酸化土壤錶麵離子的反應動力學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王代長 著

圖書標籤:

• 酸化土壤
• 錶麵離子
• 反應動力學
• 土壤化學
• 環境化學
• 土壤汙染
• 離子吸附
• 土壤酸化機理
• 動力學模型
• 土壤環境

齣版社： 黃河水利齣版社

ISBN：9787807346913

版次：1

商品編碼：10531425

包裝：平裝

開本：大32開

齣版時間：2009-08-01

用紙：膠版紙

頁數：200

字數：200000

正文語種：中文

內容簡介

《酸化土壤錶麵離子的反應動力學》以“973”項目“土壤質量演變規律與持續利用”（G19990118）的子課題“紅壤酸化過程、緻害機理和調控理論”（G1999011801—3）的研究成果為主綫編著而成。全書共分12章，概述瞭酸沉降造成的土壤中養分離子的淋失，釋放齣緻害鋁離子和重金屬離子汙染物等問題，針對高質量紅壤的定嚮培育與農業持續利用對策，分析瞭紅壤質量演變潛在的危害因素、存在的主要問題和解決措施及未來的發展方嚮。
《酸化土壤錶麵離子的反應動力學》可供從事土壤學、農業生態學、環境科學及農學的研究、教學和生産人員閱讀參考，也可供各級政府的農業部門參考。

內頁插圖

目錄

前言
第一章 酸沉降對土壤加速酸化和環境的影響
第一節 土壤酸化
第二節 酸沉降的化學組成對土壤酸化的影響
第三節 酸沉降下重金屬離子的活化

第二章 酸沉降下土壤酸化過程的化學控製機製
第一節 鋁的緩衝機製
第二節 陽離子的緩衝機製
第三節 碳酸鹽的緩衝機製
第四節 SO固定的作用
第五節 有機質的緩衝作用
第六節 土壤酸化過程的化學控製機製與酸化模型
第七節 土壤錶麵的化學性質與雙電層理論

第三章 酸沉降對生態環境的影響
第一節 我國酸沉降的狀況
第二節 酸沉降對森林生態係統的影響
第三節 酸沉降對水生生態係統的影響
第四節 酸沉降對人類健康的影響

第四章 土壤K+離子反應動力學
第一節 土壤K+離子反應動力學
第二節 模擬酸雨對不同土層K+淋失規律的影響

第五章 土壤Ca2+離子反應動力學
第一節 酸沉降下H+-Ca2+在紅壤錶麵的動力學特徵
第二節 酸沉降下H+-ca2+在紅壤錶麵反應的能量特徵
第三節 模擬酸雨下Ca的解吸動力學

第六章 土壤H+和Al3+離子釋放動力學
第一節 酸雨淋溶對土層酸度的影響
第二節 模擬酸雨對酸性土壤鋁溶齣的影響
第三節 低分子量有機酸對鋁溶齣的影響

第七章 土壤磷的釋放動力學
第一節 酸性土壤上磷礦粉釋磷機理與農學效應
第二節 土壤吸附磷特性對磷礦粉供磷的影響
第三節 磷礦粉中磷和鈣溶齣動力學特性

第八章 土壤重金屬Cd的反應動力學
第一節 酸性土壤中重金屬Cd的吸附與運移特性研究
第二節 模擬酸雨下Cd的解吸動力學
第三節 有機酸解吸土壤及礦物錶麵Cd的動力學特徵

第九章 酸性條件下重金屬Pb的反應動力學
第一節 酸性條件下可變電荷土壤錶麵Pb2+-H+反應動力學特徵
第二節 酸性條件下紅壤錶麵Ph反應動力學的能量特徵

第十章 酸性條件下重金屬Zn的反應動力學
第一節 酸性條件下可變電荷土壤對鋅吸附動力學特徵
第二節 酸性條件下紅壤錶麵Zn2+-H+反應動力學的能量特徵

第十一章 酸性條件下重金屬Cu的反應動力學
第一節 酸性條件下可變電荷土壤對銅吸附動力學
第二節 酸性條件下H+-Cu在紅壤錶麵反應的能量特徵

第十二章 應用Multi-Langmuir模型評價土壤的錶麵特性
第一節 Multi-Langmuir模型
第二節 應用Multi-Langmuir模型評價土壤的錶麵電荷特性
參考文獻
附件
附件一
附件二

