有机质含量（共11篇）
有机质含量 篇1
摘要：为了对压力、有机质含量对页岩吸附气含量的影响规律进行研究, 更准确地对吸附气含量进行估算, 基于对吸附类型的讨论, 通过在储层温度条件下的等温吸附实验, 获得不同有机质含量下的等温吸附特征曲线;并根据Langmuir等温吸附理论得到Langmuir体积和Langmuir压力, 分析有机质含量 (TOC) 对吸附气含量影响特征。在此基础上, 利用球状模型和反正切函数形式拟合等温吸附特征以及TOC与吸附气含量的线性关系, 建立吸附气含量计算模型, 并以四川盆地下志留统龙马溪组3口井的多组岩心样本数据为例, 对比岩心刻度后的模型计算结果与解吸气量, 对模型的准确性进行验证。结果表明该模型精度较高, 相关系数达到93%以上, 对页岩吸附气量和含气量评价具有一定的现实指导价值。
关键词：页岩,吸附气含量,等温吸附实验,Langmuir模型,球状模型,反正切函数,总含气量
目前国内对页岩气的勘探开发工作已陆续展开, 尤其是四川盆地下志留统龙马溪组具有良好的勘探前景, 是我国页岩气勘探开发的核心层系[1,2]。含气量是页岩气勘探开发中计算页岩地质储量必不可少的参数之一, 是页岩气地质储量评价和有利区优选的关键参数[3]。页岩气有吸附、游离或溶解三种赋存形态, 统计结果显示吸附气的含量占到20%~85%之间[4], 美国五大页岩气盆地中吸附气含量在40%~80%之间[5], 吸附气是页岩含气量研究的重点。国内外学者类比煤层气吸附原理, 进行了大量的页岩等温吸附实验, 对影响吸附气量的因素进行了分析研究, 并在此基础上尝试建立综合考虑压力、有机质含量、温度、有机质成熟度等多种因素的吸附气量计算模型[6,7]。但由于这些等温吸附实验的最高压力一般都小于20 MPa, 远没有达到国内页岩气层实际压力条件, 另外, 虽然多因素计算模型涵盖多种因素, 但模型的精确性并没有得到验证, 而且有机质成熟度与吸附气含量是否具有线性正相关关系并不确定[8]。因此, 提炼出主要影响因素来建立计算模型对于估算的准确性非常关键。在一定的地层温度条件下, 建立考虑压力、有机质含量的计算模型对于吸附气含量的预测十分重要。
本文从对页岩气吸附机理的讨论出发, 在不考虑温度因素的情况下, 利用不同总有机碳含量页岩的等温吸附实验结果, 结合与Langmuir吸附模型具有相似曲线特征的变差函数的球状模型、反正切函数建立同时考虑有机质含量 (总有机碳含量) 、压力的吸附气含量计算模型, 并结合现场的解吸实验结果, 从总含气量的角度对计算模型的精确性进行了验证。
1 页岩气吸附机理及影响因素
页岩气在烃源岩系统当中 (包括黑色页岩及页岩中夹杂的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等) 有吸附、游离或溶解三种状态赋存, 主要以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面, 或者以游离状态赋存与孔隙和裂缝当中, 而溶解于干酪根、沥青质以及结构水当中的气体量则极少。与常规气藏不同的是, 页岩气藏属于典型的“自生自储”成藏模式, 页岩既是烃源岩又是储集层, 某种意义上讲, 页岩气藏是天然气在烃源岩当中大量滞留并保存下来的结果。因此, 烃源岩生成的天然气可以和烃源岩当中的有机质、矿物颗粒直接接触形成吸附。
气体在固体表面发生吸附的类型有物理吸附和化学吸附两种, 而两种吸附有时会是相伴发生的, 不能严格区分开来, 但可能存在以某种吸附为主[9]。页岩主要由黏土矿物、粉砂质 (石英颗粒) 、有机质等组成。其中有机质是非常好的吸附剂, 而矿物颗粒当中的黏土矿物也具有一定的吸附能力[10,11]。
1.1 吸附类型
关于页岩气的吸附类型, 不同的学者的观点。类比煤层气的吸附机理, 屈策计等认为页岩气的吸附方式也有物理吸附和化学吸附两种[12]。董谦等将页岩中的有机质和黏土矿物对于天然气的吸附归为单分子层的物理吸附, 认为Langmuir等温吸附方程具有一定的适用性。杨峰等则通过高温高压等温吸附实验计算得到的等量吸附热值判断出页岩对甲烷的吸附为物理吸附过程[13]。
物理吸附是由范德华力所致, 是页岩的主要吸附方式, 具有吸附速度快、不稳定性、无选择性等特点, 受温度影响小, 一般不需要活化能就能很快达到饱和, 而且既可以在固体表面产生单层吸附, 又可以形成多层吸附。
而化学吸附则可认为是物理吸附的延续, 当达到一定的温度等环境要求时, 吸附介质与气体就会发生化学吸附过程。它具有明显的吸附选择性, 只针对某种特定气体发生吸附作用, 并且由于所需的活性能较高, 吸附和解吸的速度较慢, 不易达到吸附平衡, 只能发生单层吸附, 当达到某一条件就可以发生化学作用 (包括化学键的形成和断裂) 。两种吸附形式的特征对比如下表1所示。
1.2 吸附气量的影响因素
影响页岩含气量大小的因素有很多, 既有有机地球化学特征、矿物组成、微观孔隙缝结构等内因, 又有埋藏深度、储层厚度、地层压力、温度等外因[14—16], 其中在不考虑温度的情况下, 其中最主要的影响因素有压力、有机质含量、有机质成熟度等, 而这些因素也主要决定着页岩对天然气的吸附能力。
页岩对天然气分子的吸附能力与压力的关系非常密切, 在一定范围内, 吸附气量随着压力的增加而增大, 但当压力增加到一定程度以后, 含气量增加缓慢, 因此, 压力是吸附气量的一个最关键的因素。而有机质含量作为决定页岩的生烃能力、孔隙空间大小和吸附能力的主要因素, 与吸附量关系密切, 起决定性的作用[17], 是影响页岩气在储层中富集的一个根本因素[18]。诸多数据表明, 页岩当中的有机质作为天然气的吸附载体, 有机质含量与吸附气含量存在着一定的正相关关系, 甚至线性关系。在相同压力下, 总有机碳含量越高, 页岩的天然气吸附量明显越高。因此, 有机质含量是评价和预测吸附气量的一种重要参数。对于有机质成熟度, 其在一定程度上决定了烃源岩所处的生烃阶段及生气量的大小。尽管通过一些实验结果分析可知, 在其他因素相同的情况下, 有机质成熟度越高, 吸附气含量越大, 含气量也越大, 存在一定的正相关性, 但并不能表征成熟度是影响吸附气含量的主控因素。闫建萍等[14]发现有机质成熟度高的Blackley页岩的Langmuir最大吸附量反而远小于Woodford页岩的Langmuir最大吸附量, 分析其原因, 可能是由于页岩孔隙结构的复杂程度不同造成的。
等温吸附实验是一种间接推测吸附气含量的方法。为了研究压力和有机质含量对页岩吸附气量的影响程度和影响关系, 本次研究选取了四川盆地下志留统龙马溪组N-203井的7块有机质含量不同的页岩样品在油藏温度 (75℃) 条件下进行等温吸附试验, 有机质含量从0.2%~3.44%, 最高压力值为31.9 MPa, 该压力值较为接近地层实际压力情况。最终实验得到的等温吸附曲线图如图1所示, 其实验参数如表2所示。
Langmuir等温吸附理论基于单分子层的定位物理吸附假设。对比图1与图2所示的Langmuir典型的等温吸附曲线可以发现, Langmuir等温吸附理论描述的吸附规律与实验结果所展示的吸附规律吻合度较高, 即在低压条件下, 吸附气量随着压力值升高的变化幅度较大, 当压力增大到一定范围后, 增幅降低, 吸附量在增大到一定程度之后达到饱和状态。而图1所示, 在地层压力条件下, 曲线形态仍处于上升趋势, 即未达到饱和状态。依据Langmuir理论方程 (1) 的变形形式 (2) 可以发现P/V与P呈线性关系, 如图3所示为7号岩心的等温吸附实验结果, 结果显示P/V与P两者的线性关系明显, 相关系数 (R2) 达到99.9%。
由此线性关系可通过样品实测数据可确定该样品的Langmuir方程参数Vm、PL。本次等温吸附实验7块岩心的最终的Langmuir参数如表3所示, 结果显示, Langmuir压力随着有机质含量的降低而升高。
式中:V为Langmuir吸附量 (m L/g) ;Vm为Langmuir体积, 即在给定的温度下, 页岩吸附甲烷达到饱和时的最大吸量 (m L/g) ;P为气体压力 (地层压力) (MPa) ;PL为Langmuir压力, 即Langmuir体积的一半所对应的压力 (MPa) 。
另由图2可以看出有机质含量也是影响吸附气含量的一个重要因素。依据不同TOC等温吸附实测数据, 表明TOC越高, 吸附量越大。如图4所示, 通过求得相同压力 (20 MPa) 、不同样品、不同TOC值所对应的吸附气含量, 可断定TOC含量与吸附量呈明显的线性相关关系, 相关系数 (R2) 达到99.9%。
2 考虑有机碳含量的吸附气量计算模型
对比Langmuir等温吸附曲线 (图3) 、变差函数的球状模型曲线以及反正切曲线 (图5、图6) , 发现后两者与等温吸附曲线形态特征相似, 即在压力值较小的时候, 吸附气含量随着压力的升高而呈线性变化趋势, 当压力值超过一定范围, 增长幅度变缓, 吸附量最终达到某一值后不再增加。球状模型取 (C0+C) 为定值来描述最终的饱和值, 反正切曲线则在后半部分无限趋近与一恒定值, 因此可以采用这两种函数方程的曲线来拟合等温吸附特征曲线。国内学者针对球状模型的拟合已经进行了尝试, 但并没有尝试利用正切曲线模型。
2.1 模型建立
