几种亚热带淋溶土基质和胶膜中1.4 nm过渡矿物组成的差异及其意义

以我国亚热带的黄褐土和黄棕壤的铁锰－粘粒混合胶膜为材料，分析了胶膜及其相应的淋溶土在粘土矿物类型和含量上的差别。研究结果表明：土壤和胶膜的粘土矿物均由1.4nm矿物、水云母、高岭石组成，土壤的1.4nm矿物为1.4nm过渡矿物和蛭石的混合相，而胶膜的1.4nm矿物全部由蛭石组成。由此认为，胶膜中的1.4nm过渡矿物主要来源于表层粘粒的淀积和裂隙周围基质土壤中粘土矿物的转化，胶膜的有机质含量、交换性盐基总量等性质明显不同于基质土壤，其微环境抑制了土壤中的蛭石向1.4nm过渡矿物的转化，并导致1.4nm过渡矿物向蛭石的转化。     

松嫩平原苏打盐渍土表层土壤黏粒矿物的组成分析

以松嫩平原内的前郭和大安两地苏打盐渍土表层土壤为供试土壤,采用Rigaku RIX 2000型荧光光谱仪和XRD—7000衍射仪,对土壤黏粒矿物组成进行了分析。结果表明:表层土壤黏粒(2μm)化学组成均以SiO_2、Al_2O_3和Fe2O3为主,其SiO_2/Al_2O_3 4,土壤风化脱硅作用较弱;土壤黏粒以2∶1型层状铝硅酸盐矿物为主,含有蒙脱石、伊利石—蒙脱石混层矿物、伊利石、伊利石—白云母混层矿物、蛭石、1∶1型层状铝硅酸盐高岭石以及少量2∶1∶1型绿泥石和石英及1.42 nm间层矿物。苏打盐渍土处于风化脱K作用阶段,土壤中混层及间层矿物较多,以蛭石—绿泥石、蒙脱石—绿泥石过渡矿物为主,为二八面体白云母和二八面体蒙脱石混层矿物。水田利用可使土壤黏粒中绿泥石增加,改善苏打盐渍土不良的结构。     

HDTMA改性蛭石的结构特征研究

用十六烷基三甲基溴化铵 (HDTMA·Br)对蛭石矿物进行改性 ,制成有机蛭石。应用X射线衍射分析、差热分析等对有机蛭石结构进行研究。结果显示 ,HDTMA能较容易地进入蛭石矿物的层间域 ,以倾斜立式在层间排列 ,倾角约为 5 7°。蛭石与HDTMA之间的反应 ,在HDTMA加入量较少时以离子交换为主 ;在HDTMA加入量较多时 ,分子吸附也变得重要。当HDTMA加入量小于蛭石的阳离子交换容量时 ,HDTMA将尽量以紧密排列方式进入部分蛭石层间 ,进入蛭石层间的HDTMA具有较好的稳定性 ,不易解吸。     

低聚合羟基铁离子-蛭石复合体吸附铬的实验研究

将提纯的镁型蛭石与羟基铁离子溶液作用,制备低聚合羟基铁一蛭石复合体。用化学分析、电子探针分析、粉晶X射线衍射分析、差热分析等手段对蛭石原样、低聚合羟基铁一蛭石复合体进行表征。在模拟实际土壤酸度（pH=4～7）和温度（20℃～40℃）条件下,进行低聚合羟基铁蛭石复合体吸附有害元素铬的实验,探讨复合体的铬吸附能力与pH值、温度、吸附时间、铬初始质量浓度、离子强度间的关系,并与蛭石的铬吸附行为进行对比。研究表明,在实验条件下,低聚合羟基铁一蛭石复合体对铬具有明显的亲和力,低聚合羟基铁蛭石复合体吸附铬的过程有可能是地表岩石和土壤中重要的地球化学过程,是影响铬在地表,特别是土壤中迁移、富集的重要因素．     

