[發(fā)明專利]一種用于測量土壤有機(jī)碳含量的裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410177165.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103940980A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 檀文炳;何小松;席北斗;高如泰;袁英;李晨辰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國環(huán)境科學(xué)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(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域，具體地涉及一種用于測量土壤有機(jī)碳含量的裝置。

本發(fā)明還涉及一種利用上述裝置測量土壤有機(jī)碳含量的方法。

背景技術(shù)

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤固相基質(zhì)的重要組成部分，盡管它從重量上看僅占土壤很小的一部分，但是它與土壤肥力、土壤固碳、土壤環(huán)境解毒功能以及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面均存在密切關(guān)系。首先，土壤有機(jī)質(zhì)含有十分豐富的微生物和植物所需的營養(yǎng)元素，是植物和微生物生命活動(dòng)的能源，對土壤的基本理化性質(zhì)有著深刻影響；其次，土壤有機(jī)質(zhì)中很大一部分是腐殖物質(zhì)，其具有十分活躍的氧化還原能力，這會顯著影響重金屬、農(nóng)藥等各種無機(jī)與有機(jī)污染物在土壤環(huán)境中的行為；再次，土壤有機(jī)碳庫被認(rèn)為是影響全球碳循環(huán)的主要因素，它是陸地生態(tài)中最大的碳庫，其微弱的變化都將導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)以及大氣CO₂濃度發(fā)生顯著改變，從而影響氣候變化。由此可見，研究土壤有機(jī)質(zhì)在諸多學(xué)科領(lǐng)域中都有著十分重要意義，而深刻認(rèn)識土壤有機(jī)質(zhì)的功能一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)就是需要對土壤有機(jī)碳含量進(jìn)行監(jiān)測。目前測定土壤有機(jī)碳含量的方法主要有很多，其中較為經(jīng)典的是重鉻酸鉀外加熱法與總有機(jī)碳分析儀法。

重鉻酸鉀外加熱法是利用過量的重鉻酸鉀作為氧化劑來氧化土壤有機(jī)碳，而剩余的重鉻酸鉀用標(biāo)準(zhǔn)硫酸亞鐵溶液進(jìn)行滴定，通過重鉻酸鉀的消耗量來計(jì)算土壤有機(jī)碳含量。重鉻酸鉀外加熱法操作較為繁瑣，耗時(shí)長，污染較大，回收率也較低。

總有機(jī)碳分析儀法是采用高溫電爐灼燒和氣相色譜裝置相結(jié)合來自動(dòng)分析總有機(jī)碳的含量，該方法具有較高的穩(wěn)定性和回收率，是目前測量土壤有機(jī)碳含量最為精確的方法，但由于很多科研工作者受到儀器的限制，該方法未能被廣泛采用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于測量土壤有機(jī)碳含量的裝置。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述裝置測量土壤有機(jī)碳含量的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的用于測量土壤有機(jī)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(gè)接頭與第二高真空三通接頭(C2)的一個(gè)接頭通過玻璃管(K1)相連，第一高真空三通接頭(C1)的另二個(gè)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(gè)接口分別連接擠壓管(B)和水捕集阱(E)；擠壓管(B)上設(shè)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(shè)有兩個(gè)螺旋式閥門(J2、J3)；

由上述裝置構(gòu)成真空系統(tǒng)。

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)。

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)。

所述的裝置，其中，CO₂收集管(H)上設(shè)有壓力計(jì)(I)。

本發(fā)明提供的利用上述裝置測量土壤有機(jī)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(chǎn)生的硫化物氣體；

2)將氧化管套入真空系統(tǒng)中進(jìn)行抽真空，待系統(tǒng)真空度達(dá)到極限后，燒封氧化管并于800-900℃下反應(yīng)，樣品被氧化生成CO₂、水蒸氣與不可冷凝的氣態(tài)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(tǒng)中，待系統(tǒng)真空度達(dá)到極限后，破碎氧化管使得土壤樣品生成的混合氣體經(jīng)過水捕集阱，以除去水蒸氣，余下氣體則繼續(xù)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(jì)讀數(shù)測量CO₂的生成量，并計(jì)算出土壤有機(jī)碳含量。

所述的方法，其中，步驟1的土壤樣品用0.5mol?L^-1HCl進(jìn)行預(yù)處理，去除土壤中的碳酸鹽，避免無機(jī)碳對測定土壤有機(jī)碳含量的影響。