球状模型关系式为分段函数形式, 其中在变程范围内, 模型为典型的三次函数。因此, 类比形状特征的相似性, 可假设吸附气量V吸与压力P呈三次幂函数关系, 并与有机质含量TOC与V吸的线性关系合并在一起, 最终形成模型的解析式
而对反正切模型, 可假设吸附气量V吸与压力P呈反正切函数关系, 并将有机质含量TOC与V吸的线性关系合并在一起, 则可简化得到反正切模型关系式
将以四川盆地下志留统龙马溪组3口井15块岩心样本的116组数据为例, 在相同的储层温度条件下, 应用岩心分析有机质含量数据、等温吸附实验的实测压力数据以及吸附量三者依据上述模型形式建立线性回归方程。最终得到的线性回归方程为:
球状模型形式
反正切模型形式
如图7、图8所示为两种模型的拟合计算结果与岩心等温吸附实验实测结果关系图, 结果表明两套模型的整体相关系数 (R2) 都较好, 说明两种计算模型都具有一定的适用性。
2.2 含气量模型岩心刻度
页岩总含气量测定方法有两种, 一种是解吸法, 另一种是等温吸附实验和测井解释的综合。页岩气解吸法类比煤层气的测定方式, 采用罐解气测试, 所得气量包括损失气、解吸气、残余气三个部分。为了进一步验证吸附气计算模型的准确性, 将上述计算模型回归得到的吸附气量与通过测井解释结果计算得到的游离气含量近似为页岩的总含气量 (溶解气量极少, 可忽略不计) , 然后与岩心的实测罐含气对上述总含气量进行对比, 并可以记性岩心刻度, 得到解吸气含量与模型计算结果的刻度关系, 用于预计页岩的总含气量。
常用于确定游离气含量的理论计算公式为:
式 (7) 中, φ为有效孔隙度 (v/v) ;ρ岩为岩石密度 (m L/g) ;P为地层压力 (MPa) ;T为地层温度 (K) ;Psc为常压 (MPa) ;Tsc为常温 (K) ;Z为地层压缩系数;Zsc为地面压缩系数;m岩为岩石质量 (g) 。
利用此计算公式的关键是确定游离气的有效孔隙度和含气饱和度。一般可通过测井解释等方法间接获取。
本文选取龙马溪组62组页岩岩心, 利用考虑压力、有机质含量的计算模型计算得到吸附气量, 根据测井结果得到游离气量, 进而得到最终的模型总含气量V模, 然后用其解吸测定结果进行岩心刻度标定, 最终得到的总含气量计算模型为
如图9所示为岩心刻度标定后的计算结果与解吸测定总含气量之间的关系图, 结果显示该刻度标定模型与解吸测定结果相关性较高, 达到90.04%, 但仍存在一定的差异。究其原因, 可能存在以下几个问题:
(1) 由于现场解吸测量结果易受到取心方法、测定方法、损失气量等因素的影响, 分析数据存在一定的偏差。
(2) Langmuir实验数据为理论最大值, 因此计算的吸附气含量偏高。
(3) 测井数据存在的误差有可能会导致游离气理论计算结果出现偏差。
(4) 构造运动、保存条件等因素会导致储层含气量偏低。
3 结论
(1) 页岩气吸附以物理吸附为主, 是否存在化学吸附, 仍没有最后的定论。根据等温吸附实验结果可知, 页岩吸附气量随着压力的升高而增多, 但增幅逐渐放缓, 变化规律与Langmuir等温吸附理论相似, 而有机质含量与吸附气量存在较好的线性正相关。本次实验中, 在30 MPa左右的地层压力条件下, 页岩的吸附仍未达到饱和状态。
(2) 四川盆地龙马溪组大量页岩样品的拟合结果表明, 在不考虑温度的条件下, 基于Langmuir等温吸附理论、TOC与吸附气量的线性正相关并利用变差函数中的球状模型以及反正切函数拟合得到的页岩吸附气量的计算模型的拟合效果较好, 具有一定的适用性。
(3) 通过岩心解吸结果与岩心刻度标定后的模型拟合结果的对比可知, 利用该吸附气量计算模型可以用来估算页岩的总含气量, 结果较为精确, 但也会存在一定的差异, 需要进一步进行验证和改进。
有机质含量 篇2
化学滴定法测定岩心中的总有机酸含量
用返滴定法测定了柴达木盆地部分岩心中的`总有机酸含量,考察了萃取溶剂、煮沸时间、滴定方式等因素对测定结果的影响.实验结果表明,岩心颗粒越小,萃取率越高,实验中可将岩心研磨至37μm(400目).体积比为3:7的苯-乙醇混合溶剂的萃取效果好于乙醇、氯仿-乙醇.加热煮沸时间对有机酸的测定结果影响不大,加热煮沸5min即可达到萃取平衡.柴达木盆地有机酸的酸值波动较大,为0.1954～0.233 6 mmol/g.与直接滴定法相比较,返滴定法测定具有萃取率高、终点易观察、结果重复性好等优点.
作 者：罗立文 吕仁庆 马荔 张在龙 王璇 作者单位：石油大学化学化工学院,山东东营,257061刊 名：石油大学学报(自然科学版) ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF THE UNIVERSITY OF PETROLEUM,CHINA(EDITION OF NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：27(3)分类号：O656.32关键词：岩心 有机酸 化学滴定法 测定
有机质含量 篇3
1 科学施用有机肥
1.1 施肥时间
作为基肥，有机肥应在秋梢停长后及早施入，中熟品种采后立即施基肥，晚熟品种则要带果施基肥。此期叶片还处于功能旺盛期，通过根系吸收的肥料能最大限度地转化为营养物质，有利于提高树体储备营养水平，满足来年萌芽、开花、坐果的需求。同时，此期正值根系生长高峰期，地温较高，利于有机肥的分解和吸收。多年生产实践证明，花同样多的钱，施同样种类、同样数量的肥料，由于施肥时间不同，效果会有很大差异，正如生产中总结出的经验：“9月金，10月银，11月废铜烂铁”。
1.2 施肥量及施肥方法
有机肥以充分腐熟的经过无害化处理的农家肥为主，包括堆肥、沤肥、沼气肥、绿肥、作物秸秆肥、泥肥、饼肥等农家肥料，也可购买一些商品有机肥、腐殖酸类肥、微生物肥、有机复合肥、有机无机肥等。
施肥数量按照产量指标确定。每667 m2生产1 500 kg的果园，“斤果斤肥”；每667 m2生产2 500 kg的果园，“斤果斤半肥”；每667 m2生产3 000 kg以上的果园，“斤果2斤肥”。
施肥方法：幼树期结合秋季深翻扩穴开挖宽、深各40～50 cm的通头大槽进行施肥，结果期树可采用条沟施或放射状沟施，沟深20～40 cm。放射状沟施肥部位在树冠投影范围内，条沟施肥部位在树冠外缘。施肥后应把肥料与施肥沟内的土充分搅拌均匀，以防出现肥料过于集中引起的“烧根”现象。生产实践证明，结果大树实行原位施肥比每年轮换施肥位置效果要好。根据果树“四分之一根系理论”，只要施肥部位能覆盖果树1/4的根系，就能满足其正常的生长结果需要，而原位施肥可以较快地提高果园局部的土壤有机质含量。
2 果园种草
草种可选用白三叶草、油菜或黑麦草。春、秋均可播种。播种前，先把行间杂草彻底清除，每667 m2施磷酸二铵10～12 kg、尿素5～7 kg，于行间进行条播或撒播，条播深度1～1.5 cm（油菜3～4 cm）、行距25 cm；撒播后用耙子轻轻耧一遍，或用扫帚轻扫一遍，使种子与土壤密接。
3 自然生草刈割覆盖
自然生草的果园，当株高达到30 cm左右时，用镰刀割倒，就地覆盖。果园自然生草与人工种草具有类似的功效。草生植被刈割腐烂后可产生大量有机质，同时草生植被根系老化腐烂后，也可将大量有机质归还土壤。生产上应注意实行生草制的果园，在干旱季节，土壤干燥，草与果树争水矛盾突出，这时就要增加割草次数，减少草的水分消耗。
4 果园覆草
果园覆草是旱地果园保墒保肥的一项技术措施，即在果树树盘内用作物秸秆或杂草等进行覆盖，以达到蓄水保墒肥田的目的。可在夏秋两季，用各种作物秸秆、树叶、绿肥、杂草、碎柴草等覆盖树盘，覆草厚度应达到20 cm以上。具体应注意：覆草须在降雨或浇水后趁墒进行，切忌干土覆盖干草，以免加剧缺水矛盾；覆草前要先整好树盘，每667 m2应追施尿素20～25 kg或浇施少量腐熟的稀人粪尿来调节碳氮比，防止因覆草腐熟引起果树短期脱氮现象；从第2年起，随着覆草腐烂，厚度变薄需进行添草，连覆3～4年后将草翻埋入土，重新覆盖；覆草时树干周围留出约20 cm的空隙，以防鼠、兔啃咬树皮；覆草后不少害虫栖息草中，应注意萌芽前草上喷药；覆草后要星星点点压土，以防风刮和火灾。
5 果园埋草
在果园埋草最好选用易腐烂、养分含量高的秸秆或杂草，如开花前的豆科作物、油葵盘等，于秋梢停长前后（8月中下旬）挖沟埋草。具体在树冠外缘开挖深、宽各40 cm左右的通头大沟，埋入20 cm厚的秸秆或杂草。为防止跑墒，应挖一段沟、压一段草、埋一段土。埋草时要加入适量速效氮肥（每667 m2撒施尿素40～50 kg或浇施少量腐熟的稀人粪尿），以加快埋草腐熟分解速度。
有机质含量 篇4
自2008年12月开始测土配方施肥项目和彰武县耕地地力评价工作。近3年来, 通过对全县耕地合理布点、采集土样及科学的检测, 获得了彰武县最新的耕层土壤养分数据。由于该县地处辽宁西北部的风沙口, 土壤肥力较差, 特别是耕层土壤有机质含量较低。有机质含量是土壤质量的重要组成部分, 土壤的许多属性都直接或间接地与有机质含量有关[1]。有机质具有养分全面、肥效持久的功效, 能提供作物生长发育所需要的氮、磷、钾和各种中、微量元素等养分, 还可以改善和调节土壤的物理性状[2,3]。因此, 土壤有机质是土壤肥力的重要标志之一。
1 1982年彰武县土壤有机质含量的统计分析
1.1 耕层土壤有机质含量统计分析
