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防忽悠!一文让水产人彻底懂了腐殖酸

2017-7-17 18:58| 发布者: 一片云| 查看: 1928| 评论: 0|来自: 水产人科普平台

摘要: 由于腐植酸不是纯物质,是类型物质,是复杂的混合物。它的组成随来源不同而差异很大,再加上,近几年来通过发酵制取腐植酸的性质仍在界定之中,只是把这一类性质接近的物质统称为“腐植酸”。广泛意义上的腐植酸概念 ...
   中国水产频道报道,
  

  腐殖酸,土壤的灵魂
  
  “腐植酸”之名
  
  “腐植酸”这个名词至今也还是个问题。土壤学家强调它形成过程中的微生物作用,坚持叫作“腐殖酸”。而煤炭化学家则以其主要是由植物演化而来,认为应该叫作“腐植酸”。目前,在行业应用领域内,一般通用“腐植酸”。
  
  腐植酸的概念
  
  由于腐植酸不是纯物质,是类型物质,是复杂的混合物。它的组成随来源不同而差异很大,再加上,近几年来通过发酵制取腐植酸的性质仍在界定之中,只是把这一类性质接近的物质统称为“腐植酸”。广泛意义上的腐植酸概念为:动植物遗骸,主要是植物遗骸,经过微生物的分解和转化,以及地球化学的一系列过程造成和积累起来的一类有机物质。
  
  腐植酸作用机理
  
  土壤有机质主要分成两大类:一类是新鲜的和分解不完全的动植物残体;另一类是腐殖质。
  
  腐殖质中除包括有机残留物、进一步分解的产物和微生物再合成的产物外,主要成分是腐植酸。泥炭、褐煤和风化煤中含有的煤炭腐植酸,与土壤腐植酸的结构、性质和对土壤及作物的影响有类似之处。用储备丰富的煤炭腐植酸及其系列制品当做肥料施用,可以作为土壤腐植酸的补充来源。
  
  煤炭腐植酸作为一种有机胶体,长期施用可以促进土壤团聚体的形成,改善土壤的结构状况,使土壤通气、透水性能良好,并且降低盐碱土的酸碱度。
  
  腐植酸具有固氮、分解磷酸盐、固钾的能力,因此,腐植酸能够促进作物对氮、磷、钾的吸收,对氮肥、磷肥和钾肥具有增效作用。
  
  另外,从农业应用角度看,腐植酸还具有较强的抗旱、抗病、抗低温、抗盐渍作用。腐植酸具有广泛的生理药理活性。从毒性上看,腐植酸的毒性不大,黄腐酸的毒性更低,临床也没有明显的副作用。
  
  腐植酸形成机理
  
  腐植酸在自然界中广泛存在,从开发利用的角度讲,泥炭、褐煤和风化煤是制取腐植酸的良好原料,农作物秸秆、酒厂废液、糖厂废渣和其他农副产品等非煤资源是制取发酵(生化)腐植酸的良好原料。
  
  造煤植物在成煤过程中,受到微生物和水介质的作用,经过分解和合成的变化,形成腐植酸。
  
  泥炭是由植物变成煤第一阶段的产物,还保留有植物残体,但出现了腐植酸。
  
  泥炭转化为褐煤的过程叫成岩作用,它主要受温度、压力等地质化学因素的影响,植物残体消失了,腐植酸继续存在,但含量上有变化,性质上产生差别。
  
  褐煤向烟煤演变时,腐植酸失水、脱羧、缩合直到消失,形成中性物质,煤化学上称为腐黑物。
  
  烟煤自然风化或者人工氧化形成腐植酸。
  
  腐植酸的分类
  
  按照来源:腐植酸可分为天然腐植酸和人造腐植酸两大类。在天然腐植酸中,又按存在领域分为土壤腐植酸、煤炭煤腐植酸、水体腐植酸和霉菌腐植酸等。
  
  按照生成方式:腐植酸可分为原生腐植酸和再生腐植酸(包括天然风化煤和人工氧化煤中的腐植酸)。
  
  按照在溶剂中的溶解性和颜色分类:腐植酸可分为黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸。在早先的文献中,还有灰腐酸、褐腐酸和绿色腐植酸的称呼,其实都是不同溶剂分离出来的。
  
