水热腐殖化人工腐殖质的光谱和电化学特性研究

腐殖质(HS)是由动植物尸体分解和微生物缓慢转化而成的天然有机物质,其快速制备可通过生物质的水热处理实现,但人工腐殖质的光谱和电化学特性研究仍然不足。运用水热腐殖化法以玉米秸秆为原料制备人工胡敏酸(AHA)和富里酸(AFA)。通过光谱学和高分辨质谱分析了其化学结构和分子组成,并与土壤和泥炭中的胡敏酸和富里酸做了对比。利用电化学分析测定了HS的电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC)。光谱和质谱结果揭示人工HS与天然HS在化学结构上高度一致,具有相同的主要化学基团,包括羟基、脂肪族、芳香族和羧酮基团。此外,人工和天然HS均较高的含有木质素/富羧酸的脂环结构、脂类和脂肪族/蛋白质,但人工HS具有较高的荧光指数和较低的芳香程度,富含类酪氨酸荧光组分。电化学结果表明,AHA的EAC为1.85mmol∙g^(-1),高于天然胡敏酸;其EDC为0.5mmol∙g^(-1),与天然胡敏酸相当。AFA的EAC为2.07 mmol∙g^(-1),低于天然富里酸,但EDC为0.66 mmol∙g^(-1),高于天然富里酸。相关性分析表明,木质素/富羧基脂环结构(CRAM)和脂质含量对电子转移能力有显著影响。类酪氨酸荧光成分、含氮有机化合物(CHON)与EDC分别呈正相关关系,而类腐殖质荧光组分、原子O/C值及双键当量(DBE)与EAC呈正相关关系。综上,人工腐殖质不仅表现出良好的电化学性能,提升了对人工腐殖质在模拟天然HS功能及其在地球化学电子转移过程中潜在应用的理解。

腐殖酸的人工合成及其在环境污染修复中的研究进展

腐殖酸(HA)作为广泛存在于自然环境中的有机物,在生物和非生物地球化学过程中发挥着至关重要的作用,特别是在碳循环、土壤肥力和环境污染修复等方面。由于其独特的功能性和环境重要性,腐殖酸市场需求迅速增长,人工合成腐殖酸因其原料易得、产品功能性强等优势而备受关注。系统归纳了生物堆肥、化学氧化聚合、水热腐殖化等有机废物人工合成腐殖酸的方法与特点,探讨了腐殖酸分别作为电子转移介质参与污染物的氧化还原反应、作为吸附络合剂稳定重金属、作为生物刺激剂加速生物修复作用,以及在石油烃污染土壤修复等方面的应用和效果,并对人工合成腐殖酸的未来发展方向和在环境污染修复中的应用前景进行了展望。