[發明專利]一種用于測量土壤有機碳含量的裝置和方法

無效

• 申請號: 201410177165.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103940980A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 檀文炳;何小松;席北斗;高如泰;袁英;李晨辰
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N1/34
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種用于測量土壤有機碳含量的裝置，包括：

一真空泵(A)，通過波紋管(M)連接液氮冷阱(L)；

第一高真空三通接頭(C1)和第二高真空三通接頭(C2)，第一高真空三通接頭(C1)的一個接頭與第二高真空三通接頭(C2)的一個接頭通過玻璃管(K1)相連，第一高真空三通接頭(C1)的另二個接口分別連接液氮冷阱(L)和CO₂收集管(H)，第二高真空三通接頭(C2)的另二個接口分別連接擠壓管(B)和水捕集阱(E)；擠壓管(B)上設有螺旋式閥門(J1)；

水捕集阱(E)通過CO₂冷阱(G)連接CO₂收集管(H)；CO₂冷阱(G)頂部設有兩個螺旋式閥門(J2、J3)；

由上述裝置構成真空系統。

2.根據權利要求1所述的裝置，其中，第一高真空三通接頭(C1)與液氮冷阱(L)和CO₂收集管(H)之間分別安裝有第一高真空閥門(D1)和第三高真空閥門(D3)；第二高真空三通接頭(C2)與水捕集阱(E)之間安裝有第二高真空閥門(D2)。

3.根據權利要求1所述的裝置，其中，水捕集阱(E)的填充物為無水高氯酸錳(O)，水捕集阱的兩端填充有石英棉(N1、N2)。

4.根據權利要求1所述的裝置，其中，CO₂收集管(H)上設有壓力計(I)。

5.利用權利要求1所述裝置測量土壤有機碳含量的方法：

1)將土壤樣品與氧化銅裝于氧化管中，并加入銀絲以去除樣品在氧化過程中產生的硫化物氣體；

2)將氧化管套入真空系統中進行抽真空，待系統真空度達到極限后，燒封氧化管并于800-900℃下反應，樣品被氧化生成CO₂、水蒸氣與不可冷凝的氣態氧化物；

3)將氧化后的氧化管放入擠壓管中，將擠壓管套入真空系統中，待系統真空度達到極限后，破碎氧化管使得土壤樣品生成的混合氣體經過水捕集阱，以除去水蒸氣，余下氣體則繼續通過CO₂冷阱，使CO₂被冷凝而不可冷凝的雜氣則被真空泵抽出；

4)通過加熱使步驟3的CO₂釋放并引入已知體積的CO₂收集管中，通過CO₂收集管上的壓力計讀數測量CO₂的生成量，并計算出土壤有機碳含量。

6.根據權利要求5所述的方法，其中，步驟1的土壤樣品用0.5molL^-1HCl進行預處理，去除土壤中的碳酸鹽，避免無機碳對測定土壤有機碳含量的影響。

7.根據權利要求5所述的方法，其中，步驟1的氧化銅為線狀氧化銅，在使用氧化銅之前，首先需要對其進行過100目篩，以除去細顆粒狀的氧化銅，將過篩后的線狀氧化銅放在900℃條件進行預熱2小時，以除去氧化銅表面的有機物。

8.根據權利要求5所述的方法，其中，步驟3的CO₂冷阱溫度為-185℃，通過將CO₂冷阱浸入純液氮得以實現。

9.根據權利要求5所述的方法，其中，步驟4中將CO₂引入CO₂收集管的方法是通過將CO₂收集管浸入純液氮得以實現。

10.根據權利要求5所述的方法，其中，步驟4中壓力計所測定出的CO₂壓力P，根據公式PV＝nRT計算出CO₂的生成摩爾數n，土壤有機碳含量的計算用公式TOC(％)＝12n/w×100表示，該公式中的w為土壤樣品重量，單位為g。