每個(gè)行業(yè)都應(yīng)該有科學(xué)完備的標(biāo)準(zhǔn)和概念。概念是標(biāo)準(zhǔn)的前提基礎(chǔ),只有概念明晰、科學(xué),才能制定出專(zhuān)業(yè)、適用的標(biāo)準(zhǔn)。因此,概念的建立和發(fā)展對(duì)促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展至關(guān)重要。
1. 腐植酸humic acid
腐植酸是動(dòng)植物殘?bào)w,主要是植物殘?bào)w,經(jīng)過(guò)微生物分解和合成,以及地球物理、化學(xué)的一系列相互作用過(guò)程形成的一類(lèi)富含羧基、酚羥基、醌基、羰基、甲氧基等多種活性官能團(tuán)組成的非均一脂肪-芳香族無(wú)定形有機(jī)弱酸混合物。腐植酸主要從風(fēng)化煤、褐煤、泥炭中活化、提取和分離,還可以通過(guò)其他工藝手段從潔凈的生物質(zhì)資源中轉(zhuǎn)化而來(lái)。腐植酸根據(jù)分子量大小可分為黑腐酸、棕腐酸和黃腐酸。
用于規(guī)范性術(shù)語(yǔ)定義;資料、文獻(xiàn)名詞標(biāo)注檢索;原料及產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)標(biāo)識(shí);產(chǎn)品通用名稱(chēng)組成及標(biāo)識(shí);技術(shù)領(lǐng)域劃分等。
2.總腐植酸t(yī)otal humic acid
通過(guò)酸洗去除腐植酸原料或產(chǎn)品中的金屬元素和可溶鹽后,再經(jīng)過(guò)堿溶、pH=1 酸沉淀后得到的腐植酸,包括黑腐酸、棕腐酸和黃腐酸。
用于科學(xué)研究量級(jí)劃分;礦產(chǎn)資源等級(jí)評(píng)價(jià);原料型產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和標(biāo)識(shí)等。
3.可溶性腐植酸soluble humic acid
以質(zhì)子酸形態(tài)存在的腐植酸中,可在特定溶劑中溶解的部分稱(chēng)為可溶性腐植酸。以水為溶劑溶解的腐植酸稱(chēng)為黃腐酸;以丙酮或乙醇為溶劑溶解的腐植酸稱(chēng)為棕腐酸;不溶于水和丙酮的部分為黑腐酸。
用于科學(xué)研究中不同特征特性的腐植酸相對(duì)界限劃分;腐植酸分級(jí)操作的過(guò)程和條件標(biāo)識(shí),例如根據(jù)不同溶劑中的溶解性標(biāo)識(shí)棕腐酸和黃腐酸的可溶性。一般不用于腐植酸產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。
4.活性腐植酸active humic acid
常溫下可溶于水、pH=1 條件下可沉淀的腐植酸鹽中存在的腐植酸。
主要用于腐植酸產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)。
5.黑腐酸pyrotomalenic acid
腐植酸中分子量較大的部分,呈黑色,只溶于苛性堿溶液,不溶于稀酸、水和丙酮。
主要用于對(duì)腐植酸分級(jí)產(chǎn)品的定義;科研對(duì)相對(duì)高分子的腐植酸進(jìn)行界定標(biāo)識(shí)。一般不用于腐植酸產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和標(biāo)識(shí)。
6.棕腐酸hymato melanic acid
腐植酸中能溶于堿性溶液,不溶于稀酸和水,但能溶于丙酮和乙醇等極性溶劑的部分。棕腐酸一般是從堿溶酸析得到的腐植酸膠體中用極性溶劑萃取獲得。
主要用于對(duì)腐植酸分級(jí)產(chǎn)品的定義;科研對(duì)極性溶劑提取的中分子量的腐植酸進(jìn)行界定標(biāo)識(shí)。一般不用于腐植酸產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品標(biāo)注。
7.黃腐酸fulvic acid
腐植酸中能溶于水和稀酸溶液的部分,分子量較小,稀溶液呈黃色或棕黃色。
主要用于對(duì)腐植酸分級(jí)產(chǎn)品的定義;在質(zhì)子酸狀態(tài)下水溶的腐植酸進(jìn)行界定標(biāo)識(shí);腐植酸原料及產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品標(biāo)注。
(一)修改的概念
1. 腐植酸
