|
2010年第1期《腐植酸》杂志封底，发布了中国腐植酸工业协会曾宪成理事长提出的“低碳经济融合众长的交易平台（模型）”。该模型以一种艺术的手法，形象地展现了新时期“低碳”经济形态，包含了“天然” “生态”“有机” “绿色”和“环保”理念。从实践上看，任何一种理念都符合低碳范畴的一个或多个方面。腐植酸对地球影响很大，涉及地球碳循环、矿物迁移积累、土壤肥力、生态平衡等诸多领域。作为数以万亿吨计算的腐植酸类物质，在减少环境污染、修复土壤资源、改良生态环境、降低C02排放等方面发挥着重要作用。在2010年第2期《腐植酸》杂志的“腐植酸环保应用”栏目中，通过与曾理事长的对话，阐明了腐植酸与“天然”“生态”“有机” “绿色”和“环保”之间的关系。那么，腐植酸如何在低碳经济中发挥重要作用呢？
1 从腐植酸类物质本身看地球固碳功能
我们知道，腐植酸分子式中，35%是芳环，65%是脂肪族碳链。那么有人会问，腐植酸本身就由碳物质组成，怎么还低碳呢？对此，我们正好就事论事。
在地球上，土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库，约有3万亿吨，其中腐植酸类物质就占80%。同时，地球表面每年累计的腐植酸类物质约等于分解的腐植酸类物质。只要生物圈净碳储量基本不变，大气中的C02浓度就不会有太大波动。假如土壤中腐植酸类物质多分解10%，大气中C 02浓度就会增加30%。因此，腐植酸作为土壤有机质的主要组成部分，对大气CO2的影响巨大，是维持地球碳平衡的重要因素之一。
在人类活动中，土壤释放的C02逐年增加。近150年来大气中的C02浓度增加了80uL/L，增幅达35%，其中很大一部分源于腐植酸类物质的过多分解。因此，正如Schnitzer所说，土壤腐植酸类物质碳是CO，主要来源之一，也是环境和大气C 02浓度变化敏感的碳聚集体。只有腐植酸类物质的碳素处于动态平衡之中，地球碳循环才能处于储与放的平衡状态，也就是说，在地球碳循环中，腐植酸类物质本身即具有固碳功能。陆地生态系统碳循环见图1。
2 从腐植酸类物质利用看生物固碳功能
(1)生物固碳概念。
所谓“生物固碳”系指利用植物的光合作用，将大气中的C02转化为碳水化合物，并以有机碳的形式固定在植物体内或土壤中，从而提高生态系统的碳吸收和储存能力，减少C02在大气中的浓度，减缓全球变暖趋势。生物固碳可以通过改良土壤、造林以及加强农业土壤吸收等措施，增加植物和土壤的固碳能力。生物固碳是固定大气中C02最便宜且副作用最少的方法。
(2)腐植酸生物固碳方式。
利用腐植酸物质实现生物固碳，一则通过增强植物的光合作用来吸收自然界中的C 02，二则利用提高土壤有机质含量来减少大气中的C 02含量。
现阶段，由于人类的生产生活方式过度，使得森林、湿地破坏，耕作不当，从而打破了腐植酸类物质的碳平衡，增强了腐殖物质的矿化作用，使土壤呼吸量增加，土壤碳库储量降低。有研究显示，1950年以来，土壤有机碳库是大气CO，浓度增加的主要贡献者之一。提高土壤有机质含量，就能达到固碳效果。有研究者指出，如果30年中，我国土壤有机质含量再提高30% - 40%，仅耕地一项的固碳，就相当于美国和加拿大两国的总和。
(3)腐植酸生物固碳作用。
提高作物的光合作用和土壤有机质的含量，耕地、造林无疑被认为是良好的措施。然而，林木、花草、作物已经不可能在沙漠化、盐碱地和贫瘠的土壤中生长，怎么办？利用腐植酸来改造沙漠、改良土壤。在土壤中添加腐植酸类物质，包括腐植酸类土壤改良剂、腐植酸类肥料、腐植酸类可降解地膜等，使土壤恢复其正常的功能，
能够用来或可以更好地植树、造林、种植农作物，进而提高植物的光和作用，将碳保留在土壤中，增加有机质含量，在减少CO，排放的同时增加了地力，保证了农业生产。需要强调指出，生物固碳还常常包括有机废弃物的再利用。然而，通过生物（化）腐植酸技术，同样可以使有机废弃物再利用。肥料中由农业废弃物制成的有机肥，被认为是减少化肥的用量，提高土壤有机碳库，减少温室气体排放的重要举措。腐植酸制成的有机肥不仅同样具有这些功能，而且可以避免废弃物制造过程产生的甲烷、重金属、农药残留、病菌等的污染，属于真正意义上的清洁肥料。因此，通过利用腐植酸物质开发的产品，进一步优化腐植酸的生物固碳技术，就可以充分发挥腐植酸的低碳作用，并可视作清洁的低碳材料而显示出自身的控碳价值。利用腐植酸在农业上的功能显示其生物固碳的作用可见图2。
