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可溶鹽包括易溶鹽中溶鹽難溶鹽三種。常見的可溶性鹽有KCl 、K2SO4、K2CO3、KNO3、NaCl、Na2SO4、Na2CO3等。一般都具有較大的溶解度,在低礦化度的地表水和地下水的溶解作用下可產生強烈的溶蝕作用,對地面和地下工程岩體穩定性或滲透性造成嚴重的影響。

中文名:可溶鹽

外文名:Soluble salts

應用學科:環境工程

應用領域:環境生態

屬 性:物質

分 類:易溶鹽、中溶鹽和難溶鹽

簡介

可溶鹽一般都具有較大的溶解度,在低礦化度的地表水地下水的溶解作用下產生強烈的溶蝕和淋失,不僅導致基礎沉陷變形,而且往往形成大的地下水滲漏帶或地下塌陷帶,並因此對地面和地下工程岩體穩定性或滲透性造成嚴重的影響。特別是水利工程建設如不採取專門可靠的封閉措施,使原有滲漏帶擴大或形成新滲漏帶,就有可能產生嚴重後果。

可溶鹽的溶解性

可溶鹽的溶解性受兩方面因素的控制。一方面受可溶鹽本身的溶解度、純度及分布產狀特徵等因素的控制,在相同環境水作用下,可溶鹽本身的溶解度越大,純度越高,分布越連續,則溶解越強烈;另一方面還受環境水的離子濃度、水溫及水的循環交替條件的控制,對於一定的可溶鹽,環境水的離子濃度越低,溫度越高,水的循環交替條件越好,則溶解越強烈。以下試驗也說明了上述規律:在低礦化水浸泡作用下,被溶解的主要離子為SO4和Ca,即幾乎為石膏硬石膏,而Cl、K、Na、Mg離子溶解量很低,隨着浸提次數的增加,石膏和硬石膏的溶解量迅速減少。第一次浸提時,試塊表面可以看出一些凹坑,隨着浸提次數的不斷增加,溶解作用向內發展,凹坑就發展成小溶孔。另外從漢江王甫洲壩區地表水和地下水的化學成分明顯的垂直分帶性看,也反映了淡水對石膏岩石的溶蝕現象。

可溶鹽的溶蝕性

含可溶鹽岩體的溶蝕性與岩石的透水性、水流的礦化度和流量、可溶鹽的含量及氣候等因素有關,岩石的透水性強,水流的礦化度低,水流量大,可溶鹽含量高,氣候溫暖潮濕,則岩體的溶蝕性越強;反之,溶蝕性越弱。 [1]

分類

可溶鹽包括易溶鹽、中溶鹽和難溶鹽三種。易溶鹽是指氯化鹽類,碳酸鹽硫酸鹽(NaCI、KCI、Na2SO4、Na2CO3);中溶鹽是指石膏(CaSO4);難溶鹽是指碳酸鈣(CaCO3)。

可溶鹽的種類和含量與黃土的成岩作用有關,影響着黃土的工程性能。當可溶鹽是固態時,對土粒起膠結作用;當其溶解呈離子存在於土中時,其中的陽離子和土粒表面吸附的陽離子發生置換。這兩種不同作用對黃土的工程性能都有較大的影響。

中溶鹽(CaSO4)含量愈多,則濕陷性愈大,不僅如此,因為CaSO4多呈次生結晶分布在黃土的孔隙中,當黃土中氯離子(NaCl,KCI)溶解後,由於濃度大,尚能加速CaSO4的溶解,惡化黃土的工程性能。 難溶鹽(CaCO3)在黃土中既起骨架作用,又起膠結作用。當碳酸鈣呈碎屑狀分布在黃土中時,它便是土中骨架的一部分;當它以薄膜狀分布或與粘土混在一起成聚合體時,它便起膠結作用。起膠結作用的碳酸鈣對濕陷性有明顯的影響。如蘭州黃土和陝西武功黃土碳酸鈣含量相當(9%~14%),但蘭州黃土的碳酸鈣呈碎屑狀分布的多,起膠結作用的少,而武功黃土呈碎屑的少,起膠結作用的多。因此蘭州黃土濕陷性大於武功黃土。 [2]

測定方法

常用的測定可溶鹽總量的方法有質量法、電導法離子加和法(計算全鹽)。質量法系傳統的經典方法,其測定手續較為繁瑣。在測定過程中有兩個問題不易解決:首先,烘乾過程中NaHCO3可能分解,使測定結果偏低;其次,鹼化土壤的提取液往往含有一定數量的膠體微粒,使測定結果偏高。由於電導法、簡單易行,尤其適合大批量標本分析,故多採用。 [3]

