許恩光 張慧亮 王順德
(云南中電新能源有限公司 石屏 662203)
近年來,腐植酸行業(yè)迅速發(fā)展,受到業(yè)界廣泛關注[1,2]。人們對腐植酸寄予重望,贊美腐植酸的聲音不絕于耳,腐植酸似乎是一種十全十美的物質。辯證法告訴我們,任何事物都是一分為二的,有優(yōu)點也有不足;同時,也是合二為一的,統(tǒng)一在優(yōu)點與缺點的和諧平衡上,腐植酸也不例外。問題的關鍵是腐植酸一分為二怎么分,主導的是優(yōu)點,還是缺點;合二為一怎么合,優(yōu)缺點如何和諧統(tǒng)一,本文拋磚引玉,以期與廣大讀者交流。
對腐植酸的評價,首先要看它的優(yōu)點,它的開發(fā)利用價值與人類社會進步之間的關聯(lián)[3,4]。古代埃及人把尼羅河漲水后帶來的污泥用作肥料,污泥中就有腐植酸。我國明朝李時珍用烏金來治人疾病,烏金就是現(xiàn)代的腐植酸。歷史上,腐植酸對促進人類社會發(fā)展起到積極地推動作用。隨著人們對腐植酸功能認識的深化,腐植酸產品已在70多個專業(yè)領域內獲得很好的效益。二十世紀六十年代以來,由于大量使用農藥與化肥,造成水體與土壤嚴重污染,人們發(fā)現(xiàn)腐植酸具有改善生態(tài)環(huán)境的作用。因此,腐植酸的優(yōu)點必須給予肯定,并加以總結、推廣,使其發(fā)揚光大,現(xiàn)歸納總結如下。
1.1.1 維護生物多樣性
由于農藥、化肥及工業(yè)廢物對土壤、水體的污染,生物多樣性受到很大影響,生物物種的減少和畸形發(fā)展威脅到人類生存。利用腐植酸可以緩解土壤中有機物質(抗生素)污染,如腐植酸明顯促進了土霉素的降解,從原來的半衰期40天以上,縮短到10~15天,增強了土壤的凈化能力。同時,腐植酸可以緩解水體有機質污染,對水體中滅草松(除草劑)的去除效果,可以達到40%,比對照(20%)高一倍;腐植酸和三價鐵形成的螯合物可使2,4-D光解速度增加6.6倍,降低其毒性,減少有機污染物在生物體內的富集。腐植酸使土壤與水體得以恢復,重新出現(xiàn)生物品種的多樣化,從全國各地濕地保護區(qū)的變化中已得到證明[5~7]。
1.1.2 維持土壤健康
腐植酸可以增加土壤中的有機質和碳肥,提高土壤肥力,促進土壤中有益菌群發(fā)展,調節(jié)土壤酸堿度[8]。它是清除土壤中有機物污染,重金屬污染的重要物質。據(jù)不完全統(tǒng)計,2004年全國發(fā)生的農業(yè)環(huán)境污染事故達1494,污染農田和水面共16.93萬公頃,經濟損失達3.4768億元[9]。近年來,我國農業(yè)環(huán)境污染事故呈現(xiàn)出數(shù)量增多,頻率加快,危害加劇,經濟損失加重等趨勢。腐植酸能夠加強土壤粘粒對重金屬的吸附,多價離子形成不溶的螯合物,從而降低土壤污染。
(1) 眾所周知,腐植酸在農業(yè)上具有五大作用:改良土壤、增效化肥、促進增產、改善品質、增強抗逆。利用含有豐富腐植酸的純天然資源,可以制造生物有機肥和有機無機復合肥,生產AA級和A級綠色食品,從而阻止了毒大米、毒豇豆等危害人民健康的有害食品流入市場。
(2) 腐植酸肥料是可以提高農作物產值的品質肥[10,11]。施用有機肥可以改進作物品質。其中,腐植酸在作物代謝中起到了重要作用,有助于為人類提供高品質農作物產品。
(3) 腐植酸肥具有速效、緩效結合的特點,符合作物吸收利用營養(yǎng)方式,可以滿足作物整個生長季節(jié)對肥分的需求。
(4) 腐植酸增強作物抗逆性,減少自然災害對作物沖擊。施用腐植酸,作物可節(jié)水50%以上,還可防御或減少病蟲害的侵襲,減少農田污染。
(5) 腐植酸可制作保水劑、植物生長調節(jié)劑,配制腐植酸類農藥、藥肥等,在農業(yè)生產上具有廣闊前景。
(6) 腐植酸在畜禽養(yǎng)殖方面有廣泛的用途,包括飼料、獸藥、動物保健品等各個方面。
(7) 腐植酸在水產養(yǎng)殖業(yè)中取得了良好效果,如腐植酸水質改良劑、底質改良劑、微生物制劑等在魚、蝦、螃蟹等水產養(yǎng)殖中效果顯著。
腐植酸是以碳為骨架的有機聚合物,在工業(yè)上可做溶劑、吸附劑、表面活性劑、離子交換劑、氧化還原劑等。
(1) 腐植酸可做水質穩(wěn)定劑和廣譜護壁劑,凈化污水中的重金屬離子和有毒的堿性物質雜質。
(2) 腐植酸可做陶瓷的解凝劑,起到陶瓷的增強增粘作用。