不同母质发育的东北黑土的粘粒矿物组成研究

东北黑土的成土母质主要是第四纪沉积物,在对红土母质和黄土母质上发育的两种东北黑土剖面土壤进行小于2μm粘粒的化学组成和XRD衍射分析基础上,研究这两种母质上发育的东北黑土的粘粒矿物组成。结果表明红土母质上发育的东北黑土风化脱硅作用较强,以1—1型或2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石,上层土壤粘粒中含有少量绿泥石,母质层含有大量的蒙脱石,不含有绿泥石。在成土过程中,伊利石大量存在,少量绿泥石逐渐形成,蒙脱石向蛭石转化;黄土母质上发育的东北黑土以2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石、少量的绿泥石,母质层粘粒中含有长石,经过脱硅作用逐渐消失,有些土壤的母质层粘粒中也含有蒙脱石,粘粒矿物分布相对均匀,矿物间的转化和演化相对简单。     

长期施肥对土壤颗粒粘粒矿物组成及其演变特征的影响

在湖北省武穴市长期定位试验的基础上,取不同施肥处理(施氮磷钾处理/NPK,氮磷钾-秸秆配施处理/NPKS)和荒地(HD)的土样,分离其耕层土壤(0～20 cm)不同粒级(2000 nm与450～2000、100～450和25～100 nm三个粒级)的土壤颗粒,并分析各粒级颗粒中粘粒矿物组合和氧化物的差异,揭示不同施肥措施下农田土壤颗粒中粘粒矿物的变化特征。结果表明,不同施肥处理土壤粘粒矿物的组成一致,均以高岭石为主,并都含有蛭石、HIV(1.4 nm过渡矿物)和伊利石,且随颗粒粒径减小矿物从2:1型向1:1型过渡;与荒地土壤相比,施氮磷钾处理中伊利石和蛭石减少,HIV增加,而氮磷钾-秸秆配施处理中则是伊利石减少,蛭石和HIV增加。随粒径减小,3种土壤颗粒中SiO_2和Fe_2O_3含量逐渐降低,Al_2O_3含量逐渐增加,其中各粒级颗粒的硅铝率和硅铁铝率也逐渐降低;与荒地土壤比,施氮磷钾和氮磷钾-秸秆配施处理各粒级颗粒的元素组成无明显变化,而硅铝率和硅铁铝率却有明显提高。3种土壤颗粒中游离态铁、铝含量的顺序为HDNPKSNPK,与铁游离度的变化规律一致,但非晶形铁、铝含量和铁的活化度变化不明显。各形态铁、铝氧化物的含量均随粒径减小而逐渐增大,与铁的游离度和活化度的变化规律一致。     

金云母—蛭石间层矿物分晶层晶体化学式的计算及意义

金云母－蛭石间层矿物由金云母晶层与蛭石晶层交叠排列而成，采用一般计算方法得出的晶体化学式不能充分揭示结构中金云母晶层与蛭石晶层各自的晶体化学特征。本文以化学成分分析与阳离子容量为基础，假定可交换性阳离子均为蛭石晶层层间阳离子，非交换性阳离子为金云母晶层层间阳离子，金云母晶层与蛭石晶层具有相同的八面体层等，计算出了结构中两种晶层的分晶层晶体化学式，确定了结构中两种晶层的比例和蛭石晶层的电荷数。并在此基础上讨论了新疆尉犁蛭石矿金云母－蛭石间层矿物的晶体化学特征。结果表明该方法设计合理，符合晶体化学原理，所计算的数据可靠。利用该方法计算出的两种晶层的比例为金云母－蛭石1：1规则间层矿物的确定提供了必要的依据。也为其它类似间层矿物的研究提供了一种计算分晶层晶体化学式的可行方法。     