  按照天然结合状态:可以分为游离腐植酸和(钙、镁)结合腐植酸。
  
  按照腐植酸的腐植化程度(吸光系数等指标):分为A型、B型(真正的腐植酸)和RP型和P型(不成熟的腐植酸)等。
  
  腐植酸原料分布
  
  腐植酸的总量大得惊人,数以万吨计。在江河湖海、咸淡水域、土壤煤矿、页岩等有机矿物中都有分布,大部分地表上都有它的踪迹。
  
  土壤所含的腐植酸总量最大,但在其中的含量平均不足百分之一;
  
  咸淡水中含有的问题也不小,但浓度更低,作为资源开发,是不可能的。泥炭、褐煤和风化煤腐植酸含量较高,含量从10%到80%,是制取腐植酸的良好原料。
  
  我国煤炭含量是非常丰富的,根据资料,有泥炭50亿吨,占世界总量的4.79%左右;褐煤1265亿吨,占世界总量的4.82%左右;风化煤尚没有确切的统计数据,预计在1000亿吨左右,占世界总量的9.3%左右。腐植酸原料资源主要分布在我国的内蒙古、新疆、山西、黑龙江、江西、云南、河南、福建、广西、吉林、四川等地。
  
  因此,腐植酸是一宗数量巨大的,尚未被充分注意和开发利用的有机资源。
  
  腐植酸的制取
  
  由于腐植酸原料来源多种多样,提取、纯化方法各不相同,在测定时,腐植酸的杂质很难除尽。腐植酸在水溶液中,一方面会解离,另一方面又可能通过氢键或金属离子的桥键形成一种聚焦体。同一种原料,相同的提取条件,应用不同的提取剂和提取工艺会对腐植酸的提取能力产生较大的影响。因此,腐植酸的抽提技术存在着各种难题。通常情况下,有以下几种。
  
  1、碱法提取
  
  常用的提取剂有氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等。通过碱法提取的腐植酸盐溶液,根据黑腐酸、棕腐酸不溶于酸,而黄腐酸溶于酸的特性,在腐植酸溶液中加入无机酸,使溶液pH值控制在2左右,得到的黄色的溶液,即为粗黄腐酸。沉淀物中加入乙醇或丙酮,溶解的部分为棕腐酸,不溶物是黑腐酸。
  
  2、酸法提取
  
  主要的溶剂包括各种有机无机酸、如硝酸、草酸等。
  
  3、中性盐提取
  
  中性盐可以是氟化钠、草酸钠、焦磷酸钠等。
  
  4、有机溶剂萃取
  
  常用的有机溶剂有二甲亚砜、乙醇、丙酮等。
  
  重点来了,下面说一说腐殖酸的防忽悠重点
  
  腐植酸有机质
  
  如何认识传统有机质和工农业生产的有机质,包括工业和城市生活副产物,已经成为大家关注的焦点。
  
  凡是有机质不一定是腐植酸,凡是腐植酸一定是最好的有机质。
  
  NY525-2012中明确提出有机肥料的定义:“主要来源于植物和(或)动物、经发酵腐熟的含碳有机物料”。
  
  人工加入土壤中的有机物质(有机肥、腐植物质),必须与土壤中自然形成的有机质的组分相近。
  
  随着农业生产方式发生的根本性转变,如人畜粪便、秸秆、动物残体等传统有机物已经失去了“天然本色”。以畜禽粪便为例,过去猪、鸡、牛、羊吃的全是天然“食品”。
  
  现在,生产传统有机肥的特质已不复存在。随着含高铜、高锌、高砷等饲料添加剂的广泛使用,加之畜禽对微量元素的低利用率,导致畜禽粪便的重金属含量超标,还有一些激素、放射性物质及其他有机污染物含量超标。
  