GB/T 11957-2001 中定義:作為游離酸和金屬鹽(腐植酸鹽)存在于煤中的一組高分子量的復(fù)雜有機(jī)、無(wú)定型化合物基團(tuán)。
NY 1106-2010 中定義:由動(dòng)植物殘?bào)w經(jīng)微生物分解和轉(zhuǎn)化,以及地球化學(xué)的一系列過(guò)程形成的,從泥炭、風(fēng)化煤、褐煤中提取而得的,含苯核、羧基、酚羥基等無(wú)定形高分子化合物的混合物。(礦物源腐植酸)
HG/T 3278-2018 中定義:腐殖物質(zhì)(也稱(chēng)為腐植酸類(lèi)物質(zhì))中,具有芳香族、脂肪族及多種官能團(tuán)結(jié)構(gòu)特征的,能溶于稀堿溶液,不能溶于酸和水呈黑色或棕黑色的無(wú)定型有機(jī)弱酸混合物。
GB/T 34766-2017、GB/T 35106-2017、GB/T 35107-2017、GB/T 35112-2017、GB/T 35111-2017中定義:腐殖物質(zhì)中,具有芳香族、脂肪族及多種官能團(tuán)結(jié)構(gòu)特征的,能溶于稀堿溶液,不能溶于酸和水呈黑色或棕黑色的無(wú)定型有機(jī)弱酸混合物。
HG/T 5045-2016、HG/T 5046-2016 中 定 義:由動(dòng)植物殘?bào)w,主要是植物殘?bào)w,經(jīng)過(guò)微生物分解和轉(zhuǎn)化,以及地球物理、化學(xué)的一系列相互作用,形成的一類(lèi)富含羧基、酚羥基、甲氧基等含氧官能團(tuán)的芳香族無(wú)定形高分子化合物的混合物。
從上述各標(biāo)準(zhǔn)的定義可以看出,腐植酸的概念比較混亂,甚至出現(xiàn)應(yīng)用土壤學(xué)屬性來(lái)定義礦物的現(xiàn)象,說(shuō)明行業(yè)沒(méi)有達(dá)成共識(shí),缺乏科學(xué)論證,沒(méi)有理清研究對(duì)象及礦物的真正成因,沒(méi)有明確其包含的組分組成,有的定義推翻了長(zhǎng)期研究已經(jīng)達(dá)成共識(shí)的成果,因此概念須統(tǒng)一。
本文提出的新腐植酸概念闡述了腐植酸的來(lái)源、形成過(guò)程、結(jié)構(gòu)特征、主要組分。隨著技術(shù)水平的進(jìn)步、仿自然能力的提高,以生物質(zhì)為原料合成腐植酸的仿自然工藝可實(shí)現(xiàn)腐植酸的再生,利于產(chǎn)業(yè)行業(yè)發(fā)展。
2.總腐植酸
GB/T 11957-2001 中定義:用焦磷酸鈉堿液抽提出的腐植酸。
GB/T 34766-2017 中定義:用焦磷酸鈉堿液從腐殖酸原料或肥料中提取,并經(jīng)酸沉淀得到的腐殖酸。包括游離腐殖酸和被重金屬離子固定的結(jié)合態(tài)腐殖酸。
HG/T 5046-2016 中定義:用焦磷酸鈉堿液可直接抽提得到的腐植酸。
T/CHAIA 0002-2018 中定義:可用焦磷酸鈉堿液從腐植酸原料或產(chǎn)品中提取,并經(jīng)pH=1 酸沉淀后得到的腐植酸。包括游離腐植酸和鈣、鎂等金屬離子固定的結(jié)合態(tài)腐植酸。
上述各標(biāo)準(zhǔn)定義的共同點(diǎn)就是焦磷酸鈉堿溶液和酸沉淀,屬于用提取方法來(lái)定義。隨著原有提取方法的改進(jìn),總腐植酸的定義須進(jìn)行修正。
首先,要了解使用焦磷酸鈉的目的是為了交換與腐植酸結(jié)合的高價(jià)金屬離子,這些高價(jià)金屬離子通過(guò)水解與正磷酸生成沉淀膠體物質(zhì),在此過(guò)程中大部分腐植酸會(huì)被釋放出來(lái)與堿中和形成腐植酸鈉鹽,但腐植酸鈉鹽與磷酸鹽還會(huì)有部分相互吸附,因此用該方法不能完全得到總量的腐植酸;其次,通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn),與原方法對(duì)比,酸洗同一種腐植酸原料再經(jīng)過(guò)堿溶酸沉淀后得到的腐植酸收率顯著提高。
3.可溶性腐植酸
HG/T 3278-2018 中定義:礦物源腐植酸原料和腐植酸鹽產(chǎn)品在水溶液中呈離子態(tài)腐植酸??扇苄允呛饬扛菜岱柿虾透菜猁}產(chǎn)品的主要質(zhì)量指標(biāo)。
GB/T 35107-2017、GB/T 33804-2017 中定義:礦物源腐殖酸原料和腐殖酸鹽產(chǎn)品在水溶液中呈離子態(tài)的腐殖酸??扇苄允呛饬扛乘岱柿虾透乘猁}產(chǎn)品的主要質(zhì)量指標(biāo)。
