大美腐植酸,开展生态文明(环境)建设应当标先——腐植酸是地球碳循环的重要一环
2013-09-25曾宪成
曾宪成 李 双
(中国腐植酸工业协会 北京 100120)
党的十八大报告中明确提出了“五位一体”之“生态文明”建设和“中国梦”的伟大构想,实现“美丽中国”,离不开环境保护,离不开低碳经济,离不开生态保护与经济发展的平衡。腐植酸类天然物质,在地球生物圈中约占1%,在土壤有机质中约占70%,是参与地球碳循环的重要一员。腐植酸产业通过56年的发展,已经成为生态文明建设的先行者。特别是近十几年来,腐植酸相关产品在“大环境修复工程、大农业民生工程、大工业低碳工程、大医药健康工程”四大工程领域展现的卓越品格,使腐植酸绿色、低碳、环保产业迅速成长,越来越受到人们的广泛关注和青睐。但是,腐植酸产业标准化工作严重滞后,而标准化对于推动产业转型升级、科技创新、农业现代化、生态文明建设工程发挥着巨大作用,急需下大力气破解腐植酸产业标准化问题。
1 怎样认识腐植酸
1.1 自然属性
腐植酸是地球碳循环的重要一环。腐植酸的自然属性是通过其存在形式、来源、结构、功能、作用等来判定的。为此,通过定义描述[1],我们已然知道腐植酸是地球上最古老的物质,在自然界(土壤、水体、空气)中普遍存在。通过结构探知[2],证实腐植酸分子结构大体为芳香环或脂肪链骨架上连接有羧基、酚羟基、醇羟基、羰基、醛基等活性官能团,一些N、O的桥接单元,以及由氢键和疏水作用连接而成的有机分子簇,见图1,其结构决定了腐植酸分子的功能与应用。人类通过二百多年的不断摸索研究,明确了腐植酸类物质在地球大气圈、生物圈、水圈和岩石圈四大“碳库”中广泛参与物质交流,是地球碳库的重要一员[3]。
图1 Stevenson的腐植酸模型Fig.1 Humic acid model suggested by F.J. Stevenson
1.2 社会属性(“两定论”“九原则”)
腐植酸自然属性的多元化,激发了人们不断探求其功能与作用、作用与应用的愿望,进而有了明确其社会属性。目前,我们对腐植酸的社会属性有了全新的认识,即“两定论”,见图2。
腐植酸虽然是混合物,分子量、分子结构无法确定。但是,通过几十年的开发研究,大批腐植酸实用技术陆续从实验室走向人们生活。早在20世纪90年代前,美国已经开发出70个产品类型[4],我国现在已有35个产品类型,市场开发及应用潜力仍然非常巨大。通过半个多世纪的探索,我们在腐植酸产业开发应用中,总结出了“九项”工作原则,见图3[5]。
图2 腐植酸“两定论”Fig.2 Humic acid “two conclusion”
图3 腐植酸开发应用“九原则”Fig.3 “Nine principles” of humic acid development and application
1.3 自觉利用(工业化利用提取腐植酸)
土壤中腐植酸浓度只有百分之几,不仅不能工业化利用,而且随着土壤有机质的逐渐消耗,让工业提取的腐植酸到土壤中去,就是最好的有机补充。为此,最有希望加以开发利用的就是煤炭腐植酸资源和生物腐植酸资源。众所周知,腐植酸开发应用领域宽广,从最初的肥料开始,已经延展渗透到工农业、环境、医药等与人类生活息息相关的各领域发挥着重要作用。当前,鉴于腐植酸产品标准严重缺失,而标准恰恰体现的既是产业存在的技术方案,也是提高生产效率和加速科技进步的手段;既是解决贸易争端的依据,也是延伸和优化产业链的前提。对此,为使腐植酸这一绿色动力物质在生态文明(环境)建设中有效发挥作用,腐植酸产业标准化必须先行。
2 腐植酸是生态文明(环境)建设的先行者