  而未经人为干扰的煤炭腐植酸资源是相对安全和绿色环保的,活化后的腐植酸有机质更利于生产应用。
  
  煤炭腐植酸
  
  目前,行业内继“煤炭腐植酸”之后,“有机矿物源腐植酸”提了出来,其分歧点主要在油母页岩资源是否含有腐植酸。且看如下两种观点。
  
  观点一:“有机矿物源腐植酸”。
  
  风化煤、褐煤和泥炭属于“煤炭腐植酸”,还有不属于煤炭的油母页岩产生腐植酸,为了避免与无机矿物混淆,故提出“有机矿物源腐植酸”的概念,简称“矿物源腐植酸”,这一命名把所谓油母页岩含有腐植酸作为原料扩充了进来。
  
  观点二:“煤炭腐植酸”。
  
  我国腐植酸原料主要包括风化煤、褐煤和泥炭,虽然目前泥炭不属于煤炭范围,但是一直以来腐植酸行业谈到“煤炭腐植酸”即是指褐煤、风化煤、泥炭腐植酸,这一点在业界已达成长期的共识。
  
  油母页岩中一般只有10%—30%的有机物质,其余都是无机矿物质,这10%—30%的有机物,实际上全是浮游生物转化来的石油(脂肪族烃类)。
  
  至今,还没有看到关于油母页岩中含有腐植酸的报道,国内外也没有开展过油母页岩含有腐植酸的基础研究,为何一下子就能进入标准化因此,坚持采用原来的“煤炭腐植酸”名称是严谨的。
  
  生物腐植酸
  
  生物腐植酸来自可再生资源。生物腐植酸是以工农业有机废弃物为原料,通过生物发酵工艺而获得的由芳香族、脂肪族及其多种功能团组成的无定形的高分子有机弱酸混合物。
  
  制取生物腐植酸必须符合以下五个条件:
  
  (1)必须具有一定量的木质素含量;
  
  (2)必须具备优势菌种朝向定向菌种;
  
  (3)发酵工艺或化学提取方法必须科学;
  
  (4)必须可检测
  
  (5)必须环保安全。要确保原料(如秸秆、畜禽粪便、工农业副产品、工农业有机废弃物等)的安全性,防止通过原料将重金属、微生物等污染源带到生物腐植酸之中。
  
  近年来有人利用“腐植酸”和“黄腐酸”命名混乱以及检测手段缺失的现状,将不经过任何生化处理的水溶木质素衍生物、糖蜜及其废液、味精废液等的烘干物冒充生物黄腐酸。这类所谓的“生物黄腐酸”的抗硬水絮凝性明显优于煤炭黄腐酸,对作物也有一定的促长效应,而且价格极其低廉,在农业市场上畅行无阻。
  
  “腐植酸”与“黄腐酸”并列
  
  1786年,德国的Achard首次从泥炭中用碱提取出了腐植酸,此时人类还没有发现黄腐酸。
  
  19世纪贝捷利亚从Achard称之为腐植酸中发现既溶于碱液又溶于酸和水的黄腐酸。
  
  也就是说将黄腐酸作为腐植酸的组分是18—19世纪人类没发现黄腐酸或发现黄腐酸初期时的概念。
  
  直到1919年,奥登将腐植酸和黄腐酸并列分类为两种有机酸,之后被国际上绝大数国家科学家认可。
  
  因此,国际土壤学会、国际腐殖质学会也都定义腐殖质中含有腐植酸(胡敏酸)、黄腐酸(富里酸)和腐黑物(胡敏素)三个组分,中国农业百科全书土壤卷也是这样定义的。因为黄腐酸在分子量、溶解性、抗絮凝性、生物活性及结构特征等方面与腐植酸的显著差异,所以倡导腐植酸与黄腐酸并列分类。
  
  腐殖酸的生产车间

  
 
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