3 从腐植酸物质参与形态看固碳功能
(1)固碳、减碳，节能减排是直接的低碳。以氮肥为例，一方面，腐植酸可减少氮素挥发损失和C02的排放量。施入腐植酸类物质，不仅提高了作物对氮的吸收利用率，同时也减少了释放到大气中的CO，，保护了生态环境。另一方面，腐植酸能够固定氮素，从而减少氮肥释放的C02量，提高土壤有效氮含量。腐植酸的刺激作用使土壤微生物流动性增加，导致有机氮矿化速度加快。腐植酸具有较高的盐基交换量，能够减少氮的挥发流失，同时使土壤速效氮含量有所提高，进而减少了排放到大气中的C02。目前，中国科学院沈阳应用生态研究所将腐植酸加入碳酸氢铵中制成的长效碳酸，能使部分C02分子吸附在土壤交替和黏粒上，从而减少土壤系统中C02排放量，增加土壤C02的永久性固定，对CO2减排和固定意义重大。
(2)节约本身就是一种低碳。
我们知道，腐植酸是一种无毒无害的天然有机物。研究显示，腐植酸与农药配伍时，最多可达到节约50%农药的效应，降低农药用量，也降低了农药对土壤和环境的污染；在养殖方面，在饲料中添加腐植酸类物质，不仅可以提高产量，减少发病率，还可节省饲料10%左右；在水质处理方面，腐植酸用作锅炉阻垢缓蚀剂，与磷酸盐类处理剂相比，节省处理费用30%以上，且对环境无污染。我国化工厂也有将泥炭用作船舶防腐涂料，使大部分海洋生物难以在船底寄生，该涂料与沥青复配成溶解性涂料，防污期达一年半，比常规 C u20涂料效果好，用量只有Cu20涂料的30%，大大节省了材料。此外，化工、冶炼、日化工业、机械等工艺中，加入腐植酸类物质都可以达到节省资源，减少原料用量的效果。
(3)增效是低碳的一种形式。
早在20世纪80年代，腐植酸在农业上的“五大作用”和黄腐酸的“四剂功能”就被证实。我国化肥当季利用率很低，和腐植酸复合后，增效显著，使作物对N、P、K的利用率大大提高，增产幅度大，而且后效显著。对化学农药，腐植酸类物质能缓释增效、降低毒性，这对于保护生态平衡、维持自然净化力意义重大。在畜牧业上，研究证明，饲料中添加天然腐植酸养猪(0.60/0-1%的腐植酸钠)，一般可以使猪增重5%- 10%，最高可增31%；用来养鸡，鸡的育雏成活率可提高4.5%，产蛋率提高5%；养牛可使奶牛产奶量及乳脂率提高5%，肉牛提高肉质率，饲料利用率提高5%。此外，腐植酸的增效作用还表现在工业、医药、保健和护肤品等领域中，并对所在行业的低碳经济发展贡献着力量。
(4)消除污染，降低残留更是低碳。
腐植酸在消除土壤、水体污染，降低农药残留方面，有着独特的功效。例如，腐植酸可降解地膜不仅可以减少塑料地膜所造成的白色污染，而且地膜降解后可以作为肥料和土壤改良剂还原土壤，达到双重功效。腐植酸用作表面活性剂，可以减少水体污染。腐植酸类吸附树脂和各类吸附剂，可以吸附废水中的有机污染物和放射性污染物，对污水处理意义重大。1／2L D50氧化乐果混和1／2L D50生化黄腐酸，可以使氧化乐果的毒性降低100倍，而农药药效不减。此外，腐植酸用作型煤粘合剂，是对清洁煤技术的一大贡献，其节能减排和环境效益十分显著，燃烧1t型煤与燃烧1t散煤相比，节煤率达30%以上，节硫率达50%以上，排放的烟尘远远小于散煤，同时，也减少了散型的使用浪费情况。
(5)变废为宝，资源再利用也是低碳。
煤炭腐植酸原料来源主要是低级别煤资源，他们在煤化工应用中，常常因为热值低不能利用而被丢掉。腐植酸类产品的开发和应用填补了我国煤炭资源利用中对低级别煤的利用不足和浪费现象，节省了资源提高了效率。以工农业有机废弃物为原料制成的生物（化）腐植酸，不仅达到了废弃物再利用的目的，也使腐植酸有了可再生制造的方式，优化了能源结构。除此之外，利用腐植酸生产的一系列土壤改良剂在改造沙漠、贫瘠耕地、盐碱地等方面都表现出了极强的优势，因此，通过对腐植酸类物质的合理开发，实现变废为宝、资源再利用不能不说是一种低碳。
总之，腐植酸与“低碳”有着密不可分的关系。从腐植酸作为地球碳循环中维持碳平衡的一员，到利用腐植酸开展生物固碳减少C02，再将腐植酸作为环境友好型材料投入到工业、农业等领域发挥作用，腐植酸以其独特的黑色魅力展现着一份动态的绿色低碳传奇。
（本编辑部供稿）
腐殖酸2010.3 | 
