土壤胶体颗粒相互作用影响土壤团聚体的形成、稳定与分散，从而影响土壤结构空隙状况，进而影响水、气、热的运动，微生物活动，土壤抗侵蚀能力等宏观过程的发生。土壤胶体颗粒表面带有大量负电荷，其颗粒间的相互作用一般用Derjaguin-Landan-Verwey-Overbeek（DLVO）理论来描述。根据DLVO理论，胶体悬液的稳定性取决于悬液中颗粒间的斥力位能和引力位能的相对大小。然而，近期大量研究表明，经典的 DLVO 理论在许多体系中失效了，失效的原因在于该理论忽略了离子特异性效应。研究表明，离子与带电胶体颗粒表面间反应的离子特异性效应深刻影响着土壤胶体颗粒间的相互作用，进而影响着胶体颗粒的凝聚动力学过程。长期以来，人们认为离子水合是离子特异性效应的主要原因，但近期研究发现，土壤体系中离子的非经典极化才是离子特异性效应的主要原因。对于H+这种特殊的一价离子而言，其核外没有电子存在，因而无极化可言。那么与可极化的一价金属离子比较，H+的离子特异性效应有什么新的特征呢？为回答此问题，本研究选取两种含可变电荷胶体的材料：黄壤胶体和胡敏酸胶体（HA），通过 H+/Li+/Na+/K+/Cs+引发胶体凝聚的比较研究，结合 Zeta 电位分析和红外光谱分析等手段，揭示H+及其它一价金属离子在胶体凝聚中的离子特异性效应与机制。　　（1）单一阳离子存在下黄壤胶体的凝聚动力学研究表明，在H+、K+、Na+三种一价阳离子所引发的凝聚中，不论是凝聚速率、凝聚活化能和临界凝聚浓度都存在着很大差异，表现出了强的离子特异性效应。H+、K+、Na+引发黄壤胶体凝聚的凝聚速率遵循H+＞＞ K+＞ Na+序列。例如当电解质浓度为0.8 mmol L-1时，H+引发黄壤胶体凝聚的平均凝聚速率为136.9 nm min-1，而此浓度下K+、Na+不能导致黄壤胶体发生凝聚；当电解质浓度提高到10 mmol L-1时，K+、Na+引发黄壤胶体发生了凝聚，而K+所引发的凝聚其速率是Na+的2.7倍。而与之对应的临界聚沉浓度则遵循H+(0.88 mmol L-1)＜＜ K+(12.40 mmol L-1)＜ Na+(23.01 mmol L-1)序列。同时，黄壤胶体凝聚的活化能也遵循H+＜＜ K+＜ Na+。比如，当电解质浓度增加至10 mmol L-1时，H+、K+、Na+引发黄壤胶体凝聚的活化能分别为0、0.14和0.46 kT。实验采用的黄壤胶体的表面电荷密度为0.192 C m-2，这表明，黄壤胶体颗粒周围存在很强的电场，黄壤颗粒的凝聚速度取决于上述一价阳离子对该电场影响的程度。Zeta电位测定结果表明，由于K+的极化率高于Na+，导致K+更强烈地吸附在胶体表面从而更强烈地屏蔽黄壤颗粒周围的电场，比如，当 K+/Na+离子浓度都为 10 mmol L-1时，黄壤的zeta电位分别为-29.33 mV和-37.14 mV，K+存在下黄壤胶体的zeta电位显著偏低，导致K+存在时的黄壤凝聚更易发生。由于H+与黄壤胶体表面上的O之间发生了共价键吸附，因此与K+比较，H+降低电场的能力更强。例如当H+/K+离子浓度均为0.5 mmol L-1时，黄壤的zeta电位分别为-16.65 mV和-41.45 mV，因此H+更能促进黄壤颗粒的凝聚。　　（2）单一阳离子存在下HA胶体的凝聚动力学研究表明，当H+低至30 mmol L-1时HA胶体颗粒将发生快速的凝聚，平均凝聚速率达到201.7 nm min-1。而对于Li+/Na+/K+/Cs+而言，即使其浓度提高到900 mmol L-1时，仍然未见HA胶体的凝聚。这表明，H+能够有效地降低HA周围的电场，而Li+/Na+/K+/Cs+则不能。