全县耕层土壤有机质含量平均值为10.14 g/kg, 根据土壤有机质含量等级划分标准 (表1) 及第2次普查时土壤有机质含量各等级土壤分布结果 (表2) , 处于丰富级别以上的一、二级地所占比例较少, 仅占1.69%;处于中等级别的三级地所占比例为0.97%;处于四级 (较缺乏) 和五级 (缺乏) 的地块所占比例较大, 分别占耕地总面积的24.51%和72.83%。由此可见, 当时彰武县耕地土壤有机质含量总体处于缺乏水平。
1.2 按行政区域统计情况
按照彰武县行政区域统计出1982年土壤有机质的分级情况。当时有机质等级最高的一级地 (很丰富) , 主要分布在四合城乡, 该乡耕地表土以下草炭极为丰富, 其次是大德乡和大冷乡也有少量分布;二级地 (丰富) 主要分布在大四家子乡, 四合城乡、大德乡、冯家镇、哈尔套镇及后新秋镇也有少量的分布;三级地 (中等) 主要分布在彰武镇和哈尔套镇, 阿尔乡及章古台镇也有少量分布;在兴隆堡乡、四合城乡、后新秋镇、二道河子乡、大四家子乡均有较大面积的四级地 (较缺乏) 分布;等级稍差的五级地 (缺乏) 在整个彰武县都有分布, 尤以四堡子乡、满堂红乡、哈尔套镇居多。
2 2008年土壤有机质含量的统计分析
2.1 耕层土壤有机质含量统计分析
全县耕层土壤有机质含量变化范围为3.53～70.04 g/kg, 平均为11.67 g/kg。从表3可以看出, 全县52.87%的耕地土壤有机质含量处于较缺乏的水平, 处于缺乏水平以下的耕地占44.36%, 仅1.82%的耕地处于中等水平, 另有0.96%的耕地处于丰富水平以上。由此可见, 土壤有机质总体含量处于较缺乏水平。
2.2 各乡镇耕层土壤有机质平均含量统计分析
通过统计各乡镇土壤有机质含量的平均值可以看出, 彰武县耕层土壤有机质含量总体水平不高。有机质总体含量最高的大德乡镇仅达到24.93 g/kg, 处于中等水平;其次为四合城乡和大四家子乡, 处于较缺乏水平;最低的是阿尔乡和平安奶牛场, 分别为8.73 g、8.85 g/kg。
2.3 按行政区域统计情况
按照彰武县行政区域统计出2008年土壤有机质的分级情况。大德乡和四合城乡的耕地土壤有机质含量全部处于丰富的一级和二级水平, 冯家乡有零星分布;有机质含量处于中等水平的三级地四合城乡分布较多, 大德乡、大四家子乡、章古台镇、冯家乡、城郊乡和后新秋镇有零星分布;几乎所有的乡地都处于四级 (较缺乏) 和五级 (缺乏) 水平;仅有阿尔乡、苇子沟乡、双庙乡和章古台镇有机质处于六级 (极缺乏) 水平, 尤以阿尔乡缺乏最为严重, 因其北面就是科尔沁沙地, 每年的耕地沙化越来越严重。
3 土壤有机质含量的变化情况分析
经对比分析, 近25年来, 彰武县各乡镇土壤有机质平均含量上升1.53 g/kg, 其中四级 (较缺乏) 水平耕地增加1倍以上;而五级 (缺乏) 水平减少40.00%。三级 (中等) 和一级 (很丰富) 水平的耕地也有大幅度的增加;相比之下, 二级 (丰富) 水平的耕地下降较大, 减少79.07%。同时, 随着耕作年限的增加, 出现较小比例的六级 (很缺) 水平的耕地。土壤有机质含量的提高与有机肥的施用有密切关系。
4 提高土壤有机质含量的措施
土壤肥力在很大程度上取决于土壤有机质的含量, 为培育具有高水平肥力的土壤, 必须使耕地土壤有机质得到保持和不断提高。一是实行秸秆直接还田或过腹还田。二是实施沃土工程、粮草和绿肥轮作、间作等措施, 增加土壤有机质[4]。三是实施保护性耕作, 将秸秆直接粉碎还田, 扬撒秸秆腐熟剂30～60 kg/hm2, 可促进秸秆腐熟。四是因地制宜, 依法治土, 加强土地质量管理, 实行用、养结合, 因地制宜改造土壤。五是开展农田基本建设。植树造林, 治水改土, 改善农业生态环境, 增强抵抗风沙侵蚀的能力。六是加速推广秸秆还田。将秸秆直接还田或堆肥还田, 均可增加土壤中氮、磷、钾、有机质含量, 改善土壤物理性质, 弥补其他有机肥源不足[5,6]。七是合理耕作和轮作。依气候、土壤、耕作制度而采取深耕、浅耕、免耕。深耕是耕作改土的关键因素, 它可改善土壤孔隙状况, 加厚熟土层, 创造良好土体构造, 从而达到促产目的。正确的轮作制度可使土壤养分、水分得到合理利用, 充分发挥生物养地、培肥、增产作用。
参考文献
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[2]余宇航, 周卫军, 包春红, 等.醴陵市耕地土壤有机质现状及其空间变异[J].农业科技通讯, 2010 (3) :72-76.
[3]李浩, 谢丽红, 陈敏智, 等.成都市耕地土壤有机质现状与管理对策[J].四川农业科技, 2009 (7) :52-53.
[4]张潮海.新罗区耕地土壤有机质现状及培肥对策[J].福建农业, 2006 (9) :16.
[5]贺忠科.铁岭市耕地土壤有机质含量现状及提升措施建议[J].杂粮作物, 2009, 29 (1) :47-48.
有机质含量 篇5
摘要：为确定珠江三角洲水体悬浮颗粒物中多环芳烃和有机氯农药的含量和来源,对珠江上游的两条重要支流西江、北江水体中的悬浮颗粒物分期进行了两次采样分析,测定了水体中悬浮颗粒物的含量,分析了其中多环芳烃、有机氯农药的含量.其中,北江水体中悬浮颗粒物中的PAHs的`总量分别为928.8、1259.7 ng・g-1干质量,西江水体中悬浮颗粒物的PAHs总量分别为660.1、1130.7 ng・g-1干质量,其来源主要为石化燃料的燃烧与排放.北江水体悬浮颗粒物中的有机氯农药总量为41.9、135.3 ng・g-1干质量,西江为78.54、108.7 ng・g-1干质量,由沿岸农田排放入水体.并发现,西江北江沿岸的农田,仍旧在使用DDT、硫丹等农药.作 者：马骁轩 冉勇 孙可 龚剑 邹梦遥 MA Xiaoxuan RAN Yong SUN Ke GONG Jian ZOU Mengyao 作者单位：马骁轩,孙可,龚剑,邹梦遥,MA Xiaoxuan,SUN Ke,GONG Jian,ZOU Mengyao(中国科学院广州地球化学研究所,广东,广州,510640;中国科学院研究生院,北京,100049)冉勇,RAN Yong(中国科学院广州地球化学研究所,广东,广州,510640)
期 刊：生态环境 ISTICPKU Journal：ECOLOGY AND ENVIRONMENT 年，卷(期)：2007, 16(2) 分类号：X522 关键词：悬浮颗粒物 多环芳烃 有机氯农药★ 莱州湾海域水体中有机氯农药和多氯联苯的浓度水平和分布特征
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有机质含量 篇6
关键词：山东沿海；经济贝类；有机氯农药；残留
中图分类号：S944.3；0657.71 文献标识号：A文章编号：1001-4942(2010)07-0098-04
有机氯农药(Organochlodne Pestleides，OCPs)是一类理化性质稳定、难降解的有毒有机污染物。具有疏水性和亲脂性，进入环境后容易在生物体内积累，可通过生物富集放大，对生态系统造成危害，经由食物链，还可对人类的身体健康构成威胁。
有机氯农药进入水体后，由于其降解难、残留高、毒性大，将长期地严重危害水生生物。海洋生物可通过海水、悬浮颗粒物、沉积物和食物等富集有机氯类农药。双壳类软体动物栖息于近海海域，较容易累积水体中的污染物，是水环境监测较为理想的近海污染生物指示物种。山东沿海经济贝类种类繁多，常见的有贻贝、菲律宾蛤仔、牡蛎等，其分布广、营养丰富，深受人们青睐。因此，研究双壳类软体动物对有机氯类农药六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)的累积不仅具有科学价值，而且对保护沿海居民的身体健康也有着积极的意义。
1材料与方法
1.1贝类介绍
贝类不仅营养丰富、美味可口，而且富含牛磺酸，对各个年龄段的人都具有养生保健功能，深受国内外消费者的欢迎。山东每年有大量的菲律宾蛤仔、牡蛎和贻贝等贝类远销各地，是我省主要出口水产品种。贝类一般为草食性，主要摄食藻类及有机碎屑等。山东省沿海地处黄河人海口，营养盐含量高，能生长大量浮游植物，江河径流及注入的城市污水中常带有大量有机物质，成为贝类丰富的食物源，是贝类养殖的理想场所。浅海养殖贝类不需投饵，可养海面辽阔；滩涂养殖一般也不需耗资建立养殖区，放养苗种后一般1-2年即可采收。
1.2样品采集
于2008年4月和10月，分两次从东营、烟台、威海、青岛和日照五个地区的海产品市场采集，共设10个采样点，采集样品20份。选取常见、数量多、分布广的牡蛎、紫贻贝、菲律宾蛤仔和花蛤进行采集。
样品采集后，在现场用海水洗净外表，再用不锈钢剪刀打开外壳取出软组织，将软组织和组织液一并放入聚乙烯塑料袋内，封口放入装有冰袋的冰盒中带回，放入冰箱(-20℃)中保存。分析之前，将冰冻的样品在室温下解冻，用高速组织捣碎机制成匀浆，测定污染物。
1.3样品前处理
根据GB／TS009.19-2003，称取约20 g样品于250ml碘量瓶中，加水5ml、丙酮40ml，振荡30min，加氯化钠6g，摇匀。加石油醚30ml，再振荡30min，静置分层。取上清液35ml，经无水硫酸钠脱水，于旋转蒸发器中浓缩至近干，以石油醚定容至5ml，加浓硫酸0.5ml净化，振摇0.5min，3000r／min离心15min，取上清液进行GC分析。
