淺談土壤膠體的研究進展及討論

汪一潭　鄭偉

摘要 從土壤膠體的穩(wěn)定性、可移動性以及土壤膠體的表面化學性質，分析了外援添加物對土壤膠體的影響及其相互作用，外援添加物通過這些性質間接作用來影響土壤膠體對重金屬的吸附作用，并類比這些作用機制，為生物質炭治理重金屬污染研究提供新的思路。

關鍵詞 土壤膠體;穩(wěn)定性;可移動性;重金屬;生物質炭

中圖分類號：S153.3 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）02–0140–03

土壤經(jīng)過一系列的反應，如吸附、交換等實現(xiàn)離子擴展處理，通過氧化還原、酸堿平衡等調整分散比重水平。土壤膠體是最細小的部分。土壤顆粒類似卵石、沙子石大小，沒有膠體的顆粒，不存在復雜情況。在土壤膠體中進行操作，土壤膠體化學和表面反應是土壤學中的微觀研究領域，細顆粒表面的高比例活性強，表面的電荷作用是在化學性質條件下的一系列操作，土壤與顆粒砂的本質操作情況不同[1-2]。

1 土壤膠體的一般分類

1.1 土壤膠體類型

熊毅老先生作為我國土壤膠體化學的奠基人，在國內開拓了“土壤有機無機復合體”的研究領域，曾提出土壤膠體是不同的類型膠體，有無機膠體、有機膠體2種。按照膠體比例的相關因素，給予一定的緊密度，調整維持水平。土壤中膠體經(jīng)過復合作用可實現(xiàn)有機、無機的膠體配置。

1.2 土壤膠體表面類型

土壤膠體表面類型根據(jù)位置分析確定。按照內表面、外表面的比例水平制定膨脹土礦物層，在腐殖狀態(tài)下進行集體內部的評估測定。外表面經(jīng)過氧化、腐殖作用分子直接暴露在外部水平。根據(jù)土壤膠體的實際結構特性要求，對土壤較低進行評估認定，確定硅酸氧化的水化合物過程，制定水合氧化物、硅酸氧化物、有機烷氧化物。

2 土壤膠體的性質及其相關作用的研究進展與討論

2.1 土壤膠體的穩(wěn)定性和可移動性

21世紀，無論是中國還是世界其他發(fā)展中國家，隨著工農業(yè)的快速發(fā)展，各種污染問題日益嚴重，特別是重金屬污染。實驗室根據(jù)模擬預測比重進行分析，模擬預測的比重水平相比實際污染水平低。劉慶玲等[3]通過對膠體的運移機理及影響因素的研究進展，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的方法不考慮膠體，結合污染物運移進行促進作用，逐步降低污染物的運移距離。不考慮地下環(huán)境膠體的攜帶作用方式，根據(jù)相關作用要求，以土壤膠體作為載體，攜帶的污染物綜合具有一定的穩(wěn)定性。調整現(xiàn)有的遷移量和穩(wěn)定水平，根據(jù)遷移性能注意穩(wěn)定性和密切度，明確土壤膠體的實際穩(wěn)定可靠價值，控制可移動比例和影響因素，可有效保障地下環(huán)境。

2.1.1 土壤膠體理性價值中的可移動性和穩(wěn)定性 根據(jù)微量原則、反射物質等進行分析，將物質與土壤中的黏合劑結合起來，調整低溶解度比例水平，注意土壤的移動量。通過流動土壤膠體的結合方式，將土壤層遷移出去，融合水體污染源，注意土壤膠體的實際穩(wěn)定性，達到農業(yè)、環(huán)境保護操作的作用規(guī)范要求，優(yōu)化土壤環(huán)境保護條件下的保護效果。

根據(jù)土壤膠體穩(wěn)定特性，測定膠體溶液的臨界絮凝濃度（Critical flocculation concentration，CFC）。CFC是指一定量范圍內的分散膠體，因聚成導致電解濃度降低。CFC值大，表示膠體溶液相對穩(wěn)定，反之相對不穩(wěn)定。土壤膠體經(jīng)過分散、聚集，受到礦物質，有機物、pH溶液、離子種類等因素受整體影響。

土壤膠體進行移動操作，經(jīng)過分類調整土壤的肥力比重。經(jīng)過分離后調整化學礦物質的推移性能變化，注意顆粒在土壤中的變化，結合有機質的處理結合要求，進行復合作用體系操作，無單獨存在的情況[4]。劉友兆等[5]采用水分散土壤、層析法測定了土壤膠體的相對淌度RM（relative mobility;RM=黏粒的上升高度/水分的上升高度），比較了幾種不同土壤的膠體的移動性能。研究結果表明：CaCO3存在阻止了膠體分散作用的進行;pH值低、氧化物、黏土抗污均屬于高齡石，作為主要的材料，根據(jù)膠體特性進行調整，注意下降和提升，并最終推測磚紅壤的化學性質不利于膠體的移動。

