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      林學(xué)

      2019-01-29 11:49:47
      中國學(xué)術(shù)期刊文摘 2019年23期
      關(guān)鍵詞:崇明縣沼澤木質(zhì)素

      可再生生物質(zhì)資源——木質(zhì)素的研究

      李忠正

      摘要:木質(zhì)素是植物纖維中豐富的芳香族可再生資源。有效利用這些資源是人類長期以來的愿望。(1)木質(zhì)素的發(fā)現(xiàn)。1830年Anselmen Peyen(法國)發(fā)現(xiàn)木材是由纖維素和另外一種鑲嵌于纖維素之間的物質(zhì)組成的。1857年Schulze F 將其命名為“木質(zhì)素(Lignin)”。1874年,Tiemann F 等從木材中分離出松柏苷和松柏醇,證明木材中存在芳香族化合物。1890年Bamberger 等發(fā)現(xiàn)木材中有甲氧基,指出甲氧基是木質(zhì)素表征性官能團(tuán)。(2)木質(zhì)素化學(xué)研究體系的形成。隨著木質(zhì)素化學(xué)分解方法研究的深入,學(xué)者們提出了木質(zhì)素醇解和酸解、二氧六環(huán)-水水解、硫代醋酸解,特別是木質(zhì)素堿性硝基苯氧化和高錳酸鉀氧化法等。木質(zhì)素生物合成研究、木質(zhì)素模型物研究,以及光譜、色譜、核磁等分析技術(shù)在木質(zhì)素化學(xué)研究中廣泛應(yīng)用等一系列成果,形成了木質(zhì)素化學(xué)研究體系。人們對木質(zhì)素化學(xué)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識俞加深刻。20 世紀(jì)70—80年代木質(zhì)素研究蓬勃發(fā)展,確定了裸子植物、被子植物、禾草類植物木質(zhì)素的不同結(jié)構(gòu);并得出木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元間的各種連接鍵型。(3)木質(zhì)素研究的進(jìn)展。20 世紀(jì)80年代后,人們基本了解了木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)與木質(zhì)素在各種制漿和漂白方法中的反應(yīng)機理,并有少量木質(zhì)素應(yīng)用。木質(zhì)素研究進(jìn)展主要為:①木質(zhì)素結(jié)構(gòu)研究的現(xiàn)代分析儀器得到了廣泛應(yīng)用;②搞清了木質(zhì)素在植物中的生物合成路線,轉(zhuǎn)基因樹木的化學(xué)成分控制,以及生物酶解機理;③了解了木質(zhì)素與碳水化合物(LCC)之間的連接和對制漿、漂白的影響;④研究木質(zhì)素分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu);⑤改進(jìn)木質(zhì)素分離方法,使分離木質(zhì)素得率提高、變性少;⑥木質(zhì)素資源化利用有了一定進(jìn)展。主要成果有:提高木質(zhì)素表面活性;木質(zhì)素基樹脂的合成;木質(zhì)素降解物作為合成化工基石或燃料。此外,利用木質(zhì)素的緩釋性、螯合性,在農(nóng)業(yè)方面用于復(fù)合肥料和微量元素肥料也有很大進(jìn)步。但由于木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的差異性及其不均一性,人類仍未完全掌握其奧秘和規(guī)律。(4)木質(zhì)素研究的特點和難點。木質(zhì)素化學(xué)結(jié)構(gòu)研究不能采用其他天然高分子物,如纖維素、蛋白質(zhì)等常用的水解法,需要“非常規(guī)法”。探索新的研究方法和手段仍是木質(zhì)素研究的關(guān)鍵。植物中天然木質(zhì)素與半纖維素和纖維素伴生,活性強。人們很難從植物中分離出原生木質(zhì)素。工業(yè)木質(zhì)素研究同樣也存在木質(zhì)素分離難的問題,研究經(jīng)濟(jì)又無二次污染的分離純化方法是工業(yè)木質(zhì)素利用的重要課題。另外,工業(yè)木質(zhì)素來源多樣,使其性能穩(wěn)定性差。用木質(zhì)素模型物是木質(zhì)素研究手段的特征。在木質(zhì)素化學(xué)反應(yīng)機理等研究中,常使用結(jié)構(gòu)相近的模型物使復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡化。但模型物為低分子,且反應(yīng)為均相。因而不能判斷反應(yīng)難易程度和反應(yīng)速度。木質(zhì)素大分子三維結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且其中活性基團(tuán)含量相對較少,化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在大分子表面,使木質(zhì)素的反應(yīng)性差;同時,木質(zhì)素分子質(zhì)量的多分散性造成反應(yīng)不均一性。(5)木質(zhì)素研究的趨勢。進(jìn)一步搞清楚木質(zhì)素聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。研究在各種狀態(tài)下的超分子結(jié)構(gòu)狀況,建立有效的測定方法,研究破壞超分子結(jié)構(gòu)的手段和條件等;進(jìn)一步搞清木質(zhì)素結(jié)構(gòu)與其物化性能的“構(gòu)效”關(guān)系,建立目標(biāo)產(chǎn)物分子設(shè)計理論依據(jù);研究木質(zhì)素結(jié)構(gòu)精確、簡便的分析手段;研究提高工業(yè)木質(zhì)素反應(yīng)性能的經(jīng)濟(jì)有效活化方法及其理論;研發(fā)木質(zhì)素基產(chǎn)物制備技術(shù)等仍是研究的重點。

