土壤样品中TOC的测定浅析
发布时间：2019-10-26作者：admin来源：点击：次
土壤中的TOC含量指的是土壤中总有机物含碳的总量, 是反映土壤有机污染程度的一个重要指标[1], 它比BOD5或COD更能直接表示有机物的总量, 因此准确监测TOC成为近年来各监测机构关注的重点。此外, 通过测定土壤中有机碳含量, 估算土壤碳汇能力和固碳潜力, 还可以评估土地的生产能力, 为将来区域发展提供切实可行的建议[2]。目前用分析仪测定土壤中TOC方法主要有浸出液测定法[3]和直接测定法两种[4]。浸出液测定法存在液体对土壤中有机物提取率不高的问题, 影响测定的准确度[5]。本文采用总有机碳分析仪和固体进样装置对土壤样品进行直接测定, 利用差减法 (TOC=TC-IC) 计算TOC含量。
1 实验仪器与试剂
总有机碳分析仪TOC-V WP、固体进样装置SSM-5000A和NDIR (非色散红外检测器) SSM-5000A。
检测池:短池;TC燃烧炉温度:900℃;IC燃烧炉温度:200℃;催化剂:氧化钴铂金触媒;TOC-V WP载气:高纯氮气200mL/min;SSM-5000A载气:高纯氧气500mL/min。
试剂:25%磷酸、葡萄糖、无水碳酸钠均为优级纯。
待测样品1号、2号:长庆油田不同区域土壤, 样品自然风干后经过100目筛子筛析;深黄色, 均匀粉末。
2 标准曲线
称量碳含量为0, 3.02, 5.99, 9.10, 12.03, 15.16mg的葡萄糖样品, 放入仪器中测出响应峰面积, 建立TC标准曲线, 见图1。称量碳含量为0, 2.03, 3.91, 6.03, 8.11, 9.85mg的无水碳酸钠样品, 放入仪器中测出响应峰面积, 建立IC标准曲线, 见图2。
图1 总碳 (TC) 标准曲线
图1 总碳 (TC) 标准曲线 下载原图
图2 无机碳 (IC) 标准曲线
图2 无机碳 (IC) 标准曲线 下载原图
两条峰面积和碳含量的回归标准曲线相关系数r值均接近1, 两者之间很好的线性相关, 利用该方法建立标准曲线具有很好的稳定性和可靠性。
3 实际样品测试
利用TOC-V WP和固体进样装置SSM-5000A测定准备好的两个土壤样品TOC含量。样品1测定数据和谱图见图3、图4、表1和表2。
图3 样品1的TC测定谱图
图4 样品1的IC测定谱图
表1 样品1的TC测定结果 下载原表
表2 样品1的IC测定结果 下载原表
由表1、表2可以得到样品1的TOC测定结果:TOC=TC-IC=26.87%。
样品1中的IC含量很少, 可以忽略不计。针对土壤中的IC含量比较低的样品, 可以仅测定TC值来表征其TOC含量。
样品2测定数据和谱图见图5、图6、表3和表4。
图5 样品2的TC测定谱图
图6 样品2的IC测定谱图
表3 样品2的TC测定结果 下载原表
表4 样品2的IC测定结果 下载原表
由表3、表4可以得到样品2的TOC测定结果:TOC=TC-IC=15.37%。
样品2中的IC含量明显较多, 约占总碳含量的10%, 所以利用差减法 (TOC=TC-IC) 对样品2进行测定较适合。
在IC测定中, 样品1的峰形完整, 说明IC物质形态单一;样品2的峰形复杂, 有多个峰出现, 这是由于IC物质组成较复杂, 而不同组分与磷酸反应的速度不一致造成的。而TOC-V WP总有机碳分析仪是通过积分峰面积来计算有机碳含量的, 所以多峰的现象不影响测定结果, 可以得到较好的重现性。
4 精密度测定
用标号为GBW07401 (GSS-1) 的土壤标准样品, 标准值为 (2.11±0.19) %, 连续测试7次, 测试结果见表5, 计算标准偏差和相对标准偏差[6], 验证该方法的精密度。
由表5可知, 7次测定值均在标准值范围内, 且相对标准偏差RSD较小, 说明用该方法测定TOC实验室内标准偏差小, 具有较高的精密度和准确性。
表5 精密度测定结果 下载原表
5 结论
(1) 使用TOC-V WP和固体进样装置SSM-5000A可以建立相关性良好的标准曲线, 快捷地进行土壤中TOC测定, 数据测量准确, 精密度和准确性较好。
(2) 土壤中的IC物质形态单一、含量比较低的样品, 可以仅测定TC值来表征其TOC含量。
(3) 在对土壤样品进行测定时, 样品均匀性的控制很重要, 关系到测定的结果准确性。所以, 采样时要保证取样均匀, 代表性高。而且在测定前需过筛, 以保证样品颗粒的均匀, 使得样品中含碳组分充分氧化。
