腐植酸在土壤改良、肥料增效和重金属污染治理等方面彰显神奇功效，成为环境材料多面手。近年来，腐植酸在环境保护方面研发应用发展迅速，在包括土壤改良、土壤重金属污染治理和化肥增效的面源污染治理等土壤修复方面的研究取得了一些进展。腐植酸及其相关产品广泛应用于农、林、牧、石油、化工、建材、医药卫生、环保等领域。在提倡生态农业建设、无公害农业生产、绿色食品的当下，腐植酸这类环境友好型产品备受推崇。
腐植酸用于土壤改良
腐植酸保水剂
土壤保水剂具有“微型水库”功效，是具有三维网状结构有机高分子聚合物。在土壤中能将水迅速吸收并缓慢释放，保证植物根际范围水分充足。保水剂保水的原理主要有：土壤保水剂自身吸水、保水和释水;土壤保水剂促进土壤改良和保持;土壤保水剂提高肥料和农药等农化产品的利用效率;土壤保水剂调节植物生理节水效应。
腐植酸是吸水能力与蓄水能力极强的胶体物质，含有大量羧基、酚羟基、醇羟基和羰基等活性亲水基团，与水形成氢键而吸收和保存大量水分，为作物根系提供水分供给。将具有反应活性和生物活性的腐植酸引到保水剂树脂中，可发挥腐植酸改良土壤、增效化肥、刺激生长、增强抗逆和改善品质的功效，明显提高保水剂的吸水和耐盐性能，同时大幅度降低高保水剂制备成本。腐植酸保水剂可增加土壤孔隙度，降低土壤容重，提高土壤团聚力，减少土壤表面水分蒸发，调节土壤中水分、空气和温度状况，为微生物的生存提供适宜的环境。
腐植酸可降解黑色液态地膜
地膜覆盖技术具有保温、保肥、防霜冻和促进作物增产增收效应，是当今世界十大农业推广应用技术之一，我国是世界上最大地膜生产国和消费国。地膜的本质是聚乙烯或聚氯乙烯，难降解、难回收问题使得“白色污染”问题日趋严重。研究者以褐煤、风化煤对造纸黑液、海藻废液等通过改性研发出腐植酸可降解黑色液态地膜，作为增温、保墒、保苗地膜使用，其降解后为腐植酸有机肥缓效施用，达到一物两用目的。应用表明，此种地膜对农作物有明显抗旱、增温作用和早熟增产效果，与塑料地膜效果相当，可适当提高土壤湿度，降低蒸发率，提高土壤含水量，增加土壤中水稳性团粒数量，减短作物生育期，降低土壤含盐量，增加土壤肥力，促进植物生长，实现作物20%的增产幅度。液态地膜喷施后40～60日开始逐渐降解，2～3个月降解为腐植酸类有机肥，翻压入土后，可以改良土壤团粒和改善土壤通透性。
腐植酸复合盐碱地改良剂
我国盐碱地有5.2亿亩，主要分布在干旱半干旱地区，区域降水量小、蒸发量大，溶解在水中的盐分容易在土壤表层积聚。盐碱地土壤温度低、结构差、有机质含量少和肥力低，对作物发芽和生长不利。盐碱地改良，一是改变土壤胶体吸附性阳离子组成，改善土壤结构，防止返碱;二是调节土壤酸碱度，改善土壤营养状况，防止盐碱危害。盐碱地改良主要的改良剂有石膏、过磷酸钙、腐植酸、泥炭等。腐植酸的弱酸性可中和盐碱土壤的碱性，所含有的20多种官能团使其具有强大的离子交换性能和吸附络合性能，加之腐植酸优良的保水作用，能有效降低盐碱地土壤pH值和土壤盐碱浓度，形成矿质-有机复合体，有利于增加土壤对盐分缓冲性，有利于稳定电导率水平，提高作物产量。研究者在碱土上施用腐植酸碱地宝，脱盐率达18.76%～29.7%，耕层土壤Na+明显下降，植物成活率达84.5%～96.5%，同样立地条件下对照组的植物成活率仅为16%。
腐植酸用于土壤污染治理
土壤重金属污染治理
