有机物质
有机物质 （英语：Organic Matter) 是由有机化合物所组成的，来自曾经生活过的生物体，如动物或植物在环境中产生的代谢废物和遗体。[1]基本结构是由纤维素、单宁、角质、木质素和不同的蛋白质、脂质和糖类组成。这些营养物质的流动在环境中是很重要的，也扮演着水循环中的一个角色。
形成 编辑
所有的生物都是由有机化合物组成。在生活中，他们排泄或分泌的有机物质会进入土壤，像是粪便。而像叶子或是根之类的有机体死亡后，会被细菌或真菌的分解掉。像是已经被破坏的部分可经由聚合反应形成较大的有机物质。天然的有机物可是相差非常多，取决于他的起源、转型模式、年龄和生存环境，因此不同的生活环境会导致不同的生物化学作用。[2]
自然生态系统的功能 编辑
现在的有机物质是经由自然生态系统而来的。经由降解和反应，它们可以经由水的流动将使它们进入水的主流或是土壤。有机物质形成的分子通常会包含很多营养物，因为它们通常会经过土壤和水。而它们会提供营养物给活的动物和植物。有机物质的作用就像是缓冲液，在水溶液中会维持一个较低的酸性ph值，也可以当作中和酸雨的重要物质。[3]
来源周期 编辑
大部分土壤中的有机物质是来自地下水，当地下水渗透到它周围的土壤或沉积物时，有机物质可以在不同的相之间自由移动。地下水有自己的天然有机物来源：
注意其中一项地下水有机物质来源土壤有机物质和沉积有机物质。 进入土壤的方法主要是靠地下水，但有机物质也会经由土壤进入地下水。大多数湖中、河中和地表水所含的有机质是来自水中腐坏的物质或是周围的陆地。然而有机物质可以经由流入或流出的水进入土壤或沉积物中，在土壤中一样也可以。
周期的重要性 编辑
有机物质利用不同的相(土壤、沉积物、水和地下水)在环境中移动，这样的移动创造了一个周期。物质分解成有机物质，经由水流或土壤自由散播到不同的相中。
土壤有机物质 编辑
土壤中的有机物质主要来源是动物和植物。例如森林中地面上的枯枝落叶或是木材，这些都通常都被称为有机质。当它们被分解而不能再被辨识时称为土壤有机质。 当有机物质继续被分解成一个稳定的物质，这个物质称为腐殖质。因此土壤有机物质是由土壤中所有的有机物质除了不会腐烂的物质。其中一项腐殖质的优点就是能保存水分和养分，因此可以给予植物生长的能力。另一个优点是能使腐殖质的土壤黏再一起，使线虫和细菌能够很容易的分解土壤中的养分。有一些方法能让腐植质的量迅速产生。结合堆肥、动物或植物的遗体/代谢废物或土壤中的绿肥作物可以增加土壤中腐殖质的量。
- 堆肥：分解有机物质
- 植物和动物遗体和代谢废物：死掉的植物或是植物废物像是树叶和灌木或是动物粪便
- 绿肥作物：植物或植物的材料被种植来用作单一目的 被用来加入肥料
这三种物质提供线虫和细菌营养物质使它们茁壮和制造更多腐殖质提供植物更多的营养去生存和成长。[5]
分解 编辑
一种有机物质合适的定义是一些生物物质经由分解或腐烂而产生的，如腐殖质。以微观的角度看生物物质在衰变的过程中称为有机化合物。土壤分子分解的主要过程是靠真菌或细菌的酵素催化来帮忙。如果细菌和真菌不存在于地球上，分解的过程就会变得非常慢。
有机化学 编辑
有机物质的测量一般只测量有机化合物和碳，是个大约的阶级关于曾经存活过得或是以分解的物质。一些对有机物质的定义指考虑它的含碳量或是有机化合物，而不会考虑它的来源或是分解后的物质。在这个意义上，不是所有的有机化合物都是由活着的有机体和它们留下的有机质所产生。举例来说，蚌壳，它的含碳量不高，所以在意义上不被考虑为有机物质。相反的，尿素不具有生命但却是合成许多有机化合物的材料之一。 目前对于自然有机质的了解很少。科学家无法将它结晶化。这一点很重要，因为如果可以将这个物质结晶化，便可以将它分离并用X光晶体学来研究。[6]这个方法是测量未知化合物的标准。有机物质的特色是没有一定的已知结构也没有一定的特色。最好的方法去辨识有机物质就是去找出这个物质的化学、物理和热力学性质。目前的分析技术只能利用这种方法去得知。科学家们唯一得知的信息就是有机物质具有异质性而且是很复杂的。一般来说，有机物质以重量来计是：
- 45%-55%的碳
- 35-45%的氧
- 3-5%的氢
- 1-4%的氮
这些化合物的重量变化很大从200-20000amu都有，取决于它们是否重复聚合。同样重要的是要知道苯环是由10-35%的碳形成的。这些环由于有共振结构所以非常稳定，它们的结构是非常难破坏的。苯环也很容易受到拉电子物质和推电子物质的亲核或亲电攻击影响，这也解释了为什么聚合能产生更大的有机物质。 也有些有机物质和其他物质在土壤中反应产生从未产生的化合物。不幸的是，这种物质是非常难辨识的，因为对这种天然有机物质的了解还非常少。目前正在研究找出更多这种新的化合物而它们是如何形成的。[7]
