学者们开发了一种新的干燥土壤和矿物表面pH原点测定技术

近日，广东省科学院生态环境与土壤研究所研究员刘同旭成功开发了一种基于酸碱指示剂和固态漫反射光谱仪原点测量干燥土壤和矿物表面pH的新技术。相关结果以封面论文的形式发表在朗缪尔(Langmuir)。

自然土壤和矿物通常处于干燥或半干燥状态，表面特征和界面环境行为与悬浮液土壤和矿物系统有显著不同。目前，悬浮液体系的电极法无法确定干燥土壤和矿物质的表面酸值，传统的NH3程序加热脱附等固体酸检测方法在分析土壤和矿物酸度时存在不可靠和复杂的问题。

针对上述问题，研究小组在国家自然科学基金、中国博士后基金和广东科学院发展专项基金的支持下，开发了一种基于酸碱指示剂和固态漫反射光谱仪的原点测定新技术。干燥蒙脱石、高岭石、氧化铝、氧化硅和二氧化钛的表面pH值(pHsurf)该值低于悬浊液体系电极法测定的pH值1.13-3.14。

同时，为了探索干燥矿物和矿物悬浮液的酸性差异，该团队对不同水矿物中的抗生素进行了降解试验。试验表明，干燥矿物中的抗生素显然更容易降解，表明干燥矿物比矿物悬浮液具有更强的酸催化活性，反映了悬浮液系统的电极方法不能真正反映干燥矿物的酸性，团队开发的新技术具有更准确的意义。

此外，该团队用基质Baso4稀释了中国红壤、黄壤、黑土等7个省份的自然土壤样品，通过固态漫反射光谱仪测定其pHsurf值，并利用金属氧化物和粘土矿物的pHsurf值与悬浮液体系的pH值构建pHsurf和悬浮液pH值的标准曲线，然后根据土壤悬浮液的pH值计算土壤pHsurf值。试验数据显示，两种固态漫反射光谱仪计算的pHsurf值是一致的，比悬浮液pH及其水推外法更能准确反映干燥土壤的表面酸性。

论文通讯作者刘同旭表示，该新技术可用于研究干燥土壤、矿物、粉尘、生物炭等的酸性，为干燥环境中材料界面污染物、微生物、有机碳等环境行为的研究提供技术支持。