一种用于测量土壤有机碳含量的装置：一真空泵，通过波纹管连接液氮冷阱；两高真空三通接头，其中一个用于连接液氮冷阱和CO2收集管，另一个用于连接挤压管和水捕集阱；挤压管上设有螺旋式阀门；水捕集阱通过CO2冷阱连接CO2收集管；CO2冷阱顶部设有两个螺旋式阀门；由上述装置构成真空系统。本发明技术还公开了利用上述装置测量土壤有机碳含量的方法。本发明技术具有操作方便、成本低、分析速度快、可批量进行等特点。

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【技术实现步骤摘要】

【摘要】一种用于测量土壤有机碳含量的装置：一真空泵，通过波纹管连接液氮冷阱；两高真空三通接头，其中一个用于连接液氮冷阱和CO2收集管，另一个用于连接挤压管和水捕集阱；挤压管上设有螺旋式阀门；水捕集阱通过CO2冷阱连接CO2收集管；CO2冷阱顶部设有两个螺旋式阀门；由上述装置构成真空系统。本技术还公开了利用上述装置测量土壤有机碳含量的方法。本技术具有操作方便、成本低、分析速度快、可批量进行等特点。【说明】

本技术属于环境科学研究领域，具体地涉及一种用于测量土壤有机碳含量的装置。本技术还涉及一种利用上述装置测量土壤有机碳含量的方法。

技术介绍

土壤有机质是土壤固相基质的重要组成部分，尽管它从重量上看仅占土壤很小的一部分，但是它与土壤肥力、土壤固碳、土壤环境解毒功能以及农业可持续发展等方面均存在密切关系。首先，土壤有机质含有十分丰富的微生物和植物所需的营养元素，是植物和微生物生命活动的能源，对土壤的基本理化性质有着深刻影响；其次，土壤有机质中很大一部分是腐殖物质，其具有十分活跃的氧化还原能力，这会显著影响重金属、农药等各种无机与有机污染物在土壤环境中的行为；再次，土壤有机碳库被认为是影响碳循环的主要因素，它是陆地生态中的碳库，其微弱的变化都将导致生态系统以及大气CO2浓度发生显著改变，从而影响气候变化。由此可见，研究土壤有机质在诸多学科领域中都有着十分重要意义，而深刻认识土壤有机质的功能一个的环节就是需要对土壤有机碳含量进行监测。目前测定土壤有机碳含量的方法主要有很多，其中较为经典的是重铬酸钾外加热法与总有机碳分析仪法。重铬酸钾外加热法是利用过量的重铬酸钾作为氧化剂来氧化土壤有机碳,而剩余的重铬酸钾用标准溶液进行滴定，通过重铬酸钾的消耗量来计算土壤有机碳含量。重铬酸钾外加热法操作较为繁琐，耗时长，污染较大，回收率也较低。总有机碳分析仪法是采用高温电炉灼烧和气相色谱装置相结合来自动分析总有机碳的含量，该方法具有较高的稳定性和回收率，是目前测量土壤有机碳含量精确的方法，但由于很多科研工作者受到仪器的限制，该方法未能被广泛采用。

技术实现思路

本技术的目的在于提供一种用于测量土壤有机碳含量的装置。本技术的又一目的在于提供一种利用上述装置测量土壤有机碳含量的方法。为实现上述目的，本技术提供的用于测量土壤有机碳含量的装置，包括:一真空泵(A)，通过波纹管(M)连接液氮冷阱(L)；高真空三通接头(Cl)和第二高真空三通接头(C2)，高真空三通接头(Cl)的一个接头与第二高真空三通接头(C2)的一个接头通过玻璃管(Kl)相连，高真空三通接头(Cl)的另二个接口分别连接液氮冷阱(L)和CO2收集管(H)，第二高真空三通接头(C2)的另二个接口分别连接挤压管(B)和水捕集阱(E);挤压管(B)上设有螺旋式阀门(Jl);水捕集阱(E)通过CO2冷阱(G)连接CO2收集管⑶；C02冷阱(G)顶部设有两个螺旋式阀门(J2、J3)；由上述装置构成真空系统。所述的装置，其中，高真空三通接头(Cl)与液氮冷阱(L)和CO2收集管(H)之间分别安装有高真空阀门(Dl)和第三高真空阀门(D3);第二高真空三通接头(C2)与水捕集阱(E)之间安装有第二高真空阀门(D2)。所述的装置，其中，水捕集阱(E)的填充物为无水高氯酸锰(O)，水捕集阱的两端填充有石英棉(N1、N2)。