红外光谱分析表明，H+与HA胶体颗粒表面羧基、羟基官能团间发生了共价键合作用，从而中和了胶体颗粒表面的负电荷，大大降低 HA 颗粒表面的电荷密度，从而降低了HA颗粒间的静电排斥压，引发HA胶体颗粒的快速凝聚。而Li+/Na+/K+/Cs+则主要通过压缩胶体颗粒双电层来屏蔽 HA 颗粒的电场，而难以通过降低表面电荷密度来降低电场强度，所以Li+/Na+/K+/Cs+难以有效地引发HA的凝聚。　　（3）H+与Li+/Na+/K+/Cs+组合对黄壤胶体、HA凝聚动力学的影响：当胶体悬液中H+浓度增大时，胶体凝聚速率显著增加，且表现出了显著的离子特异性效应。例如黄壤胶体悬液中H+浓度由10-8mmol L-1提高至0.1 mmol L-1时，电解质浓度为0.3 mmol L-1的Na+、K+引发黄壤胶体凝聚的速率由0迅速增至20.2、26.8nm min-1，活化能由无穷大迅速降低至0.66、0.32 kT， 与之对应的CCC则由23.01、12.40mmol L-1降低至1.29、1.20mmol L-1。而在HA悬液中，H+浓度为10-8mmol L-1时，即使Li+/Na+/K+/Cs+浓度高至900 mmol L-1时，HA仍不发生凝聚，当H+浓度提高至5 mmol L-1时，Li+/Na+/K+/Cs+将引发HA的凝聚，并表现出凝聚中的离子特异性效应，Li+、Na+、K+、Cs+引发HA胶体凝聚的凝聚速率遵循Cs+＞K+＞Na+＞Li+序列，凝聚活化能遵循Cs+＜K+＜Na+＜Li+。例如当电解质浓度25 mmol L-1时，Li+、Na+、K+、Cs+引发HA凝聚的速率分别为5.92、19.09、41.31、68.43 nm min-1；凝聚的活化能分别为1.02、0.29、0.27、0.21 kT。而与之对应的CCC则遵循Li+(203.8mmol L-1)＞Na+(151.7mmol L-1)＞K+(72.14mmol L-1)＞Cs+(56.66 mmol L-1)序列。随着H+浓度进一步增大，Li+/Na+/K+/Cs+将引发胶体发生更快速的凝聚，并表现出强烈的离子特异性效应。例如当 HA 中 H+浓度进一步提高至 10 mmol L-1，电解质浓度为20 mmol L-1时Li+、Na+、K+、Cs+引发HA胶体凝聚的凝聚速率遵循Cs+（138.1nm min-1）＞ K+（102.0nm min-1）＞ Na+（66.61nm min-1）＞Li+（40.10nm min-1）序列，而与之对应的CCC则遵循Li+(80.11mmol L-1)＞Na+(54.42mmol L-1)＞ Cs+(35.61mmol L-1)＞ K+(32.78mmol L-1)序列。Li+/Na+/K+/Cs+则通过它们极化率的差异（Cs+＞ K+＞Na+＞Li+）引起静电屏蔽效应的差异，进而带来凝聚效应的差异，并最终导致H+＞ Cs+＞ K+＞ Na+＞Li+的离子特异性序列。　　基于上述研究结果，我们可以得出以下几点结论：（1）不论是是黄壤还是HA，它们的凝聚过程都表现出强烈的离子特异性效应，而且都遵循同样的离子特异性序列：H+＞Cs+＞K+＞Na+＞Li+。（2）不论是以无机粘土矿物为主的黄壤还是纯粹的有机胶体HA，H+都是通过其与表面官能团之间的共价键合作用来引发胶体颗粒的凝聚，而Li+/Na+/K+/Cs+则主要通过它们对扩散层的压缩来引发胶体颗粒的凝聚。（3）由于H+通过中合表面负电荷来降低颗粒间静电斥力，从而更有效地促进凝聚；Li+/Na+/K+/Cs+则通过它们极化率的差异（Cs+＞K+＞Na+＞Li+）引起静电屏蔽效应的差异，进而带来凝聚效应的差异，并最终导致H+＞Cs+＞K+＞Na+＞Li+的离子特异性序列。