采用Agilent6890N气相色谱仪，配有电子捕获检测器(ECD)，色谱柱为BPX608，30m×0.32mm×0.25mm石英毛细管柱。载气为高纯氮(99.999％)，流速1.0ml／min，色谱柱起始温度200℃，保持8min，以30℃／min速度升至250℃，保持10min。检测器温度300℃，外标法定量，进样量为5ml。
1.4质量控制
采用沸程是60～90℃的石油醚，在空白样品中添加标准样品进行加标回收测定。使用的标准溶液是国家环保总局标准物质研究所提供的α－666，β-666，γ－666，δ－666和pp′－DDE，op′－DDT，pp′－DDD，pp′－DDT标准混合溶液，加标回收试验和样品检测同时进行。样品加标回收率为80％～110％。
2结果与分析
2.1 有机氯农药的含量及评价
各样品HCHs、DDTs的方法检测限为0.002 mg／kg(鲜重)，山东沿海淡水贝类牡蛎、紫贻贝、菲律宾蛤仔和花蛤的有机氯农药检测结果(表1、表2)显示，采自10个站点的20份贝类样，HCHs均未检出，DDTs的检出率为35％，其含量因检测物的不同而略有差别。
参照《无公害水产品安全要求》(GBl8406.4－2001)，山东沿海主要经济贝类有机氯类农药HCHs符合标准(≤2mg／kg)，DDTs均未超标(≤1mg／kg)。
2.2有机氯农药的组分特征化分析
对所采贝类中的DDTs各组分(pp′－DDE，op′－DDT，pp′－DDD，pp′－DDT)进行分析，发现以pp′－DDD为主，其次是pp′－DDE，pp′－DDT的含量较少，op′－DDT均未检出。
DDT在碱性条件下可降解为DDE和DDD，而DDE和DDD非常稳定，难以进一步降解，所以样品未检出op′－DDT，pp′－DDT的含量也较低。在各检出样品中pp′－DDD／∑DDT介于47.46％～72.37％之间，说明山东沿海近期新DDT污染输入很少，历年的DDTs残留并未完全分解，环境中相当一部分DDT已转化为DDD和DDE。DDT在厌氧条件下通过微生物降解转化为DDD，在好氧条件下分子中的乙烷部分脱HCI转化为DDE，由此可以推断出，山东沿海贝类中的DDT多发生厌氧降解。
从数据中可以看出，贝类体内受DDTs污染明显高于HCHs的污染，原因在于DDTs的疏水性更强，生物富集系数(BCF)比HCHs高2～3个数量级，更易在软体动物体内富集。有研究表明牡蛎能将其体内的DDT含量提高到周围海水水体中含量的7万倍，由此可见DDTs更容易对海洋生物和人体造成危害。
2.3有机氯农药来源分析
1939年诺贝尔奖获得者瑞士化学家Paul Muller发现DDT是昆虫神经性毒剂，在第二次世界大战期间大量以喷雾方式用于对抗黄热病、斑疹伤寒、丝虫病等虫媒传染病。OCPs因其危害较大，在环境中存留时间较长，易于在动植物体内累积，世界各国相继禁止生产和使用OCPs。DDTs在我国已被禁用了20年，目前所检测到的DDT应归因于还在使用的一种用于果林、花卉杀螨剂——三氯杀螨醇，这种药主要原料为工业品DDT，因残留提炼环节不过关，导致大批三氯杀螨醇成品中DDTs含量超标。使用后，大量农药残留物沉积在土壤中，挥发到空气里，经雨水冲刷汇入附近水体，最后流入大海，被水中的胶体颗粒吸附后，沉淀富集在水体底质中，经贝类无选择吸收后，在体内大量富集。
2.4本海域与我国其它海域贝类体内有机氯农药含量比较
由表3可以看出，本研究所采集的贝类体内有机氯农药的含量远低于我国其它沿海地区，未超过相关的水产品限量标准。
3结论
3.1本试验结果显示，山东沿海10个采样点采集的牡蛎、紫贻贝、菲律宾蛤仔和花蛤未检出HCHs，DDTs的检出率为35％，所测得数据均远低于《无公害水产品安全要求》(GB18406.4－2001)中的规定，说明山东沿海经济贝类中有机氯农药的污染较轻，未对食用安全构成威胁。
3.2分析有机氯农药的组分，pp′－DDD占DDTs的主要部分，其次是pp′－DDE。说明山东沿海近期污染源输入很少，DDTs的降解主要源于厌氧降解。
3.3对DDTs来源进行分析，推断多为三氯杀螨醇残留。
有机质含量 篇7
1 研究区域概况
太仓市位于江苏省东南部, 长江口岸, 太湖流域东部。地处北纬31°20′~31°45′, 东经120°58′~121°20′。气候上属于北亚热带南部湿润气候区, 四季分明, 雨水充沛, 无霜期长。全市国土面积822.9 km2, 下辖6镇3区。太仓市处于长江下游冲积平原上, 全境地势平坦, 自东北向西南倾斜。太仓市土壤有2个大类、5个亚类、9个土属、29个土种。当前, 水稻土面积达33 689 hm2, 是太仓市种植粮食作物的主要土壤类型。
2 土壤采集与测试
2012年秋后, 根据太仓市不同土壤类型的分布情况, 以乡镇为单位确定采样数量。在保证土壤样品具有代表性前提下, 取142个土壤耕层 (0~20 cm) 混合样品。
土壤样品的处理和贮存参照农业部标准 (NY/T1121.1) , 土壤有机质含量测定采用油浴加热重铬酸钾氧化—容量法测定[4]。土壤有机质含量分级参照全国第二次土壤普查有机质含量和各养分分级标准进行分类。所有数据均采用Excel统计。
3 结果与分析
3.1 太仓市土壤有机质含量现状
统计分析表明 (表1) , 研究区土壤有机质含量平均值为 (26.95±0.42) g/kg, 参照全国第二次土壤普查分级标准, 太仓市土壤有机质含量属中等水平。绝大部分 (90%以上) 为20~40 g/kg, 其中22.29%土壤有机质含量为30~40 g/kg, 说明太仓市土壤有机质含量较高区域分布较广泛。原因主要是:近些年太仓市加大培肥土壤地力、推广秸秆还田、增施有机肥料等几方面的力度, 从而有效提高了土壤有机质含量。同时, 约6%的样点有机质含量低于20 g/kg, 说明太仓市存在局部土壤有机质含量偏低现象。
变异程度上, Cv值为20%, 属于中等变异强度 (90%>Cv>10%) , 且其最小值和最大值差异较大, 表明有机肥在研究区内值域分布范围广泛。上述分析表明, 由于研究区内施肥等管理措施差异较大, 导致土壤有机质呈现出较大的空间变异性, 对后期有机肥管理提出了更高的要求。
3.2 太仓市土壤有机质区域分布
从行政区域上来看, 城厢镇平均值最高, 为32.77 g/kg, 其次是璜泾镇, 平均值为28.01 g/kg, 最低是浮桥镇, 平均值为25.19 g/kg;从土壤类型来看, 小粉土平均值最高, 为34.67g/kg, 其次是沙底黄泥土, 平均值为34.58 g/kg, 最低是灰底垅泥, 平均值为21.13 g/kg。
4 结论与讨论
太仓市农田土壤有机质平均含量为 (26.95±0.42) g/kg, 处于中等水平, 但存在区域和土壤类型上的较大差异。约6%的样点有机质含量低于20 g/kg, 说明太仓市局部土壤亟待培肥。建议以全市开展的测土配方施肥、高标准农田建设等项目为依托, 加大农田土壤有机质提升。主要技术措施包括以下方面。
(1) 秸秆还田。农作物秸秆是重要的有机肥之一, 它含有作物所必需的营养元素氮、磷、钾、钙、硫等, 推广秸秆还田, 既增强了地力, 又减少了环境污染, 提高了粮食产量, 具有很好的社会效益和经济效益。杨帆等[5]以安徽、江西、湖南、湖北、四川、重庆、广西等省94个秸秆还田定位试验为基础, 研究评价了我国南方地区秸秆还田的土壤肥力变化, 结果表明, 秸秆还田后, 土壤肥力综合指数 (SFI) 和产量较秸秆不还田平均提高了6.8%和4.4%。
(2) 种植绿肥。通过种植对土壤要求不高、易生长的绿肥植物, 利用其根瘤菌固氮, 压青腐熟, 最终增加土壤有机质含量。大量研究报道表明, 种植绿肥能显著提高土壤肥力。如张硕等[6]在进行的绿肥紫云英种植翻耕对土壤肥力影响的试验结果表明, 早稻收获后, 绿肥不同翻耕量处理的土壤有机质和碱解氮含量都比种植绿肥前有极显著增加。根据试验显示, 与不进行绿肥还田相比。当年绿肥还田的土壤有机质含量增加2.0 g/kg, 同时当季水稻产量有明显增加, 达1 500 kg/hm2左右, 增幅约23%。
(3) 推广商品生物有机肥。生物有机肥含有大量的有机质和有益微生物及农作物所需的微量元素、糖、酶、激素等, 具有肥效持久、改良土壤结构、提高肥力等优点。任顺荣等[7]研究表明, 增施高量有机肥能够提高宅基地复垦土壤有机质, 有机质可提高65.22%。
(4) 广积农家肥等。经过沤制、烧制、腐熟、消毒后的农家肥, 肥力强, 肥效长, 含有丰富的有机质, 能够改良土壤物理性质, 提高耕作性能, 保水保肥, 调节土壤温度, 提高农产品质量, 有着化学肥料不可替代的作用。在农家肥施用不足的情况下, 可增施商品有机肥料, 以达到增强土壤肥力、提高作物产量的目的。
摘要：分析了太仓市耕作土壤 (020 cm) 有机质的含量及其分布状况。结果表明:太仓市土壤有机质的平均含量为 (26.95±0.42) g/kg, 处于中等水平。区域分布上, 城厢镇平均值最高 (32.77 g/kg) , 浮桥镇最低 (25.19 g/kg) ;从土壤类型来看, 小粉土平均值最高 (34.67 g/kg) , 灰底垅泥最低 (21.13 g/kg) 。
关键词：耕作土壤,有机质,水稻土,江苏太仓
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[6]张硕, 缪绥石, 庞欣欣, 等.绿肥对土壤肥力和水稻生长的影响[J].浙江农业科学, 2011 (6) :1318-1320.
