高表面负电荷量增加紫色土在快速酸化过程中的酸化程度

【作者】 李忠意； 王朋顺； 刘莉； 程永毅； 谢德体；

【机构】 西南大学资源环境学院；

【摘要】 电渗析法可用于模拟土壤在自然条件下的快速酸化过程。为研究紫色土在人为快速酸化过程中的潜在酸化风险,对38个酸化紫色土(pH≤6.5)和2个参比土壤(广东砖红壤和重庆黄壤)进行电渗析实验处理。电渗析处理的电压梯度为10 V/cm,每电渗析24h更换阴极室和阳极室溶液为纯水,连续电渗析4天。最后分析比较电渗析前后土壤的酸度变化特征。XRD分析结果显示成土时间较短的紫色土比地带性的酸性土壤(黄壤和砖红壤)的矿物组成更加丰富,较高的黏土矿物含量使紫色土的表面负电荷量更高,因此紫色土的CEC值高于参比土壤。电渗析处理可实现土壤的快速酸化。供试紫色土的交换性酸含量从电渗析前的1.50±1.62 cmol kg～(-1)增加至电渗析后的8.47±3.35 cmol kg～(-1)。电渗析后紫色土交换性酸含量远大于参比砖红壤和黄壤,对作物存在较大的A1毒害风险。值得注意的是,电渗析后紫色土的酸度指标(pH值和交换酸)与电渗析前的酸度指标无显著相关性(相关系数r分别为0.152和0.174),而电渗析后紫色土的pH值和交换酸与电渗析前土壤CEC存在极显著的相关性(相关系数r分别为-0.680和0.811)。说明在快速酸化过程中,紫色土的潜在酸化程度受初始酸化程度的影响不大,而与土壤的初始表面负电荷量紧密相关。这是由于在快速酸化过程中,土壤矿物不能及时风化分解以缓冲酸化。相对于参比土壤,丰富的矿物组成使紫色工具有较高的表面负电荷量,反而为致酸离子(H～+和Al～(3+))提供了更多的表面吸附位点,造成紫色土的酸化程度更加严重。因此,紫色土的高表面负电荷量增加其在快速酸化过程中的潜在酸化风险。更多还原