人类在经历高能耗、高排放、高污染的“黑色”工业文明之后,区域性的环境污染和全球性的生态环境恶化给人类生存和发展带来了严峻挑战。所幸,大自然为我们留下了宝贵的原生腐植酸资源和再生腐植酸资源。腐植酸类物质一直在默默无闻地为地球、环境和人类做着贡献。本世纪之初,我国腐植酸行业奉行“高扬绿色,关注民生”的行业宗旨,以“扶绿抬爱”为标志,以低碳为纽带,以服务“四大产业”(大环境、大农业、大工业、大医药)为己任,不余遗力地开展了生态文明(环境)建设。
2.1 先于农业(提质增效)
面对当前全球应对愈演愈烈的粮食安全、食品安全、环境安全的严峻挑战,腐植酸凭借丰富的资源优势、实用的研究(专利)成果、较好的产业定位,在优化传统生产资料结构、保障食品生产源头安全和修复农业生态环境等方面发挥了重要作用。21世纪以来,以腐植酸“五大作用”(改良土壤、增效化肥、刺激生长、增强抗逆和改善品质)和黄腐酸“四剂功能”(抗旱剂、生长调节剂、农药缓释增效剂和化学元素络合剂)的研究取得一次又一次的验证成果,以实实在在的生动案例述说着腐植酸的作为。
例1,腐植酸改良土壤
腐植酸是土壤团粒的构造者,可以促进土壤中较大粒径的团聚体、微团聚体的形成,从而有效降低土壤容重、增加土壤孔隙度、改善土壤结构性能,使土壤保水保肥通气的性能增强,提高土壤肥力。江西农业科学院耕作所、东北师范大学泥炭研究相关研究表明[6],连续3年施用腐植酸肥料,土壤中大于0.25 mm的微团聚体含量明显增加,土壤肥力明显增强。
例2,腐植酸增效化肥
尿素[(NH2)2CO]是N含量最高、使用最广泛的氮肥,利用率只有30%~35%。尿素的酰胺氮经过土壤脲酶作用转化为铵态氮才能被植物吸收,但大部分土壤脲酶过分活跃,对尿素分解速度过快,在30 ℃、2 d就可全部转化为碳酸铵(NH4)2CO3,继而分解为CO2和NH3。研究表明[7],腐植酸的羧基、酚羟基通过铵离子(NH4+)或某些重金属键与脲酶蛋白结合,对脲酶起保护作用,减缓化肥分解速度,从而提高肥料利用率,增效化肥。
例3,腐植酸刺激生长
腐植酸刺激作物生长是其直接生物活性的重要表现形式,被誉为“呼吸肥料”,其作用机理首先是通过加强根部呼吸、刺激根细胞的分裂、促进根的生长来实现。日本麻生末雄3H标志的研究表明[8],桑树苗吸收硝基腐植酸盐的数量,根部最多,达30.6 mg/g, 其次是叶部(达10.4 mg/g)和叶柄(达9.2 mg/g),而木质部和韧皮部都很少(只有1%~2%)。可见,腐植酸在根部的作用比重最大。
例4,腐植酸增强抗逆
农作物病害多与缺素症有关,腐植酸、黄腐酸络(螯)合微量元素得天独厚。利用腐植酸、黄腐酸多元肥料,能促进植物的根系发达和叶绿素的形成[9]。农作物通过发达的根系,吸收到充足的水份和养料,耐寒、抗旱,可抗倒伏。如果土地受水淹,根部呼吸减弱,不能吸收养料,喷施腐植酸、黄腐酸多元肥料(叶面肥)在叶片和枝条上,使作物得到全面的营养补充,恢复生机,所以能抗涝。黄腐酸叶面肥能增加叶绿素,增强光合作用,使作物保持生机和活力,提高抗逆能力。如果作物遇病受灾枯黄了,腐植酸、黄腐酸多元肥料(叶面肥)可以让它转青,恢复生机,好比“起死回生”。
例5,黄腐酸抗旱节水
黄腐酸抗旱营养剂对小麦和玉米生长影响的结果表明[10],用黄腐酸旱地龙拌种30 min,可提高小麦的发芽率和促进小麦苗期生长;干旱胁迫下,稀释480倍处理与对照相比,可显著提高叶绿素a含量达24%;用产品浇灌可显著提高田间玉米花粒期株高和叶绿素a和叶绿素b的含量,分别提高7%和17%,提高叶片净光合速率和水分利用效率,分别为62%和45%。
此外,腐植酸在培育种子发育(如促进种子发芽、出苗、壮秧等),增加土壤田间持水量和可利用水份含量,促进土壤中有益微生物生长,抑制病源微生物发生,改善土壤微生态环境,保障食品源头安全生产,促进生态农业发展等方面具有重要作用。
综上所述,腐植酸在保障食品源头安全生产,促进生态农业发展等方面已然走在了其他农资产品的前面。
2.2 优于工业(创效为主)
