
腐殖質物質(HS)是土壤和水中天然有機質(NOM)的主要成分,同時也是湖泊沉積物、泥炭、褐煤和頁巖等地質有機沉積物中的主要成分。它們構成了腐爛植物殘骸的典型棕色,并對表層土壤的棕色或黑色有貢獻。它們是地表水中NOM的主要成分,濃度較高時會呈現暗色,尤其是在棕色淡水池塘、湖泊和溪流中。落葉層或堆肥中的顏色可能從黃褐色到黑色,具體取決于腐爛程度和濃度。
腐殖質是土壤中非常重要的成分,會影響物理和化學性質,并提升土壤肥力。在水系中,如河流,約50%的溶解有機物是影響pH和堿度的HS。在陸地和水生系統中,HS影響化學元素的化學成分、循環和生物利用度,以及外來生物和天然有機化學物質的運輸和降解。它們影響水生生態系統的生物生產力,以及水處理過程中消毒副產物的形成。
腐殖質是由植物和微生物腐爛和轉化過程中通過生化和化學反應形成的復雜且異質的多分散材料混合物(這一過程稱為腐殖化)。植物木質素及其轉化產物,以及多糖、黑色素、卡丁、蛋白質、脂質、核酸、細小炭化顆粒等,都是參與該過程的重要成分。
土壤和沉積物中的腐殖質可分為三大組分:腐植酸(HAs或HAs)、富洛克酸(FA或FAs)和腐殖質。HA和FA通過強堿(NaOH或KOH)從土壤及其他固相源中提取。腐殖酸在低pH下不溶,通過加入強酸沉淀(用鹽酸調整pH值為1)。腐殖質既不能用強堿也不能用強酸提取。
水生水溶液僅含有HA和FA,通常通過將pH降至2并將兩者吸附在合適的樹脂柱上去除這些成分。從樹脂中提取強堿的HA和FA,然后將pH降至1沉淀出HA。樹脂柱分離還用于將FA與從土壤中提取的非腐殖質材料(氨基酸、肽、糖等)分離。在低pH下,FA會吸附在樹脂上,但非腐殖質物質會通過該柱。
腐殖質物質化學反應性強,但對生物降解卻頑固。大多數關于HA、FA和humin的數據都涉及一組結構和分子量各異組分的平均性質和結構。給定的HS樣品的具體性質和結構取決于水源或土壤來源以及提取的具體條件。然而,來自不同來源的HA、FA和腐殖質的平均性質卻非常相似。
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