有机质含量 篇8
土壤有机质高光谱响应特性研究为土壤肥力的快速测定提供了新的途径。国内外众多学者进行了相关的研究工作, 针对不同的研究区选取的敏感波段和建立的反演模型不尽相同, 在认识上还存在着一定的分歧。Galvundefined等 (1998) 通过室内研究证实了土壤反射光谱在550～700nm处的吸收峰主要是由土壤中的有机质引起的[1]。Chang等 (2002) 认为有机质近红外光谱区的光谱特性与有机质成分功能团对应解释的难度很大, 一般体现为降低整个谱线的反射系数[2]。彭玉魁等 (1998) 对我国黄土区土壤有机质含量进行了评价分析, 认为土壤样品NIRS光谱特征的差异随有机质含量变化不大[3]。沙晋明等 (2003) 利用VF991地物光谱测量仪对不同成土环境土壤剖面上的各个土层进行反射光谱测量, 研究发现在紫外区、可见光区和近红外区均存在着土壤有机质光谱响应[4]。谢伯承等 (2004) 通过ASD FR便携式光谱仪对褐潮土土壤剖面的不同诊断层反射光谱进行了实验室测定, 并利用导数光谱法和包络线法建立了预测土壤有机质含量的方程, 提出了预测北京地区褐潮土有机质光谱的最佳波段[5,6]。
光谱测试环境在很大程度上影响反演模型的可靠性和普遍性。在自然条件下, 土壤有机质含量、质地、含水量及母质等因素对土壤光谱的影响很难截然分开, 在实验室测试所建模型很难外推到自然条件下使用。通过对土壤样品进行特殊处理, 以及对原始光谱数据进行适当变换, 可以实现自然条件下单独测定某一因素对光谱特征的影响。为了降低非有机质含量变化而引起的光谱响应特征的影响, 本文将土壤样品进行处理后, 结合室外实测光谱和土壤有机质含量进行分析, 建立土壤有机质含量高光谱反演模型, 并试图在模型精度及稳定性上有所突破。
1 材料与方法
1.1 土样制备
本文研究区为江苏省昆山市, 其土壤类型主要为潴育型水稻土。土壤样品采集按梅花采样法采集5点的混合样品, 采样深度为0～20cm。样品在实验室经自然风干, 木棒压磨后粗略去除沙砾及植物残体, 然后过100目尼龙筛混合均匀。每个样品分成两份, 一份用来进行化学分析, 土壤有机质含量采用重铬酸钾法测定[7];另一份土壤样品则放置在载波片上, 用蒸馏水稀释成泥状并压平, 在常温下自然风干, 用来进行光谱测量。
1.2 光谱测量
采用ASD FieldSpec Pro地物光谱仪测量土壤样品的反射光谱数据, 其波长范围为350～2 500nm, 采样间隔为1.4nm (250～1 000nm区间) 和2nm (1 000～2 500nm区间) , 重采样间隔为1nm, 输出波段数为2 150。选择晴朗无云、无风的天气, 在室外自然光照条件下, 采用5°视场角探头, 距土壤样品15cm处垂直角度进行光谱采集, 测量时间范围一般为上午11:00-12:00。每一样品采集10条光谱, 得到土壤反射亮度平均值;然后采用漫反射标准参考板准同步测量太阳辐射光谱, 通过比值法获得土壤样品光谱反射比。
1.3 数据预处理
对测量获取的土壤反射率数据进行筛选, 去除异常 (土样风干后出现裂纹) 数据, 选定27条光谱数据。其中, 随机抽取19条数据用于模型的回归分析, 其余8条用于模型验证。所选27个土样有机质含量的统计特征描述如表1所示。
2 结果与分析
2.1 光谱特征分析
土壤反射光谱特性是土壤有机质含量、土壤类型、土壤质地和土壤湿度等光谱特征的综合响应[8]。实验室光谱测定中, 土壤样品经研磨预处理后改变了表面的粗糙度, 其反射光强度比未研磨土样有所增强, 但吸收特性的位置并没有发生改变[9]。据此, 本次所选样品土壤类型均为潴育型水稻土, 土样经过研磨、风干处理后, 基本消除了土壤类型、土壤质地以及土壤湿度对土壤光谱的影响, 土壤样品的反射光谱变化特性主要反映了有机质含量的变化特征。所选土壤样本反射光谱曲线, 如图1所示。
在1 400, 1 900, 2 400nm等波段附近有强烈的水分吸收谷, 通常认为与粘土矿物中所含的OH-有关[10]。由于是室外采集, 该范围光谱受大气中水汽吸收的干扰作用较大, 数据质量较差, 无法直接用于土壤有机质含量估测, 本次研究对这些水汽吸收带进行了剔除处理。根据戴昌达等对我国主要土壤反射光谱特征曲线的划分, 研究区土壤的光谱曲线属缓斜型[11]。光谱曲线整体呈上凸的抛物线形, 反射率随波长增加, 在可见光波段增加较快, 而在近红外波段曲线变得平缓。由于690～930nm波段是铁的氧化矿物对光谱的主要吸收区[12], 因此该波段是有机质和氧化铁对土壤反射光谱影响的复合区, 波形存在着差异;在2 100～2 380nm所表现出的峰谷吸收结构主要是由残余在土壤中的少量水分以及空气中的水汽吸收所引起的。
2.2 模型建立与验证
由于光谱仪各波段间对能量响应上的差异, 获取的原始光谱曲线存在一些噪声。本研究采用九点加权移动平均的方法对原始光谱曲线进行平滑去噪处理:波段i处的反射率用包括i在内的相邻9个波段的加权平均值替代, 计算公式如下
对平滑曲线R′i应用ENVI4.2中Spectral模块的Continuum Removed算法直接生成连续统去除归一化曲线Rcon。为了便于运算吸收特征参数, 用1分别去减归一化曲线Rcon上各波段对应值, 得到土壤光谱吸收特征曲线Rabs, 如图2所示。
光谱吸收特征参数包括吸收波段波长位置、深度、宽度、斜率、对称度、面积和光谱绝对反射值等。其中, 面积A为宽度和深度的综合参数, 定义为
undefined
其中, A为吸收带面积, d为吸收深度, Δλ为波长增量, a和b分别为吸收带起止波段值。
分析土壤光谱吸收特征曲线, 在380, 490, 700, 830, 900, 1 470, 2 060, 2 200nm附近都有强烈的特征吸收峰, 且不同有机质含量的样品光谱吸收深度明显不同, 各吸收带所包含的面积也不同。笔者在文献[13]中运用统计单相关分析方法确定了511nm波长为诊断土壤有机质含量的敏感波段。因此, 本文选择包含511nm在内的450～580nm波段范围内的特征吸收面积来评价与有机质含量的关系, 回归模型分析结果见表2所示。
**通过置信水平0.001的系数检验。
综合考虑R2, F以及系数信度3个检验值, 450～580nm波段范围内的特征吸收面积与土壤有机质含量之间的对数拟合模型较好, 该模型可以解释有机质含量变异性的67.40%。利用建模样品数据对该模型进行误差分析, 绝对误差最大值为5.618g/kg, 最小值为0.008g/kg, 平均相对误差为7.33%, 即模型拟合总体精度达92.67%。进一步利用剩余8个检验样品数据对该对数模型进行预测评价 (如图3所示) , 平均相对误差为6.81%, 验证精度达到93.19%。
由此可见, 用连续统去除法提取特征吸收面积来定量评价土壤有机质含量具有普遍意义。
3 讨论与结论
土壤反射光谱深受土壤自身理化性质差异以及光谱测试环境变动的影响, 对土壤样本进行研磨、风干等处理, 可部分消除非有机质特性对土壤光谱的影响。此外, 由于高光谱波段很窄 (<10nm) , 单波段能量较低, 而前人研究多以单波段反射率建立土壤有机质含量反演模型, 其受到环境差异的影响较大。本文用连续统去除法提取特征吸收面积建立土壤有机质含量的预测模型, 增强了反射率能量, 提高了模型的稳定性。
有机质含量 篇9
1 佳木斯市郊区土壤有机质含量现状
通过土壤有机质调查与质量评价, 对佳木斯市郊区水田、旱地耕层土壤主要理化属性及其时空变化特征进行分析, 比较、归纳了该区不同属性土壤有机质的变化规律, 发现20年间土壤有机质含量呈现总体下降趋势。此次地力评价土壤化验分析发现, 有机质含量最高为96.1 g/kg, 最低为12.8 g/kg, 平均为46.88 g/kg, 比第二次土壤普查值50.79 g/kg下降了3.91 g/kg (表1) 。
