土壤腐殖質的物理性質有哪些

❶ 腐殖質有些什麼特性這些性質是如何對土壤的肥力產生影響的

土壤肥力是土壤的基本屬性和本質特徵，是土壤為植物生長供應和協調養分、水分、空氣和熱量的能力，是土壤物理、化學和生物學性質的綜合反應。
四大肥力因素有:營養因素：養分、水分;環境條件：空氣、熱量。

❷ 腐殖質分類及特點

1.腐殖質分類

根據腐殖質的形成，將其分為兩大類：

（1）原生腐殖質

指在土壤、泥炭和褐煤等天然物質中含有的腐殖質。土壤腐殖質是土壤中的植物殘體經過土壤微生物的分解形成的。泥炭腐殖質是植物在成煤過程中第一階段形成的產物。泥炭被埋藏於地下之後，經地質成岩作用轉變成褐煤，在褐煤中曾發現有微生物的存在，因此微生物有可能參與形成腐殖質的作用。

（2）再生腐殖質

是指煤通過自然風化或人工氧化後生成的腐殖質。主要有：

風化煤再生腐殖質 指煤在地表經風化作用而形成的腐殖質。含量的多少與煤所經受的風化程度及煤中灰分高低有關。我國風化煤中腐殖酸含量一般在35%左右。

硝酸氧化再生腐殖質 指褐煤通過硝酸氧化所生成的腐殖質。

人工空氣氧化再生腐殖質 是將褐煤經流化床氧化所形成腐殖質。一般褐煤經空氣氧化後，腐殖質含量可以得到提高。

此外，目前還有從造紙廢液和木材水解的副產品中提取腐殖質，以及通過人工合成腐殖質。

吐哈盆地西南部腐殖質一般屬原生腐殖質，是存在於褐煤或煤屑中的腐殖質。

2.吐哈盆地西南部腐殖質的結構組成特徵

（1）腐殖質元素組成

根據對腐殖質的化學元素分析，其主要元素組成為碳、氫、氧、氮和硫。

對於不同來源的腐殖質（如土壤腐殖質、煤腐殖質和地下水中腐殖質），不同地點的泥炭、褐煤、風化煤中的腐殖質，其主要元素的含量是不相同的，但變化范圍不是很大，而且無論是何種來源的腐殖酸或黃腐酸都是以碳和氧為主要元素的，而氮、氫和硫是少量的。不同來源的腐殖酸元素組成見表4—4，不同地點的煤中腐殖酸元素組成見表4—5。

表4—4 從土壤和其他來源得到的腐殖酸的元素組成質量百分數（w_B/%）

（據何立千，2000）

表4—5 吐哈盆地腐殖質元素組成及與其他地區對比（w_B/%）

註：吐哈盆地褐煤黃腐酸元素組成為平均含量，部分資料引自何立千。

從表4-4中不同來源煤炭腐殖酸的元素組成的測定值看，各元素含量的基本范圍是碳為42%～61%，氧28%～47%，氫為2%～6%，氮為1%～3.6%，硫為0～1.7%。不同來源的腐殖酸、黃腐酸主要組成元素的含量各不相同。

為了更好地了解吐哈盆地腐殖質的結構特徵，我們利用不同地區的來源不同的腐殖質做對比（表4—5）。對於煤炭腐殖酸，碳的含量主要與原料煤的煤化程度有關。煤化過程的次序是植物、泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤。風化煤是褐煤、煙煤和無煙煤的風化產物。碳應是物質縮合程度的指標。從植物及各種煤的組成成分看，隨著煤化程度的增高，煤中碳含量增高，在氫、氧含量方面，不同產地的腐殖酸類物質表現出的差異比不同煤種的差異更大（表4—5），腐殖酸中碳含量最高的是北京門頭溝的風化煤，為66.09%；最低的是吐哈盆地黃腐酸，為48.11%。泥炭與褐煤之間並沒有表現出明確的碳含量的差異，而同是褐煤腐殖酸，產地之間的差異卻是較明顯的。黃腐酸的碳含量普遍低於腐殖酸。其中吐哈盆地褐煤黃腐酸碳含量最低。

在氫的含量上，一般的規律是泥炭腐殖酸高於褐煤腐殖酸，褐煤腐殖酸又高於風化煤腐殖酸。由表4—5 可見氫含量是在2.32%～5.15%之間，褐煤腐殖酸的氫含量在4.21%～4.25%之間，吐哈盆地腐殖質氫含量與其他地區相比偏高。氫的含量明顯地隨煤種不同而異，且隨著煤化程度的增加而減小。