精彩書摘

交換態鋁、羥基鋁、有機配閤態鋁雖在量上不大，不到全鋁量的2％，卻是各級鋁形態中較活躍的部分，在生態環境和鋁形態轉化上具有重要意義。交換態鋁或羥基鋁都能與有機配體配閤形成有機配閤態鋁，有機配閤態鋁的形成使對生物有毒性的鋁形態（交換態鋁和吸附態羥基鋁等）轉化為無毒或少毒的形態。無論土壤中有機鋁含量的高低，在酸性條件下紅壤中有機絡閤態鋁都較無機態鋁相易活化。當有機鋁含量較低時，初期以有機鋁的活化為主，在持續酸性條件下有機絡閤態鋁活化量逐步減小，齣現明顯的虧損趨勢。紅壤因強烈風化，有機質大量氧化和淋失，含量相對較少，無機鋁的活化的重要性顯現齣來瞭，後期因有機鋁虧損程度增大，無機鋁活化的相對比例增大（硃茂旭等，2002a，2002b）。Mulder el al（1989）和Berggren et al（1998）研究瞭酸化的森林土壤，地錶土壤以有機絡閤態鋁活化占絕對優勢；當有機絡閤態鋁含量較高時，在持續酸性條件下有機鋁的虧損將會得到緩解。有機態鋁的虧損有著重要的生態環境意義，一旦有機態鋁庫虧損，鋁的活化能力將大幅度下降，土壤溶液中的可溶性鋁濃度也將下降，隨之而來的是土壤的酸緩衝能力下降，H+不能得到及時緩衝而導緻濃度升高。

前言/序言

　　隨著工業的快速發展，全球大氣酸沉降已被公認為是威脅地球自然生態係統及人類生存環境的全球性環境問題，近幾十年來受到國內外學者的廣泛關注。我國酸性降雨的化學組成以硫酸鹽型酸雨為主，頻率高、酸性強，甚至還檢測到pH值低至3.0的降雨；酸雨控製區涉及長江以南14個省、自治區和直轄市，且酸雨分布較嚴重地區廣泛分布著酸性和強酸性土壤，且對大氣酸沉降有較大的敏感性。
　　我國南方地區酸沉降汙染相當嚴重，已成為世界第三大酸沉降區，酸沉降造成的土壤酸化麵積正在迅速擴展，土壤酸化的程度也在加劇。酸沉降引發的土壤加速酸化過程及其後果已被人們越來越清楚地認識，其本質是外源氫離子進入土壤，並與土壤固相反應，釋放齣鋁離子和鐵離子等，水解後又産生新的氫離子，這種周而復始的循環反應緻使土壤加速酸化。在我國南方高溫多雨的氣候條件下，土壤酸化程度的加劇導緻土壤中養分離子的淋失，使土壤日趨貧瘠化，同時釋放齣緻害鋁離子和重金屬等汙染物，特彆是鋁離子和重金屬離子活化度提高，可能達到對植物生長有害的水平，使森林退化死亡、農作物減産及品質下降，並汙染地錶水和地下水，對農業發展及生態環境構成嚴重的威脅，從而成為製約土壤肥力質量、環境質量和健康質量的主要障礙因子。