所述的装置，其中，CO2收集管⑶上设有压力计⑴。本技术提供的利用上述装置测量土壤有机碳含量的方法:I)将土壤样品与氧化铜装于氧化管中，并加入银丝以去除样品在氧化过程中产生的硫化物气体；2)将氧化管套入真空系统中进行抽真空，待系统真空度达到极限后，烧封氧化管并于800-900°C下反应，样品被氧化生成CO2、水蒸气与不可冷凝的气态氧化物；3)将氧化后的氧化管放入挤压管中，将挤压管套入真空系统中，待系统真空度达到极限后，破碎氧化管使得土壤样品生成的混合气体经过水捕集阱，以除去水蒸气，余下气体则继续通过CO2冷阱，使CO2被冷凝而不可冷凝的杂气则被真空泵抽出；4)通过加热使步骤3的CO2释放并引入已知体积的CO2收集管中，通过CO2收集管上的压力计读数测量CO2的生成量，并计算出土壤有机碳含量。 所述的方法，其中，步骤I的土壤样品用0.5mol T1HCl进行预处理，去除土壤中的碳酸盐，避免无机碳对测定土壤有机碳含量的影响。所述的方法，其中，步骤I的氧化铜为线状氧化铜，在使用氧化铜之前，首先需要对其进行过100目筛，以除去细颗粒状的氧化铜，将过筛后的线状氧化铜放在900°C条件进行预热2小时，以除去氧化铜表面的有机物。

所述的方法，其中，步骤3的CO2冷阱温度为_185°C，通过将CO2冷阱浸入纯液氮得以实现。所述的方法，其中，步骤4中将CO2引入CO2收集管的方法是通过将CO2收集管浸入纯液氮得以实现。所述的方法，其中，步骤4中压力计所测定出的CO2压力P，根据公式PV = nRT计算出CO2的生成摩尔数η, 土壤有机碳含量的计算用公式T0C(% ) = 12n/wX 100表示,该公式中的w为土壤样品重量，单位为g。本技术具有步骤简单、操作方便、成本低、分析速度快、可批量进行等优点，为科研工作者基于土壤有机碳含量来探讨资源与环境领域等问题提供重要的方法支撑。【附图】【附图说明】图1是本技术的装置示意图。图2是挤压管示意图。图3是水捕集阱示意图。图4是本技术所测量出的土壤有机碳含量的结果(横坐标)与总有机碳分析仪法所测量的结果(纵坐标)之间的线性相关性图。附图中主要组件符号说明:A是真空泵，B是挤压管，Cl是高真空三通接头，C2是第二高真空三通接头，Dl是高真空阀门，D2是第二高真空阀门，D3是第三高真空阀门，E是水捕集阱，F是高真空二通接头，G是CO2冷阱，H是CO2收集管，I是压力计，JU J2与J3是螺旋式阀门，Kl与K2是玻璃管，L是液氮冷阱，M是波纹管，NI与N2是石英棉，O是无水高氯酸锰。

【具体实施方式】本技术的用于测量土壤有机碳含量的装置如图1所示，是一构成封闭回路的真空系统。具体地:一真空泵A，可采用旋片式真空泵，用于维持制样系统的真空度，系统真空度的极限可达到〈2.0Pa,通过波纹管M连接液氮冷阱L，该液氮冷阱L浸入纯液氮，主要是用于冷凝系统中的杂气，同时可防止真空泵A返油。该液氮冷阱L通过高真空阀门Dl连接至高真空三通接头Cl中的一个接口，高真空三通接头Cl的第二个接口与第二高真空三通接头C2的一个接口相连，高真空三通接头Cl的另一个接口通过第三高真空阀门D3与CO2收集管H连接；第二高真空三通接头C2的另二个接口分别连接挤压管B和水捕集阱E ;第二高真空三通接头C2与水捕集阱E之间设有第二高真空阀门D2，水捕集阱E是为了冷凝水蒸气纯化C02。水捕集阱E通过高真空二通接头F与CO2冷阱G的一端连接，CO2冷阱G浸入纯液氮，使其温度达到_185°C，以冷凝CO2气体，同时将剩余的杂气抽走，达到纯化CO2的目的。CO2冷阱G的另一端连接用于收集纯化后CO2的CO2收集管H，CO2收集管H是连接在一高真空四通接头上，该高真空四通接头的另三个接口分别连接CO2冷阱

【技术保护点】

一种用于测量土壤有机碳含量的装置，包括：一真空泵(A)，通过波纹管(M)连接液氮冷阱(L)；高真空三通接头(C1)和第二高真空三通接头(C2)，高真空三通接头(C1)的一个接头与第二高真空三通接头(C2)的一个接头通过玻璃管(K1)相连，高真空三通接头(C1)的另二个接口分别连接液氮冷阱(L)和CO2收集管(H)，第二高真空三通接头(C2)的另二个接口分别连接挤压管(B)和水捕集阱(E)；挤压管(B)上设有螺旋式阀门(J1)；水捕集阱(E)通过CO2冷阱(G)连接CO2收集管(H)；CO2冷阱(G)顶部设有两个螺旋式阀门(J2、J3)；由上述装置构成真空系统。

【技术特征摘要】

【技术属性】

技术研发人员：檀文炳，何小松，席北斗，高如泰，袁英，李晨辰，

申请(权)人：中国环境科学研究院，

类型：发明

国别省市：北京;11

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