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转【回顾】腐殖化度—有机质地球化学行为的重要指标

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发表于 2018-6-20 14:03:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
说到腐殖质
土壤学界一定对这样一位大神耳熟能详
他就是
Franz Karl Achard
集化学、物理和生物为一身的全才科学家
他最重要的发现是从甜菜中提取食用糖
并且建立规模化的提炼厂
这使得糖不再是贵族独享的产品
Achard深得普鲁士腓特烈二世的赏识
国王每周二次
一定要听取他关于电影响心理的研究进展报告
1776年年仅23岁的他就进入柏林皇家科学院
师从分析化学先驱
Andreas Sigismund Marggraf
并继承了Marggraf的研究
发明了提取甜菜糖类的方法
随后
Achard开腐殖质提取先河
或许
是他在发现有机质土壤能促进甜菜生长时
想弄清楚究竟是什么物质在提高甜菜的产量
很幸运
是腐殖质
就是这种改良土壤的重要物质
也是土壤学一直关注的物质
时至今日
人们依然采用着他发明的碱提取法
提取土、沉积物、大气颗粒物和水体有机质。

Franz Karl Achard (1753 – 1821)

下面言归正传,从1786年佛朗茨·卡尔·阿查德(Franz Karl Achard)首次在泥炭土中提取到腐殖质类有机质,已经过去了230年,今天的腐殖质研究比以往更加富有争议,一直是天然有机质研究界不断发展的细分领域。反映天然有机质腐殖化程度的指标也是研究天然有机质地球化学特征的重要指标。

2018年6月2日,意大利福贾大学(University of Foggia)Claudio Zaccone副教授团队在Earth-Science Reviews发表了论文Advances in the determinationof humification degree in peat since Achard (1786): Applications in geochemicaland paleoenvironmental studies,探讨了在泥炭地中各类腐殖化指标指示有机质腐殖化度的适用性问题。





研究者收集了遍布全球9个泥炭地区的研究数据,对其中所涉及表征腐殖化度的指标进行了归纳,而后对于腐殖化度相关的26个指标进行相关性分析。


▲ 研究地点的全球分布 (引自Zaccone et al. (2018))

▼ 指示腐殖化度的各类指标(改自Zaccone et al. (2018))

结果表明,C/N比值与von Post方法测定的腐殖化指数并不一致;灰分也与大部分的腐殖化指标不相关,说明灰分来自有机质矿化的可能性较低,而周边环境中的矿物颗粒可能是灰分的主要来源;同样,稳定同位素13C和15N也与大多的腐殖化指标不相关。在指示腐殖化度方面具有一致性的指标主要包括化学指标(C/N除外)、吸收光谱指标(E4/E6除外)、荧光光谱指标、核磁共振光谱指标和热分析指标。

▲各腐殖化度指标的相关性分析(改自Zaccone et al. (2018))

▲ 各腐殖化度指标与腐殖化的关系模式(引自Zaccone et al. (2018))

研究者最后亦对基于化学组成的分析手段寄予厚望,比如傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR-MS)和X射线吸收近边结构谱,这些对于了解混合有机质的精细构成有着巨大的作用,也会发展反映腐殖化度的指标体系。

天然有机质的腐殖化程度一直是大家关心的科学问题,然而,大部分研究者盲目的使用腐殖化指标,在众多的方法中,有些指标无法得到一致的结果,这也就提醒大家,在使用腐殖化指标时,应该尽量多的采取多种指标,选择能较好的得到一致性结果的指标来说明问题。本文同样揭示了,气候变化会导致地表和地下水文变化,从而影响天然有机质的腐殖化进程,进而影响全球碳循环过程。

注:以上部分图片来自Claudio Zaccone副教授团队在Earth Science-Review发表的论文。

更多信息关注“天然有机质研究情报”。

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