土壤中的无机、有机和微生物纳米/胶体颗粒,是土壤中最活跃的部分,也是土壤具有肥力和生态功能的物质基础。其大小主要集中于几十到几百个纳米的介观尺度范围内,具有特殊的界面尺度效应。土壤中纳米/胶体颗粒的聚集与分散以及颗粒间的相互作用深刻地影响到土壤中土壤侵蚀和农田面源污染等宏观现象的发生。然而由于测试手段的限制,目前对介观尺度土壤纳米/胶体颗粒之间聚集与相互作用的微观效应研究还未引起足够的重视。原子力显微镜是一种研究颗粒聚集与相互作用比较直观的显微工具。本文利用原子力显微镜在气相/液相中对粘土矿物蒙脱石纳米颗粒的聚集情况及相互作用力观测,分析颗粒聚集中的离子特异性效应,同时建立了液相条件下考虑离子特异性效应的描述颗粒间静电排斥作用的理论模型,并通过原子力显微镜的直接测定进行验证。本研究为离子与颗粒相互作用的理论研究提供实验上的支持,同时为进一步研究溶液中强电场体系颗粒聚集的特异性效应提供参照。得到了以下主要结果:（1）电解质溶液浓度显著影响着蒙脱石纳米颗粒的聚集,且聚集程度存在明显的离子特异性效应。随着前处理电解质溶液浓度增加,蒙脱石颗粒首先发生横向聚集,随后发生纵向聚集。在较低的10 mmol L^-1浓度条件下所有电解质体系中蒙脱石颗粒高度都在1 nm左右,Cs⁺体系下蒙脱石颗粒直径达到约300 nm而发生了横向聚集,其他离子体系颗粒直径均约为100 nm,未发生横向聚集。30 mmol L^-1体系中Li⁺、Na⁺、K⁺体系下的蒙脱石颗粒直径在80¹60 nm,高度在1¹.5 nm范围内,说明蒙脱石颗粒未发生明显聚集。Rb⁺作用的蒙脱石颗粒最大直径达到400 nm,高度最大达到4 nm左右,说明颗粒出现横向聚集,少部分出现横纵向聚集。Cs⁺体系中颗粒最大直径达到600 nm左右,最大高度达到27 nm,说明蒙脱石颗粒出现横纵向聚集。在高浓度的50 mmol L^-1体系中,Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺和Cs⁺体系中蒙脱石颗粒聚集的高度分别约为:0.7 nm、0.8nm、2 nm、2¹4 nm以及60 nm。说明K⁺体系出现微弱的叠加状态,Rb⁺体系中蒙脱石颗粒发生了强烈的聚集,纵向叠加最大可达10层左右,Cs⁺体系中聚集情况更加明显。（2）蒙脱石颗粒间相互作用力存在明显的离子效应效应。观察10 mmol L^-1、30 mmol L^-1、50 mmol L^-1的NaCl溶液处理的蒙脱石颗粒间的力谱特征发现:蒙脱石颗粒间的相互作用在2 nm处表现为吸引力,并且随着电解质溶液浓度增加,颗粒间吸引力增加。电解质浓度为10 mmol L^-1时,LiCl、NaCl、KCl、RbCl和CSCl溶液处理的蒙脱石颗粒表面的最大吸引力约为1² nN,颗粒之间的相互作用力相差不大,但是也能表现出离子特异性效应。电解质浓度为30 mmol L^-1时,蒙脱石颗粒表面的最大吸引力约为1³ nN。随着电解质浓度升高,不同电解质处理的蒙脱石颗粒表面对探针的最大吸引力增大,并且吸引力差异增大,而RbCl和CsCl处理的蒙脱石颗粒表面对探针的最大吸引力差异更大。每种浓度体系中蒙脱石颗粒间相互作用都表现出强烈的离子特异性效应。蒙脱石颗粒对探针的最大黏附力也存在显著的离子特异性效应,其顺序为Li⁺<Na⁺<K⁺<Rb⁺<Cs⁺。低浓度条件下,蒙脱石颗粒与探针间黏附力差异小,而高浓度体系下差异大。（3）建立了一种考虑离子特异性效应的直接预测颗粒间静电相互作用的理论和方法。获得了考虑离子特异性效应的颗粒表面电荷密度与中点电位的理论表达式,进一步计算颗粒间的静电排斥力,结合DLVO理论计算出颗粒间的净合力。结合原子力测定结果,推测出Li离子的电荷系数约等于1,Na的电荷系数约等于1.07。该理论和方法的提出,对进一步探索因土壤颗粒相互作用导致的土壤水分运动、土壤侵蚀与农田面源污染等系列环境问题提供理论基础。综上所述,通过原子力显微镜的直接观察,发现蒙脱石颗粒聚集中存在强烈的离子特异性效应,满足Li⁺<Na⁺<K⁺<Rb⁺<Cs⁺序列。在低浓度体系中颗粒主要发生横向聚集,随着浓度升高再进行纵向聚集。颗粒聚集程度越高,颗粒间吸引力以及黏附力越大。颗粒表面电荷密度影响颗粒间的静电斥力,进一步影响颗粒间相互作用。