酸化土壤錶麵離子的反應動力學：一本探索土壤化學奧秘的著作 引言 土壤，作為地球錶層的重要組成部分，不僅是植物生長的載體，更是億萬生靈賴以生存的物質基礎。它是一個復雜且動態的係統，其中包含著礦物質、有機質、水分、空氣以及各種生物。土壤的化學性質，尤其是其錶麵離子的反應動力學，直接影響著土壤肥力、養分的可利用性、重金屬的遷移轉化以及環境的汙染物吸附能力。理解這些動力學過程，對於農業生産、環境保護、生態修復以及地下水保護等領域都具有至關重要的意義。 《酸化土壤錶麵離子的反應動力學》一書，正是緻力於深入剖析土壤酸堿度變化（即酸化）對土壤錶麵離子行為的影響，並在此基礎上，對其反應過程的速率、機理以及影響因素進行係統而詳盡的闡述。本書並非泛泛而談，而是聚焦於土壤酸性環境中，各種重要離子（如氫離子、鋁離子、重金屬離子、鈣鎂離子、磷酸根離子等）在土壤礦物錶麵、有機質錶麵以及溶液中的相互作用、吸附解吸、沉澱溶解以及絡閤反應等動力學過程。 核心內容概述 本書首先從理論層麵，詳細介紹瞭土壤酸化的原因、過程及其對土壤化學環境的深遠影響。這包括瞭自然因素（如降雨淋溶、生物活動）和人為因素（如化肥施用、工業廢氣排放）對土壤pH值降低的貢獻。隨後，本書將重點放在土壤錶麵，對土壤礦物（如黏土礦物、氧化物、氫氧化物）和土壤有機質的錶麵化學性質進行深入剖析。我們將詳細探討這些錶麵基團（如羥基、羧基、氨基）在不同pH條件下的質子化/去質子化行為，以及它們如何成為各種離子吸附和反應的活性位點。 接著，本書將圍繞“反應動力學”這一核心概念，係統地闡述土壤錶麵離子反應的理論模型和實驗方法。我們將介紹平衡吸附理論（如Langmuir、Freundlich模型）在描述吸附飽和度和吸附量方麵的局限性，並重點轉嚮非平衡吸附和動力學模型（如準一級、準二級反應模型、Elovich模型），這些模型能夠更真實地反映吸附過程的速率和機製。對於溶液中的反應，本書也將探討離子交換反應、沉澱溶解平衡以及絡閤反應的動力學控製因素。 酸化土壤錶麵離子的具體研究 本書最引人注目的部分，在於其對酸化土壤中各類關鍵離子反應動力學的深入研究。 質子和氫氧化物離子的行為： 在酸化土壤中，過量的氫離子是導緻pH降低的主要原因。本書將詳細分析氫離子在土壤錶麵的質子化過程，以及它與其他錶麵基團之間的競爭性吸附。同時，氫離子的濃度變化也將直接影響到土壤溶液中其他離子的活動度和平衡狀態。 鋁離子的形態與反應： 隨著土壤pH的降低，土壤中原本固定的鋁礦物會溶解，釋放齣不同形態的鋁離子（如Al3+、AlOH2+、Al(OH)2+等）。這些鋁物種具有極強的錶麵吸附能力，尤其是在黏土礦物錶麵，它們會形成難以逆轉的吸附，影響土壤的陽離子交換量和養分有效性。本書將重點研究鋁離子在酸化土壤錶麵的吸附動力學、絡閤反應以及其對其他離子（如磷、鉀）有效性的影響。 重金屬離子的遷移轉化： 土壤酸化是重金屬（如Cd、Pb、Cu、Zn）在土壤中遷移和毒性風險增加的重要驅動因素。本書將詳細探討在酸化條件下，重金屬離子如何從土壤固相錶麵解吸，進入土壤溶液，並可能被植物吸收或淋溶至地下水。我們將分析重金屬離子與土壤有機質、黏土礦物錶麵基團之間的絡閤反應動力學，以及pH變化對其吸附解吸速率的影響。 二價陽離子（Ca2+、Mg2+）的交換動力學： 在酸化過程中，土壤中的鈣、鎂等必需營養元素常常被過量的氫離子和鋁離子所取代，導緻土壤養分流失。本書將深入研究酸化土壤中Ca2+、Mg2+等陽離子在土壤錶麵的交換動力學，以及其與Al3+等競爭性陽離子的平衡關係。 磷酸根離子的行為： 土壤磷是植物生長的關鍵營養元素，但在酸化土壤中，磷酸根離子容易與土壤中的鐵、鋁氧化物形成不溶性的磷酸鹽沉澱，從而降低其有效性。本書將剖析酸化條件下磷酸根離子與土壤錶麵（尤其是氧化物錶麵）的吸附解吸動力學，以及pH變化對其沉澱溶解速率的影響。 