中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

银杯消解-元素分析仪法测定土壤和沉积物中有机碳

王俊杰, 王巧环, 熊满艳, 宋祥梅, 王美娥, 傅慧敏, 李虹, 孟龄. 银杯消解-元素分析仪法测定土壤和沉积物中有机碳[J]. 岩矿测试, 2024, 43(6): 936-944. doi: 10.15898/j.ykcs.202409100185
引用本文: 王俊杰, 王巧环, 熊满艳, 宋祥梅, 王美娥, 傅慧敏, 李虹, 孟龄. 银杯消解-元素分析仪法测定土壤和沉积物中有机碳[J]. 岩矿测试, 2024, 43(6): 936-944. doi: 10.15898/j.ykcs.202409100185
WANG Junjie, WANG Qiaohuan, XIONG Manyan, SONG Xiangmei, WANG Meie, FU Huimin, LI Hong, MENG Ling. Determination of Organic Carbon in Soil and Sediment by the Elemental Analyzer with Silver Cup Digestion Method[J]. Rock and Mineral Analysis, 2024, 43(6): 936-944. doi: 10.15898/j.ykcs.202409100185
Citation: WANG Junjie, WANG Qiaohuan, XIONG Manyan, SONG Xiangmei, WANG Meie, FU Huimin, LI Hong, MENG Ling. Determination of Organic Carbon in Soil and Sediment by the Elemental Analyzer with Silver Cup Digestion Method[J]. Rock and Mineral Analysis, 2024, 43(6): 936-944. doi: 10.15898/j.ykcs.202409100185

银杯消解-元素分析仪法测定土壤和沉积物中有机碳

  • 基金项目: 国家重点研发计划项目(2021YFC1809103)
详细信息
    作者简介: 王俊杰,助理工程师,主要从事仪器方法开发及环境样品测试工作。E-mail:1510441217@qq.com
    通讯作者: 王巧环,工程师,主要从事仪器分析及环境分析测试技术研究。E-mail:wangqh@rcees.ac.cn
  • 中图分类号: O657.7

Determination of Organic Carbon in Soil and Sediment by the Elemental Analyzer with Silver Cup Digestion Method

More Information
  • 土壤有机碳是衡量土壤健康和生态系统功能的重要指标,对农业生产和环境保护具有重要意义。准确测定土壤有机碳含量有助于评估土壤质量、优化施肥管理、提高作物产量,并在应对气候变化、碳循环研究中发挥关键作用。本文旨在建立一种快速准确测定土壤和沉积物中有机碳含量的方法,以支持科学研究和农业生产。实验采用银杯消解-元素分析仪法,通过优化样品前处理过程,包括加酸浓度、加酸量、称样量和消解温度,使用81孔位铜板和银杯处理土壤样品。具体操作为使用Φ5mm×9mm规格银杯称取25mg样品,加入80µL的2mol/L盐酸去除无机碳,70℃电热板干燥,对高无机碳样品进行反复加酸加热处理,并利用低含量和高含量标准物质绘制混合标准曲线,通过日校准方法定量有机碳。该方法在21.2~6704.3μg有机碳含量范围内显示出良好的线性关系,线性相关系数为0.9998。样品称样量为25mg时,方法检出限和定量限分别为0.07%和0.23%,6种标准物质(GBW07406、GBW07385、GBW07391、GBW07544、GBW07546和GBW07365)中有机碳测定值的相对标准偏差(RSD)在0.67%~5.14%之间,测定值均在标准值范围内。该方法具有高精密度和准确度,能够满足常规土壤和沉积物有机碳测定要求,适用于大批量样品的检测分析。

  • 加载中
  • 图 1  土壤有机碳测定前处理流程

    Figure 1. 

    图 2  盐酸浓度对有机碳测定结果的影响

    Figure 2. 

    图 3  盐酸加入体积对有机碳测定结果的影响

    Figure 3. 

    图 4  高无机碳样品消解次数对有机碳测定的影响

    Figure 4. 

