赵元鑫

（濮阳职业技术学院能源与化学工程学院，河南 濮阳 457000）

对常规能源的非常规应用，是我国传统能源行业持续健康发展的必要途径[1-4]。我国是塑料地膜农业生产应用世界第一大国，达到了其他国家总和的1.6倍。当前，塑料地膜的广泛应用，造成了以下严重的生态环境危害[5]:①降解能力差，造成白色污染；②破坏土壤物理性能，造成土壤板结、肥力下降，导致农作物的产量下降；③铺放效率低下，回收困难等。大分子聚合物的合成煤镜质组可降解液态地膜的研究，将有助于解决日益严重的农田白色污染问题。

1 合成煤镜质组可降解液态地膜

基于大分子聚合物的合成煤镜质组可降解液态地膜是以富镜质组的高煤阶煤作为原材料，制取得到的可降解液态地膜。它的本质是将煤中镜质组改性为加温、保苗、保墒的地膜使用，分解后又可以起到有机肥的作用，最终起到了多重功效。应用此方法，以高煤阶煤为原料，通过实验寻找最佳的交联剂，改进提取改性技术，使之造价降低、强度提高、完全降解，改变目前可降解等地膜交联强度较低、力学性能不高、成膜性差、酸化土壤、降解不足的现状。使其具有原料丰富、造价低廉、应用方便、降解良好、保温保墒、环境友好等优点，从而为根本解决农业白色污染问题提供一个切实可行的方案。

2 同类产品的发展现状

当前，塑料地膜危害较多，破坏土壤的各种物理性能，导致农作物的产量下降，破坏生态环境等。目前，同类地膜主要包括生物可降解地膜、光降解型地膜等类型。生物可降解地膜可以发生降解，但是加工困难。光降解型地膜只能在光照下可降解，被泥土遮挡的部分则因为不能接触光照而无法进行分解，且分解成为碎片后难以进一步细化。故这种方法仍然保留了较严重的土壤污染问题，无法从根本解决土壤的污染问题，且其生产成本较高（光降解型地膜目前的生产成本高于塑料地膜），使光降解型地膜的推广和应用受到了很大影响，应用较为局限。催然光或生物可降解地膜可以使地膜分解为小碎片，但无法进行实质上的降解。伴随着时间的推移，这种塑料小碎片的不断累积将产生较塑料薄膜更加严重的土壤污染，这样的微小塑料更加难以清理，带来严重的环境负面影响，影响土壤的结构和肥力，其对土壤、农业环境以及植物生长的影响还有待进一步研究。植物纤维地膜采用天然植物的纤维，例如阔叶树木等许多天然原材料，但植物纤维地膜的应用也存在一定缺陷，主要是大规模生产植物纤维地膜需要消耗植物纤维原料，且天然植物纤维的降解速度与作物的生长周期之间存在一定的滞后性。腐殖酸可降解液态地膜，目前有一定程度应用的近似同类地膜。腐殖酸提取较为繁琐，其仅仅在低阶煤中存在，含量较少，分离提纯代价较高。而土壤中含有较多的腐殖酸，可造成土壤酸化，腐殖酸中的腐殖酸胶体过多会造成土壤颗粒粘结成块，导致土壤过砂、过黏。

3 合成煤镜质组可降解液态地膜的优势

通过解析煤镜质组中官能团类型和数量，以此为反应底物，来合成长焰煤镜质组可降解地膜。通过干热老化实验、田间降解实验，考察降解过程中各种官能团的脱落顺序，并以此来优化降解过程，使降解时间显著缩短。

当前煤炭资源产能过剩，镜质组是煤中广泛存在的显微组分。分离提取较为容易，分离价格较为低廉，原料丰富、造价低廉。且镜质组降解为小分子碎片，其中含有丰富无机离子，可提高土壤肥力，改善作物生长状况。同时，地膜中加入除草剂等，一边降解、一边增肥除草。镜质组易于降解，有机官能团可起到改良土壤的作用。相比于腐植酸地膜等，对土壤几乎无污染，环境友好。

