浅谈土壤胶体的研究进展及讨论

汪一潭　郑伟

摘要 从土壤胶体的稳定性、可移动性以及土壤胶体的表面化学性质，分析了外援添加物对土壤胶体的影响及其相互作用，外援添加物通过这些性质间接作用来影响土壤胶体对重金属的吸附作用，并类比这些作用机制，为生物质炭治理重金属污染研究提供新的思路。

关键词 土壤胶体;稳定性;可移动性;重金属;生物质炭

中图分类号：S153.3 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2022）02–0140–03

土壤经过一系列的反应，如吸附、交换等实现离子扩展处理，通过氧化还原、酸碱平衡等调整分散比重水平。土壤胶体是最细小的部分。土壤颗粒类似卵石、沙子石大小，没有胶体的颗粒，不存在复杂情况。在土壤胶体中进行操作，土壤胶体化学和表面反应是土壤学中的微观研究领域，细颗粒表面的高比例活性强，表面的电荷作用是在化学性质条件下的一系列操作，土壤与颗粒砂的本质操作情况不同[1-2]。

1 土壤胶体的一般分类

1.1 土壤胶体类型

熊毅老先生作为我国土壤胶体化学的奠基人，在国内开拓了“土壤有机无机复合体”的研究领域，曾提出土壤胶体是不同的类型胶体，有无机胶体、有机胶体2种。按照胶体比例的相关因素，给予一定的紧密度，调整维持水平。土壤中胶体经过复合作用可实现有机、无机的胶体配置。

1.2 土壤胶体表面类型

土壤胶体表面类型根据位置分析确定。按照内表面、外表面的比例水平制定膨胀土矿物层，在腐殖状态下进行集体内部的评估测定。外表面经过氧化、腐殖作用分子直接暴露在外部水平。根据土壤胶体的实际结构特性要求，对土壤较低进行评估认定，确定硅酸氧化的水化合物过程，制定水合氧化物、硅酸氧化物、有机烷氧化物。

2 土壤胶体的性质及其相关作用的研究进展与讨论

2.1 土壤胶体的稳定性和可移动性

21世纪，无论是中国还是世界其他发展中国家，随着工农业的快速发展，各种污染问题日益严重，特别是重金属污染。实验室根据模拟预测比重进行分析，模拟预测的比重水平相比实际污染水平低。刘庆玲等[3]通过对胶体的运移机理及影响因素的研究进展，发现传统的方法不考虑胶体，结合污染物运移进行促进作用，逐步降低污染物的运移距离。不考虑地下环境胶体的携带作用方式，根据相关作用要求，以土壤胶体作为载体，携带的污染物综合具有一定的稳定性。调整现有的迁移量和稳定水平，根据迁移性能注意稳定性和密切度，明确土壤胶体的实际稳定可靠价值，控制可移动比例和影响因素，可有效保障地下环境。

2.1.1 土壤胶体理性价值中的可移动性和稳定性 根据微量原则、反射物质等进行分析，将物质与土壤中的黏合剂结合起来，调整低溶解度比例水平，注意土壤的移动量。通过流动土壤胶体的结合方式，将土壤层迁移出去，融合水体污染源，注意土壤胶体的实际稳定性，达到农业、环境保护操作的作用规范要求，优化土壤环境保护条件下的保护效果。

根据土壤胶体稳定特性，测定胶体溶液的临界絮凝浓度（Critical flocculation concentration，CFC）。CFC是指一定量范围内的分散胶体，因聚成导致电解浓度降低。CFC值大，表示胶体溶液相对稳定，反之相对不稳定。土壤胶体经过分散、聚集，受到矿物质，有机物、pH溶液、离子种类等因素受整体影响。

土壤胶体进行移动操作，经过分类调整土壤的肥力比重。经过分离后调整化学矿物质的推移性能变化，注意颗粒在土壤中的变化，结合有机质的处理结合要求，进行复合作用体系操作，无单独存在的情况[4]。刘友兆等[5]采用水分散土壤、层析法测定了土壤胶体的相对淌度RM（relative mobility;RM=黏粒的上升高度/水分的上升高度），比较了几种不同土壤的胶体的移动性能。研究结果表明：CaCO3存在阻止了胶体分散作用的进行;pH值低、氧化物、黏土抗污均属于高龄石，作为主要的材料，根据胶体特性进行调整，注意下降和提升，并最终推测砖红壤的化学性质不利于胶体的移动。