    表 1  标准物质有机碳含量的标准值

    Table 1.  Reference values of organic carbon content in the reference materials

    标准物质类型编号有机碳标准值
    (%)
    无机碳标准值
    (%)
    土壤GBW074060.81±0.090.02
    土壤GBW07408(0.30)1.63
    土壤GBW075440.48±0.041.96
    土壤GBW075460.44±0.033.37
    土壤CatNo.2181(1.89)0.30
    土壤GBW074091.1±0.10.8
    泛滥平原沉积物GBW073851.12±0.090.56
    泛滥平原沉积物GBW073900.79±0.091.08
    泛滥平原沉积物GBW073912.00±0.171.03
    水系沉积物GBW073650.18±0.022.42
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    表 2  三种消解温度下标准物质有机碳的测定结果

    Table 2.  Analytical results of organic carbon content in standard substances at three digestion temperatures

    消解温度
    (℃)
    有机碳含量测定值(%)
    GBW07406 GBW07408 GBW07409 GBW07385
    60 0.85 0.31 1.08 1.14
    70 0.87 0.30 1.13 1.13
    80 0.84 0.30 1.12 1.13
    标准值 0.81±0.09 (0.30) 1.10±0.10 1.12±0.09
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    表 3  称样量对有机碳测定结果的影响

    Table 3.  Effect of sample weight on determination of organic carbon

    称样量
    (mg)
    一次消解有机碳测定值(%) 二次消解有机碳测定值(%) 三次消解有机碳
    测定值(%)
    GBW07406 GBW07390 GBW07391 GBW07408 GBW07544 GBW07544 GBW07546 GBW07365 GBW07546
    20 0.79 0.84 2.09 0.31 0.5 0.5 0.49 0.19 0.45
    25 0.8 0.79 2.04 0.31 0.46 0.46 0.45 0.20 0.44
    30 0.78 0.82 2.07 0.28 0.68 0.47 0.45 0.17 0.42
    35 0.77 0.82 2.07 0.3 0.88 0.43 0.44 0.16 0.44
    40 0.79 0.8 2.08 0.33 1.09 0.45 0.59 0.16 0.42
    标准值 0.81±0.09 0.79±0.09 2.00±0.17 (0.3) 0.48±0.04 0.48±0.04 0.44±0.03 0.18±0.02 0.44±0.03
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    表 4  方法精密度

    Table 4.  Precision tests of the method

    标准物质编号 有机碳含量
    标准值(%)
    有机碳含量测定值(%) 有机碳含量
    测定平均值
    (%)
    RSD
    (%)
    相对误差
    (%)
    1 2 3 4 5 6 7
    GBW07406 0.81±0.09 0.79 0.80 0.78 0.77 0.79 0.79 0.79 0.79 1.01 −2.5
    GBW07385 1.12±0.09 1.14 1.13 1.13 1.12 1.14 1.13 1.10 1.13 1.22 0.9
    GBW07391 2.00±0.17 2.09 2.09 2.07 2.07 2.08 2.08 2.05 2.08 0.67 4.0
    GBW07544 0.48±0.04 0.46 0.44 0.45 0.47 0.44 0.48 0.45 0.46 3.27 −4.2
    GBW07546 0.44±0.03 0.47 0.45 0.45 0.47 0.45 0.45 0.41 0.45 4.78 2.3
    GBW07365 0.18±0.02 0.17 0.18 0.17 0.18 0.20 0.18 0.18 0.18 5.14 0
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    表 5  实际样品有机碳含量分析结果

    Table 5.  Analytical results of organic carbon content in the practical samples

    实际样品
    编号
    有机碳含量测定值%) 两种分析方法的
    相对偏差(%)
    银杯消解-
    元素分析仪法
    重铬酸钾
    容量法
    1-1 0.64 0.65 1.1
    1-2 0.84 0.80 3.4
    1-3 0.50 0.48 2.9
    1-4 3.22 3.40 3.8
    1-5 1.00 0.94 4.4
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    表 6  银杯消解-元素分析仪法与重铬酸钾容量法的比较

    Table 6.  Comparison between silver cup digestion-elemental analyzer method and potassium dichromate volumetric method

    参数 重铬酸钾容量法 银杯消解-元素分析仪法
    仪器及耗材 酸式滴定管、锥形瓶若干、电子天平、研钵、水浴锅、移液管 银杯、电子天平、电热板、元素分析仪
    试剂 重铬酸钾溶液、邻菲罗啉指示剂、浓硫酸、蒸馏水、硫酸亚铁溶液 盐酸
    土壤称样量 0.1g 25mg
    前处理时间及效率 1h处理30件样品 1h处理81件样品
    测定方式 人工滴定反应 元素分析仪自动进样
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出版历程
收稿日期:  2024-09-10
修回日期:  2024-11-26
录用日期:  2024-12-04
网络出版日期:  2024-12-27
刊出日期:  2024-12-31

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