土壤膠體顆粒在懸浮過程中都是帶電的。帶電膠體的顆粒受不同熱力作用，凝聚效果不同。根據(jù)DLVO理論因素，對懸浮顆粒的膠體范圍進行評估，其中包含范德華引力作用、雙向電層的斥力作用[6]。

根據(jù)膠體顆粒之間的相互作用，逐步靠近優(yōu)化，提升相互作用下的膠體穩(wěn)定性。通過雙層斥力作用，提高綜合優(yōu)勢的同時，達到膠體穩(wěn)定的最佳狀態(tài)要求，否則膠體將發(fā)生凝聚。但隨著近些年的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典理論在膠體系統(tǒng)中失效。

商書波等[7]認為土壤膠體的穩(wěn)定性、可移動性中包含的因素多而雜。土壤溶液的物理特性存在差異。土壤液化對于膠體穩(wěn)定性、可移動性的影響水平多。根據(jù)土壤膠體的懸浮比例，加入Na離子，測定土壤膠體懸浮液中CFC、可移動值RMV比例量，分析土壤膠體理論內的穩(wěn)定遷移量的影響效果。這里的相對移動值（RMV）即上文提及的RM。

最終實驗結果表明：隨著黏土礦物含量的增加CFC值呈下降趨勢。但是蒙脫石、伊利石是土壤膠體常見的負電荷作用體。隨著土壤膠體負荷電量增加，含量也隨之增加。膠體顆粒的排斥作用也會隨之提升或增強，膠體的穩(wěn)定性不斷增加，優(yōu)于伊利石、蒙脫石礦物質均屬于絮狀物，在水化驅動的作用下，在水化后導致不穩(wěn)定效果快速提升。

另外，實驗還發(fā)現(xiàn)，有機質膠體可以實現(xiàn)CFC值降低，降低比例程度與土壤有機質的含量呈反比關系。有機質去除后，更多的金屬氧化物出現(xiàn)活化效果，這就需要更多額電解質土壤膠體進行穩(wěn)固處理，提升有機質實際含量配重水平，控制土壤膠體CFC值降低比重。同時，實驗范圍內的去有機質膠體的可移動性基本與其穩(wěn)定性變化吻合。

2.1.2 土壤膠體凝聚的離子特異性效應 考慮到土壤中的無機礦物、有機質及微生物膠體顆粒的粒徑都在1～1 000 nm。根據(jù)蛋白質的凝聚操作過程，土壤膠體的凝聚力受離子特異性差距的影響水平較大。如果無法定量描述分析，表明土壤膠體凝聚力的整體離子特異性效應水平強。在土壤膠體凝聚力中，經(jīng)過離子特異性效應評估分析，制定準確的研究方案。膠體顆粒凝聚中，活化效果決定膠體體系的整體動態(tài)水平，需要研究膠體懸浮的整體穩(wěn)定性，結合相關的參數(shù)進行分析，是重要的參數(shù)研究方案。

田銳等[8]就在已有的動態(tài)光散射研究土壤膠體凝聚過程的方法基礎上，按照監(jiān)測凝聚的評估值，分析凝聚時間的差異變化，分析凝聚動力過程，制定定量、定性土壤凝膠聚合分析，按照離子特異性效果進行理論和方式方法的研究。離子特異性作用后，土壤膠體的凝聚影響作用大，結合離子特異性效應分析顆粒的直徑、總體凝聚速率、臨界值、沉淀率、活化效果等性能，重新認知土壤膠體的凝聚比例差異。按照其研究結果表明：土壤膠體凝聚中的活化能，經(jīng)過定量定性分析，判定離子特異性效果。重視土壤膠體活性密度預制關系，確定顆粒類型和礦物質組成方式，結合離子濃度、類型等密切特性要素進行分析。膠體顆粒密度越低，活化能越高。同時，不同堿金屬離子作用下，土壤中的膠體凝聚體平均有效水利效果相同。從總體凝聚速率分析標準入手，分析臨界聚合濃度之間的差異，經(jīng)過土壤膠體的凝聚作用，提升離子特異性的整體操作效應水平。離子特異性效應普遍存在且強烈效應著土壤膠體凝聚水平。按照土壤環(huán)境膠體顆粒的變化差異，分析環(huán)境生態(tài)效益的比重要求。提出符合新手段研究思路的方式。但其只研究了金屬離子，土壤環(huán)境中存在多重金屬離子，離子特異性效應對于土壤膠體顆粒而言，需要明確期間的相互作用的研究將是今后一個很好的研究方向。