      來源出版物:南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2012, 36(1): 1-7

      入選年份:2017

      上海崇明縣濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評價

      曹瑩,湯臣棟,馬強,等

      摘要:目的:崇明縣擁有長江口規(guī)模最大、發(fā)育最完善的河口型潮汐灘涂濕地,是上海市自然濕地保存最好、生物多樣性最豐富的地區(qū)。近年來,由于氣候變化、區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人工圍墾以及外來物種入侵等人類活動與自然因素的干擾,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能退化,使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)景觀破碎化,生物多樣性發(fā)生改變,對當(dāng)?shù)鼐用竦纳瞽h(huán)境與質(zhì)量產(chǎn)生了較大影響。對崇明縣濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進(jìn)行核算,一方面為濕地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)價值核算提供參考依據(jù),另一方面可以為崇明縣濕地保護(hù)、恢復(fù)與可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)。方法:基于上海市第2 次(2011—2013年)濕地資源調(diào)查數(shù)據(jù),將崇明縣濕地劃分為近海與海岸濕地、沼澤濕地、人工濕地3 類,淤泥質(zhì)海岸、潮間鹽水沼澤、河口水域、沙洲沙島、草本沼澤、森林沼澤、庫塘、運河輸水河、水產(chǎn)養(yǎng)殖場、稻田10 種類型。根據(jù)《千年生態(tài)系統(tǒng)評估》,結(jié)合崇明縣實際,將崇明縣濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為支持服務(wù)、供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)4 大類,下分水產(chǎn)品、原材料、食物、供水、電力供給、調(diào)蓄水源、氣候調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化、促淤造陸、消浪護(hù)岸、生物多樣性維持、旅游、科教13 項,并估算了崇明縣濕地的價值。結(jié)果:崇明縣濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值為124.13億元。各濕地型服務(wù)功能價值排序:河口水域>水產(chǎn)養(yǎng)殖場>稻田>潮間鹽水沼澤>淤泥質(zhì)海岸>庫塘>草本沼澤>沙洲沙島>運河輸水河>森林沼澤,近海與海岸濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值最大為51.53 億元,占崇明縣濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的33.46%;其次為人工濕地和沼澤濕地,其服務(wù)功能價值分別為24.74 億元與2.61億元,占崇明縣濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值的19.93%與2.11%。不同類型服務(wù)功能價值大小順序為:生物多樣性維持>調(diào)蓄水源>水產(chǎn)品>旅游>氣候調(diào)節(jié)>食物>水質(zhì)凈化>電力供給>消浪護(hù)岸>促淤造陸>科教>原材料>供水,崇明縣濕地生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)服務(wù)價值最大為48.25 億元,占總價值的38.87%;其次是支持服務(wù)價值為43.81 億元,占總價值的35.29%;供給服務(wù)為22.5 億元,占總價值的18.18%;文化服務(wù)價值最小為9.50 億元,占總價值的7.65%。結(jié)論:崇明縣濕地生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)服務(wù)價值最大,其中稻田生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)服務(wù)價值為10.97 億元,僅次于河口水域生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)服務(wù)價值,并占調(diào)節(jié)服務(wù)總價值的22.36%,結(jié)果表明,稻田生態(tài)系統(tǒng)不僅具有食物供給功能,同時在氣候調(diào)節(jié)、調(diào)蓄水源、水質(zhì)凈化等方面產(chǎn)生顯著生態(tài)效益。支持服務(wù)價值次之,主要為體現(xiàn)在上海崇明東灘鳥類國家級自然保護(hù)區(qū),因此,加強以鳥類為主的濕地生物多樣性保護(hù)可以提高該縣濕地的支持服務(wù)價值。調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)是崇明縣濕地生態(tài)系統(tǒng)的主導(dǎo)服務(wù)功能,因此,在堅持優(yōu)先保護(hù)的原則下,合理高效利用濕地資源,可提高該縣濕地服務(wù)總價值量。

      來源出版物:南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2017, 41(1): 28-34

      入選年份:2017

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