[发明专利]一种沉积物中腐殖质的提取、纯化和分级方法

说明书

技术领域

本发明涉及沉积物中腐殖质的提取、纯化及分级，属于腐殖物质提取领域。

背景技术

腐殖物质(humic substance，HS)是自然环境中广泛存在的一类高分子、含有多种官能团的聚电解质，广泛存在于土壤、河流、湖泊以及海洋中，地球表面的腐殖物质的总量已达1.5×10⁶kg，在水环境中，河水中腐殖质的平均含量为10-50mg/l，底泥腐殖质含量更为丰富，约占底泥1％-3％。

在水环境中，腐殖物质与金属离子、矿物胶和非腐殖化有机物相互作用形成一个复杂的体系，只有从水和沉积物中分离出游离态的腐殖质，才能对其结构、化学性质和功能进行详细的研究。

沉积物中腐殖质的定量提取、分离与纯化是对腐殖质进行研究的前提，而目前，据报道提取土壤及沉积物中腐殖质的方法有很多，包括有机溶剂提取、无机溶剂提取和有机/无机溶剂混合提取法。传统焦磷酸钠法最大问题在于，仅利用硫酸分离腐殖酸和富里酸，另外分离过程需在温度为80的条件下进行，该方法提取出来的腐殖质纯度不够，腐殖酸和富里酸分离不完全，丙酮、DMSO、Pyridine、二氧杂环己烷等有机溶剂提取的腐殖质提取产率低，提取的多为分子量小的有机质，且部分有机提取剂最终很难与有机质分离(Hayes、Eloff等)，由于缺少标准方法，在以往的研究中，沉积物腐殖质的提取方法各有不同，提取剂，提取液剂量，提取次数，纯化方法的选择各有特点，使得研究的数据可比性较低。

腐殖质作为自行组装的超分子聚合体，其中相对分子量小的分子通过氢键和疏水键与聚合体相结合。分子量大小不同的组成对环境中的生物化学作用各自不同，特别是小分子量的腐殖质可以通过土壤空隙与化合物接触，进而发生各种反应。因此，通过分子量不同将纯化后的腐殖酸和富里酸进行分级，得到不同的亚组分对进一步研究腐殖质的性质特征尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种沉积物中腐殖质的提取、纯化和分级方法，以解决现有腐殖质提取缺少标准方法，各种方法间研究的数据可比性较低，而国际腐殖质推荐的方法无法将沉积物中活性有机质(在植物根系和微生物作用下可以释放的有机质)完全提取出来的问题，进而对提取纯化后的腐殖质进行分级以更好的研究腐殖质的化学特性。

为解决上述问题，拟采用这样一种沉积物中腐殖质的提取、纯化和分级方法，包括：

首先将底泥离心，冷冻干燥，对底泥进行前处理，去除树根和石子，向土壤样品中加入超纯水，使固液比为1：5，用酸(1MHCl)调pH值到1，然后向固液混合物中加入0.1M HCl，使固液比为1：10，连续搅拌6h，静置24h后离心，保存上清液I(富里酸1)和酸洗沉积物样品；

向酸洗沉积物样品中加入超纯水，使其固液比为1:5，向固液混合物中通入氮气15min以排除溶解氧，腐殖酸在中性和碱性条件下易被溶解氧氧化改变其本身性质，向混合物中持续通入氮气，在氮气保护下，加入1M NaoH，使其pH为7，然后在氮气保护下，冷却至20℃，加入焦磷酸钠溶液，并用超纯水稀释，使焦磷酸钠浓度为0.2M且固液比为1:10，将加入焦磷酸钠的土壤固液混合物隔绝空气持续搅拌8h，在此期间通氮气3次，每次15min，以排除溶解氧的影响，然后静置24h后，离心得上清液II和残渣，丢弃残渣；

在氮气保护下，向上清液II加1M HCl使溶液pH值为1，磁力搅拌30min后，静置28h，使富里酸和腐殖酸充分分离，随后离心分离，即得上清液为富里酸2，沉淀为腐殖酸；

纯化腐殖酸：

在氮气保护下，向腐殖酸沉淀中加入0.1M NaoH使其完全溶解后立即停止加入NaOH，记录所消耗NaOH的体积，而后加入NaCl固体，使溶液中Na⁺为0.3M，高速(10000rpm)离心，快速将上清液III和沉淀分离，丢弃沉淀，向上清液III中迅速加入6M HCl，使其酸化至pH＝1，搅拌30min，静置24h，离心后去除上清液，沉淀即为无杂酸的腐殖酸；

向沉淀中加入0.1M HCl/0.3M HF溶液中，使固液比为1:10，振荡过夜，离心分离，得沉淀。重复此步骤2‐3次，即得无硅腐殖酸；

向无硅腐殖质中加入超纯水，使之为泥状后转至透析袋中，透析48‐72h，期间换2‐3次透析溶液，对透析袋外的溶液进行钼氨酸分光光度法和硝酸银检测透析袋外溶液中磷含量和氯离子含量,如果磷含量>0.01mg/L或者有氯化银沉淀出现，则继续更换透析袋外超纯水，搅拌24h后，再次测定，直至磷含量<0.01mg/L且检测不出氯离子；