土壤浸出可溶鹽

純水是電的不良導體,然而,增加水中的溶解鹽數量,則以成比例地增大溶液的導電能力(電導率)。因此,水中溶解的可溶鹽數量與其電導率是密切相關的。溶鹽數量與土壤溶解浸出液導電性的一致性使鹽濃度、滲透壓、陽離子(或陰離子)總濃度與導電性之間產生了一些有用的線性關係。

單個的鹼性陽離子(鈣、鎂、鉀、鈉)的濃度也可以從土壤溶解浸出液中獲得。表示土壤的鹼金屬或鈉的有害程度的鈉吸附比(SAR)可以進行計算。 裝置和試劑

裝置:

錐形燒瓶250毫升燒杯濾紙振盪機電導儀(Fisher型、型號No.09-324-120或同類裝置)電導池(Fisher型、型號No.08-324-28或同類裝置)布氏漏斗抽濾瓶真空泵原子吸收分光光度計

藥劑及製備

偏磷酸鈉(NaPO3)6 0.1%,將0.1克偏磷酸鈉溶解於100毫升的去離子水中;

氯化鉀(KCI) 0.01當量,將0.74克氯化鉀溶於去離子水中,定容1升;

七水氯化鑭(LaCl3) 8.7%,將132.23克七水氯化鑭溶於去離子水中,定容1升;

氯化鋰(LiCl) 0.14當量,將6.358克氯化鋰溶於去離子水中,定容1升。

提取方法

①1:1土水比提取法

稱200克(或其他適當大小的數量)風乾土樣放入燒瓶內,加入足夠的去離子水使烘乾土壤與水的比例達到1:1。塞緊燒瓶,並使其在振盪機上振動1小時。用42號魏特邁之類耐壓濾紙過濾懸浮液。如果濾液是渾濁的,則須再過濾,或用新土樣重複整個步驟。所獲得的每25毫升浸出液中添加1滴0.1%偏磷酸鈉溶液。

②水飽和土漿提取法

以少量去離子水逐漸加入盛有400克風乾土樣的燒杯或其他適當大小的容器中,直至達到飽和點為止。當土漿象反射出光線一樣閃光時即達到飽和點。加水時,應當用調刀不斷攬拌土漿。蓋好容器以防止蒸發,並讓其混合4-24小時。混合期間,土漿應當保持閃光。混合1小時後,要檢查土漿,如果土漿失去光澤,則應添加足夠的水混合,以使其重新閃光。如果土漿使水停留於其表面上,則應加入足夠的風乾土壤並充分混合,直至閃光恢復為止。

混合後,把土漿轉入一個帶有耐壓密頭的濾紙的布氏瓷漏斗中,並把漏斗放到抽濾瓶上,用泵抽吸該系統以提取土壤溶液。所獲的每25毫升浸出液中加入1滴0.1%的偏磷酸鈉。為提取試驗所需的足夠量的土壤溶液,砂質土壤要比粘土土壤需要更多的風乾土樣。

電導率

連接到自動調整電導儀上的電導池應在25℃、0.01當量氯化鉀溶液(每升0.7456克氯化鉀)中校正到1.41毫姆歐/厘米。土壤浸出液的電導率然後用等分試樣測定。(注意:每份土壤浸出液,可獲得一個pH讀數)電導率與其他土壤性質的關係如下:

鹽濃度,微克/毫升 = 640×電導率(毫姆歐/厘米)

陽離子(或陰離子)總濃度,毫克當量/升=10×電導率(毫姆歐/厘米)

滲透壓,25℃= 0.39×電導率(毫姆歐/厘米)

可溶性陽離子

原子吸收光譜法測定土壤浸出液中的可溶鈣離子、鎂離子、鉀離子、鈉離子的濃度。用於測定鈣、鎂、鉀、鈉的抑制劑溶液如下:

鈣、鎂:添加足夠的氯化鑭溶液到每份土壤浸出液試樣中。使其最終體積濃度達10%。

鉀、鈉:添加足夠的氯化鋰溶液到每份土壤浸出液中,使其最終體積濃度達10%。

製備鈣離子(0-0.4毫克當量/升)、鎂離子(0-0.1毫克當量/升)、鉀離子(0-0.1毫克當量/升)、鈉離子(0-1.0毫克當量/升)標準溶液。標準溶液必須含10%的相應的抑制劑溶液。原子吸收裝置應當調整到能讀出每個元素的上下標準值。其結果應當表示為每升溶液中陽離子的毫克當量數。

視頻

探究可溶性鹼和某些鹽的反應

參考文獻

  1. [徐瑞春著.紅層與大壩:中國地質大學出版社,2003年11月第1版]
  2. [關文章著.濕陷性黃土工程性能新篇:西安交通大學出版社,1992.6]
  3. [林大儀主編.土壤學實驗指導:中國林業出版社,2004年07月第1版]