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疏水性土壤看这里就明白了!
新闻
绿色引领生活
疏水性土壤看这里就明白了!
来源:
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作者:
欧阳琴
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发布时间:
2018-01-13
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7519
次浏览
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土壤疏水性就是土壤表面对水滴的不亲和性。与亲水性不同,水滴在疏水性土壤表面形成球形或者半球形而不是渗入土壤中…。全球很多土壤都具有疏水性,更常见于地中海气候条件下干旱季节的土壤中。目前国际上主要对土壤疏水性的影响因素、形成机理及其生态效应等方面开展了系统研究。已有研究揭示土壤质地、土壤含水量、土壤微生物活性、土壤有机质组分及含量等会影响土壤疏水性,而植被类型、气候环境、土壤干湿交替状况等也会对土壤疏水性产生影响。在土壤疏水性效应方面,土壤疏水性的存在是导致土壤不均匀入渗产生指流或者优势流的根本原因之一,导致水分和养分及其它溶质在空间上的分异,从而影响到植物种子萌芽、根系分布和生长状况,甚而影响到植被空间分布格局。不仅如此,土壤疏水性还对水文和地貌有影响,降低土壤入渗能力(特别是在暴雨情形下)、增加地表径流量和土壤侵蚀量。在疏水土壤中水分和溶质不均匀入渗模式下,疏水土壤中优势流会加速局部土壤溶质的浸出,加大土壤中污染物污染地下水的风险。
土壤疏水性是指土壤对水的亲和能力低,水对土壤的浸润时间从几秒到数小时、数天,乃至数周。双极性分子(含一条疏水长碳链和亲水氢氧链)附着在土壤颗粒上是导致土壤产生疏水性的主要原因,其中疏水性长链有机物对土壤疏水性产生起重要作用。这些疏水性长链有机物质主要来自于植物和土壤生物释放物,以及植物和动物的腐烂或燃烧物。植物释放疏水性有机物被认为是植物种群间竞争策略的一种形式,植物释放的疏水性有机物还可能有助于降低水分蒸发,在短期内可以减少根区养分淋失,并能抑制种间的竞争。土壤疏水性不仅受疏水性有机物含量及组分影响,还受气候、植被、土壤微生物、土壤本理化性质等影响。土壤疏水性对植物生长、地表和地下水文,以及土壤侵蚀都有重大影响,特别是在长期干旱后突发暴雨时,土壤疏水性可以增加地表径流,从而加剧土壤侵蚀。
问题
水通常被认为是通用溶剂。易溶于水的材料是亲水的。希腊词根,揭示了它的意义:水(意思是水)和亲爱的(意思是爱或亲和)。疏水物质不能溶于水。使物质“爱”或“恨”水的区别归结为极性。水是一种极性无机化合物。氧的两个不成对的电子通过与两个氢原子的电子结合而配对。极性水分子的原子几何形状使得氧中的电子对分布变得倾斜,并且水分子获得正极和负极。这种具体的安排使水成为通用溶剂。氧的两个非共享电子对吸引其他水分子的氢或极性亲水分子,形成弱氢键。极性分子只会与其他极性分子混合形成溶液。疏水性分子是非极性的,这意味着它们由于存在相同数量的质子和电子而具有电荷平衡。因为非极性分子缺乏电荷 - 电荷关系,所以它们不能与极性分子如水分相互作用。
当土壤颗粒被各种非极性疏水性有机材料包覆时,土壤变得疏水。这些涂料形成的原因有很多,但其负面影响是清晰的,容易识别的。如果一滴水在表面上成珠并且在5秒后没有穿透土壤表面,则土壤可以被表征为疏水的。
解决方案
问题出现了,我们该如何弥合极性与非极性之间,水之爱与水恨之间的鸿沟?答案当然是润土增效剂(或润湿剂)。润土增效剂分子是两亲化合物。润土增效剂具有疏水性和亲水性分子。润土增效剂疏水部分附着到疏水性污垢颗粒上,而润湿剂的亲水部分与水分子形成弱氢键。
润土增效剂的加入有效地抵消了疏水性污垢颗粒的拒水性,并且允许水渗入到先前的拒水性土壤中。
不是所有的润湿剂都是相同的
虽然润湿剂的基础科学并不复杂,但重要的是要记住,并非所有润湿剂都是润土增效剂。自从Aquatrols推出世界上第一个商业销售的润土增效剂以来,近六十年来已经开发出新的配方和技术。取决于表面活性剂化学类型和土壤条件,这些进步导致了性能特征的巨大差异。
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