腐植酸含有羧基、酚羟基和醌基等活性功能团，施入土壤可与水溶态、生物有效性重金属离子发生吸附、离子交换、氧化还原和络合螯合等反应，使重金属离子被络合、螫合固定或吸附固定，降低重金属的水溶态比例及其生物有效性，减少植物对其吸收量。腐植酸对土壤重金属作用机制有：将重金属离子还原，形成螯合物，从而钝化重金属离子;通过离子交换及络合反应，形成土壤有机-无机复合体，将土壤中重金属离子吸附固定，防止其进入生物循环;稳定土壤结构，为土壤微生物活动提供基质和能源，从而间接地影响土壤重金属离子的活动能力。研究者发现，对Pb-Cd复合污染土壤施用腐植酸材料、保水剂和复合材料，能抑制铅向玉米地上部分迁移，对铅在土壤中固定效果显著。对土壤重金属镉的研究发现，腐植酸在酸性条件下对镉吸附性显著，pH11时吸附量达到最大。此外，研究还发现风化煤腐植酸可降低土壤淋出液的铅浓度，抑制土壤中铅向植物的转运和积累。
化肥农药面源污染治理
腐植酸环保型农药是将腐植酸与农药相互作用生成一种新型高分子复合体农药，其主要优点有：一是与农药配伍药效高，降低对人畜的毒性。如瑞毒霉杀菌剂与腐植酸复合可提高药效20%~30%，氧化乐果杀虫剂可提高20%，2，4-D除草剂可提高10%~15%。二是对目标植物更安全。例如使用喀磺隆腐植酸农药可使落叶松换床苗木速生丰产，且无药害，除草效果好。而单用同剂量喀磺隆，除草效果一般，并对落叶松苗产生严重药害。三是有利于土壤微生物生长和土壤改良。使用有腐植酸成分的促根剂给移栽大树灌根处理，土壤微生物种类与数量均有明显增加;应用腐植酸农药还可增加土壤中的腐殖质，改良土壤结构，增加土壤保水能力。
腐植酸中酚羟基、醌基等官能团对脲酶有抑制作用，能够抑制土壤脲酶和硝化细菌的活性，腐植酸与尿素络合生成复合物，有效地减缓尿素分解，可延长尿素的肥效期至100天左右。在作物生长前期腐植酸能抑制氮肥水解，减少氮素挥发及淋溶损失;作物生长中后期抑制作用逐渐减弱并释放氮素，达到氮素缓释效果，提高氮肥的利用率。目前国内外利用腐植酸制成的各种肥料如腐植酸铵、硝基腐植酸铵、腐植酸磷肥、腐植酸钾肥等已广泛应用于农业，取得显著增产效果。研究表明，腐植酸肥料能提高磷肥利用率，促进土壤微量元素活化。通常土壤中过磷酸钙(Ca3(PO4)2)很难溶于水，加入腐植酸后形成磷酸氢盐和磷酸二氢盐都溶于水，能被农作物吸收。
今后发展建议
腐植酸是自然界中大量存在的天然有机材料，是改善生态环境的宝贵资源。大量实验和应用证明，腐植酸及其类似材料在土壤抗旱保水保肥、土壤结构改良、土壤重金属稳定化等土壤修复方面显示出良好效果。随着我国社会经济的快速发展和生态文明建设步伐加快，腐植酸巨大的资源和目前土壤修复产业的巨大市场，都预示着腐植酸在环境保护和污染治理方面具有广阔前景，建议加大研究和开发力度：
1.充分认识腐植酸在土壤修复中地位和应用前景，高度重视腐植酸绿色环保产业的研发，制定相关的激励政策和管理机制，建议国家设立相关科研专项和基金，产业学会和协会应出台一批相应技术导则和规程。
2.加强腐植酸应用基础研究和新型环保材料的研发。特别是风化煤、褐煤等不同矿物来源腐植酸的结构和官能团改性，腐植酸在土壤不同界面的存在形式，对氮磷钾等营养元素和重金属元素的化学结合及其影响因素，腐植酸微生物降解机理和调控途径，效应评价方法和指标体系等，都需要深入系统的研究。
3.加强对腐植酸材料在土壤修复中的应用推广，以及健康市场的培育。目前腐植酸研发和应用较多的农用肥料在环保和卫生等方面已有一定市场。食品安全和环境安全等安全环境建设使得腐植酸在土壤修复方面的潜力逐步凸显，呈现出广阔的应用前景及巨大的市场潜力。
内容来源：中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院 黄占斌 张博伦 史妍君