(g/kg)
郊区土类此次地力评价有机质平均含量与第二次土壤普查相比呈下降趋势, 其中, 沼泽土土类下降177.42 g/kg, 泥炭土土类下降50.96 g/kg, 草甸土土类下降3.56 g/kg, 新积土土类增加1.19 g/kg, 白浆土土类增加10.19 g/kg, 暗棕壤土类增加5.27 g/kg, 黑土土类增加10.29 g/kg, 水稻土土类增加7.82 g/kg。从表1中看出, 郊区岗地土壤黑土层减少20 cm以上, 有机质下降了7.7个百分点。
2 土壤有机质含量下降的原因
2.1 依赖化肥增产, 忽视有机肥的作用
佳木斯市郊区自20世纪60年代开始施用化肥以来, 人们为实现高产, 对化肥的依赖性越来越高, 因此化肥的施用量不断增加。60年代佳木斯市郊区平均施化肥38.4 kg/hm2, 70年代施化肥量提高到191.25 kg/hm2, 80年代施化肥量高达375 kg/hm2左右, 90年代至目前施化肥量增加到600 kg/hm2以上。随着化肥施用量的增加, 对有机肥的施用有所忽视, 产生了依赖化肥的思想, 再加之有机肥源不足, 尽管各级领导重视有机肥, 但总的来看, 进入80年代以来, 有机肥施用量相对于70年代有所减少。每年平均比70年代减少7 500kg/hm2左右, 平均施用量为15 t/hm2左右, 远远不能补充土壤有机质减少的数量。
2.2 化肥施用量增加, 加速土壤有机质矿化
据试验资料, 在同一地块上设无肥区、单施化肥区、单施有机肥区、有机肥与化肥结合区等4个处理, 经过多年试验, 测定土壤有机质含量, 无肥区为27.4 g/kg, 单施化肥区为20.7 g/kg, 单施有机肥区为28.4 g/kg, 有机肥与化肥结合区为38.1 g/kg。从这一结果可知, 单施化肥会加速土壤有机质的分解, 使有机质含量下降。
2.3 重视整地质量, 忽视根茬肥田作用
由于频繁的土壤耕作, 使土壤耕层的有机质处于好气性条件下, 加快了分解速度, 降低了含量, 特别是在土壤耕作整地过程中, 为了创造较好的播种条件, 人们把作物仅有能留给土壤的有机物质根茬也拣净。因此, 在现阶段农业生产活动中, 除施用有机肥料外, 几乎没有其他任何增加土壤有机质的措施。在能源紧缺的今天, 特别是在广大农村, 主要的能源是作物秸秆, 每年都烧掉了大量的有机质而不能还给土壤。因此, 土壤有机质含量在现阶段处于下降趋势在所难免[1,2]。
3 提升土壤有机质含量的措施
现阶段土壤有机质含量处于下降的趋势, 使土壤生态环境向着不利于农业生产的方向发展, 扭转这种发展趋势是农业生产中亟待解决的根本问题[3,4]。
3.1 广辟肥源, 大力积造有机肥
现阶段增加土壤有机质的主要途径是施用有机肥, 有机肥的主要原料是人畜粪尿。就佳斯市郊区来看, 按人口及畜牧数量计算, 每年可排粪尿约100亿t, 可造优质有机肥近500亿t, 仅这一肥源造出有机肥就可达到30 t/hm2。如果再把垃圾、动植物残体、格荛、青草、草炭等可造肥的有机质用来造肥, 还可积造更多有机肥, 可使施肥量达到37.5 t/hm2, 但是实际上郊区目前施肥量每年平均为7.5 t/hm2。这个差额的产生是因为通常情况下人畜粪尿的理想回收率一般仅为40%~50%。
3.2 大力开发新能源, 力争秸秆还田
农村的秸秆作为燃料是秸秆还田的主要阻力, 因此应大力开发新能源, 把一部分秸秆节省下来用于造肥还田。
3.3 种植绿肥作物
种植豆科绿肥作物, 采取生物措施培肥地力, 改善土壤生态环境。
3.4 建立以深松为主的耕作制
土壤耕作制应以深松为主体, 尽量少翻转土壤, 减少土壤有机质的矿化, 促进腐殖化。同时也减少风蚀、水蚀的侵害, 从而相对地增加土壤有机质的含量[5,6,7]。
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有机碳含量对页岩气形成的影响 篇10
一般可以根据天然气的成因类型将页岩气分为:热成因类型, 生物成因类型。a) 生物成因。生物成因主要是指页岩气的产生受生物作用影响较大, 主要是厌氧细菌在产生作用, 这一部分页岩气占世界天然气资源总量的20%左右。利用同位素示踪法可以检测出是否产生了中间成分, 可以判断出页岩气的成因类型。其中生物成因法主要受以下几个关键因素来控制:足够的埋藏时间、低温环境、低硫酸盐、缺氧和富含有机质的泥页岩;b) 热成因类型。热成因是指随着埋深的增加, 压力和温度不断增大, 持续加热和高温使有机质发生热裂解作用和热降解作用, 从而生成大量页岩气。热成因型页岩气可分为三个类型: (a) 低热成熟度型; (b) 高热成熟度型, 典型的高热成熟度页岩气藏为Barnett页岩气藏; (c) 混合岩性型, 该类型的页岩气藏是指储层岩石除了页岩以外还包含了粉砂岩和砂岩。研究表明当前发现的热成因型页岩气藏主要存在晚成型和早成型两种类型: (a) 早成型, 主要是指页岩沉积、成岩及生气过程同时进行; (b) 晚成型, 主要指生气过程在页岩成岩作用发生以后才发生的, 气藏的平面形态为环状。热成因气的形成主要存在三种方式和途径: (a) 干酪根分解直接成沥青和气体; (b) 初次裂解, 沥青分解成气体和油; (c) 二次裂解, 即原油分解成高含碳量物质 (包括沥青残余物、焦炭) 及气体。
可知, 无论是生物成因还是热成因, 其中最重要的基础就是需要含有丰富的有机质, 有机质为页岩气的产生提供重要的物质基础。
有机质含量 篇11
低含量挥发性有机化合物天然皮革可以用于汽车内装饰如座椅、方向盘、仪表板等。天然皮革生产工序包括前处理、鞣制、复鞣、染色、加脂、干燥、涂饰等。鞣制一般使用铬鞣剂, 但目前趋势是用戊二醛和其他材料来取代。复鞣则一般使用铬复鞣, 或者植物鞣剂、合成鞣剂、戊二醛鞣剂等其他鞣剂。染色一般采用含磺酸基或羧基的酸性染料、含磺酸基的直接染料、含硝基的碱性染料、以及活性染料和硫化染料。加脂、干燥后使用聚氨酯树脂和其他合成树脂进行涂饰, 在皮革表面形成一层膜。这样生产的天然皮革用于汽车内部的装饰, 具有独特的性质, 如耐磨和手感舒适。不用说, 汽车内部装饰使用的皮革必定需要严格的控制。在对车内环境进行测量时, 发现了甲醛、乙醛等挥发性有机化合物 (VOC) 。汽车制造商和天然皮革制造商都在尽力使车内的VOC达到指标。然而, VOC到底是如何产生、其产生机制仍然没有完全搞清楚, 也还没有一个具体的、成熟的有效解决方法。
天然皮革用于车内装饰, 如果汽车门窗紧闭而且在阳光下暴晒, 其承受的温度比在普通环境下高得多。一旦这种情况发生, 材料中的挥发性化合物会在高温下挥发出来, 冷却凝结在车窗上, 而且不断的凝结积累会使车窗产生雾状, 发雾的车窗会干扰司机的视线从而降低驾驶安全性。这种现象叫雾化, 其产生与挥发性化合物在高温 (100~120℃) 下的挥发密不可分, 与本文所涉及的由甲醛、乙醛产生的挥发物不同, 因为它们即使不加热也能产生。
下面介绍一些用来减少车内甲醛、乙醛产生量的办法。因为鞣制使用的鞣剂是引起甲醛产生的原因之一, 所以使用那些不会产生甲醛的羟烷基膦盐化合物是有效的。当前认为由酚磺酸与甲醛制得的合成鞣剂进行鞣制是合适的, 但并不理想。特别是没有考虑到残余甲醛量的问题, 不能作为解决的方法之一。有一个已知的方法是, 第一步鞣制过程中不使用甲醛, 第二步是使皮革在转鼓里进行油鞣, 然后升高温度逐渐使氧化进行鞣制。在这里, 无甲醛鞣制工艺使用的是戊二醛。因为目前要解决由醛类带来的问题, 就不能使用戊二醛。可见, 所以当前没有一个可行并且奏效的方法来减少或防止鞣制过程中产生甲醛或乙醛, 而市场又急需一个有效的解决方法。
其他领域用于除去甲醛和乙醛的方法, 包括下面这些:
