近日，广东省科学院生态环境与土壤研究所研究员刘同旭团队成功开发了一种基于酸碱指示剂和固体漫反射光谱仪的原位测定干燥土壤和矿物表面pH的新技术。相关成果以封面论文的形式发表于《朗缪尔》（Langmuir）。

自然土壤和矿物常处于干燥或半干燥状态，其表面性质和界面环境行为与其悬浊液土壤和矿物体系有显著不同。目前，干燥土壤和矿物质的表面酸度不能通过悬浊液体系的电极法测定，而传统的NH₃程序升温脱附等固体酸检测方法在分析土壤和矿物的酸性时又会存在不可靠且复杂的问题。

期刊封面。研究团队供图，下同

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针对上述问题，研究团队在国家自然科学基金、中国博士后基金和广东省科学院发展专项资金等项目的资助下，开发了一种基于酸碱指示剂和固体漫反射光谱仪的原位测定新技术。通过该技术测定的干燥蒙脱石、高岭石、氧化铝、氧化硅、二氧化钛的表面pH（pH_surf）值比悬浊液体系电极法测定的pH低1.13-3.14。

同时，为探究干燥矿物和矿物悬浊液酸性差异，团队进行了不同水分矿物中抗生素的降解实验。实验显示，干燥矿物中抗生素明显更易降解，说明干燥矿物比矿物悬浊液具有更强的酸催化活性，反映出悬浊液体系电极法不能真实反映干燥矿物酸性，团队开发的测定新技术更具准确意义。

将酸碱指示剂与漫反射光谱相结合可以获得干燥矿物和土壤表面pH值。

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此外，该团队将我国红壤、黄壤、黑土等7个省份的自然土壤样品用基质BaSO₄稀释，通过固体漫反射光谱仪测定其pH_surf值，并利用金属氧化物和黏土矿物的pH_surf值与其悬浊液体系的pH值构建pH_surf与悬浊液pH标准曲线，再基于土壤悬浊液pH值计算得到土壤的pH_surf值。实验结果显示，两种固体漫反射光谱仪方法计算得到的pH_surf值保持一致，比悬浊液pH及其水分推外法得到的干燥土壤的pH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，该项新技术可用于研究干燥土壤、矿物、粉尘、生物炭等的酸性，能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撑。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c01668