腐植酸既是绿色低碳、环境友好型产业,又是实体经济。在全球低碳经济新浪潮的推动下,腐植酸工业在科学研究、开发生产、产品推广、出口创汇等诸多方面取得了长足进步。下面,通过几则案例加以说明。
例1,腐植酸工业基础产品稳步增长
近几年来,我国腐植酸系列基础产品(酸类、盐类、硝基类)广泛应用于工农业多个领域。其中黄腐酸、腐植酸钾、腐植酸钠和硝基腐植酸等产品,一直是出口强项产品[11]。
例2,腐植酸助剂产品走向高端
目前,腐植酸在有机钻井泥浆助剂中应用广泛。中国科学院[12]研究成功的SPNH钻井泥浆处理剂是水解聚丙烯腈和磺化酚醛树脂改性磺化腐植酸的产物。腐植酸在200~220 ℃的水基泥浆中不仅起到稀释和降失水作用,还能抗15%氯化钠污染,总性能高于美国名牌RESINEX。腐植酸作为绿色助剂可广泛应用在工业领域。
例3,腐植酸处理工业废水大有作为
腐植酸对重金属离子具有强烈的吸附作用,并且吸附率稳定,可以广泛用于去除污水中的重金属离子。罗道成等[13,14]研究动态条件下腐植酸对电镀废水重金属吸附情况,结果表明含Pb2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cr3+的电镀废水经腐植酸树脂吸附后,废水中重金属离子的含量低于国家排放标准。
例4,腐植酸绿色化工新材料开发潜力巨大
腐植酸作功能材料(如航天航空用超微粉涂层材料)、耐温材料(如耐高温涂料、耐低温电缆、绝热材料等)、络(螯)合材料(如腐植酸树脂)、纳米级材料(如纳米腐植酸钠)、防腐材料(如腐植酸防腐树脂)等开发应用已经取得了良好效果。腐植酸作为纸张、皮革和木材的染色剂,食品保鲜剂,打印机、传真机的油墨和显影剂等,在人们生活中发挥了重要作用,其“绿色”属性使新材料开发潜力巨大。
综上所述,腐植酸作为典型的有机高分子物质充当其他化学制品的基料外,作为节能环保、低碳减排的新材料有着绿色化工的良好作用。
2.3 才见环境(自觉利用)
腐植酸是地球碳循环的重要物质成员,又具有得天独厚的资源优势,使其在保护生态环境方面肩负着特殊的历史使命。目前,人类已经自觉利用腐植酸天然、绿色、生态、有机、环保五大特点,参与到一系列的中低产田改良,盐碱地、沙漠化治理行动当中,取得了显著效果。2012年,在联合国“里约+20”峰会上,“库布其模式”成为震惊世界的沙漠化治理的成功典范。然而在这其中,看不见的英雄当数“腐植酸”。
例1,腐植酸土壤污染防治
土壤重金属被植物吸附和积累后,通过食物链富集到人和动物体中,导致引发多种疾病,危害人畜健康。我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1000万吨,被重金属污染的粮食多达1200万吨,合计经济损失至少200亿元,土壤污染防治已刻不容缓。腐植酸是净化“土壤血统”的本源性物质,在土壤污染防治、修复等方面大有作为。大量研究结果一致表明[15~22],腐植酸对土壤中Hg+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cr6+等金属离子均具有明显的吸附作用,能有效减少土壤中可溶性重金属含量,防止被农作物吸收。又因其具有天然、环保、无污染等特性,可降低或避免其他化学试剂的引入,有效避免了二次污染。
例2,腐植酸水体环境治理
水污染最常见的现象就是富营养化和重金属污染。一方面,通过腐植酸与化肥的有机结合,提高化肥利用率而减少化肥使用量,从而有效解决化肥尤其是氮肥淋溶造成的水体富营养化问题。另一方面,通过腐植酸净化水体,既有效吸附水体中的重金属,又利于水产健康养殖。中科院青岛海洋所利用腐植酸制剂进行对虾水产养殖试验[23],结果表明,5 mg/L用量的腐植酸对虾育苗增效剂,可以有效地净化水质,解除重金属(Cu2+、Zn2+等)毒性,使对虾受精卵孵化率从原来的40%提高到90%以上,无节幼体出池时间提早1~2 d,出池成活率高达89%(用2 mg/L的EDTA成活率仅74%),对饵料单胞藻生长也有促进作用。
