总量减少，从而导致表面电荷性质的改变，就如同温度升高，气体分子难吸附在固体表面一样；二是实验方法本质上是离子吸附法，而大多数的吸附反应都是放热反应，温度升高将使土壤胶体对指示离子的吸附量减少［１３］；三是温度升高可能导致土壤胶体聚合，从而使某些交换位点被掩盖，这样也可能使指示离子的吸附量减小［１４］。该结果再次表明，土壤表面电荷性质无恒定值可言。
图６温度对土样表面电位的影响
Ｆｉｇ．６ＥｆｆｅｃｔｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｓｏｉｌ
１０９０
土壤通报第３８卷
图７温度对土样表面电荷密度的影响
Ｆｉｇ．７Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙ
３结论
（１）在２∶１型电解质中中性紫色土的表面电位
约为－０．１８Ｖ，砖红壤的表面电位约为－０．１０Ｖ。中性紫色土的表面电位绝对值得约为砖红壤的两倍。中性紫色和砖红壤表面电荷密度分别为－０．５５Ｃｍ－２，－０．０３８
Ｃｍ－２；表面电场强度分别为－４．４１Ｅ＋０８Ｊｍ－１Ｃ－１，－５．
４０Ｅ＋０７Ｊｍ－１Ｃ－１。中性紫色土的表面电荷密度、表面电场强度的值都比砖红壤高出约一个数量级。不同土壤间电荷性质的这些差异主要与土壤中粘土矿物的类型以及氧化铁含量有关。在１∶１型电解质体系中，两种土壤表面电位变化趋势基本一致，明显高于在２∶１型电解质体系中的测定值，前者约为后者的２倍。表面电荷密度和表面电场强度在两种电解质体系中的变化趋势并不相当，在各浓度下，砖红壤在２∶１型电解质体系的表面电荷密度都比１∶１型电解质体系中的表面电荷密度高。
（２）两种土壤表面电荷密度随电解质浓度增加呈
增加趋势，砖红壤的增加幅度要远大于中性紫色土；而表面电位随电解质浓度的增加有所降低，同样砖红壤的减小幅度要远大于中性紫色土。ｐＨ对中性紫色土表面电荷性质的改变不是特别明显，而对砖红壤的
表面电位和表面电荷密度都有很大程度的增加。随温度的升高，两种土壤的表面电荷总量、表面电位、表面电荷密度都表现出减少的趋势。这可能由于温度升高导致了胶体凝聚以及离子在双电层中的分布的改变。恒流法测定的两种表面电荷参数以及随环境条件改变的差异，明确的反映了两类土壤表面的不同表面电化学性质的特征。参考文献：
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６期
丁武泉等：中性紫色土和砖红壤表面电荷性质的比较研究１０９１
ＳｕｒｆａｃｅＣｈａｒｇｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮｅｕｔｒａｌＰｕｒｐｌｉｓｈＳｏｉｌａｎｄＬａｔｏｓｏｌ
ＤＩＮＧＷｕ－ｑｕａｎ１，ＬＩＨａｎｇ２，ＳＯＮＧＺＨＯＮＧ－ｒｏｎｇ１，ＣＡＯＹｏｕ－ｍｉｎｇ１
（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｔｓａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０２１６８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ
ＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｌｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｏｉｌａｒｅａｓｃｒｉｂｅｄｔｏｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｏｆｓｏｉｌｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｍａｎｙｐｒｏｃｅｓｓｅｓｔａｋｉｎｇｐｌａｃｅｉｎｔｈｅｓｏｉｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｉｔｓｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙ，ａｒｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｂｙｕｓｉｎｇｋｉｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄ，ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｉｓｈｓｏｉｌａｎｄｌａｔｏｓｏｌｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｔｏｔａｌｃｈａｒｇｅｖｏｌｕｍｅ，ｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｎｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｏｉｌｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｃａｔｉｏｎｖａｒｉｅｔｙ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐＨｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：（１）ｉｎ２：１ｔｙｐｅｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｔｈｅｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｅｓｏｉｌａｎｄＬａｔｏｓｏｌｗａｓ－０．１８Ｖａｎｄ－０．１０Ｖ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｗａｓ－０．５５Ｃｍ－２ａｎｄ－０．０３８Ｃｍ－２，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｗａｓ－４．４１Ｅ＋０８Ｊｍ－１Ｃ－１ａｎｄ－５．４０Ｅ＋０７Ｊｍ－１Ｃ－１．Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｅｓｏｉｌｗｅｒｅｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎＬａｔｏｓｏｌ．（２）ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｈａｒｇｅｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄａｌｉｔｔｌｅ，ａｎｄｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅＬａｔｏｓｏｌｉｎｃｒｅａｓｅｄｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｔｈｅｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｅｓｏｉｌ．ＢｕｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｅｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｔｈｏｓｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｌｏｗｅｒｉｎＬａｔｏｓｏｌ．（３）ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｐＨｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｅｓｏｉｌｗａｓｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓ，ｂｕｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｐＨｉｎＬａｔｏｓｏｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｅｕｔｒａｌｐｕｒｐｌｉｓｈｓｏｉｌ；Ｌａｔｏｓｏｌ；Ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；Ｋｉｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