(3) 腐植酸可做蓄電池中鉛電極的擴張劑和硬質膠中的填充劑。
(4) 腐植酸可通過微生物作用,用于釀酒行業(yè)。
(5) 腐植酸可做鉆井的泥漿稀釋劑、選礦劑以及處理劑。
(6) 腐植酸還可作為防火(阻火)劑以及一些建筑材料中的填充劑,充分發(fā)揮其各種官能團及物理化學特性。
(7) 腐植酸作為工業(yè)新材料開發(fā)層出不窮。
腐植酸可認為是中醫(yī)的補充與完善,在醫(yī)藥保健、護膚品等領域對人類具有廣泛的應用價值。
(1) 腐植酸消炎止血、止疼、收斂抗?jié)B透、去腐生肌、鎮(zhèn)疼等。
(2) 腐植酸抗?jié)?、降血脂,促進血液循環(huán)。
(3) 腐植酸增強人體免疫調節(jié)作用,活化細胞,抗衰老,健腦強身。
(4) 腐植酸對于燒傷、皮膚感染、風濕性關節(jié)炎、五官科病、胃腸道病、心血管病、婦科病、神經衰弱、失眠及糖尿病、支氣管哮喘以及內分泌和免疫性疾病都有治療價值。
(5) 可從腐植酸中提取各種維生素和抗生素、氨基酸、糖類、泥炭蠟、甾類活性物質,用于醫(yī)藥保健品。
(6) 泥炭浴療法及藥用腐植酸等。
腐植酸的缺點體現(xiàn)在它的自身結構或與周圍環(huán)境物質的相互作用之中,主要表現(xiàn)如下。
腐植酸的結構是一個變化過程,它沒有起點與終點,無固定模式,我們找不到兩個結構完全相同的分子。腐植酸的作用與穩(wěn)定性在一定的分子量范圍內體現(xiàn),不可能精確到分子間的相互作用及預料其反應結果??茖W方法的特點是重復、驗證。但目前對腐植酸這類物質還未找到合適的分子間科學驗證方法,因此認識腐植酸還有難度。
腐植酸是復雜的有機物,在其結構內有許多官能團,各官能團的作用不同,同一官能團在不同的母核上作用也不同,官能團的數(shù)量與種類對其作用的影響有很大差異,而官能團的作用目前我們還認識不夠,這恰恰是研究腐植酸的軟肋。
(1) 腐植酸對水體的作用,如參與污染水體的凈化作用,降低水體的富營養(yǎng)化作用,體現(xiàn)它的有益方面,但另一方面,在一定條件下,水中的腐植酸會引發(fā)人類的大骨節(jié)病,以及它與自來水中氯生成致癌物質又是有害的一面。
(2) 腐植酸對金屬的絡(螯)合作用有益于植物對微量元素的吸收與運輸利用,同樣它也能絡合吸附重金屬,如汞、鉛、鎘等,增加植物體內重金屬含量,打擾了植物體內原有的離子平衡,使代謝絮亂,影響作物正常生長。大量的重金屬吸入植物體(尤其是樹木)對于清除土壤中重金屬的污染具有有益的作用,也是人類治理土壤污染的重要生物技術依據(jù)。
(3) 腐植酸的富集作用也具有兩面性,例如富集放射性物質在一定條件下給腐植酸的開發(fā)利用造成困難,并對生物與人體有害;另一方面它又富集一些生理活性物質,如甾類物質(包括雌酮),又有利于提高其利用價值與作用效益。
腐植酸的雙向作用特征給我們開發(fā)利用腐植酸帶來一定難度。
推測腐植酸是多項反應同時進行,產生復雜的綜合效應,很難區(qū)分各組分和各成分間的具體反應,很難從中找到規(guī)律,尤其它的活性組成和活性表現(xiàn)方式很復雜,增加了解其生理生化原理的難度。
腐植酸是否只是有機碳的聚合體的混合物,是否含有其他化合物?生物腐植酸定義爭論也很大。此外,腐植酸的檢測標準和有關理論,也有各種不同意見,說明有關腐植酸研究的基礎理論還不成熟,有待于進一步深化。
腐植酸的檢測方法尚無國家標準與行業(yè)定位,如其組分的測定,包括棕腐酸、黑腐酸的檢測標準及提取方法。對于棕腐酸的定位也比較模糊,同時測量腐植酸的分子量的方法也有待于統(tǒng)一。
腐植酸的高端產品還不多,多數(shù)企業(yè)以賣原料和初級加工品為主,這對腐植酸資源的開發(fā)是十分不利的,不能做到物盡其用。
我國大量中低產田改造,土壤荒漠化改造,鹽堿地改造的有關技術也亟待提高。同時,從腐植酸對人類生存環(huán)境作用的多種模式及作用的多樣性中,能看到其優(yōu)劣的兩面性。
總之,認識腐植酸的不足,才能發(fā)現(xiàn)存在的問題,才有努力的目標??吹讲蛔阏f明我們在進步,只有這樣才能不斷攀登腐植酸的高峰。
要把優(yōu)點、缺點放在合適的位置,這就需要我們腳踏實地,雙向思維,創(chuàng)造性地工作,從動態(tài)過程中去探討它的作用與結構變化規(guī)律,并且找到平衡點,做到和諧相處,合二為一。