土壤胶体颗粒在悬浮过程中都是带电的。带电胶体的颗粒受不同热力作用，凝聚效果不同。根据DLVO理论因素，对悬浮颗粒的胶体范围进行评估，其中包含范德华引力作用、双向电层的斥力作用[6]。

根据胶体颗粒之间的相互作用，逐步靠近优化，提升相互作用下的胶体稳定性。通过双层斥力作用，提高综合优势的同时，达到胶体稳定的最佳状态要求，否则胶体将发生凝聚。但随着近些年的研究发现，经典理论在胶体系统中失效。

商书波等[7]认为土壤胶体的稳定性、可移动性中包含的因素多而杂。土壤溶液的物理特性存在差异。土壤液化对于胶体稳定性、可移动性的影响水平多。根据土壤胶体的悬浮比例，加入Na离子，测定土壤胶体悬浮液中CFC、可移动值RMV比例量，分析土壤胶体理论内的稳定迁移量的影响效果。这里的相对移动值（RMV）即上文提及的RM。

最终实验结果表明：随着黏土矿物含量的增加CFC值呈下降趋势。但是蒙脱石、伊利石是土壤胶体常见的负电荷作用体。随着土壤胶体负荷电量增加，含量也随之增加。胶体颗粒的排斥作用也会随之提升或增强，胶体的稳定性不断增加，优于伊利石、蒙脱石矿物质均属于絮状物，在水化驱动的作用下，在水化后导致不稳定效果快速提升。

另外，实验还发现，有机质胶体可以实现CFC值降低，降低比例程度与土壤有机质的含量呈反比关系。有机质去除后，更多的金属氧化物出现活化效果，这就需要更多额电解质土壤胶体进行稳固处理，提升有机质实际含量配重水平，控制土壤胶体CFC值降低比重。同时，实验范围内的去有机质胶体的可移动性基本与其稳定性变化吻合。

2.1.2 土壤胶体凝聚的离子特异性效应 考虑到土壤中的无机矿物、有机质及微生物胶体颗粒的粒径都在1～1 000 nm。根据蛋白质的凝聚操作过程，土壤胶体的凝聚力受离子特異性差距的影响水平较大。如果无法定量描述分析，表明土壤胶体凝聚力的整体离子特异性效应水平强。在土壤胶体凝聚力中，经过离子特异性效应评估分析，制定准确的研究方案。胶体颗粒凝聚中，活化效果决定胶体体系的整体动态水平，需要研究胶体悬浮的整体稳定性，结合相关的参数进行分析，是重要的参数研究方案。

田锐等[8]就在已有的动态光散射研究土壤胶体凝聚过程的方法基础上，按照监测凝聚的评估值，分析凝聚时间的差异变化，分析凝聚动力过程，制定定量、定性土壤凝胶聚合分析，按照离子特异性效果进行理论和方式方法的研究。离子特异性作用后，土壤胶体的凝聚影响作用大，结合离子特异性效应分析颗粒的直径、总体凝聚速率、临界值、沉淀率、活化效果等性能，重新认知土壤胶体的凝聚比例差异。按照其研究结果表明：土壤胶体凝聚中的活化能，经过定量定性分析，判定离子特异性效果。重视土壤胶体活性密度预制关系，确定颗粒类型和矿物质组成方式，结合离子浓度、类型等密切特性要素进行分析。胶体颗粒密度越低，活化能越高。同时，不同碱金属离子作用下，土壤中的胶体凝聚体平均有效水利效果相同。从总体凝聚速率分析标准入手，分析临界聚合浓度之间的差异，经过土壤胶体的凝聚作用，提升离子特异性的整体操作效应水平。离子特异性效应普遍存在且强烈效应着土壤胶体凝聚水平。按照土壤环境胶体颗粒的变化差异，分析环境生态效益的比重要求。提出符合新手段研究思路的方式。但其只研究了金属离子，土壤环境中存在多重金属离子，离子特异性效应对于土壤胶体颗粒而言，需要明确期间的相互作用的研究将是今后一个很好的研究方向。