例3,腐植酸无焦化冶炼节能减排
利用腐植酸作为助熔粘合剂,用粉状含碳物料取代部分冶金焦炭,免去烧结过程,并实现了冶炼过程中还原反应的“原位还原”,节能减排效果显著,效益巨大,意义深远[24]。以2012年我国粗钢生产(年粗钢产量7.17亿吨)为例,应用无焦化冶炼技术,全国每年至少可节省焦炭1649.10万吨,减少烟尘排放1.52万吨,减少SO218万吨,工业废水2067万吨,工业废气340万吨、减少能耗1001万吨标准煤,减少CO2621万吨。与普通冶炼技术相比,综合能耗至少降低10%~15%。
例4,腐植酸餐厨废弃物处理
随着城市的扩张,城市生活垃圾的不断增加,垃圾处理已成为迫在眉睫的问题。利用生物腐植酸技术处理餐厨废弃物,生产腐植酸有机肥,实现了废弃物“减量化”“无害化”“资源化”“低碳化”,从根本上解决了环境污染和资源循环利用问题。以北京朝阳区高安屯循环经济产业园处理中心日处理400 t的餐厨废弃物为例,年处理能力13.2万吨,年产8万吨生物腐植酸。而施用1 t生物腐植酸,因减少煤炭消耗和化肥使用减少CO2排放10.6 t。
例5,腐植酸沿海岸污染防治
随着我国沿海地区工业化、城市化进程的迅速发展,海岸带污染问题日益突出。其中,水体富营养化和有毒有害物质(重金属和有机化合物)污染越来越突出。腐植酸是净化水体的天然有机物质,通过吸附、氧化还原、酸碱调节等作用,使重金属、有机污染物絮凝、沉降、转化,净化水体[25]。
不言而喻,腐植酸类物质于土壤可改良沃土,于水体可净化除污,于大环境可节能减排,在地球碳循环中发挥重要作用,是净化生物圈、改善生态环境的绿色宝贵资源。
2.4 又见医药(选择天然)
半个多世纪以来,经过国内外专家的研究表明,腐植酸(黄腐酸)具有抗炎、抗溃疡、抗病毒、活血止血、增强免疫力、调节内分泌等作用。例如“乌金口服液”“腹泻宁”“风湿宁”“肝康胶囊”“ 妇治宁”等一批药品在国内广泛使用。
例1,腐植酸抗炎作用
许多研究表明,无论外用、内服或注射,腐植酸物质均具有良好的抗炎作用,其抗炎效果相当于甚至高于一般抗炎类药物。祝亚勤等[26]用经桦川草炭提取的多羟基不饱和有机弱酸盐进行大鼠足跖肿胀(急性炎症)实验和大鼠棉球肉芽肿(慢性炎症)实验,结果显示,经提取后的有效成分黄腐酸钠能够明显抑制大鼠足跖肿胀和棉球肉芽肿的形成,说明其具有明显的抗炎作用,其中对急性炎症的抑制作用好于对慢性炎症的抑制作用,而对慢性炎症的抑制效果优于水杨酸。
例2,腐植酸抗溃疡作用
大量研究表明,腐植酸对消化道溃疡、胃溃疡等溃疡病具有明显的保护和治疗作用。李月梅等人[27]采用无水乙醇灌胃造成小鼠急性胃溃疡,观察黄腐酸钠预防给药对胃粘膜损伤的保护作用。结果表明,高剂量黄腐酸钠与阳性对照药物雷尼替丁的溃疡指数与溃疡抑制率无明显显著性差异,具有抗胃溃疡、保护胃粘膜损伤的作用。
例3,腐植酸抗病毒作用
腐植酸具有抗HIV病毒、流行性感冒病毒等作用。Rensburg等[28]研究了氧化腐植酸盐(oxihumate)的抗HIV病毒作用,结果显示,在目标细胞的易感性没有在感染实验前进行削弱处理的条件下,氧化腐植酸盐通过干扰CD4粘附和V3环介导的病毒侵入,阻止HIV粒子传染。同时,通过12个星期的体外实验,没有发现病毒产生对氧化腐植酸盐的抵抗,证明了腐植酸盐对病毒的阻止反应是不可逆的。
例4,腐植酸抑菌作用
腐植酸具有较强的抑菌能力,其抑菌作用是通过其螯合的金属离子来起作用的。张辉等[29]通过腐植酸铈对大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和粪链球菌抑菌实验测定,并与柠檬酸铈、硝酸铈的抑菌作用对比,结果表明,腐植酸铈对上述5种菌株的生长均有强烈抑制作用,其抑菌能力接近或略强于一般化学抗菌药物的抗菌效果。