研究方法與應用 本書在介紹理論知識的同時，也注重實際應用。我們將詳細介紹一係列用於研究土壤錶麵離子反應動力學的實驗技術，包括： 靜態吸附實驗： 通過控製土壤樣品、吸附質濃度、pH值和反應時間，來測定平衡吸附量和吸附速率。 動態柱實驗： 模擬土壤中的淋溶過程，研究離子在土壤剖麵中的遷移和吸附動力學。 光譜學技術（如XPS, FTIR）： 用於錶徵土壤錶麵官能團的變化以及離子在錶麵的結閤狀態。 電化學方法： 研究土壤溶液中離子的活度以及錶麵電荷的變化。 模型模擬： 利用建立的動力學模型，預測不同條件下土壤離子反應的趨勢，並指導實際應用。 本書的研究成果，不僅能夠為土壤化學傢、環境科學傢、農業工程師提供堅實的理論基礎和實驗指導，更能在實際層麵提供重要的應用價值： 優化農業生産： 準確評估酸化土壤的養分狀況，製定閤理的施肥方案，提高養分利用效率，減少化肥流失。 環境保護與修復： 預測和控製重金屬在土壤中的遷移，為土壤汙染治理和修復提供科學依據。 水土資源保護： 評估土壤酸化對地下水水質的影響，指導可持續的水土資源管理。 氣候變化研究： 深入理解土壤酸化對土壤碳循環和溫室氣體排放的影響。 結論 《酸化土壤錶麵離子的反應動力學》一書，是一部集理論深度、實驗廣度與應用價值於一體的著作。它係統地揭示瞭土壤酸性環境中復雜的離子反應過程，為我們理解土壤的化學行為、預測其環境響應提供瞭關鍵性的視角。通過對這些動力學過程的深入研究，我們可以更好地保護和利用我們賴以生存的土壤資源，為構建可持續發展的未來貢獻力量。本書的每一個章節都凝聚瞭作者嚴謹的治學態度和對土壤化學的深刻洞察，旨在為讀者打開一扇通往土壤深層奧秘的大門。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個關於農業可持續發展的研討會上偶然接觸到這本書的推薦的，當時的主講人用瞭這本書中的一些實驗數據來支撐他的論點，這立刻激起瞭我的好奇心。坦白講，我對“動力學”這個詞匯嚮來有些敬而遠之，總覺得它意味著冗長、抽象的微分方程。但這本書成功地將這些看似冰冷的理論，與實際的作物生長限製因素緊密地聯係瞭起來。作者對於土壤溶液中活性鋁濃度的監測和預測方法論的探討，簡直是一場技術盛宴。他們不僅展示瞭如何通過精密的電化學技術來實時追蹤鋁離子的釋放速率，還探討瞭有機質對這些過程的緩衝效應。我印象非常深刻的是其中一章專門對比瞭濕法離子交換樹脂模型與真實土壤體係的適用性邊界，指齣在強有機質環境下，簡單模型的局限性，並提齣瞭一套修正參數的建議。這說明作者對實際操作中的復雜性有著深刻的理解，這本書的價值就在於，它不是停留在理論推演，而是提供瞭一套可以被驗證和修正的實驗操作指導方針，對於農田土壤修復專傢的我來說，這些細節至關重要。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的文字風格非常“學術”，以至於我初期閱讀時幾乎無法帶著輕鬆的心情去享受它。它沒有華麗的辭藻，也沒有引人入勝的故事敘述，全篇充斥著精確的術語和嚴密的邏輯鏈條。然而，正是這種毫不妥協的精確性，賦予瞭它強大的說服力。我尤其欣賞作者在處理“非理想”體係時的態度。土壤是一個典型的多相、非均相係統，任何模型都必然存在簡化。這本書的高明之處在於，它誠實地指齣瞭每一種模型（例如，Langmuir模型、Freundlich模型在酸性條件下的局限性），並展示瞭如何通過引入界麵電荷轉移的概念來提升描述的準確性。我感覺自己像是在跟隨一位極其耐心的導師，一步步地搭建起對土壤錶麵反應的認知模型。閱讀這本書，與其說是獲取知識，不如說是一種思維訓練，它教會你如何嚴謹地定義邊界條件，如何在不確定性中尋找最可靠的近似解。對於想在土壤化學領域深耕的人來說，這無疑是一部必經的“成人禮”。

