腐植酸类物质概论（第二版）

　　本书是作者在阅读大量国内外文献和长期研究积累的基础上编写的，本次改版对第一版作了大量补充和修改。书中叙述了腐植酸类物质的研究历史、起源与形成、生态功能、资源评价、提取精制、物理化学和生物学性质、分子组成结构特征及其重要反应，以及在工业、农业、畜牧、水产、环保和医药等方面的应用概况，展示了实现工业化的腐植酸类产品。每章末尾附有相关的参考文献。 本书作为腐植酸化学基础和工艺学读物，可供从事腐植酸基础研究、工艺开发和生产的科技与管理人员阅读，也可作为煤化学化工及相关专业的师生学习参考。

　　成绍鑫，中国科学院山西煤炭化学研究所，研究员， 我国腐植酸领域的知名学者。一直致力于我国煤化学和腐植酸化学基础研究与技术开发工作。中国腐植酸工业协会专家委员会委员、《腐植酸》杂志di一届（北京）编委会名誉编委，在煤炭腐植酸的研究和产品的开发方面卓有成绩。主持过8项科研项目。曾任中国化工学会化肥专委会专家组成员、中国腐植酸工业协会理事。先后在《腐植酸》杂志上发表过论文50多篇。

第1章绪论001
1.1腐植酸研究与应用的意义001
1.2世界腐植酸研究与应用简史003
1.3我国腐植酸研究和开发进展008
1.4发展前景与方向010
1.4.1资源保护和原料选择010
1.4.2生产工艺技术011
1.4.3正确认识腐植酸的问题012
1.4.4关于研究方向问题014
1.5分类015
1.6定义与命名016
参考文献019

第2章起源与形成021
2.1生成机理学说021
2.1.1起源物质及反应021
2.1.2转化历程023
2.2原始植物概述023
2.2.1植物的种类和组织构造023
2.2.2植物细胞的构造和组成024
2.2.3植物的化学组成024
2.3腐植酸类物质的生成机理028
2.3.1HS形成前期的表观特征028
2.3.2HS形成前期的典型反应028
2.3.3土壤腐植酸的形成及其影响因素031
2.3.4煤炭腐植酸的形成及其影响因素034
2.3.5水体腐植酸的起源及组成特点038
2.4腐植化历程模型038
参考文献040

第3章腐植酸与生态环境042
3.1腐植物质在生物圈中的地位042
3.2腐植酸与土壤043
3.2.1腐植酸对土壤形成和肥力的作用043
3.2.2土壤类型及其腐植酸的稳定性045
3.2.3土壤腐殖质与土壤生态保护047
3.3腐植酸与水体047
3.3.1腐植酸在水中的结合形态048
3.3.2水体腐植酸的生物效应049
3.3.3水体腐植酸的危害及解决方案050
3.4腐植酸与微生物051
3.4.1微生物对腐植酸的降解作用051
3.4.2腐植酸对某些微生物活性的影响051
3.4.3腐植酸是环境微生物与氧化物的电子穿梭体052
3.5腐植酸与环境健康052
3.5.1对某些天然有害元素的富集053
3.5.2对有毒物质的迁移转化问题053
3.5.3对氮氧化物的作用及转化的问题055
3.5.4腐植酸自身的毒性和诱变性问题055
3.6腐植酸与碳循环056
3.6.1生物碳和能量的交换历程057
3.6.2地球碳分布及HS在碳循环中的地位057
3.6.3HS对生物碳平衡的影响因素059
参考文献062

第4章资源、提质、分离与精制065
4.1资源评价要点065
4.1.1评价指标和项目066
4.1.2样品的采取和制备066
4.2低级别煤资源特点066
4.2.1泥炭066
4.2.2褐煤068
4.2.3风化煤069
4.3煤炭腐植酸原料的物理-化学预处理070
4.3.1机械活化070
4.3.2超声波处理071
4.3.3浮选和重介质分选072
4.3.4氧化降解072
4.3.5生物化学降解077
4.4生物质的生物化学处理078
4.5提取、分离与精制080
4.5.1提取与分离080
4.5.2纯化083
4.5.3国际腐殖质协会土壤腐殖质综合分离纯化法084
4.6腐植物质的分级084
4.6.1基于酸碱度、溶解和沉淀分级084
4.6.2基于分子尺寸的分级085
4.6.3基于电荷特性的分级086
4.6.4基于吸附特性的分级086
参考文献086