例5,腐植酸增强免疫力作用
腐植酸能够影响免疫系统的各种参数,其作为一种免疫调节剂可以对人体的免疫功能起调节作用。苏秉文等[30]用黄腐酸钠治疗类风湿性关节炎、慢性非特异性结肠炎、支气管哮喘、慢性湿疹和糖尿病病例的临床研究结果显示,黄腐酸钠能使免疫球蛋白IgA总量增加,对补体C3总量有提高,对淋巴细胞转化率有调节作用,对微循环有疏通作用。
此外,腐植酸对心血管疾病、糖尿病并发症、红斑狼疮以及轻度烧伤等均有一定的治疗作用[31],并在治疗艾滋病毒感染[32~34]、癌症、乙型肝炎[33]以及非典病毒[34]等人类重大疾病的预防和治疗方面取得了重要成果。
3 大美腐植酸重在标准化构建
标准化工作是产业化的“利器”,腐植酸虽然已成为生态文明(环境)建设的先行者,在“大环境修复工程、大农业民生工程、大工业低碳工程、大医药健康工程”四大工程领域发挥了重要作用,但只有腐植酸标准化体系建设有序构建和推进,才能为腐植酸产业健康发展提供有力支撑,才能让腐植酸在实现“中国梦”的路上绽放美丽风姿。
3.1 优先环境
“环境污染”已成为我们建设节约型社会和和谐社会的一大障碍和隐患。腐植酸类物质周而复始地参与地球物质循环,对环境产生着不可估量的影响。腐植酸环境产业以“改善人居环境”为指导思想,大力发展环境友好型产业,努力构建腐植酸产业的标准化体系成为大势所趋。
(1) 腐植酸土壤生态环境治理标准化体系。
几十年来,腐植酸通过物理、化学和生物等方法,已经开展了土壤修复的大量试验、示范和推广,取得了各法兼容的良好效果[35,36]。目前,已经形成了丰富的土壤环境修复产品(技术)体系,见图4。
图4 腐植酸土壤环境修复产品(技术)体系Fig.4 Humic acid soil environmental remediation products(technology) system
腐植酸土壤环境修复产品(技术)体系标准化的构建,对保障土壤环境安全和人体健康具有重要意义。
(2) 腐植酸水体生态环境治理标准化体系。
在水生体系中,腐植酸如同血液中的白细胞,参与污染后水体的自净作用[37]。目前,大批腐植酸水体环境修复产品(技术)已从实验室走入人们生活,构成了腐植酸水体环境修复产品(技术)体系,见图5。
水是生命之源,腐植酸水体环境修复产品(技术)体系标准化的构建,会让水体因腐植酸产业的健康发展而更健康。
(3) 腐植酸储碳控碳标准化体系。
全球变暖,极端天气频发,温室气体引发的各种环境问题不断地向世界各国人们敲响警钟,“控制碳排放”已成为全球热议的焦点。假如陆地土壤中的腐殖质多分解10%,大气中的CO2浓度就会增加30%,就会导致灾难性的后果,而腐植酸是土壤腐殖质中最活跃的组分,一般占土壤腐殖质的60%以上,因此,腐植酸储碳控碳功能对地球碳循环的影响巨大。几十年来的大量研究证明,腐植酸类物质在生态农业系统中发挥“减压器”“储碳库”“调控阀”作用,腐植酸产业由此形成了储碳控碳的重要体系,见图6。
图5 腐植酸水体环境修复产品(技术)体系Fig.5 Humic acid water environmental remediation products (technology) system
图6 腐植酸储碳控碳体系Fig.6 Humic acid carbon storage and control system
腐植酸储碳控碳标准化体系的建立,对维护地球碳循环、避免温室气体效应带来的恶果具有重要意义。
综上,腐植酸在环境治理各领域的体系构建基本确立,而腐植酸产业的标准化推进工作将成为关键。目前,我会与中国标准化协会已达成合作协议,双方将通力合作,全力构建“腐植酸生态环境治理标准化体系”,以此践行“美丽中国”的行业责任。
