简述腐殖酸化学研究分析进展.docVIP

简述腐殖酸化学研究进展 摘要：综述了近几年腐殖酸化学研究的进展，介绍了其物理性质、化学性质、分子量测定方法、氧化还原、光化学行为等，并指出了腐殖酸的研究热点及存在的不足。 关键词：腐殖酸 化学研究 进展 引言 腐植酸在自然界中广泛存在于褐煤、风化煤、泥炭之中，含量达30%一70%，是动植物残体通过复杂的生物、化学作用形成的一类高分子物质，占土壤和水圈生态体系总有机质的50％～80％。按其对不同溶剂的溶解性分成三个组分即黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸。它结构复杂，带有多种活性官能团，能与许多有机物、无机物发生相互作用，是影响农药在土壤环境中行为和归宿的重要因子之一。 [ 2 ]。近年来,国外腐殖酸的开发利用获得了长足的进步,特别是在2006年7月30日至8月4日，国际腐殖质协会在德国卡尔斯鲁厄大学召开了第十三次会议，来自40多个国家的300多位研究者参加了此次会议，共同探讨并总结了近期的腐殖酸研究进展[ 3 ]。 天然腐殖酸广泛存在于土壤、河泥、海洋沉积物、褐煤和风化煤之中,。腐殖酸广泛的用途，已应用于工业、农业、医学、环境保护等各个方面[ 3-5 ]，特别是眼下提倡生态农业建设、无公害农业生产、绿色食品、无污染环保产品等，更使腐植酸备受推崇[ 6 ]。由于腐殖酸具有多种活性官能团和较大的表面积，它也是一种环保型的吸附剂。随着腐殖酸研究工作的深入和仪器设备的改进，腐殖酸类产品的使用范围将更广泛。作为一类可以开发利用的潜在有机资源，腐殖酸越来越受到国内外科技人员的重视，也为煤炭行业、工农业的发展创造了有利条件[ 7 ]。 2.1.1组成元素及颜色 组成腐殖酸的元素有碳、氢、氧、氮、硫及少量的磷。其中含碳量随煤化程度的加深而增大，一般泥炭、褐煤和风化煤（主要指烟煤和无烟煤的风化煤）的含碳量分别在50％、55％和60％左右。氢元素的含量随煤化程度加深而减少。一般来说，随着腐殖酸颜色的加深，即由黄腐酸经棕腐酸到黑腐酸，碳含量相对增加。同时氢含量相对减少，这种变化趋势与腐殖酸分子芳构化程度逐渐增加有关。 不同腐殖物质的颜色因其组分相对分子质量大小或发色基团（如共轭双键、芳香环、酚基等）就组成比例的不同而不同。其颜色与相对分子质量大小或分子芳构化程度呈正相关，与脂族链烃含量呈负相关。 从整体上看，腐殖物质的颜色一般呈黑色，但水体中腐殖物质的脂族链烃含量较高，其颜色比土壤的要浅；胡敏酸（HA）的颜色较富里酸（FA）深，通常呈棕黑至黑色，泥炭比猪粪的颜色深一些；此外，冷冻干燥的样品比真空干燥的样品颜色要浅2.1.2吸水性 物质是亲水性物质，有强大的吸水能力，有报道称其最大吸水量可以超过本身质量的500％。 2.1.3相对密度 土壤HA的相对密度在1.4～1.6之间；黏粒．腐殖物质复合体的相对密度大于2.0。 2.1.4腐殖物质溶液的物理性质 分子大小和形状 分子大小和形状是腐殖物质的重要物理特性之一。土壤ＨＡ的直径为1～1000nm，FA更小。决定分子大小和形状的溶液参数有pH值、离子强度、金属配合物、腐殖物质浓度和溶剂的介电常数。当样品浓度较高、pH值较低，或有一定量中性电解质时，腐殖物质类似于球形。在低浓度和中性到碱性值时pH，颗粒伸展，曲状结构进一步伸展，发生断裂；如腐殖物质的浓度较高，则会形成类片状结构。 表面张力 HA和FA主要是亲水性的，但也有一定数量的芳香环、脂肪酸酯类、脂族烃及其他疏水性物质。亲水和疏水基团的共同作用使HA和FA具有表面活性。腐殖物质，尤其是FA中的亲水含氧功能团（一COOH、一OH、一C＝O）在降低水的表及面张力中起重要作用[ 8 ]。 由于含有多种功能基，腐殖酸具有亲水性、吸附性和络合性，能够强烈吸收紫外光，具有多分散性，有较高的分子量以及多官能度，所有腐殖酸所共有的重要特征是：有抵抗微生物降解的能力；有与金属离子和水合氧化物形成稳定的水溶性和非水溶性的盐类以及络合物的能力：有与粘土矿物以及外源性有机化合物（这些有机物大多会对环境造成污染）相互作用的能力[ 9 ]。 2.2.1腐殖酸的胶体化学性质 腐殖物质具有典型的胶体状态物质的特征，例如，它们可以被电解质所沉淀，并具有吸附性质、膨胀性质等。这些性质与腐殖质具有羧基、酚羟基官能团有关。胶体即粒子直径介于1100纳米的分散质分散于分散剂中所形成的分散物系。胶体可分为三类： 疏液胶体：分散质为原子或分子的聚集体，热力学不稳定体系；亲液胶体：质点为高分子。是真溶液，热力学稳定的单相体系。分子与水之间的水化作用使其稳定，故对电解质不敏感；缔合胶体：指达到一定浓度后，溶质离子或分子之间发生缔合，形成有一定聚集数的胶团，其粒径大小符合胶体中质点的大小。缔合胶体和亲液胶体都是热力学稳定体系，也存在水化作用，不同的是，在一定浓度下，溶质离子或分子不发生缔合，也无胶团