环境腐殖质及腐殖化过程.ppt

关于环境腐殖质及腐殖化过程第1页，讲稿共31页，2023年5月2日，星期三第一节环境腐殖质的来源与特性有机物质的腐殖化，是在微生物的直接参与下，重新合成一类新的物质，这种新物质称为腐殖质。即：腐殖化过程就是使简单的有机化合物形成新的、较稳定的有机化合物，使有机质及其养分保蓄起来的过程。一、环境腐殖质的来源：土壤、河流、湖泊以及海洋(在土壤中腐殖质约占有机质总量的85－90％)第2页，讲稿共31页，2023年5月2日，星期三腐殖质形成的机理：（1）30年代：木质素和微生物原生质中的蛋白质相互作用形成木质素-蛋白质复合体。（2）60年代：木质素不能参与腐殖质的形成，而是通过降解产生酚、醌型化合物，再与氨基酸缩合而成。（3）80年代及以后：●细胞自溶假说：死亡细胞释放自溶酶，使细胞成分（糖、氨基酸、酚和其他芳香族化合物）形成自由基而迅速缩合成腐殖质。●微生物合成学说：微生物利用植物物质作碳源和能源，在细胞内合成各种腐殖质的高分子化合物，微生物死亡后再释放到土壤中，在细胞外降解为腐殖质。第3页，讲稿共31页，2023年5月2日，星期三eg：土壤腐殖质的形成是一个复杂的过程，大致可分为两个阶段。第一阶段：有机残体在微生物分解作用下，其中一部分被彻底矿化，最终生成CO2、H2O、NH3、H2S等无机化合物。另一部分转化为较简单的有机化合物（多元酚）和含氮化合物（氨基酸、肽等），提供了形成腐殖质的材料。第二阶段：上述土壤腐殖质的组成部分，在微生物的作用下经缩合形成腐殖质的基本单元。先是多元酚在微生物的作用下氧化为醌，然后醌再与含氮化合物缩合成原始腐殖质。第4页，讲稿共31页，2023年5月2日，星期三土壤腐殖质形成过程中的转化途径第5页，讲稿共31页，2023年5月2日，星期三腐殖质是由多种混合物混合组成的，这些化合物无单一固定的结构式。每一种成分（胡敏酸、富啡酸以及胡敏素）都被认为是由一系列不同结构的分子所组成，很少有完全相同的结构式或反应基。一般分子量较大，为无定形的、褐色或者黑色的、亲水的、酸性的、高分散的物质，这些物质大部分是胶体微垃，部分是溶液状态，部分是悬浮物状态。二、腐殖质的组成和特性1、腐殖质的组成第6页，讲稿共31页，2023年5月2日，星期三土壤NaOH处理不溶解部分胡敏素（黑腐素）褐色沉淀浅黄色溶解部分胡敏酸（褐腐酸）富啡酸（黄腐酸）HCl或H2SO4处理溶解部分按照它们在碱和酸中的溶解度，通常可以分为以下几种主要成分：(1)胡敏素；(2)胡敏酸；(3)富啡酸。eg：土壤腐殖质的组成第7页，讲稿共31页，2023年5月2日，星期三腐殖质在土壤中存在的形态：（１）游离态的腐殖质，在一般土壤中占极少部分。（２）与矿物中强盐基化合成稳定的盐类，主要为腐殖酸钙镁。（３）与含水三氧化物化合成复杂的凝胶体。（４）与粘粒结合成有机无机复合体。在上述四种形态中，以第四种最为重要，它常占土壤腐殖质中的大部分。其结合方式可能是：第一：通过钙离子结合。农业重要，与团粒结构形成有关。第二：通过铁、锰、铝离子结合。结合紧密，不具水稳性。第8页，讲稿共31页，2023年5月2日，星期三2、腐殖质的分子结构包括芳香族化合物、含氮化合物、和碳水化合物。官能团（功能团）：羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧基、甲基、醌基等这些官能团使得腐殖质具有：离子吸附性、对金属离子的络合性、氧化还原性及生理活性。胡敏酸有较高的碳含量（50-60％），氧（含量为30-35％）多作为胡敏酸结构的连结点而存在。富啡酸碳含量较低(40％-50％)，但氧含量较高(44％－50％)，氢、氮和硫的含量分别在4％-6％、2％-6％和0％-2％之间变化。富啡酸由部分酚羟基和苯羧酸靠氢键结合在一起，形成相当稳定的多聚结构体。第9页，讲稿共31页，2023年5月2日，星期三有机质分子的主要官能团第10页，讲稿共31页，2023年5月2日，星期三3、腐殖质的元素组成C、H、N、O、P、S，其次Fe、Ca、Mg、Si。C％H％O+S％N％胡敏酸50--622.8--6.631--402.0--6.0富啡酸