3.2 厚植农业
腐植酸在肥料、农药、地膜、种衣、抗旱节水、保鲜,以及饲料、兽药、健康养殖等大农业生产领域中无处不在。如今,在腐植酸保障食品生产源头安全的产业思想指导下,众多农业生产要素产品(技术)体系已经形成,共同构成了腐植酸食品生产源头安全的保障体系[38],对确保人类食品源头安全意义重大。
(1) 腐植酸沃土工程标准化体系。
土壤肥力是制约农作物产量的首要因素。然而,完全靠植物自生自灭的方式来补充土壤有机质是一个相当漫长的过程[39~41]。多年来,腐植酸相关产品在改良土壤性能方面取得了令人信服的成就,腐植酸沃土工程体系,见图7。通过“碳补充”,即把腐植酸提纯成产品,直接或间接反馈到土壤中,可以提高土壤肥力,改善土壤供给植物水、肥、气、热等要素的能力,为作物提供良好的生长环境。
图7 腐植酸沃土工程体系Fig.7 Humic acid fertile soil engineering system
不难看出,土壤的肥沃不仅仅受土壤自身的影响,肥、药、可降解地膜等多个农业生产要素都会直接或间接的影响土壤质量。目前,这些相关生产要素的产品(技术)体系已经形成,为腐植酸沃土工程标准化体系的构建奠定了坚实的基础。
(2) 腐植酸绿色环保肥料标准化体系。
经过30多年实践,腐植酸肥料体系最丰富、最成熟、最完备[42]。腐植酸肥料不仅种类丰富,品种繁多,而且是一种既能增产又能养地的好肥料。目前,腐植酸肥料已用于生态食品、绿色食品、有机食品等安全食品生产,其绿色环保的特点最终使其成为肥料家族中的重要一员。推动腐植酸肥料标准化体系构建,就是推动农业健康发展、推动农业生态环境健康发展。
(3) 腐植酸绿色环保农药标准化体系。
腐植酸与农药配伍形成农药复合体,既可促进作物生长发育、提高产量,还可提高农药药效、减少农药用量,更为突出的是可降低农药毒性、减少残留,从而减少土壤污染、水体污染等,改善生态环境[43]。经过三十多年的有关试验与推广应用成果,腐植酸类农药产品剂型、种类等不断增加,形成了绿色环保农药产品体系,见图8。
图8 腐植酸绿色农药产品体系Fig.8 Humic acid green pesticide products system
腐植酸农药具有绿色环保的特点,其产品标准化体系的构建,不仅为农业生产提供了各种性能良好的安全、低毒专用产品,对保障农产品质量安全,推动农业健康发展具有重要意义,发展空间巨大。
(4) 腐植酸涉农产品标准制定应多元化。
综上所述,腐植酸物质丰富,腐植酸农业领域体系多,产品多,应用范围广泛。目前,相关的行业和地方标准共7项(表1),远远满足不了产业发展的需要。
表1 腐植酸农业领域标准Tab. 1 Humic acid agricultural standard
自2006年起,我会高度重视腐植酸标准化工作,尤其是农业领域的标准化工作。2008年,全国腐植酸肥料标准工作组成立,将为腐植酸标准化工作插上奋发的翅膀。几年来,日积月累的腐植酸标准化工作,已经对腐植酸新农资产品发展起到了良好的规范作用,将对保障农产品质量安全和农业可持续发展产生积极影响。
3.3 培绿工业
腐植酸独特的物理和化学功能,在工业领域具有改善产品品质、优化产品性能、降低产品能耗等特殊作用。为此,在践行“绿色低碳”的过程中,我们已经构建了腐植酸大工业服务技术体系和产品体系[44],其在工业生产和产品中起着“润滑”“改良”作用,“绿叶”功能凸显。
(1) 腐植酸工业基础产品标准化体系
腐植酸工业基础产品种类多(图9),成本低,不仅在农业领域,而且在工业领域发挥着重要用,市场发展潜力巨大。目前已经开发的腐植酸专业产品,均源于腐植酸基础产品的深度开发,可谓是腐植酸大产业的“母体之本”。
图9 腐植酸工业基础产品体系Fig.9 Humic acid industry basic product system
