重庆市在土壤多尺度界面过程与调控研究上取得重要成果

2014-1-24 09:49 来源: 重庆市科委
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  在重庆市自然科学基金重点项目的资助下,西南大学李航教授研究团队在国际上首次发现土壤颗粒“电场-量子涨落”耦合效应,并且发现这种耦合效应是土壤团聚体破坏和土壤物质随水迁移的内在动力来源。这一发现实现了土壤界面反应、土壤颗粒相互作用和土壤物质迁移理论研究的重大突破,开启了基础土壤学研究的新大门,对其他学科领域具有普适性意义。

  在化学和生物化学中,长期以来人类关注能量最高、最活泼的价电子的行为,而忽略了原子内部大量的非价电子的作用。李航教授带领的土壤多尺度界面过程与调控研究团队通过对介观尺度上的颗粒(大分子与分子集团)相互作用的长期研究发现,在固/液界面附近“离子/原子/分子”中非价电子的能量将会出现超乎寻常的变化,该能量导致“离子/原子/分子”被强烈地极化,且极化率可达经典极化的一万倍左右;这一现象源于界面附近高达每米数亿伏特的强电场对“离子/原子 /分子”核外电子的量子涨落的放大作用,即“电场-量子涨落”耦合效应。

  对“电场-量子涨落”耦合效应的进一步研究还发现,“氮磷”不仅是水体富营养化发生的主要元素,而且是土壤氮磷流失的关键性动力因素。这有力推进了农田面源污染发生的内力驱动理论发展,为突破农田面源污染发生的土壤内部控制技术、实现非刚性多孔介质水热溶质传输速度的精确控制提供了新途径。