(1) 要合二為一,首先就要雙向比較,先要優(yōu)中選優(yōu),把優(yōu)點發(fā)揚光大,同時要正視缺點,努力把負效應降到最低;做到一大一小,優(yōu)點要發(fā)揮最大,缺點要降到最小,即揚長避短。這才是我們要的腐植酸形象。
(2) 要合二為一,還要雙向調控,從正反兩個方向去調節(jié),把腐植酸的優(yōu)勢與缺點調控到最佳的平衡點上,使生態(tài)平衡和經濟效應達到最佳。例如,復配腐植酸類農藥的同時,我們還可利用生物小分子有機物,如氨基酸及有些植物次生物質來提升生物活性,使腐植酸類農藥效果更好。
(3) 要合二為一,還要多方協(xié)調,雙向探討。指針對其結構變化中出現(xiàn)的正負兩種作用,認真去思考,例如我們可用最新科技手段來強化生物活性研究方法,張彩鳳指出[12]:腐植酸結構的特點,是芳香化合物,多種活性官能團,網(wǎng)狀分子結構,雙電層等。量子化學研究腐植酸芳香結構測量上α—H原子非?;钴S,反應活化能小等。李文軍提出[13]:通過定量構效關系(QSAR),即通過一定的數(shù)學模式對分子化學結構與其他生物效應間的關系進行定量解析,從而尋找出結構與活性間的定量規(guī)律。也可用三維定量的構效關系(3D—QSAR),即是以有機分子和受體的三維結構特征為基礎,以處理分子內能,分子間相互作用的能量變化為依據(jù),分析與生物活性間的定量關系,這就有可能從一個新的角度為我們提供一種對腐植酸進行研究的新方法與新思維,以達到接近腐植酸的真實目的。
我們提出合二為一,就是要把腐植酸的真實面貌比較全面地反應出來,而不是把腐植酸分割成一些支離破碎的物質,也不是要神化腐植酸為完美無缺的物質。腐植酸是一類活生生的物質,它有活性,有多種功能,但并不完美。合二為一是從整體來看問題,要求我們必須實事求是,而不是脫離實際;強調真實,而不是人為炒作。
建設美麗中國是黨的十八大提出的人和生態(tài)環(huán)境和諧的目標,是一個既具體又現(xiàn)實,人們看得見、摸得著的,現(xiàn)實生活中無處不在的景象。腐植酸在生態(tài)文明建設和構建美麗中國的過程中將起到至關重要的作用。腐植酸最大的特點就是包容,它可以和各種物質共存,它的作用方式比較溫和,充分體現(xiàn)了美麗中國的內涵和實質。因此,我們認為要正確對待腐植酸就要一分為二,也要合二為一,并把它統(tǒng)一在和諧社會的大旗之下,這樣才能使腐植酸產業(yè)在未來發(fā)揮更大的作用。
[ 1 ]曾憲成.腐植酸從哪里來,到哪里去[J].腐植酸,2012,(4):1 ~ 10
[ 2 ]曾憲成.腐植(殖)酸與食品源頭安全[J].腐植酸,2005,(4):3
[ 3 ]鄭平 主編.煤炭腐植酸的生產和應用[M].北京:化學工業(yè)出版社,1991
[ 4 ]成紹鑫.腐植酸類物質概念[M].北京:化學工業(yè)出版社,2007
[ 5 ]李瑞波,吳少全 主編.生物腐植酸肥料生產與應用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2011
[ 6 ]許恩光.腐植酸活性探討[J].腐植酸,2013,(3):1~4
[ 7 ]廖宗文,劉可星,毛小云.腐植酸的三大作用——有機營養(yǎng)、活化、微生態(tài)調控及其技術開發(fā)[J].腐植酸,2012,(6):1 ~ 4
[ 8 ]何立千 主編.生物技術黃腐酸的研究和應用[M].北京:化學工業(yè)出版社,1999
[ 9 ]程波,閆鐵柱,袁志華.論環(huán)境影響評價在我國農業(yè)環(huán)境保護中的作用[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2007,26(S):715 ~ 719
[ 10 ]張林豐 著.微生物工程概論[M]. 北京:中國農業(yè)科學技術出版社,2008
[ 11 ]許恩光 編.腐植酸類綠色環(huán)保農藥[M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2007
[ 12 ]張彩鳳 譯.腐植酸與農藥相互作用的研究[J].腐植酸,2010,(2):28~35
[ 13 ]李文軍.腐植酸的生物活性及其研究[J].腐植酸,2001,(2):6 ~ 8