东南丘陵区红壤酸碱缓冲能力及表面络合模型

发布时间：2023-02-28 19:07

　　红壤是我国东南丘陵区重要的农业耕作土壤,但目前酸化日益严重,盐基性养分离子大量淋失、毒性元素浓度增加、活性增强,严重影响了当地农业生产和生态平衡。我国虽已在土壤酸化和调控上取得了很多进展,但多参考欧美恒电荷土壤,对于我国酸化严重的可变电荷土壤缺乏针对性研究。研究金属氧化物与离子络合反应的表面络合模型(SCM)能够获得相关络合常数以描述氧化物的表面酸碱缓冲能力,并较好地解释界面反应机制。但是此SCM是否也适用于土壤组分以及自然红壤表面酸碱缓冲能力的分析,仍需进一步研究。本文利用SCM中广义复合模型的1-site/2-pK_a模型研究了红壤可变电荷组分、不同深度自然红壤以及不同位点自然红壤的表面酸碱缓冲能力。先尝试将赤铁矿、针铁矿、高岭石以及腐殖酸作为红壤中可变电荷矿物展开研究,由于它们表面羟基在不同的酸碱条件下可以质子化和去质子化,所以能够缓冲环境pH值的变化。实验过程中,采用标准的盐酸和氢氧化钠溶液滴定土壤可变电荷组分悬浊液以获得土壤可变电荷组分在不同pH下的表面电荷,而通过可变电荷组分在0.1、0.3、0.7M NaCl溶液中的滴定曲线的交点可以获得其电荷零点pH...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 红壤酸化现状及危害
    1.2 红壤缓冲酸化机理
    1.3 表面络合模型(SCM)
        1.3.1 表面络合模型概述、发展
        1.3.2 双电层模型
        1.3.3 广义复合模型
        1.3.4 利用SCM获取酸碱缓冲能力参数
    1.4 研究意义、内容及技术路线
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 研究技术路线
2 实验材料及研究方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验仪器
    2.3 样品分析及表征
        2.3.1 X射线荧光(XRF)光谱
        2.3.2 X射线衍射(XRD)光谱
        2.3.3 比表面积(BET)测定
        2.3.4 傅里叶红外光谱(FTIR)分析
        2.3.5 热重分析(TGA)
    2.4 酸碱电位滴定实验
3 可变电荷组分表面酸碱缓冲能力及表面络合模型
    3.1 实验部分
        3.1.1 可变电荷矿物的表征
        3.1.2 可变电荷矿物的酸碱滴定
    3.2 实验结果与讨论
        3.2.1 可变电荷矿物的表征
        3.2.2 可变电荷矿物酸碱滴定结果
        3.2.3 应用表面络合模型计算矿物表面酸碱缓冲能力参数
        3.2.4 模拟可变矿物表面物种随pH变化
    3.3 本章小结
4 不同深度红壤表面酸碱缓冲能力和表面络合模型型
    4.1 实验部分
        4.1.1 红壤样品的采集及处理
        4.1.2 红壤样品的表征
        4.1.3 红壤样品的酸碱滴定
    4.2 实验结果与讨论
        4.2.1 红壤样品的表征结果
        4.2.2 红壤样品的酸碱滴定结果
        4.2.3 应用表面络合模型计算红壤样品表面酸碱缓冲能力参数
        4.2.4 模拟红壤样品表面物种随pH变化
        4.2.5 红壤样品表面酸碱缓冲能力与组成的相关性
    4.3 本章小结
5 不同位点红壤的酸碱缓冲能力和表面络合模型
    5.1 实验部分
        5.1.1 不同位点红壤样品的采集及处理
        5.1.2 不同位点红壤样品的表征
        5.1.3 不同位点红壤样品的理化性质测定
    5.2 实验结果与讨论
        5.2.1 不同位点红壤样品的表征结果
        5.2.2 不同位点红壤样品 FTIR 表征结果
        5.2.3 不同位点红壤样品的理化性质结果
        5.2.4 不同位点红壤样品的酸碱滴定结果
        5.2.5 应用表面络合模型计算不同位点红壤表面酸碱缓冲能力
        5.2.6 模拟不同位点红壤样品表面物种随 p H 变化
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究创新点
    6.3 研究不足及展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3751684