土壤中過(guò)量的鎳（Ni）會(huì)顯著改變土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能（Barceloux, 1999; Sparks, 2005）。這些變化會(huì)擾亂養(yǎng)分循環(huán)和有機(jī)物的分解，還可能間接危害依賴土壤的植物和動(dòng)物。因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和判斷殘留在土壤礦物表面的鎳含量及其反應(yīng)機(jī)制至關(guān)重要。最初，大多數(shù)關(guān)于水-土壤礦物界面化學(xué)行為的研究都集中在吸附過(guò)程上。逐漸地，一些研究表明，由于土壤物理和化學(xué)性質(zhì)、地理位置以及人類活動(dòng)等因素的影響，重金屬離子在土壤表面殘留的機(jī)制會(huì)發(fā)生變化（Ammar et al., 2014; Ford et al., 2001; Ikhsan et al., 2005; Jahiruddin and Chambers, 1986; James and Healy, 1972; McBride and Blasiak, 1979）。在這種情況下，固體-溶液界面處的表面沉淀物不斷被識(shí)別出來(lái)（Bhattacharya and Elzinga, 2018; Elzinga, 2012; Gou et al., 2022a; Gou et al., 2022b; Mo et al., 2021; Mo et al., 2023; Nachtegaal and Sparks, 2003; Oday et al., 1994; Tougerti et al., 2012; Xue et al., 2023）。
Liao和Selim（2010）指出，鎳在土壤中的吸附是一個(gè)高度非線性的過(guò)程，具有強(qiáng)烈的動(dòng)態(tài)行為。當(dāng)使用連續(xù)稀釋法脫附鎳時(shí)，鎳的脫附表現(xiàn)出強(qiáng)烈的不可逆性和滯后現(xiàn)象，這可能是由于表面沉淀所致。隨著光譜技術(shù)的進(jìn)步，許多研究人員通過(guò)X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）光譜對(duì)土壤礦物表面鎳沉淀的化學(xué)形態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)特定條件下，鎳會(huì)在蒙脫石（Mt）、葉蠟石、滑石、吉布bsite、伊利石和綠銹等表面生成相應(yīng)的沉淀物，如α-鎳氫氧化物（α-Ni(OH)2）、β-鎳氫氧化物（β-Ni(OH)2）、Ni-Al層狀雙氫氧化物（LDH）和Fe^II_0.67?xNi^II_xFe^III_0.33(OH)2-LDH（Elzinga, 2021; Hu et al., 2012; Huo et al., 2025; Scheckel et al., 2000; Siebecker et al., 2014; Zhao et al., 2017）。
與不斷進(jìn)行的深入定性研究相比，相應(yīng)的定量研究相對(duì)較少。Grundl和Sparks（1999）從溶解度的角度概述了鎳在土壤礦物表面的沉淀現(xiàn)象。他們認(rèn)為，表面沉淀發(fā)生在鎳離子（Ni^2+）濃度遠(yuǎn)低于Ni(OH)2溶解度限的情況下，這與礦物本身釋放鋁和硅有關(guān)。因此，表面的存在降低了沉淀所需的過(guò)飽和度。在關(guān)于鎳全生命周期老化模型的研究中，Ma等人（2013）預(yù)測(cè)了鎳在土壤固體表面的水解常數(shù)。該常數(shù)比純水系統(tǒng)中報(bào)道的鎳水解常數(shù)低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，這間接量化了鎳在土壤表面沉淀的更容易性。Zhu和Elzinga（2014）通過(guò)長(zhǎng)期批次動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)算了γ-氧化鋁表面Fe(II)-Al(III)-LDH沉淀物的溶解積（K_sp）。Bhattacharya和Elzinga（2018）也用這種方法估算了含有不同陰離子的Ni-Al-LDH相的平均K_sp。隨后，Huo等人（2025）首次從表觀溶解積（K_sp'）的角度定量給出了鎳在蒙脫石表面沉淀的具體反應(yīng)平衡常數(shù)。該常數(shù)比純水系統(tǒng)低大約1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。這一結(jié)果表明鎳更有可能在土壤礦物表面沉淀。Zhu和Elzinga（2014）通過(guò)長(zhǎng)期批次吸附實(shí)驗(yàn)（最長(zhǎng)約100天）結(jié)合基于活性的熱力學(xué)計(jì)算，估算了界面沉淀物的溶解積，假設(shè)沉淀相控制了平衡時(shí)的溶解金屬濃度。這種方法將宏觀吸收與相穩(wěn)定性聯(lián)系起來(lái)，但它依賴于平衡終點(diǎn)數(shù)據(jù)和幾個(gè)假設(shè)，并沒(méi)有明確捕捉到從吸附到沉淀的轉(zhuǎn)變過(guò)程。相比之下，本研究采用了Huo等人（2025）提出的朗繆爾-沉淀模型，從蒙脫石-水界面的吸附-沉淀等溫線推導(dǎo)出K_sp'，從而能夠確定沉淀的起始點(diǎn)，并評(píng)估K_sp'隨pH值、溫度和礦物負(fù)荷的變化情況。此外，由于純水系統(tǒng)中金屬(II)-Al(III)-LDH的K_sp估算存在不一致性（最大差異可達(dá)6個(gè)數(shù)量級(jí)）（Allada et al., 2006; Boclair and Braterman, 1999; Johnson and Glasser, 2003），文章在解釋礦物-水界面與純水系統(tǒng)之間K_sp差異的原因時(shí)遇到了一些困難。
目前尚未有系統(tǒng)研究影響表面沉淀化學(xué)行為的因素以及相應(yīng)沉淀物K_sp'的趨勢(shì)。因此，在本研究中，設(shè)計(jì)了批次保留（吸附/沉淀）實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改變不同的pH值、溫度、蒙脫石濃度和背景溶液的離子強(qiáng)度，探索不同條件下鎳在蒙脫石-水界面上的吸附-沉淀化學(xué)行為的變化。同時(shí)，使用朗繆爾-沉淀模型測(cè)量了蒙脫石-水界面處Ni(OH)2的K_sp'。這些研究結(jié)果將增進(jìn)對(duì)土壤礦物-水界面表面沉淀發(fā)生機(jī)制的認(rèn)識(shí)，并彌補(bǔ)了過(guò)去僅考慮吸附過(guò)程的表面絡(luò)合模型的預(yù)測(cè)偏差，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)土壤生態(tài)系統(tǒng)中鎳的生態(tài)毒性。