腐植酸工业基础产品体系的标准化构建,是腐植酸绿色低碳产业健康发展的基本保障,也是巩固腐植酸在国民经济中重要地位的有力支撑。
(2) 腐植酸绿色助剂产品标准化体系
腐植酸工业助剂是工业应用领域的重要形式。早在20世纪50年代,腐植酸被作为陶瓷添加剂、型煤粘合剂、石油钻井剂等应用已取得显著效果。目前,腐植酸绿色助剂产品越来越受到人们的欢迎,其技术体系和产品体系也不断丰富,见图10。
图10 腐植酸工业助剂产品体系Fig.10 Humic acid industry assistant product system
腐植酸工业绿色助剂产品不仅类型丰富,而且节能环保,在激烈的市场竞争中独占鳌头,成为很多工业产品的绿色组分。为此,腐植酸工业助剂标准化体系的构建,不仅对低碳经济起着重要的助推作用,也为改善人们的生存环境、提高人们的生活质量提供选择。
(3) 腐植酸绿色化工材料标准化体系
随着人们环境保护意识和健康意识的逐步增强,绿色环保成为新材料开发的基本要求。腐植酸绿色环保的特质,使其作为化工材料的新功能不断被挖掘。目前,腐植酸绿色化工材料体系已经形成,见图11。随着产品功能不断增多,腐植酸绿色化工材料应用领域和范围不断扩大,必将在新材料领域大放异彩。
图11 腐植酸绿色化工材料体系Fig.11 Humic acid green chemical materials system
由图11可以看出,腐植酸绿色化工材料功能多,产品种类多,在功能材料、抗逆材料、纳米材料等领域崭露头角,已成为精细化工生产中不可或缺的绿色原料。腐植酸绿色化工材料标准化体系的构建,将为“谈化色变”的化工行业“雪中送炭”!
综上,我们看到了腐植酸工业的蓬勃发展和未来潜能,令人欣喜!如今,新材料作为战略性新兴产业为经济社会发展发挥着重要作用。国际上的发达国家都高度重视新材料的开发与应用,而标准在新材料开发、推广应用及产业化发展中起到的作用更加显明。面对我国腐植酸工业产品标准严重缺失的现状,见表2。只有构建腐植酸绿色化工材料标准化体系,才能从根本上规范腐植酸材料市场秩序、提高腐植酸企业竞争力、维护腐植酸产业利益,以彰显腐植酸新材料产业的魅力。
3.4 培植医药
腐植酸在医学上的应用很早就被开发出来,经过一系列的研究和临床试验,证实了腐植酸是医药开发的优良材料。随着现代医学的快速发展,人们思想观念、健康理念、生产生活方式以及健康需求都发生了深刻的变化,对医药的发展提出了更高的要求。在发展环境深刻变化的新形势下,构建腐植酸大医药服务体系[45],将为人类健康做出积极贡献。
(1) 腐植酸地道药材种植标准化体系。
中医药是中华民族灿烂文化的重要组成部分。地道药材的种植直接关系到中医的治疗。前文所述的腐植酸环境治理产品和涉农产品均可参与地道药材种植全过程,构建腐植酸地道药材生产体系,见图12。可成为我国地道药材安全生产的有效保障。
图12 腐植酸地道药材种植体系Fig.12 Humic acid medicinal herbs planting system
(2) 腐植酸药品工业生产标准化体系。
医用腐植酸多是从泥炭、风化煤、褐煤中提取,并经过纯化处理用于实践。其中,黄腐酸由于形成年代轻、含重金属元素少、分子量小、抗硬水性强,容易被人体吸收和利用,且具有无毒、无不良副作用等优良特性,特别适宜医药应用,有“太阳药品”的誉称。近几年,随着腐植酸药理、病理和毒性研究的不断深入,我国利用腐植酸(黄腐酸)进行多种医药制剂生产,取得了良好的临床应用效果,形成了丰富的腐植酸药品工业生产体系,见图13。
腐植酸药品工业生产体系产品不仅种类丰富,而且剂型丰富,有水剂、粉剂、膏剂、栓剂、针剂、片剂、胶束等七种。特别是近年来,腐植酸医药产品在人类重大疾病的预防和治疗方面取得了重要突破。腐植酸药品工业生产体系的标准化构建,无疑把腐植酸药品从原材料(地道药材)、生产工艺到产品等标准化体系配套了起来,这对人类健康意义深远。