2.2 土壤膠體的表面化學性質

3種膠體類型中，土壤并非單獨存在。面對錯綜復雜的混合方式，需要制定相互交織的影響分析關系。其中可能摻雜一系列的土壤膠體，例如碳酸鈣在膠體表面上沉淀，或一些雜質或簡單有機物有可能進入黏土礦物的層間，這些都使黏土礦物的表面性質發(fā)生改變。馬毅杰等[9]研究結果也表明：土壤膠體比表面大小與其主要黏粒礦物組成相吻合。土壤膠體的比表面和電荷性質均為其化學特性。黏合顆粒礦物質有機質是保證土壤膠體表面有效性的重要因素。馬毅杰[10]在研究中還得出：礦物質有機質中，通過土壤膠體作用降低表面的影響水平。按照1∶1比例要求確定礦物質中鐵、鋁氧化的主要土壤膠體關系。

李建明等[11]表述分析過程中，對不同的有機料進行特殊膠體表面影響差異的評估，分析不同材料對土壤有機質可能導致的不同影響變化水平，分析不同土壤膠體表面存在的差異。經(jīng)使用有機去除機制后，調整土壤膠體表面的正電荷比重，注意變負電荷量的調整，控制負電荷量水平。有機質中含有大量的負電荷，存在一定的永久負電荷點位，需要綜合土壤表面的電荷。因此，不難解釋李建明[11]的研究結果：從不同的來源有機物質料進行分析，對黑土有機質的影響要素進行判斷，進而對黑土膠體可變電荷也產生不同影響。而崔桂芳等所在實驗室（IREEA）目前正在研究生物質炭對土壤環(huán)境性質的影響等，生物質炭添加到土壤中是否也能如有機物料一樣產生相關影響或會產生哪些影響就有待于后續(xù)的實驗研究中去探索證明[12]。

2.3 土壤膠體對重金屬的遷移的影響

現(xiàn)有污染物運移預測的模型對重金屬污染物中的運動移動預測存在差異，土壤膠體對土壤重金屬運移的影響越來越受到人們的重視。土壤膠體組成豐富，在土壤環(huán)境中廣泛存在。而土壤膠體能夠與重金屬等污染物質相結合，所以對重金屬等污染物質的運移產生重要影響。正是基于此，膠體會導致污染物遷移的現(xiàn)象[13]。需要參考相關要素信息內容，結合土壤可移動的狀態(tài)進行分析，在一定程度條件下分析影響污染物質的各項污染遷移比[14]。

土壤膠體對土壤污染呈現(xiàn)橫縱遷移的作用，根據(jù)污染物的表面吸附情況，通過土壤表面顆粒的狀態(tài)反應水平，分析對土壤表面吸附作用的影響，分析遷移過程。土壤膠體本身潛在污染物。其中包含病毒、細菌、原生動物等[15]。根據(jù)土壤膠體的遷移比重，分析確定操作機制和管理要求。

周代華等[16]按照內部試驗操作方式，對土壤溶液中的NO3-、Cl-進行分析，調整鐵律氧化物的作用，注意吸附重金屬離子下的差異變化。據(jù)郭守璽[17]的研究表明，石灰性土壤中摻入NH4H2PO4，可以結合土壤溶液的整體pH值進行分析，調整降低土壤膠體中的Zn含量，控制吸附作用量水平，提升土壤整體的平衡度，提高Zn的活性作用水平。劉冠男等[18]在研究認為，由于土壤膠體的存在，重金屬等污染物質中呈現(xiàn)的遷移發(fā)生改變，從原有的固體—液體方式轉變?yōu)楣腆w—液體—膠體的方式。劉冠男還通過對前人研究的模型中發(fā)現(xiàn)，土壤膠體影響重金屬運移研究中還存在諸如對土壤原位土壤膠體促進重金屬運移比例水平少，原有土壤體量的可采集困難大;氣體存在下膠體欠缺的情況，土壤差異會導致土壤膠體—污染遷移量困難程度增加。這些都為我們在今后研究重金屬治理方面提供了思考方向。

3 總結及展望

從上述引論可知，外援添加物通過影響土壤膠體的性質等來間接影響土壤膠體對重金屬的吸附運移的影響。這生物質炭作為現(xiàn)在廣為研究者所熟知的土壤改良劑，是否也能在施入土壤后通過影響土壤膠體的性質來為土壤重金屬等污染的治理起到更好的作用，并作為今后的一個研究方向，也為生物質炭在環(huán)境改良的研究更加推進一步，為生物質炭的市場化推廣作出一定的貢獻。

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責任編輯：黃艷飛

Discussion on Progress and Discuss Prospects of Soil Colloids

WANG Yitan et al（Itian Environmental Technology Nanjing Co.， Ltd， Nanjing， Jiangsu 210000）

Abstract This paper analyzed the influence and interaction of foreign aid additives on soil colloids from the stability， mobility and surface chemical properties of soil colloids， and the effects of foreign aid additives on heavy metals were indirectly affected by these properties. Adsorption and analogy to these mechanisms provided new ideas for the study of heavy metal pollution control by biomass charcoal.

Key words Soil colloid; Stabilization; Removability; Heavy metal; Biochar

作者簡介 汪一潭（1987—），女，安徽桐城人，工程師，碩士，主要研究方向：環(huán)保檢測與質量管理。

收稿日期 2021-12-09