氮含量與氫含量有著相同的變化趨勢。但不論產地、原料煤種如何，氮含量一般都在1%～3%范圍之內。

腐殖酸的氧含量隨不同煤種之間的變化不明顯，但黃腐酸的氧含量普遍高於腐殖酸。表4-5中黃腐酸的氧含量基本在40%左右，明顯高於各種煤腐殖酸。吐哈盆地褐煤黃腐酸中氧含量明顯高於其他地區，說明吐哈盆地黃腐酸中含有相對多的含氧官能團，具有更大活性。而腐殖酸中氧含量最低，其中含氧官能團較少，化學活動性相對較差。C/H（原子數比）一般認為可指示腐殖質的芳構化程度，芳構化程度越高，表示其化學穩定性越高。吐哈盆地褐煤黃腐酸C/H（原子數比）比值為1.23，相對較低。

由此可見，與其他盆地相比，吐哈盆地褐煤黃腐酸在與鈾遷移和富集過程中可起到更大的作用。

（2）分子量

腐殖酸不是一種純物質，它不像一般純凈有機化合物那樣有著確定的原子個數、固定的分子量，對各元素的原子在空間的相對位置和空間排列也不能描述得很清楚。實際上，腐殖酸是一類結構組成復雜的大分子混合物。由於生成腐殖物質時經歷了數不清的反應，並且沒有嚴格控制，所以在任何一種樣品中幾乎沒有兩個樣品的分子量是完全相同的。其組成成分的大小尺寸和組成結構都很不均一，分子量各不相同，分布在一個比較寬的范圍內。一般說到腐殖酸的分子量，指的是其平均分子量。關於腐殖酸的平均分子量，雖然國內外腐殖酸的研究做了很多工作，但各研究報告中所給出的數據是非常分散的，差別十分懸殊。文獻報道中腐殖酸的分子量小到幾百、幾千，大到幾萬。甚至同一樣品，用不同方法測得的結果可相差一到二個數量級。造成這種混亂情況的原因很多，一個主要原因是腐殖酸來源不同，腐殖酸的提取、制備方法不一致，客觀上難以統一對比。另外，腐殖酸制備中的雜質很難除盡，而殘余雜質對平均分子量的測定會帶來很大的影響；又由於腐殖酸是含有多種官能團的大分子物質，在水溶液中一方面會解離，另一方面又能通過氫鍵、橋鍵等形成聚合體，致使測定結果偏離腐殖酸的分子量。

腐殖質平均分子量的測定方法有許多，如：冰點降低、沸點升高、氣相滲透壓、黏度、凝膠過濾、X-射線衍射、電子顯微鏡、表面壓測定等等。以冰點降低法為例，此法是較適用的一種經典物理化學方法。根據Raoult 定律，不揮發物質溶入溶劑，使溶液的蒸汽壓比純溶劑低。這種蒸汽壓的降低移動三相平衡點，導致冰點的降低。對理想溶液來說，降低值與溶質分子數有下列關系：Δt_f=k_fc/M_r。Δt_f（℃）代表冰點降低值；k_f為冰點降低常數，取決於溶劑；c是溶液的濃度，以1kg溶劑中溶質的克數來表示；M_r則為溶質的分子量。但真實的溶液都是非理想溶液，只有在無限稀釋時，才接近理想溶液。所以測定時要測幾個（4～5個）濃度相應的Δt_f/c，將Δt_f/c對c作圖並外推到c=0時的縱坐標截距，即（Δt_f/c）→0，並以此計算試樣的分子量：

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

用冰點降低法測得的腐殖酸的平均分子量是數均分子量

。

由於腐殖酸不能直接溶在水裡，所以測定時常用它們的鈉或鉀鹽。但腐殖酸鹽在水溶液中會解離。因此，要測溶質的質點數，不僅要計算腐殖酸分子本身，還要計算解離出來的陰離子。現在有鈉和鉀的離子選擇電極，用離子計可以直接測定溶液中的ρ_Na（或ρ_K），從而算出相應的鈉（或鉀）離子濃度

，此時：

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

式中k_f=1.858℃·mol^-1·kg^-1，因為用的是水溶劑。為了盡可能避免雜質的影響，樣品最好先經電滲純化。

據最新資料，Geoffrey（1998）的測定，腐殖酸的分子組成是C₃₀₈H₃₂₈O₉₀N₅，分子量為5540 daltons，其中C為66.8%，H為60%，O為26%，N為1.30。