(3) 腐植酸定向产品开发标准化体系。
我国自古即有药食同源之说。腐植酸(黄腐酸)天然资源,具有多种药理活性。腐植酸在保健品开发、药品开发、重大疾病预防和治疗等定向产品开发领域具有多方面的功能。目前,已经形成了丰富的产品体系,见图14,可满足人们医疗保健的生活需求。
图13 腐植酸药品工业生产体系Fig.13 Humic acid pharmaceuticals industry system
图14 腐植酸定向产品开发体系Fig.14 Humic acid oriented product development system
如今,人们的生活水平逐渐提高,但身体却越来越差。污染的生态环境、低劣的食品质量、不良的生活习惯等迫使人们把眼光投向各种功能性产品,期待能解决现实问题。腐植酸定向产品开发体系的标准化构建,是体现腐植酸功能性产品货真价实的重要抓手。
纵观“四大”(大环境、大农业、大工业、大医药)领域标准化工作,腐植酸产品(技术)体系大为丰富,为标准化体系建设提供了有力支撑。然而,目前与腐植酸有关的标准除表1、表2所列的行业标准和地方标准以外,加上国际标准《褐煤和柴煤中腐植酸的测定》(ISO 5073,1999-12-01)和国家标准《煤中腐植酸产率测定方法》(GB/T 11957-2001)只有12个。标准的严重缺失在一定程度上影响和制约了产业发展。为此,腐植酸标准化体系建设迫在眉睫,这不仅是实现腐植酸产业增长的迫切需要,也是建设“生态文明”的必由之路。
4 腐植酸标准化在生态文明(环境)建设中意义重大
2012年11月8日,党的“十八大”提出了“五位一体”之“生态文明”之后,我会唱响了“生态文明,美丽中国,腐植酸乐在其中”的“主旋律”。生态文明(环境)建设关系着人民的福祉,关乎着民族的未来。人类只有自觉利用自然,改造自然,才能实现人与自然的相互依存、相互促进、共生共荣。
4.1 腐植酸物质与生态文明(环境)建设的二重性
腐植酸是自然界的一类生态因子。利用自然服务自然,让人类与地球生灵共享尊荣已不可逆转。经过几十年的研究与实践,我们在自觉利用中取得了共识,那就是“利用自然反哺自然”。如今,我国政府大力开展生态文明(环境)建设,腐植酸物质的生态性与生态文明的物质性,充分表达了腐植酸物质的自然和社会相融合的二重性,即利用腐植酸物质 构建腐植酸环境友好型产业 开展腐植酸生态文明(环境)建设,使得二者相互交融、永续发展。
4.2 腐植酸生态环境治理标准化建设的必要性和
紧迫性
当前,我国单位产值耗能大,资源浪费严重,造成了生态环境的日益恶化。生态环境的恶化趋势直接威胁人类的生存。腐植酸是生态环境治理的环境友好型产业,在改善生态环境,维持生态系统平衡方面潜力巨大。为此,只有通过腐植酸产业标准化,才能使得腐植酸资源利用更加有效,才能促进腐植酸产业与生态环境治理融合得更好,才能提升腐植酸产业服务生态环境建设的水平更高。
4.3 腐植酸生态文明(环境)标准化建设任重道远
腐植酸产业以绿色环保、环境友好、食品安全、绿色低碳、民生关怀等理念树身。从实处看,腐植酸保障食品生产源头安全安如意,腐植酸参与土壤环境修复当施利,腐植酸构筑水产健康养殖添活力,腐植酸扶助工业控碳有绿义,腐植酸美化地球大家园不余遗力……,腐植酸新产业实现了“扶绿抬爱”的行业价值最大化。大观“腐植酸产业四大化”,大力构建“腐植酸产品标准化→腐植酸产业有序化→地球碳循环安全化→人与自然和谐化”的发展路径刻不容缓。唯有如此,大美腐植酸才能在我国生态文明(环境)建设中做出更大贡献!
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(本文选自“第十届中国标准化论坛”专题报告)