CTA~+/蛭石插层复合物在乙醇水溶液中一维结构的变化研究

基于蛭石良好的阳离子交换性和吸附性及层间域的可膨胀性,对新疆尉犁蛭石矿的金云母-蛭石样品采用不同用量的季铵盐进行微波插层处理及插层后样品的乙醇溶液醇洗处理,并对处理后样品一维结构的变化进行了XRD分析,考察了插层剂用量和乙醇溶液浓度对CTA+/蛭石插层复合物最大底面间距的影响。结果表明:蛭石的最大底面间距随着CTAB用量的增加而增大,季铵盐阳离子在蛭石层间的排布模式也随用量的增加,发生由单层倾斜→双层倾斜的规律性转化。插层处理后的样品采用浓度为97%的乙醇溶液醇洗后,蛭石最大底面间距由5.08～4.35 nm减少至4 nm左右,季铵盐阳离子在层间全为单层倾斜排布;采用不同浓度的乙醇溶液对蛭石最大底面间距为4.69 nm的样品进行醇洗,随乙醇溶液浓度的增大,蛭石最大底面间距降低,并在浓度为60%时达到稳定值4.00 nm,随后随乙醇溶液浓度的增大,不再发生变化。季铵盐阳离子在蛭石层间域中以单层倾斜排布,倾斜角为53°±时最稳定。     

Al3+交换蛭石层间铝的赋存状态研究

利用阳离子交换实验方法,将天然蛭石转化为羟基Al3+型蛭石,通过X射线衍射、差热分析,研究铝离子在蛭石层间域中的赋存状态.结果显示,Al3+交换蛭石中的层间铝不能用KCl溶液将其提取出来,但可用柠檬酸钠溶液可以将其提取出来,是一种非交换性的聚合羟基铝.Al3+的离子电势虽然很高,但Al3+交换蛭石的脱水温度却低于蛭石原矿.表明Al3+进入蛭石层间域后发生水解反应,生成Al(OH)2+和Al(OH)2+从而降低了Al3+的有效离子电势,使其脱水温度降低.Al3+进入蛭石层间域后发生水解反应,其可能的水解反应式为[Al(OH2)6]3+〈=〉[Al(OH)x(OH2)6-x]3-x+xH+,其中x＜3.     

陕西潼关-河南灵宝蛭石定向晶片X射线衍射研究

采用定向晶片法对陕西潼关一河南灵宝蛭石进行了X射线研究，结果表明河南灵宝石板沟和陕西潼关李家乡蛭石矿“蛭石”的矿物组成主要为金云母．蛭石的规则或不规则间层矿物；程村藏马峪“蛭石”的矿物组成主要为罕见的大片状绿泥石．蛭石的间层矿物。对比样品的定向晶片法与粉末法的X射线衍射谱可以发现，定向晶片法更能揭示晶片中不同晶层的间层结构特点，特别是对于分结型间层矿物，可以从衍射谱图上直接确定分结型间层的组元。     

中国黄土中古土壤的发生学研究

应用形态学、微形态学、化学和矿物学研究了中国黄土中古土壤的发生学性状和成土过程。离石黄土(中更新世)中古土壤为发育程度(碳酸盐淋溶和粘化)不同的褐土型土壤。马兰黄土(晚更新世)中为生草过程强和粘化过程稍弱的灰褐土型土壤。全新世黄土中为碳酸盐淋溶和粘化过程均弱的弱度发育的碳酸盐灰褐土型土壤。午城黄土(早更新世)中可能是棕褐土。本文还探讨了黄土中古土壤在时间和空间上的演替和分类问题。     

铁细菌培养过程中低分子有机酸钠盐对含硫酸根铁矿物形成的影响

普遍存在环境中的低分子有机酸盐对氧化亚铁硫杆菌的矿化产物(施氏矿和黄钾铁矾等铁矿物)会产生影响,从而导致环境中有毒重金属迁移转化发生变化。本文探讨了低分子有机酸钠盐对铁细菌HX3成长过程中代谢产物铁矿物的影响,并利用XRD、FTIR、FESEM和EDS对形成的铁矿物进行了表征与分析。研究结果表明,低浓度低分子有机酸钠盐的加入对细菌氧化Fe~(2+)的影响不明显,但可加速黄钾铁矾的形成;苹果酸钠的加入较柠檬酸钠和草酸钠更利于施氏矿向黄钾铁矾转变。高浓度低分子有机酸钠盐(苹果酸钠、柠檬酸钠和草酸钠依次为20、40和40mmol/L)的加入对细菌培养过程中Fe~(2+)的氧化有抑制作用;抑制影响从大到小的顺序为:苹果酸钠柠檬酸钠草酸钠。该研究结果可为含氧化亚铁硫杆菌等铁细菌的酸性矿山废水中铁矿物的形成转化和生物矿化机理提供理论参考。     

