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摘要
碳酸钙是黄土母质发育土壤的重要胶结物质，对土壤团粒结构的形成具有重要作用。本文采集了碳酸盐褐土中的碳酸钙结核，采用物理分散法和化学分散法分别提取得到褐土碳酸钙结核纳米颗粒和褐土碳酸钙结核胶体，并以工业纳米碳酸钙作为对照对其胶体特性进行研究。采用X射线衍射仪、zeta电位仪和动态光散射仪对褐土碳酸钙结核胶体和工业纳米碳酸钙的矿物组成、zeta电位和胶体稳定性进行了表征。结果表明：褐土碳酸钙结核胶体、褐土碳酸钙结核纳米颗粒和工业纳米碳酸钙的初始颗粒直径分别为224.24、88.01和98.50nm，而褐土碳酸钙结核胶体和褐土碳酸钙结核纳米颗粒的多分散度高于工业纳米碳酸钙。褐土碳酸钙结核胶体中方解石含量为70.3%，其次含有石英、长石和伊利石等矿物；褐土碳酸钙结核纳米颗粒主要含有方解石和伊利石，含量分别为48%和45%。3种碳酸钙胶体表面均带负电荷，其zeta电位绝对值均随着溶液pH的增大而增大。褐土碳酸钙结核胶体在NaCl和CaCl2溶液中的临界聚沉浓度分别为538.01mmol/L和2.08mmol/L，褐土碳酸钙结核纳米颗粒在NaCl和CaCl2溶液中的临界聚沉浓度为82.18 mmol/L和1.11 mmol/L，而工业纳米碳酸钙的临界聚沉浓度为80.37 mmol/L和1.59 mmol/L。3种碳酸钙胶体的矿物组成差异是引发其凝聚行为差别的内在原因，化学分散剂的表面修饰作用、颗粒直径大小和溶液化学条件也是影响胶体稳定性的重要因素。本文研究结果表明，碳酸钙胶体的可变电荷特性可能是其具有胶结特性的本质原因，其对石灰性土壤团聚体结构的影响还需要进一步深入研究。
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单位黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室; 农业部; 西北农林科技大学; 中国科学院水利部水土保持研究所