上述各標(biāo)準(zhǔn)定義都不確切,有些地方詞不達(dá)意。首先,我們要了解“可溶性”這個(gè)詞的含義,是指物質(zhì)在特定溶劑中的溶解程度,是可以溶解,不是“易溶”“微溶”“難溶”或“不溶”;其次,我們要了解溶質(zhì)是什么,是腐植酸還是腐植酸鹽,是純凈物還是混合物,每種組分特性是否一致;最后,溶劑不能與溶質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
可溶性腐植酸應(yīng)該含有兩部分,一部分是以水為溶劑的部分,是黃腐酸,因此水溶性腐植酸和黃腐酸其實(shí)是一個(gè)東西;另一部分是醇溶或丙酮溶部分,是棕腐酸,這部分不溶于水;剩余的是在兩種溶劑中都不溶的部分,是黑腐酸。這里要明確的是腐植酸就是以質(zhì)子酸存在的酸不是腐植酸鹽。因此我們根據(jù)詞意和物質(zhì)性質(zhì)對(duì)可溶性腐植酸進(jìn)行了重新定義。
4.黃腐酸
GB/T 34765-2017、GB/T 35112-2017 中定義:腐殖物質(zhì)中一組分子量較小,既能溶于稀堿溶液又能溶于酸和水,稀溶液呈黃色或棕黃色的無(wú)定形有機(jī)弱酸混合物。
上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的定義將腐植酸和黃腐酸并列分類(lèi),這是非常錯(cuò)誤的,黃腐酸只是腐植酸的一個(gè)組成部分。
(二)增加的概念
1. 活性腐植酸
在評(píng)價(jià)腐植酸產(chǎn)品時(shí)要對(duì)有效的腐植酸進(jìn)行測(cè)定和標(biāo)識(shí),這種有效性表現(xiàn)在腐植酸是否被活化,是否具有活性。評(píng)價(jià)的方法是將產(chǎn)品中的腐植酸以可溶鹽的方式提取出來(lái),在這個(gè)過(guò)程中被水溶解的是腐植酸的可溶鹽,然后再用酸析的方式把腐植酸沉淀出來(lái)?;钚愿菜崾呛?、棕、黃的總和,水溶性腐植酸只是黃腐酸,是一個(gè)分量。因此,作為技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)識(shí),用活性腐植酸更為確切。
(三)刪減的概念
1.游離腐植酸
GB/T 11957-2001 中定義:用氫氧化鈉溶液提取的腐植酸,即酸性基團(tuán)保持游離狀態(tài)的腐植酸,在實(shí)際測(cè)定中還包括與鉀、鈉結(jié)合的腐植酸。
在這個(gè)定義中沒(méi)辦法準(zhǔn)確確定游離腐植酸存在的量,對(duì)提取出來(lái)的腐植酸是否是游離態(tài)沒(méi)法認(rèn)定,同時(shí)也沒(méi)法判定是否與金屬離子結(jié)合。和鈣鎂結(jié)合的不一定不溶(試驗(yàn)證明,含氧量高的腐植酸鈣和鎂是可溶的)。用氫氧化鈉堿溶液提取也可能會(huì)發(fā)生中和反應(yīng)與復(fù)分解反應(yīng)的混合過(guò)程,例如腐植酸鐵與氫氧化鈉反應(yīng)生成腐植酸鈉和Ksp(溶度積)更低的氫氧化鐵(最后變成三氧化二鐵)復(fù)分解反應(yīng)過(guò)程。因此用這種方法定義和計(jì)算游離腐植酸既不能定性也不能定量,沒(méi)有必要保留這個(gè)概念。如果對(duì)礦物做評(píng)價(jià)直接用總腐植酸即可。
2.水溶性腐植酸
T/CHAIA 0002-2018 中定義:在常溫下可溶于水且能被pH=1 的酸沉淀得到的腐植酸。
上述定義其實(shí)是指可溶于水的腐植酸一價(jià)鹽,沒(méi)有含溶于水的黃腐酸。多年的實(shí)踐證明,在pH=1的條件下分離出來(lái)的腐植酸是包含黃腐酸的,pH=1 分級(jí)后的可溶部分有可能是金屬鹽和飽和小分子酸,并不具備或很少具備腐植酸類(lèi)物質(zhì)的芳香結(jié)構(gòu)特征。因此,不建議用水溶性腐植酸這個(gè)概念去標(biāo)識(shí)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)等,用活性腐植酸進(jìn)行標(biāo)識(shí)即可。
腐植酸相關(guān)概念的建立是行業(yè)發(fā)展的基石,概念可能會(huì)隨著人們對(duì)世界認(rèn)識(shí)的進(jìn)步、技術(shù)水平的提高、應(yīng)用領(lǐng)域的拓展等有所變化和發(fā)展。因此,我們要以發(fā)展的眼光對(duì)待腐植酸相關(guān)概念和定義問(wèn)題,既不要全面否定以往,也不要只站在個(gè)人的知識(shí)領(lǐng)域固步自封。我們要結(jié)合全行業(yè)的智慧,整合不同學(xué)科的知識(shí),制定科學(xué)、合理、適用的概念,從而推動(dòng)專(zhuān)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。