土壤腐殖有機質的分析化學研究進展

俞蕾

摘 要：土壤腐殖質的定量提取、分離與純化是深入研究土壤腐殖質的重要前提。本文就土壤腐殖質的分析化學研究進展進行分析。

關鍵詞：土壤；腐蝕質；化學研究

引言

土壤腐殖質不是一種純化合物，而是代表一類有著特殊化學和生物本性的、構造復雜的高分子化合物，呈酸性，顏色為褐色或暗褐色。由此可知，腐殖質是土壤中有機物存在的一種特殊形式，是土壤有機質存在的主要形態。

一、水體和底泥中腐殖質提取技術進展

根據腐植酸在不同pH 值條件下呈現不同的溶解特性， 可以將腐殖質從水中富集或從沉泥中提取。水中富集分離腐殖質的方法有超濾法、溶劑萃取法、冷凍干燥法、沉淀法等，但這些方法富集效率均不高。大孔樹脂吸附色譜法富集分離的效率均高于以上方法，且大孔樹脂吸附法不使用有機溶劑，可以直接從水中簡單，快速，大量直接分離腐殖質，因此一般采用RAD-8 型樹脂該從水體中富集分離腐殖質。

二、實驗方法

2.1土壤腐殖質的分離

取粒徑為0.15mm（100目）的土樣5.00g于100mL聚乙烯離心管中，加入30mL蒸餾水，攪拌均勻，在恒溫水浴振蕩器上70℃振蕩提取1h，3500r/min離心15min，除去上清液。向離心管內的殘渣中加入30mL0.1mol/LNaOH和0.1mol/LNa4P2O7的混合液（pH=13），攪拌均勻，在恒溫水浴振蕩器上70℃振蕩提取1h，3500r/min離心15min，將上清液用中速定量濾紙過濾到50mL容量瓶中。用0.1mol/LNaOH和0.1mol/LNa4P2O7的混合液（pH=13）洗滌2次，每次用量5mL.將兩次的離心液合并過濾到50mL容量瓶中，用蒸餾水定容，得到堿可提取腐殖質，離心管中的殘渣則為緊密結合態粗腐殖質。

將堿可提取腐殖質轉入100mL聚乙烯離心管中，加入1mol/LH2SO4，調節pH值為1.0～1.5，使HA沉淀，3500r/min離心15min。將上清液用中速定量濾紙過濾到50mL容量瓶中，用蒸餾水定容，即為FA溶液.HA沉淀用0.1mol/LNaOH溶解，并用中速定量濾紙過濾到50mL容量瓶中，用蒸餾水定容。按1∶5的固液體積比向緊密結合態粗腐殖質中加入1mol/LHCl和10%HF的混合液，在微波爐中用30W功率加熱10min，除去上清液，將不溶部分用蒸餾水漂洗干凈，即為HM。

2.2測定方法

腐殖質的色調系數Δlog K是反映腐殖質分子結構復雜程度的指標。使用755B分光光度計分別測定50mL容量瓶中HA和FA溶液在400，600nm處的吸光度，并計算色調系數：Δlog K=log K400-logK600。腐殖質的官能團結構和元素組成使用紅外光譜儀進行測定。

三、結果與討論

采用KBr固體壓片法對土壤腐殖質各組分的官能團特征進行紅外（infrared，IR）光譜分析。取1mg腐殖質樣品，按質量比1∶200與KBr混勻研磨后壓片。使用Nicolet380FT-IR光譜儀進行紅外光譜分析，結果如圖1所示。

圖1腐殖質各組分紅外光譜特征

腐殖質是一類結構復雜的有機高分子混合物。由圖1可知，濕地沉積物中3種腐殖質組分的IR吸收峰在3500～3300cm-1處峰形較寬，這是O-H和N-H的伸縮振動吸收以及不飽和烯烴、炔烴和芳香化合物的C-H伸縮振動的結果；1450～1050cm-1為芳香族C==C及C==O苯環。同時，3種腐殖質組分在1040～1030cm-1和470～450cm-1附近均有明顯的吸收，可能為硅雜質Si-O振動的結果。FA，HA和HM的最大吸收峰分別出現在1450（脂肪族的C-H變形）、1140（醚或脂肪族中的C-O伸縮振動）和1031cm-1 （芳香環上的C==O伸縮振動）處.FA的吸收峰分別出現在2930～2860（脂肪族C-H伸縮振動，-CH2和-CH3不對稱伸縮振動），1450，1210及1031cm-1處，其主要官能團有脂肪族-CH3，-CH2，-COOH及C==O等。HA的吸收峰分別出現在2920，1720，1450，1200及1140cm-1處，其主要官能團有脂肪族-CH3，-CH2-，-COOH以及芳香基上的C==C等。HM的吸收峰分別出現在3433，1630，1450及1031cm-1處，其主要官能團有鄰位取代的芳香環、芳香環上的C==O等.IR分析顯示，HA和HM的芳構化程度高于FA。

采用Leeman Labs 公司生產的Euro EA 3000Series 對研究區域沉積物腐殖質各組分的元素組成特征進行分析，結果如表1所示。

表1腐殖質各組分元素組成特征

本實驗采用NaOH和Na4P2O7提取土壤中的腐殖質，其中NaOH提取的是與鋁結合的腐殖質，Na4P2O7提取的是與鈣和鐵結合的腐殖質.由表1數據可知，研究區域腐殖質各組分的碳元素質量分數大小為FAHA>HM；氮元素質量分數變化不大，基本分布在2.42%～2.72%范圍內。可見，吳淞口近岸濕地沉積物中腐殖質的元素組成變化呈現出逐漸富碳、脫氫、去硫的規律性。

四、腐殖酸的研究熱點

根據腐殖酸的性質以及在環境中的作用，目前對腐殖酸研究主要集中在以下幾方面：①腐殖酸的分子量分布與其結構、化學組成及光譜特征的關系；②腐殖酸分子量分布的實驗方法的研究和改進；③腐殖酸與金屬離子絡合能力；④腐殖酸在污泥或粘土上的吸附；⑤腐殖酸的存在對去除水體中其它污染物的影響；⑥經腐殖酸改性的粘土對吸附或降解其它污染物的影響。

五、結束語

在地球生態環境中，腐殖酸是分布最為廣泛的天然有機物質，幾乎所有的環境中都有分布，如土壤、水體、沉積物等。由于腐殖酸對有機和無機污染物的吸附、遷移、轉化、歸宿以及飲用水水源水質均有著重要的影響，因此研究腐殖酸具有深遠的意義。隨著科學技術的日新月異，將一些相關技術引入到傳統的腐殖酸表征方法中，深入研究腐殖酸的化學結構。

參考文獻：

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