水中的有机物 编辑
水的净化 编辑
天然有机物质的能力可以帮助水保存在土壤中是目前水净化的方法。在水中，有机物质可以结合金属离子或矿物质。这些结合的分子不是必须在纯化的过程中停止的，但不能引起人类、动物和植物的伤害。然而，因为有机物质的高度反应性，不包含营养务的副产物也能被制成。副产物是很大的，而会引起生物污染，它会破坏水纯化过程中的水过滤系统。较大的分子会将水纯化过滤器堵塞，这种副产物问题可以利用氯化消毒技术来防范，可以分解堵塞的物质。但研究发现有机物质也会经由这种方式形成副产物。
潜在的问题 编辑
在应用和环境微生物学杂志上发表一篇论文后有了很重大的突破，它表示证明了水中的有机物质可以经由臭氧引发自由基反应来进行消毒。臭氧具有非常强的氧化能力。当它分解时可以形成羟基，可以和有机物质反应，去解除生物淤积的问题。
错误的报导 编辑
许多水质群体，如北卡罗莱纳州州立大学水环境质量小组相信如果有太多有机物质会产生脱氧反应，就是水中含氧被移除。虽然有机物质是由许多碳水化合物和环状碳链构成，它很容易受到氧的攻击而被影响。形成的每个碳原子都不喜欢被氧附着的原子。 当然也有例外，不同的温度会产生不同的反应。随着温度的升高，不好的反应越容易发生因为在系统中分子也会随机四处移动的更快。
参考文献 编辑
- ^ "Natural Organic Matter," GreenFacts, 22 Apr, 2007 http://www.greenfacts.org/glossary/mno/natural-organic-matter-NOM.htm （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ ^ a b Nicola Senesi, Baoshan Xing, and P.M. Huang, Biophysico-Chemical Processes Involving Natural Nonliving Organic Matter in Environmental Systems, New York: IUPAC, 2006.
- ^ Steve Cabaniss, Greg Madey, Patricia Maurice, Yingping Zhou, Laura Leff, Olacheesy head Bob Wetzel, Jerry Leenheer, and Bob Wershaw, comps, Stochastic Synthesis of Natural Organic Matter, UNM, ND, KSU, UNC, USGS, 22 Apr, 2007.
- ^ George Aiken, United States of America, United States Geological Survey, Organic Matter in Ground Water, 2002, 1 May 2007 <http://water.usgs.gov/ogw/pubs/ofr0289/ga_organic.htm （页面存档备份，存于互联网档案馆）>.
- ^ Crow, W. T. “Organic Matter, Green Manures and Cover Crops For Nematode Management.” University of Florida. The Institute of Food and Agricultural Sciences Feb. 2009 Web 10 Oct. 2009
- ^ "Researchers Study Role of Natural Organic Matter in Environment," Science Daily 20 Dec, 2006, 22 Apr, 2007 <http://www.sciencedaily.com/releases/2006/12/061211221222.htm （页面存档备份，存于互联网档案馆）>.
- ^ "Topic Snapshot: Natural Organic Material," American Water Works Association Research Foundation, 2007, 22 Apr, 2007 <存档副本. [2011-08-31]. （原始内容存档于2007-09-28）.>.