4 地膜的制备

高煤阶煤层气储层组分以镜质组为主，可占组分总量的90%以上[7-8]。利用丰富的高煤阶煤镜质组资源，是对传统煤炭资源的创新利用。通过先进的技术手段，以科学认识为基础，选取环境更加友好的镜质组作为核心技术，缩短降解周期、降低成本。

煤镜质组可降解液态地膜是以长焰煤镜质组作为原材料。与常规地膜相比，具有降解周期短，保墒效果明显，同时可以改善土壤肥力的作用。当前煤炭资源产能过剩，由此而开拓其显微组分镜质组的应用，可以以较为低廉的成本投入生产，具有明显的效益优势。

5 发展价值

5.1 环境价值

我国农林业传统地膜多由聚氯乙烯等难降解物质制成，对土壤造成污染和损害，且易造成出产粮食塑化剂含量高，给人们身体健康带来危害。而镜质组可降解液态地膜是利用长焰煤以镜质组为原料，不仅能杜绝工农业白色污染，而且可完全降解。具有改良土壤、即时造膜、保证出苗、地形环境适应能力强、环境友好、增肥除草、成本低廉、易于推广等优点。因煤炭资源产能过剩，从而原料成本低，同时分离提取难度小，更易投入生产。

5.2 产业价值

可降解液态地膜以煤炭为原料，在煤炭产能过剩的现在[1,4]，可以协助解决劣质煤应用等问题，可以在保持农田质量的同时，提高土壤肥力，增加农业效益；其覆盖具有地形适应能力强的特点，在农业中应用潜力好。

5.3 科学价值

合成煤镜质组可降解液态地膜是基于科学研究成果对液态地膜的改进，其研究、科学机理、生产应用、应用效果、技术再改进等，均具有科学意义和科学价值。

5.4 社会价值

镜质组可降解液态地膜将逐渐取代传统的聚氯乙烯地膜，并淘汰现存的腐殖酸液态地膜。随着时代科技发展，镜质组可降解液态地膜将作为新的地膜中坚力量促进农业发展，同时不断融入新的技术和改良办法，使其成本更低、效率更高、废物利用率接近百分之百、创收更快。在不断发展的同时，逐渐打入国际市场，提高全球粮食产量，改善全球生存环境，实现更高的社会价值。

6 面临的挑战

6.1 优化降解过程，缩短降解时间

在煤微观组构与大分子结构解析研究的基础上，通过解析煤镜质组中官能团类型和数量，以此为反应底物来合成长焰煤镜质组可降解地膜，通过干热老化实验，田间降解实验来考察降解过程中各种官能团的脱落顺序并以此来优化降解过程，缩短降解时间。

6.2 改性与优化性能

设计实验讨论不同温度、湿度等条件对于腐殖酸降解性能的影响，测其抗张强度，结合不同增塑剂、不同甘油质量分数、不同增强剂对可降解液态地膜的影响实验来优化地膜性能。

6.3 保证环境友好、功能多样

将原料更改为降解不产生酸化现象的镜质组，保证降解不会污染土壤；系统研究降解过程，保证降解周期符合农业生产特征，同时提高土壤肥力；原料中加入除草剂等，实现功能多样化，还可以增肥、除草，增加农业效益，带来一场农业上的新“革命”。

7 结语

镜质组可降解液态地膜可适用于多种不同环境，除常规环境外，还适用于寒冷、干燥、丘陵等特殊地区的农作物前期地膜铺盖和荒漠、盐碱地等的整治，以及作为工程的辅助手段加以应用，如应用于工程护坡、绿化固沙等许多领域。发展基于大分子聚合物的合成煤镜质组可降解液态地膜，其优势在于充分利用当前产能过剩的煤炭资源，来生产可降解液态地膜，缩短降解时间，同时镜质组有机官能团可起到改良土壤的作用，对土壤污染极小，是一种环境友好、科技创新的新型技术成果。