如果化学反应过程中生成甲醛或乙醛副产物, 可以通过将分离出的副产物重新引入反应体系中使其总量维持在一个常量, 这样可以在最后的产品中消除副产物。如 (1) 在生产环氧丙烷的过程中, 可以回收甲醛和乙醛副产物循环到反应系统中, 而有时是与水一起从系统中除去甲醛和乙醛。 (2) 生产乙烯醋酸乙烯乳液时, 在反应系统中事先添加一种无机还原剂来防止醛类物质的产生。这种方法下, 反应系统仍然有甲醛和乙醛副产物继续生成, 不能提供一个解决方案。
(2) 如果甲醛或乙醛在产品中存在, 或者高分子化合物因分解而产生, 这种情况下, 可以在生产初始阶段加入一种添加剂, 它可以捕捉甲醛和乙醛将其“困在”产品中。特别地, 在由塑料模具生产用于汽车内饰成型的环节, 如聚氨酯泡沫、或者聚甲醛树脂塑模, 可以添加碳酰肼、乙酸肼、己二酸二酰肼、芳香族羧酸肼等。这种方法可以防止高分子化合物中存在的或者由其裂解生成的甲醛和乙醛散发到空气中, 但只能够用于那些由高分子化合物成型的塑模中, 并没有提供一个方法去处理天然皮革里存在的、或其累积释放的甲醛和乙醛。
(3) 空气中如果有甲醛等存在是不能允许的, 因此可以用具有吸收能力的物质来吸附甲醛, 将其固定, 不释放到空气中。采用这种方法的例子有: (1) 用酰肼化合物涂在硅胶或者氧化铝颗粒上形成涂层以净化空气。 (2) 为了高效除去房间中的芳香成分, 如甲醛和乙醛及其他气味等, 可以在地毯或纤维材料中使用能吸收醛类物质的吸收剂。 (3) 在汽车坐垫的某一面由泡沫橡胶制成的防滑部分, 加入己二酸二酰肼, 可以起到像吸收剂那样的作用。 (4) 在粘结层背衬表基材中, 使用甲醛固定剂或涂饰或浸渍, 但这种方法仅限针对于甲醛。 (5) 对于醛类和酚类固定有效的除臭纤维, 在表面添加纤维质量0.1%~10%的酰肼化合物, 如己二酸二酰肼, 可以和多功能单体形成交联。这种方法致力于通过吸收来除去在空气中甲醛和乙醛。 (6) 对于皮革中的甲醛, 有一种方法可以除去它, 首先采用亚硫酸氢钠、尿素或氨水处理, 再在水中洗脱。例如皮粉经铬鞣后, 经过醛与铬的反应促使醛的消耗, 接着再水洗, 除去甲醛。甲醛鞣制的猪皮用亚硫酸氢钠和氨水处理。此外, 麂皮革采用亚硫酸氢钠或亚硫酸氢铵、尿素或氨水处理。铬鞣剂处理后, 采用阴离子树脂鞣剂或阳离子树脂鞣剂处理。这些方法的目的是用亚硫酸氢钠水溶液除去洗脱出来的甲醛, 没有提到如何通过“束缚”作用来固定甲醛, 以防止其在皮革中产生。 (7) 早些专利的申请人发现了如何防止前面所说的因牛皮中存在的和生产过程中所用加脂剂中含有的脂质引起的雾化的对策。即:防止热收缩并减少挥发物来抑制雾化, 抑制由氧化产生的恶臭。如:使用软化剂来避免加脂剂带来的雾化和恶臭;使用植物鞣来避免合成鞣剂带来的雾化和恶臭;用抗氧化剂来抑制由脂类物质分解所产生挥发物和恶臭的生成;在背面使用树脂来阻止挥发物的释放。然而, 雾化是由挥发物在高温下引起, 这与天然皮革中甲醛和乙醛不在高温下的生成不一样。
本文提供了生产低含量挥发性有机化合物天然皮革的方法, 特别是在加脂过程中添加了可以防止甲醛或乙醛产生的添加剂。
2 抑制天然皮革中甲醛和乙醛类挥发性有机物的解决方法
鞣制之后使用合成鞣剂复鞣、染料染色、加脂剂加脂都在同一个转鼓中进行, 上述各个工序中天然皮革与处理剂 (如鞣剂, 染料或加脂剂) 之间发生化学反应, 可能有一个问题会发生, 即导致部分处理剂分解产生甲醛和乙醛, 然后释放和累积在皮革中, 其结果可能被检测到。那么, 一个可能的对策是想办法检测在处理过程中, 处理剂与天然皮革接触时是否有甲醛和乙醛产生。如果甲醛和乙醛产生, 则用处理剂处理天然皮革时, 可以配套使用一些固定剂或捕集剂, 来捕捉由于分解而生成的甲醛和乙醛。
首先, 为了证实在复鞣、染色、加脂工序中是否存在甲醛和乙醛, 但不管在空气中还是在液体中都没有检测到。换句话讲, 在鞣剂、染料、加脂剂处理天然皮革过程中可能因部分分解释放出甲醛和乙醛的假说被否定了。那么, 认为产生甲醛和乙醛的原因, 可能是在鞣剂和加脂剂被引入皮革并结合在皮革中后, 由于某些条件变化和原因发生了部分分解, 从而产生和释放甲醛和乙醛。也只有这才能解释天然皮革中会产生甲醛和乙醛。
其次, 用一组处理剂 (包括鞣剂、复鞣剂、染料、加脂剂) 来处理皮革, 其中加脂工序中除使用加脂剂外还添加捕集剂或固定剂, 来固定在皮革中生成的甲醛和乙醛。使用的捕集剂或固定剂是酰肼化合物或亚硫酸氢钠化合物, 其抑制了甲醛和乙醛的生成。基于此, 可以确定因分解而产生的甲醛和乙醛, 能够被捕集剂或固定剂捕捉, 固定在皮内而不释放出来。
在加脂工序后, 就进入了皮革的干整理部分, 用填充剂进行填充, 然后用聚氨酯或其他树脂进行表面涂饰。使用聚氨酯涂饰成膜产生甲醛和乙醛是不可能的。
由上述可知, 天然皮革加脂时添加含有酰肼化合物、或亚硫酸氢钠和酰肼化合物的混合物, 作为捕集剂或固定剂来捕捉甲醛和乙醛, 可以达到目的。如果在加脂工序后单独添加酰肼化合物、或含亚硫酸氢钠和酰肼化合物的复合物进行处理, 也可以达到同样的效果。而且, 加脂进行后, 水洗, 再加入酰肼化合物或含亚硫酸氢钠和酰肼化合物的复合物也可以达到同样效果。
天然皮革采用上述方法处理并且进行涂饰形成涂层后, 用于车内装饰, 能够抑制甲醛和乙醛的产生。
3 生产低含量挥发性有机物天然皮革的实施
3.1 工艺过程
鞣制 (碱式硫酸铬鞣剂) -复鞣 (合成鞣剂) 、染色 (染料) 、加脂 (加脂剂等) -静置-挂晾干燥-回湿-震软-鼓软-干燥、磨革、震软-涂饰 (聚氨酯) -鼓软。
3.2 工艺与材料详述
鞣制:采用市售碱式硫酸铬鞣剂 (如Chromitan B、Chromitan MS等) 或戊二醛鞣剂。用量为待处理皮革质量的2.0%~2.5% (以Cr2O3计) , 但通常只有70%~80%被革吸收固定了。戊二醛鞣剂商品有Relugan GT-50、Relugan GTW等, 其用量为待处理皮革质量的1.0%~10%, 几乎都被吸收结合在皮革中。除了上述之外, 合成鞣剂和植鞣剂 (如Mimosa ME等) 也同样可以使用。
复鞣、染色、加脂:复鞣、染色、加脂工序都在同一个转鼓中进行。但每工序结束时, 彻底水洗可以起到防止前一工序对后一工序的影响。
复鞣工序中, 合成鞣剂、植鞣剂等被用作复鞣剂。在某些情况下, 前面所说的铬鞣剂、戊二醛等同样也可以作为复鞣剂。在复鞣前一定要进行中和。特别是, 要在皮革截面上滴加p H指示剂然后观察其颜色变化。一般地, 对于鞋面革来说, 表层的p H值应该在5或6左右, 里面应该在3或4左右。
(1) 对于合成鞣剂, 使用的是芳磺酸 (主要是萘磺酸与酚磺酸) 甲醛缩合物, 以及氨基化合物的甲醛缩合物。
(1) 已知的代表性酚磺酸甲醛缩合物制备举例如下: (a) 将酚磺酸和二羟基苯基砜以摩尔比为1∶3进行混合, 再加入2 mol的甲醛, 在p H 6~9的水溶液条件下, 温度控制在100~120℃进行缩合, 然后用硫酸将所得的缩合物p H调至3.5, 用邻苯二甲酸调酸值至120, 然后干燥。 (b) 将酚磺酸钠盐 (65%水溶液) 和二羟基二苯砜 (55%悬浮液) 以摩尔比2.5∶1的比例混合, 然后在高温 (112~115℃) 下加入2.5 mol/L的甲醛 (30%水溶液) 缩合反应3h, 所得粗缩合物用己二酸调至酸值为100, 然后干燥。使用凝胶色谱检测, 缩合物的相对分子质量分布在400~4000之间, 平均值在3000左右。代表性商品有:Basyntan DLX-N, MLB, SW液体, Tamol NNOL, Tanigen WLF等。