河套地区土壤矿物组成分析及与各元素的关系

通过对河套地区土壤中矿物组成的分析研究,土壤中矿物组成中砂质成分主要为石英、长石、方解石,黏土矿物组合主要为伊利石、绿泥石和高岭石,此外还有角闪石等少量矿物成分。在砂土、粉砂土中石英、长石含量较高,在黏土质为主的土壤中黏土矿物含量增加。黏土矿物与石英以及长石呈负相关关系,与大多数元素呈明显正相关关系,黏土矿物对各元素具有明显吸附性;石英、长石与各元素含量呈负相关关系,说明其对元素不具有吸附性。     

成都经济区黄壤土壤剖面Pb形态分布特征及其影响因素

土壤剖面中不同形态铅迁移转化及其影响因素的研究对于了解Pb的土壤地球化学行为具有非常重要的意义。以四川省成都经济区农田生态系统黄壤剖面中不同形态Pb分布特征为例,探讨黄壤剖面中不同形态Pb的迁移转化影响因素及其生态危害性。结果表明:在黄壤剖面中,Pb总量表现为表层富集、深层稳定的特点;弱有机结合态含量表现为表层富集、深层稳定的特点,其他形态Pb含量剖面分布特征不明显;土壤中的Pb主要是以铁锰氧化态和残渣态为主,其他形态Pb含量所占比例较小;成土过程中,随着Pb总量的增加,稳定态Pb含量增加,而活动态相对减少;土壤pH值对各形态Pb含量分布影响较大,尤其是对碳酸盐结合态的影响显著;土壤总有机碳也是影响土壤中各形态Pb含量分布的重要因素之一,尤其是对有机结合态Pb含量影响显著;而随着土壤熟化程度的增加,黄壤剖面中的活动态含量增加,稳定态减少;剖面中的Pb迁移系数和生物可利用系数均较小,说明Pb不易向下迁移,容易在表层富集,对植物及人类有一定的危害。     

Geochemical characteristics of selected elements in iron–manganese cutans and matrices of Alfisols in central China

The elemental geochemistry of major, minor and trace elements in iron–manganese cutans and the corresponding matrix soils, collected from three Alfisols in central China, are studied using their chemical compositions as well as correlation and factor analyses. Fe–Mn cutans accumulate high concentrations of MnO₂ and Fe₂O₃. Mean values of these two elements in cutans are about 13.7 and 1.4 times higher than those in the matrix soils. pH, clay contents, extractable X-ray noncrystalline Fe (Feo) and the ratio of Feo to free Fe-oxide (Fed) in cutans are notably higher than those in the corresponding matrices. Cutans are also enriched in some bases and heavy metals. Averages of K, Na, Co and Pb concentrations are about 2.0, 1.4, 15.4 and 6.0 times higher than those in the matrices. Statistical analysis indicates that Co, Ni, Li, Cu and Zn are abundant in Mn minerals of cutans, while Pb exists mainly in iron minerals. Fe–Mn cutans constitute an active microzone of solid–solution–plant–air interaction, element movement and exchange in soils, which cause the contents of Fe- and Mn-oxides, elemental concentrations, and geochemical behavior of cutan to show marked differences in matrix soils.     