評分☆☆☆☆☆

我以一個土壤物理化學專業研究生的身份來評價這本書，我想說，它的參考文獻列錶本身就是一座小型圖書館。作者在迴顧前人研究成果時，展現瞭極高的學術視野和批判性思維。他沒有簡單地羅列文獻，而是將那些看似矛盾的研究結果，通過引入不同的土壤礦物學背景或溶液化學條件，成功地進行瞭“調和”或“區分”。例如，他對濛脫石與高嶺石在低pH值下的錶麵羥基活化能的比較分析，清晰地揭示瞭不同粘土礦物在應對快速酸化衝擊時的反應差異。這本書的結構設計也非常精妙，從宏觀的滴定麯綫到微觀的量子化學計算輔助解釋，層層遞進，確保瞭讀者不會在某個知識點上掉隊。雖然對於一個剛接觸土壤科學的新手來說，某些章節的密度可能會讓人望而卻步，但對於已經具備基礎知識的讀者而言，這本書提供瞭一種將零散知識點整閤起來，形成完整知識體係的藍圖。它不僅僅是關於“反應動力學”，更是關於如何構建一個可靠的土壤化學預測模型的全景圖。

評分☆☆☆☆☆

這本《酸化土壤錶麵離子的反應動力學》的封麵設計得相當樸素，乍一看並不引人注目，甚至有些枯燥。我最初對它抱有的期待也僅僅是希望它能提供一些基礎的土壤化學知識。然而，當我翻開第一頁，閱讀到關於土壤酸性化過程的微觀機製時，我纔意識到這本書的深度遠超我的想象。作者似乎並未滿足於介紹那些教科書式的宏觀現象，而是執著於深入到離子交換和錶麵絡閤的分子層麵。書中詳盡地闡述瞭不同礦物晶麵對氫離子和鋁離子吸附能力的差異，那種對數據圖錶和實驗細節的引用，讓人感受到一種近乎偏執的嚴謹性。特彆是關於時間依賴性反應的討論，它並非簡單地套用一個通用模型，而是針對不同土壤類型，構建瞭多步或非均相反應動力學框架，這對於我們實際進行土壤改良的工程師來說，無疑是一份寶貴的參考資料。雖然閱讀過程需要極高的專注度，偶爾會因為復雜的數學公式而感到有些吃力，但每一次攻剋一個難點，都能帶來豁然開朗的體驗，仿佛透過顯微鏡看到瞭土壤粒子間那場無聲的化學戰爭。這本書更像是一本專業研究人員的案頭工具書，而不是麵嚮初學者的入門讀物，它迫使讀者去思考“為什麼”而不是僅僅接受“是什麼”。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的最大感受，是一種關於“尺度”的震撼。我們通常在實驗室裏進行離子交換實驗時，往往關注的是幾分鍾到幾小時的反應，追求快速平衡。然而，這本書將時間尺度拉伸到瞭幾個月甚至幾年的尺度，探討瞭長程風化和土壤老化過程中，錶麵絡閤體穩定性的緩慢演變。作者通過對不同時間尺度下的錶徵技術（如XPS、TEM與傳統化學浸提法的對比），清晰地展示瞭土壤錶麵結構是如何在長期的酸性脅迫下發生不可逆轉的結構重排。這種對“慢過程”的關注，極大地拓寬瞭我對土壤養分有效性與環境風險評估的認知。它讓我意識到，很多短期內看不齣的環境問題，實際上是纍積在緩慢反應動力學中的“定時炸彈”。這本書的敘事方式極為冷靜，但其揭示的現實意義卻極其深遠——它在無聲地提醒我們，土壤係統的惰性，並不代錶其不會變化，隻是變化需要更長的時間軸去丈量和理解。對於關注氣候變化和長期生態係統健康的讀者來說，這本書提供瞭一個不可或缺的、基於第一性原理的分析工具箱。