(2) 萘磺酸甲醛缩合物制备举例如下: (a) 将1.4 mol的硫酸与1 mol的萘在145℃下磺化反应2 h。取1000 g上述得到的萘磺酸混合物, 加入800 g二羟基二苯砜和250 m L 37%的甲醛水溶液, 在100~120℃下反应3 h, 将所得产物用氢氧化钠水溶液和邻苯二甲酸调p H到3.5和酸值到80, 然后喷雾干燥。 (b) 将1.4mol的硫酸与1 mol的萘在145℃下磺化反应2 h。然后让其与0.66 mol的甲醛反应3 h, 所得产品冷却后, 用氢氧化钠水溶液和戊二酸调p H至3.5和酸值至80, 然后喷雾干燥。使用凝胶色谱检测, 缩合物的相对分子质量分布在200~2000之间, 平均值在1300左右。代表性商品有:Basyntan FC、Tamol NA, Tanigen BN等。
(3) 酚磺酸、尿素的甲醛缩合物制备举例如下:将1 mol的苯酚、0.5 mol的硫酸、1 mol尿素和0.9 mol甲醛在强酸、温度为100~110℃的条件下反应, 然后将所得缩合物用0.2 mol的氢氧化钠溶液缓冲, 得到的中间产物超过了0.8 mol的苯酚和1.2 mol的甲醛进行了缩合, 冷却, 用氢氧化钠水溶液、甲酸和邻苯二甲酸调p H至3.5和酸值至80, 然后喷雾干燥。
(2) 树脂型合成鞣剂, 其主要为尿素、双氰胺、三聚氰胺或者其他氨基化合物与甲醛的缩合物。例如可以使用三聚氰胺甲醛缩合物与尿素甲醛缩合物产品的混合物。商品有Relugan D、DLF、S等。对于聚丙烯酸树脂鞣剂, 可以使用Relugan SE、RE、RV以及Lubritan GX等。合适的用量为皮质量的5%~20%, 处理p H值应在3.5~6.5之间, 时间为2~8 h。
染色工序中, 使用染料对皮革进行染色。虽然在室温条件下, 染料并不会产生甲醛和乙醛。通常采用水基阴离子染料来染色。虽然所有的染料都可以用来使皮革着色, 但代表性的是酸性染料和活性染料。颜料或其他色料同样可以加入是皮革着色, 不会降低颜色效果。在复鞣之后, 皮革削匀, 用4倍水洗, 然后染色 (水250%, 温度50℃) , 添加0.5%匀染剂和2.5%表面染料 (20倍水稀释) , 转动50 min后, 使用1%的甲酸 (10倍水稀释) 固色, 先加2/3, 转鼓转动10 min, 再加1/3, 再转动10 min。
加脂工序是在复鞣之后的染色工序后进行的, 其目的是使皮革获得优良的柔软性。绝大多数加脂剂都有表面活性, 使得能够很容易渗透到皮革里。染色后的皮革在50~60℃条件下, 在同一转鼓里进行加脂。除使用加脂剂外, 还添加处理助剂来消除皮革中生成的甲醛和乙醛。例如, 水50%~200%, 以削匀革质量100%为基准, 加入1%~8%的加脂剂, 0.5%~3.0%的酰肼化合物, 或者0.6%~6.0%的亚硫酸氢钠与酰肼化合物的混合物, 可以抑制皮革中甲醛和乙醛的生成。随加脂剂带入皮革内的处理助剂能够有效抑制皮革中甲醛和乙醛的生成, 防止其释放出来。特别地, 用到的物质是酰肼化合物或者亚硫酸氢钠与酰肼化合物的混合物。若使用酰肼化合物, 那么它的用量不能超过3%, 因为会发生沉淀从而影响加脂效果。正常情况下, 用量约为2%时甲醛和乙醛的产生就很少了。
能够限制甲醛和乙醛产生的处理助剂是酰肼化合物, 如己二酸二酰肼, 或者是亚硫酸氢钠和酰肼化合物的混合物, 即亚硫酸氢钠和己二酸二酰肼的混合物。一般是将加脂剂与处理助剂预先混合好一起加入转鼓中, 也可以分别加入到转鼓中。
加脂剂可以挑选和使用: (1) 阴离子加脂剂, 如硫酸化油、磺化油、亚硫酸化油、脂肪酸皂、磷脂油 (包括天然磷脂和合成磷酸化油) 、多极化的加脂剂 (由阴离子加脂剂、非离子加脂剂与少量阳离子加脂剂混合而成) 、以及其他的阴离子加脂剂 (如单或二烷基琥珀酸、还有含复杂活性基团的其他物质和有着长烷基链的聚丙烯酸) 等等。 (2) 阳离子加脂剂, 如可以使用季铵盐、脂肪胺和脂肪族多胺聚合物产品。 (3) 两性加脂剂, 如卵磷脂。 (4) 非离子加脂剂。但非离子加脂剂从来不单独使用, 常与阴离子或阳离子加脂剂混合使用。
实际利用加脂剂的量就是保留在皮革内的加脂剂的量, 而不包括加脂工序废液中的加脂剂量与经水洗时洗出加脂剂的量。例如, 加脂剂的初始用量是1~8份 (质量分, 下同) , 这里以削匀干燥后的皮革质量为100份, 在加脂工序废液中加脂剂的含量是0.2~1.6份, 经水洗掉的加脂剂的量是0.1~0.8份。可以得出皮革中实际存留量为0.7~5.6份。同时我们也注意到用于抑制甲醛和乙醛的生成的处理助剂在皮革中的实际存留量也不包括加脂废液中的量和经水洗时洗出的量。例如, 处理助剂的初始用量是0.5~3份, 加脂废液中含量是0.1~0.6份, 经水洗掉的量是0.05~0.3份。于是, 可以得出实际存留量为0.35~2.1份。经过加脂工序后, 在60~80℃下彻底水洗是合适的, 通过这种方法, 剩余的亚硫酸氢钠和酰肼化合物可以被除去。
前面所说的酰肼化合物并没有很特别的限制, 包括只有一个酰肼基团的单酰肼化合物, 有两个酰肼基团的二酰肼化合物, 含有三个甚至多个酰肼基团的聚酰肼化合物等。例如单酰肼化合物的分子表达式为:R-CO-NH-NH2。其中, R基团可以是烷基, 如甲基、乙基、N-丙基等, 或者其他碳原子数在1~12之间的直链烷基。也可以是芳香基团, 如苯基、联苯基、萘基等。也可以是取代的芳香基团。最典型的单酰肼化合物, 如月桂酸酰肼、水杨酸酰肼、醋酸酰肼、丙酸酰肼、对羟基酸酰肼、萘酸酰肼、3-羟基-2-萘酸酰肼等等。而二酰肼化合物的分子表达式为:H2NHN-X-NHNH2。其中, -X-代表-CO-、或-CO-A-CO-, 而A可以是亚烷基, 如亚甲基、亚乙基、环戊烷基、环己烷基等, 或其他碳原子数在1~12的直链亚烷基。A也可以是亚芳基, 如亚苯基、亚联苯基、亚萘基等。典型的二酰肼化合物, 如草酸二酰肼、丙二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、顺丁烯二酸二酰肼、酒石酸二酰肼、间苯二酸二酰肼、2, 6-萘酸二酰肼等等。
干整理:天然皮革经过加脂处理后, 控水, 挂晾干燥, 空气调节, 振荡拉软, 在获得柔软度的同时, 可消除产生的褶皱来增加面积。再进行转鼓摔软, 松散纤维。随后干燥, 抛光, 再振荡拉软, 再伸展, 干燥, 使皮革表面变得平滑。随后, 检验粒面、纹理、颜色、厚度和其他指标以确定产品等级。
涂饰:由含有水基涂饰剂和颜料膏的浆料涂饰皮革形成底涂层, 在上述底涂层上形成颜色涂层, 最后形成顶涂层。
(1) 底涂层:底涂层用来覆盖皮革上不平坦的地方使表面变得平整, 为后续涂层的形成作准备, 其组分包括树脂、颜料膏、助剂、手感剂、流平剂和水。对于树脂, 使用的是双组分聚氨酯树脂。对于颜料膏, 是所需要颜色的颜料膏。对于助剂, 有表面活性剂、增稠剂、p H调节剂、消光剂等。涂饰方式可以选用刷涂、喷涂、帘幕涂饰和辊涂, 涂饰的量在70~150 g/m2范围内, 热空气干燥, 膜的厚度在20~50μm。
(2) 颜色涂层:颜色涂层处于整个涂层的中间位置, 其中添加颜料膏或染料增强皮革外观的颜色。其组分同样也是树脂、颜料膏、助剂、手感剂、流平剂和水, 与底涂层类似。涂饰的量在20~70 g/m2范围内, 热空气干燥, 膜的厚度在5~25μm。
(3) 顶涂层:顶涂层形成在颜色涂层之上, 处于整个涂层的最外层, 它能增加皮革的耐磨性、良好的外观和手感。其组分是水基树脂、交联剂、消光剂、颜料膏和手感剂。树脂是双组分聚氨酯树脂或丙烯酸树脂等。涂饰方式可以选用刷涂、喷涂、帘幕涂饰和辊涂。涂饰的量在20~70g/m2范围内, 热空气干燥, 膜的厚度在5~25μm。
天然皮革经由上述一系列工序完成, 其中涂饰工序在皮革表面构成3层涂层。已知的是, 在皮革表面形成的这3层涂层并不能抑制或防止甲醛和乙醛的产生, 若前面工序产生甲醛和乙醛, 从皮内释放出来就能被检测到。而本文所述方法处理后的天然皮革检测不到甲醛和乙醛, 可见能够抑制或防止甲醛和乙醛的产生。
4 结论