6.3.3 钚假胶体稳定性
当水环境的p H 和离子强度等发生变化时，天然胶体的双电层厚度和胶体尺度也会发生相应变化，产生不利于胶体稳定的聚集和沉降行为，吸附在胶体表面的钚可能发生脱附。因此，天然胶体的稳定性直接关系到吸附在胶体表面的钚的稳定性，即关系到钚假胶体的稳定性。
1.离子浓度对聚沉动力学的影响
图6-12 钚假胶体悬浮体系中悬浮状态的土壤胶体浓度c 与Na＋浓度（a）、Ca2＋浓度（c）、pH（e）的关系，图（b）、（d）、（f）是式（6-11）的拟合结果[1]
图6-12（a）和（c）分别是Na+和Ca2+的离子浓度不同时，钚假胶体悬浮体系中土壤胶体的聚沉曲线。随Na+和Ca2+的离子浓度的增大，土壤胶体可表现出几个阶段的动力学聚沉特征。①当Ca2+的离子浓度为6.14×10-4mol/L 时，为一段聚沉过程，聚沉过程呈直线，21 h后土壤胶体质量浓度降低了29%。②当Ca2+的离子浓度为7.08×10-4mol/L和8.18×10-4mol/L，Na+的离子浓度为5.04×10-2mol/L 和7.00×10-2mol/L时，为两段聚沉过程：早期阶段c-t 呈直线关系，土壤胶体浓度c 降低约10%；随后发生快速沉降，胶体浓度急剧降低。③当Na+和Ca2+的离子浓度继续增大时，则为三段聚沉过程：在第三段的沉降后期，土壤胶体浓度降低超过70%，但变化平缓，这表明土壤胶体的碰撞-聚沉过程基本结束。当存在两段或三段聚沉时，体系内的土壤胶体不稳定。
土壤胶体中层状硅酸盐及氧化物的同晶置换、晶体边缘的断键、表面羟基的离解，使土壤胶体表面带负电荷[86]，图6-13为测量的胶体表面的Zeta 电位。胶体悬浊液中加入微量的钚（10-9mol/L）不会改变胶体表面的带电性质。但一定量强电解质Ca2+和Na+的引入则会使土壤胶体的Debye参数κ 增大，双电层厚度1/κ 减少。由于双电层被压缩，斥力随之减少，胶体间一经碰撞即可发生凝聚。随着胶团（凝聚体）体积的增大，沉降速度也比初始阶段明显加快。电解质的价态越高和浓度越大，碰撞产生凝聚的效率就越高，体系碰撞-凝聚需要的时间越短。Logistic函数可用于描述悬浊体系中土壤胶体从凝聚到沉降的过程，见式（6-11）。式中，特征时间Tc（h）和聚沉指数n 用于定量描述胶体的动力学聚沉行为，两参数的拟合采用最小二乘法。Tc反映胶体双电层受破坏的程度，与离子强度相关。Tc大，表明双电层受破坏的程度小，发生凝聚的胶体则需要较长时间才开始沉降。参数n 与电解质类型相关。c 是t 时刻呈悬浮状态的土壤胶体的质量浓度，mg/L；cf为t 无穷大时胶体的浓度，mg/L，且
=0。
图6-13 土壤胶体（＜1 μm）的Ze ta 电位[4]
图6-12（b）和（d）指出，电解质的价态和浓度越小，Tc越大，胶体间碰撞-凝聚需要的时间越长，体系相对稳定。式（6-11）能较好地反映较高浓度Na+和Ca2+对胶体聚沉的影响，聚沉指数n 分别为2.74±0.21和3.64±0.41，拟合优度大于0.99。Ca2+浓度为6.14×10-4mol/L时，由于双电层的破坏程度很小，胶体浓度的降低基本由胶体单体重力沉降引起，沉降过程为直线。
谢金川等将土壤胶体浓度降低80%时对应的离子强度定义为胶体的临界聚沉值（critical coagulation concentration，CCC），用内插法取得CCC（Na+）=0.081 mol/L，CCC（Ca2+）=9.8×10-4mol/L，CCC（Na+）/CCC（Ca2+）=82.6，大于DLVO 理论值（2/1）6=64。
2.p H 对聚沉动力学影响
图6-12（e）和（f）分别是p H 对土壤胶体稳定性的影响和Tc/n 拟合参数的结果。不同p H 对胶体的稳定性的影响有很大差异。p H=8.53时，胶体基本稳定，聚沉过程呈直线；当p H＜5时，很短的时间内碰撞-凝聚即可完成（Tc小），可直接观察到试管中大尺度胶团的快速沉降。结合高离子浓度时胶体稳定性的情况，可推测出低p H 时胶体稳定性被破坏的本质也是胶体间斥力能垒消失，出现第一引力势能最小值[91]所致。式（6-11）也能较好地反映胶体在低p H 时的聚沉过程，拟合优度大于99%，聚沉指数n为3.41±0.23，与n（Na+）和n（Ca2+）相当，表明在低p H 和高浓度的电解质溶液中，土壤胶体遵循大致可分为三阶段的聚沉过程。总之，在低离子浓度[＜CCC（Na+），＜CCC（Ca2+）]和高p H（＞7）时，土壤胶体动力学聚沉速度慢，钚假胶体相对稳定；反之，则快速聚沉，钚假胶体不稳定。