第5章化学组成结构及其研究方法090
5.1化学分析法090
5.1.1元素组成090
5.1.2官能团093
5.2物理解析法094
5.2.1分子量及其分布094
5.2.2紫外和可见光谱（UV/VIS）100
5.2.3红外光谱（IR）103
5.2.4电子自旋共振谱(ESR)105
5.2.5核磁共振(NMR)107
5.2.6荧光光谱111
5.2.7拉曼光谱112
5.2.8热分析113
5.2.9X射线衍射115
5.3化学降解-色谱-质谱解析法116
5.3.1常用化学降解方法116
5.3.2色谱分离和分析118
5.3.3质谱法(MS)和色谱-质谱联用（GC/MS）技术119
5.3.4腐植酸类物质的降解产物组成122
5.4腐植酸的化学结构模型及现代概念122
5.4.1结构模型及研究进展122
5.4.2计算机分子模拟123
5.4.3腐植酸结构的现代概念125
参考文献126

第6章物理-化学和生物化学性质129
6.1物理性质129
6.2胶体化学和表面化学性质129
6.2.1胶体颗粒尺寸与形状130
6.2.2胶体絮凝作用131
6.2.3胶溶作用133
6.2.4凝胶和干凝胶性质133
6.2.5黏度性质134
6.2.6ζ电位135
6.2.7表面活性136
6.3化学性质138
6.3.1弱酸性及酸性官能团的表征138
6.3.2离子交换性140
6.3.3络合(螯合)性能141
6.3.4氧化还原性146
6.3.5化学稳定性148
6.3.6光化学性质148
6.4生物活性150
6.4.1生物活性的分类150
6.4.2生物活性的机理150
6.4.3生物活性与腐植酸组成结构的关系151
参考文献152

第7章化学改性及与其他物质的相互作用155
7.1化学改性155
7.1.1酯化和甲基化155
7.1.2硝化156
7.1.3卤化157
7.1.4磺化和磺甲基化158
7.1.5硅烷化160
7.1.6氨化和酰胺化160
7.1.7酰氯化及长链脂肪胺的合成162
7.1.8重氮化162
7.1.9聚酯化163
7.1.10缩聚与接枝共聚163
7.2与某些其他物质的相互作用166
7.2.1对金属离子的吸附166
7.2.2与砷化合物的作用168
7.2.3与黏土矿物的作用168
7.2.4对矿物的溶解或抑制分散作用175
7.2.5与磷矿及磷酸盐的作用175
7.2.6与碳酸盐的作用177
7.2.7与水泥的作用178
7.2.8与含氮化合物的作用178
7.2.9与农药及其他有机污染物的作用181
参考文献184

第8章工业应用188
8.1在钻井液中的应用188
8.1.1基本原理及发展概述188
8.1.2处理剂品种与技术开发190
8.1.3不同来源的煤炭HA的性能对比194
8.1.4发展趋势和开发方向195
8.2在铅蓄电池和电极材料中的应用196
8.2.1蓄电池阴极板中应用的研发进展196
8.2.2蓄电池应用中的问题及发展方向197
8.2.3电极材料中的应用198
8.3水质处理中的应用198
8.3.1锅炉的阻垢缓蚀199
8.3.2循环冷却水处理199
8.3.3存在问题和发展方向200
8.4陶瓷工业中的应用201
8.4.1概况201
8.4.2有关技术及改进方向202
8.5煤炭加工中的应用202
8.5.1作粉煤、粉焦和炭材料黏结剂203
8.5.2作水煤浆分散剂204
8.6冶炼和机械工业中的应用205
8.6.1作球团矿黏结剂205
8.6.2作型砂黏结剂和溃散剂206
8.6.3作Al2O3碳分母液稳定剂206
8.7化工、轻工和日化工业中的应用206
8.7.1染料及其助剂206
8.7.2纸张、皮革和木材染色剂207
8.7.3防腐涂料208
8.7.4作磷肥生产助剂208
8.7.5合成高聚物（高吸水树脂）209
8.7.6作催化剂及载体211
8.7.7废润滑油的再生211
8.7.8用于护肤保健品212
8.7.9用于洁齿剂212
8.7.10用于显影剂和油墨212
8.8有色金属工业中的应用213
8.9发酵工业中的应用213
8.9.1用于酒精生产213
8.9.2用于制取饲料酵母和发酵饲料214
参考文献215

第9章农业应用219
9.1历史追溯219
9.2改良土壤功能222
9.2.1物理作用223
9.2.2化学作用224
9.2.3营养的活化和贮存作用226
9.2.4生物作用226
9.2.5HA土壤改良剂的使用效果227
9.3化肥增效功能229
9.3.1对氮肥的增效230
9.3.2对磷肥的增效231
9.3.3对钾肥的增效233
9.3.4对中、微量元素和稀土元素的增效234
9.3.5腐植酸类肥料的综合效果236
9.4刺激作物生长功能237
9.4.1影响刺激作用的因素238
9.4.2主要研究结果239
9.4.3使用要点241
9.5增强作物抗逆功能241
9.5.1提高抗旱能力242
9.5.2提高抗寒能力243
9.5.3提高抗病虫害能力244
9.5.4提高抗盐碱能力245
9.6改善农产品品质功能246
9.6.1机理推断246
9.6.2应用研究结果247
9.7对农药减毒增效功能248
9.7.1机理研究248
9.7.2应用研究结果249
参考文献250