土壤中14过渡矿物的特征及其地质意义

14过渡矿物是广泛发育的典型成土作用产物,其矿物学特征及含量变化不仅能记录成土时期的气候、环境条件,也可以作为这些土壤发生分类和类型区分的依据。通过对有关14过渡矿物研究成果系统全面的分析,阐明了这种过渡矿物的谱学特征、层间离子类型、鉴定依据及其成因,并在此基础上提出对14过渡矿物的鉴定实验流程。此外,高分辨透射电子显微技术的应用给14过渡矿物的研究提供了极大的保障,利用高分辨透射电子显微镜可以研究14过渡矿物的形成、转化关系。14过渡矿物对气候环境十分敏感,且形成于特征的干湿交替、适度的风化及弱酸性环境条件,因此,这种过渡矿物有望作为成土时期的气候环境代用指标。     

铁锰氧化物在污染土壤修复中的作用

矿物学在环境科学中的应用将是21世纪矿物学研究的一个主要方面。土壤污染作为一个制约人类社会可持续发展的基本问题正受到日益广泛的关注，污染土壤的修复已成为环境科学研究的一个重点。污染土壤的修复技术主要有物理、化学、生物等方法，但是，它们都不同程度地存在着缺陷。众所周知，铁和锰是自然界中少数但常见的变价元素。含有变价元素和带有表面电荷的铁锰氧化物具有良好的表面活性，不仅对有毒有害的无机污染物具有良好的净化功能，而且对土壤中有机污染物具有氧化降解作用。利用这些矿物来修复污染土壤，具有成本低、无二次污染等优点，体现出天然净化作用的特色，展现出广阔的环境矿物学应用前景。     

可变电荷土壤和恒电荷土壤与氢离子相互作用机理

研究了可变电荷土壤和恒电荷土壤与H相互作用的机理，并比较了它们之间的差别，研究结果表明，氢离子输入土壤后可以转化为表面正电荷，可溶性铝和可交换性酸，但是由于土壤的组成和性质不同，不同土壤中H＋三种去向的贡献不同。H＋转化为表面正电荷是由于土壤表面Fe-OH,Al-OH的质子化造成的，因此H＋转化为表面正电荷的能力与土壤中氧化铁的含量密切相关，从而可变电荷土壤中H＋转化为表面正电荷的贡献比恒电荷土壤中的大。H＋转化为可溶性铝的能力与土教育部 的矿物组成密切相关，随着H＋输入量的增加，土壤中可溶性铝的含量也增加。可变电荷土壤中可溶性铝增加的顺序为红壤＞赤红壤＞铁质砖红壤，在H＋的加入量小于15mmol/kg时，黄棕壤的可溶性铝介于红壤和赤红壤之间，当H＋的加入量大于约15mmol/kg时，黄棕壤的可溶性铝略小于赤红壤，棕壤的可溶性铝明显小于红壤和赤红壤，但比铁质砖红壤高，恒电荷土壤的可变性酸量明显大于可变电荷土壤，但从总的看来，H＋加入量的变化对可交换性酸量的影响不大。     

Citrate sorption and biodegradation in acid soils with implications for aluminum rhizotoxicity

Citrate and other organic acids play an important role in the rhizosphere and pedogenic processes. Although secreting citrate from roots in response to Al and heavy metal stress has been recognized as a central mechanism for plants to avoid toxicity, the efficiency of root citrate on metal detoxification is still contradictory in acid soil with abundant oxide minerals that serve as a potential sorption site for citrate. The objective of this study was to investigate sorption and biodegradation of citrate in subtropical acid soils with different mineralogical properties. A batch experiment was conducted to assess the possible fates (adsorption and biodegradation) of citrate in the three acid soils (Cecil, Creedmoor and Norfolk) under microbial-active and inactive conditions. Citrate adsorption isotherms for all soils were adequately described by the Freundlich equation with the R² value being over 0.90. The Cecil soil had the highest affinity for citrate adsorption among the soils with 99% adsorption observed throughout the citrate concentration range, which was due primarily to the abundant Al and Fe oxides. Citrate sorption to the mineral phase significantly reduced its biodegradation by 56%, 65% and 99% for the Creedmoor, Norfolk and Cecil soils, respectively. The results suggest the efficiency of rhizosphere processes for Al detoxification by root-secreted citrate would be significantly reduced in acid soil with abundant Al and Fe oxides.