在腐殖質的三個組成中，以腐黑物（humin）的分子量最大，其次是腐殖酸，分子量最小的是黃腐酸。

吐哈盆地腐殖酸未作分量測定。這里只介紹一下研究方法。

（3）官能團分析

由官能團的測定可知，腐殖酸含有酚羥基、羧基、醇烴基、烯醇基、磺酸基、氨基、醌基、羰基、甲氧基等多種基團。這些活性基團的存在，決定了腐殖酸具有酸性、親水性、離子交換性、絡合能力及較高的吸附能力。表4-6列出了吐哈盆地腐殖質與不同來源煤炭腐殖酸官能團分析數據對比情況。

表4—6 吐哈盆地腐殖質與不同來源腐殖酸的官能團分析數據對比（meq/g）

註：部分資料引自何立千。

從表4—6可見，總酸基以及羧基的含量，大體上是風化煤腐殖酸高於褐煤和泥炭腐殖酸，黃腐酸高於腐殖酸。吐哈盆地褐煤黃腐酸的總酸基和羧基含量都是最高的，這說明其水溶性和化學活動性都相對較強。這一點在後面分析實驗中也得到了證實。在吐哈盆地西南部層間氧化帶砂岩型鈾礦形成中起主要作用的是黃腐酸。而酚羥基則與此相反。總酸基、羧基以及酚羥基在各來源的腐殖酸中均為主要的含氧官能團。醌基在煤炭腐殖酸中大體是風化煤高於褐煤、泥炭，而黃腐酸中醌基的含量很低，所以在腐殖質的三個級分中，黃腐酸的顏色最淺。羰基廣泛存在於各種來源的腐殖酸中。

相對於一般的腐殖酸，黃腐酸的分子量較小，含有較多的氧和較少的碳，結構上含有更多的羧基、羥基等活性基團。因此，在與鈾醯離子絡合能力上，黃腐酸表現出了更高的活性。

❸ 什麼是腐殖質

腐殖質是已死的生物體在土壤中經微生物分解而形成的有機物質，黑褐色，含有植物生長發育所需要的一些元素，能改善土壤，增加肥力。腐殖質是土壤有機質的主要組成部分，一般佔有機質總量的50～70％。腐殖質的主要組成元素為碳、氫、氧、氮、硫、磷等。腐殖質並非單一的有機化合物，而是在組成、結構及性質上既有共性又有差別的一系列有機化合物的混合物，其中以胡敏酸與富里酸為主。

土壤有機質在微生物作用下形成的復雜而較穩定的大分子有機化合物。腐殖質是土壤有機質的主要組成部分，一般佔有機質總量的50～70%。腐殖質的主要組成元素為碳、氫、氧、氮、硫、磷等。腐殖質並非單一的有機化合物，而是在組成、結構及性質上既有共性又有差別的一系列有機化合物的混合物，其中以胡敏酸與富里酸為主。胡敏酸是一類能溶於鹼溶液而被酸溶液所沉澱的腐殖質物質，其分子量比富里酸大，分子組成中各元素的百分含量分別是：C50～60，H2.8～6.6，O 31～40，N2.6～6.0。胡敏酸比富里酸的酸度小，呈微酸性，吸收容量較高，它的一價鹽類溶於水，二價和三價鹽類不溶於水，這對土壤養分的保持及土壤結構的形成都具有意義。富里酸是一類既溶於鹼溶液又溶於酸溶液的腐殖質物質，其分子量比胡敏酸小，分子組成中各元素的百分含量分別是：C40～52，H4～6，O 40～48，N2～6。富里酸呈強酸性，移動性大，吸收性比胡敏酸低，它的一價、二價、三價鹽類均溶於水，因此富里酸對促進礦物的分解和養分的釋放具有重要作用。腐殖質在土壤中可以呈游離的腐殖酸和腐殖酸鹽類狀態存在，也可以呈凝膠狀與礦質粘粒緊密結合，成為重要的膠體物質。腐殖質不僅是土壤養分的主要來源，而且對土壤的物理、化學、生物學性質都有重要影響，是土壤肥力指標之一。

土壤有機質通過微生物作用形成復雜、較穩定的大分子有機化合物——腐殖質的過程。基本上分為兩個階段，第一階段產生構成腐殖質主要成分的原始材料，即由各種形態和狀態的有機物質組成的混合物，在微生物作用下分解為各種簡單的化合物；第二階段為合成階段，即由微生物為主導的生化過程。將原始材料合成腐殖質的單體分子，進而再通過聚合作用形成不同分子量的復雜環狀化合物。影響腐殖質形成的因素有土壤濕度和通氣狀況、溫度、土壤反應及土壤有機質碳氮比值。腐殖質化過程使土體進行腐殖質累積，結果使土體發生分化，往往在土體上部形成一個暗色的腐殖質層。