2.2 土壤胶体的表面化学性质

3种胶体类型中，土壤并非单独存在。面对错综复杂的混合方式，需要制定相互交织的影响分析关系。其中可能掺杂一系列的土壤胶体，例如碳酸钙在胶体表面上沉淀，或一些杂质或简单有机物有可能进入黏土矿物的层间，这些都使黏土矿物的表面性质发生改变。马毅杰等[9]研究结果也表明：土壤胶体比表面大小与其主要黏粒矿物组成相吻合。土壤胶体的比表面和电荷性质均为其化学特性。黏合颗粒矿物质有机质是保证土壤胶体表面有效性的重要因素。马毅杰[10]在研究中还得出：矿物质有机质中，通过土壤胶体作用降低表面的影响水平。按照1∶1比例要求确定矿物质中铁、铝氧化的主要土壤胶体关系。

李建明等[11]表述分析过程中，对不同的有机料进行特殊胶体表面影响差异的评估，分析不同材料对土壤有机质可能导致的不同影响变化水平，分析不同土壤胶体表面存在的差异。经使用有机去除机制后，调整土壤胶体表面的正电荷比重，注意变负电荷量的调整，控制负电荷量水平。有机质中含有大量的负电荷，存在一定的永久负电荷点位，需要综合土壤表面的电荷。因此，不难解释李建明[11]的研究结果：从不同的来源有机物质料进行分析，对黑土有机质的影响要素进行判断，进而对黑土胶体可变电荷也产生不同影响。而崔桂芳等所在实验室（IREEA）目前正在研究生物质炭对土壤环境性质的影响等，生物质炭添加到土壤中是否也能如有机物料一样产生相关影响或会产生哪些影响就有待于后续的实验研究中去探索证明[12]。

2.3 土壤胶体对重金属的迁移的影响

现有污染物运移预测的模型对重金属污染物中的运动移动预测存在差异，土壤胶体对土壤重金属运移的影响越来越受到人们的重视。土壤胶体组成丰富，在土壤环境中广泛存在。而土壤胶体能够与重金属等污染物质相结合，所以对重金属等污染物质的运移产生重要影响。正是基于此，胶体会导致污染物迁移的现象[13]。需要参考相关要素信息内容，结合土壤可移动的状态进行分析，在一定程度条件下分析影响污染物质的各项污染迁移比[14]。

土壤胶体对土壤污染呈现横纵迁移的作用，根据污染物的表面吸附情况，通过土壤表面颗粒的状态反应水平，分析对土壤表面吸附作用的影响，分析迁移过程。土壤胶体本身潜在污染物。其中包含病毒、细菌、原生动物等[15]。根据土壤胶体的迁移比重，分析确定操作机制和管理要求。

周代华等[16]按照内部试验操作方式，对土壤溶液中的NO3-、Cl-进行分析，调整铁律氧化物的作用，注意吸附重金属离子下的差异变化。据郭守玺[17]的研究表明，石灰性土壤中掺入NH4H2PO4，可以结合土壤溶液的整体pH值进行分析，调整降低土壤胶体中的Zn含量，控制吸附作用量水平，提升土壤整体的平衡度，提高Zn的活性作用水平。刘冠男等[18]在研究认为，由于土壤胶体的存在，重金属等污染物质中呈现的迁移发生改变，从原有的固体—液体方式转变为固体—液体—胶体的方式。刘冠男还通过对前人研究的模型中发现，土壤胶体影响重金属运移研究中还存在诸如对土壤原位土壤胶体促进重金属运移比例水平少，原有土壤体量的可采集困难大;气体存在下胶体欠缺的情况，土壤差异会导致土壤胶体—污染迁移量困难程度增加。这些都为我们在今后研究重金属治理方面提供了思考方向。

3 总结及展望

从上述引论可知，外援添加物通过影响土壤胶体的性质等来间接影响土壤胶体对重金属的吸附运移的影响。这生物质炭作为现在广为研究者所熟知的土壤改良剂，是否也能在施入土壤后通过影响土壤胶体的性质来为土壤重金属等污染的治理起到更好的作用，并作为今后的一个研究方向，也为生物质炭在环境改良的研究更加推进一步，为生物质炭的市场化推广作出一定的贡献。

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责任編辑：黄艳飞

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

作者简介 汪一潭（1987—），女，安徽桐城人，工程师，硕士，主要研究方向：环保检测与质量管理。

收稿日期 2021-12-09