第10章畜牧养殖业中的应用255
10.1研究概况255
10.2养猪中的应用256
10.2.1提高体重、增重速度和繁殖性能256
10.2.2肉质和安全性256
10.2.3防治疾病256
10.3养鸡鸭中的应用257
10.3.1提高产蛋率和孵化率257
10.3.2提高体重和健康水平258
10.3.3质量和安全性258
10.3.4防治疾病259
10.4饲养牛、羊、鹿中的应用259
10.4.1提高消化功能和肉产量259
10.4.2提高奶、毛产量和质量260
10.4.3提高鹿茸产量和质量260
10.4.4防治疾病261
10.4.5肉质和安全性261
10.5水产养殖中的应用261
10.5.1提高产量，减少疾病和污染262
10.5.2调节养殖池水质262
10.6生理和药理作用研究263
10.7腐植酸类饲料添加剂265
10.8存在问题及建议265
参考文献266

第11章环境保护中的应用269
11.1含重金属废水的处理269
11.1.1概况269
11.1.2粗加工吸附剂270
11.1.3成型吸附树脂272
11.1.4对某些特殊元素的吸附275
11.2放射性和稀土污染的处理277
11.3有机污染废水的处理278
11.3.1处理含油废水278
11.3.2处理乳化液废水279
11.3.3处理含酚废水279
11.3.4处理染料废水280
11.3.5处理含农药废水281
11.3.6处理其他有机废水281
11.4城市污水的处理282
11.5污染土壤的修复283
11.5.1土壤重金属的钝化与解毒283
11.5.2土壤中有机污染物的解毒286
11.6废气的处理288
11.6.1对二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)的吸收288
11.6.2对硫化氢（H2S）和硫醇（RSH）的吸收289
11.6.3对CH4和N2O的还原290
11.6.4作除臭剂290
11.7环境监测中的应用291
11.8存在问题和发展前景291
参考文献291

第12章医药应用297
12.1历史追溯297
12.2腐植酸类药剂产品及新药研发进展299
12.3临床应用及其效果300
12.4药理作用研究303
12.4.1抗炎作用303
12.4.2抗消化道溃疡作用305
12.4.3对免疫功能的影响306
12.4.4活血、止血、凝血、促进愈合功能307
12.4.5对内分泌功能的影响308
12.4.6对心脑血管和血液循环功能的影响310
12.4.7对肿瘤的作用311
12.4.8对肝功能及脂质代谢的影响312
12.4.9抗菌和抗病毒作用313
12.4.10解毒和抗辐射作用314
12.5腐植酸在体内的代谢过程315
12.6毒性及毒理学研究316
12.6.1急性毒性与致敏性316
12.6.2慢性毒性316
12.6.3致畸、致癌和致突变317
12.6.4对重金属和As的排出与滞留317
12.7腐植酸的药理活性原理假说318
12.8存在问题及研究方向319
参考文献321

第13章主要产品与技术325
13.1主要产品概况325
13.2腐植酸的钠（钾）盐326
13.2.1工艺过程和设备327
13.2.2工艺要点327
13.2.3质量指标329
13.3硝基腐植酸329
13.3.1工艺过程和设备329
13.3.2工艺要点330
13.3.3质量指标331
13.4腐植酸铵和硝基腐植酸铵331
13.4.1常温法（直接氨化法）331
13.4.2加温法（复分解法）332
13.4.3质量指标333
13.4.4存在问题及改进的可能性333
13.5提纯腐植酸334
13.5.1工艺过程及操作步骤334
13.5.2工艺要点335
13.5.3质量指标335
13.6黄腐酸335
13.6.1工艺过程及操作步骤336
13.6.2有关问题的探讨336
13.6.3质量要求337
13.7腐植酸尿素337
13.7.1工艺路线337
13.7.2包裹型UHA工艺过程及要点338
13.7.3熔融型UHA工艺339
13.7.4干法混合型UHA工艺339
13.7.5硫化尿素+超声处理339
13.7.6质量指标339
13.8腐植酸磷肥340
13.9腐植酸有机-无机复混肥及有机肥料341
13.9.1工艺过程及要点341
13.9.2质量指标343
13.10腐植酸水溶肥料344
13.10.1基本原理及有关要求345
13.10.2工艺路线与设备346
13.10.3技术要点和改进措施346
13.10.4质量标准348
13.11生物腐植酸及其肥料348
13.11.1工艺过程349
13.11.2工艺要点与技术进展349
13.11.3质量指标351
13.12其他农用腐植酸产品研发进展351
参考文献353