土壤TOC测定

Zhang大约 8 分钟

reference: 固体样品模块TOC-L系列总有机碳分析仪SSM-5000A用户手册; HJ658-2013土壤有机碳的测定燃烧氧化-滴定法; 总有机碳(TOC)分析仪测定土壤中 TOC 的研究,何海龙2014

土壤中的碳

土壤中的总碳是有机碳和无机碳的总和。有机碳存在于土壤有机物质部分，而无机碳主要存在于碳酸盐中。有机碳包含在土壤有机部分中，由微生物细胞、处于不同分解阶段的植物和动物残留物、残留物合成的稳定“腐殖质”以及木炭、石墨和煤等高度碳化的化合物（碳的元素形式）组成。

实验步骤

预处理

对于以下类型的样品，不能使用 SSM-5000A 进行 IC 内容分析，而且，要进行TC 内容分析，必须进行预处理以清除 IC 内容:

碱性样品
碱性物质需要大量的磷酸来酸化样品。
大颗粒样品
由于与磷酸反应缓慢或不充分，可能无法对大颗粒样品中的 IC 进行满意的分析。
IC 含量大于TOC 含量的样品
TOC 通过测量获得的TC 值与IC 值之间的差异来确定，TC 和 IC 分析中的误差都会造成进一步的误差。这对TOC结果有很大的影响，因为无法精确地测量TOC。

我们的样品均为IC含量大于TOC含量的天然土壤，因此需要除去IC。具体步骤为：称取~0.5g 200目样品，放入离心管，加入足量1M HCl。平衡（摇床）4小时后离心，倒出上清液，用去离子水洗涤2次。然后放入烘箱干燥。

将经过预处理的土壤样品装入样品舟，约为200mg即可，但需记录其具体重量。

SSM-5000A操作流程

一、开机

按下 TOC-L 右侧左上角的主电源开关，然后再打开前盖正面左侧的电源开关(橙色常亮按钮)。
打开 SSM-5000A 的电源开关。
注意: 打开 SSM-5000A 的电源之前，确保样品舟推杆旋钮位于 "SAMPLE CHANGE" 位置。
打开气瓶的气阀，将压力调至200±10kPa。
打开电脑上的"TOC-Control L"程序。
点击 " 样品表编辑器 " ，用户名输入仪器使用者姓名或任意字符。并选择文件浏览器中的 " 样品表 " 选项卡。双击已创建的 SSM-5000A 文件打开它。（如何创建样品表见内容二~四）
在打开的样品表上，单击 "联机"。" 样品表编辑器 " 将连接到仪器，工具栏的最右端显示仪器进入准备状态。
图片来自TOC-SSM，第111页
联机完成并打开 SSM-5000A 电炉的电源之后，大约需要 40-50 分钟的时间使温度稳定下来（升温至900℃）。

二、创建标准曲线文件

通过选择 " 文件 " - " 新建 " - " 标准曲线 " 打开标准曲线向导。
从 " 硬件 " 下拉列表中选择要使用的 SSM-5000A (SSM)配置硬件。
单击 " 下一步 "。在本页上输入以下项目：
- 分析类型：选择 "SSM-TC" 。
- 默认样品名称：输入相应的样品名和ID。
- 计算方法：选择 " 线性回归 " 。
- 零点位移：选择此项目移动标准曲线穿过原点。（我一般不勾选，具体原理待研究）
- 文件名：输入标准曲线文件的文件名。
图片来自TOC-SSM，第99页
单击 " 下一步 " 。在本页上输入以下项目：
- 单位：选择mg。
- " 重量 " 或 " 体积 " 如果标准样品是固体，选择 " 重量 " ，如果是液体，选择 " 体积 " 。
- 密度：如果样品是液体，输入样品的密度。
单击 " 下一步 " 。单击 " 添加 " 按钮输入新的标准曲线点。若要更改标准点，请选择相关的行并单击 " 编辑 " 按钮。
图片来自TOC-SSM，第100页
添加标准曲线点时，输入以下项目：
- 浓度：输入标准样品的绝对含碳量
- 重量：输入标准样品的总质量
我所使用的标准样品为无水葡萄糖（碳含量为40%），所建立的标准曲线点的绝对含碳量为0、2.69、5.82、10.36、15.78mg（何海龙，2014open in new window）。

三、创建方法文件

通过选择 " 文件 " - " 新建 " - " 方法 " 打开方法向导。
从 " 硬件 " 下拉列表中选择要使用的 SSM-5000A 配置硬件。
单击 " 下一步 " 。在本页上输入以下项目：
- 分析：选择分析类型SSM-TC。不选择TOC，因为土壤样品预处理已经除去了IC，剩余的TC即TOC。
- 样品名称、样品ID：输入相应的样品名和ID。
- 手动稀释：输入样品准备稀释倍数。默认值设为1。
- 平行样数量：输入相同样品将要进行的分析次数。默认值设为1。
- 密度：如果样品是液体，输入样品的密度。
- 重量或体积：如果样品是固体，选择 " 重量 " ，如果是液体，选择 " 体积 " 。
图片来自TOC-SSM，第100页
单击 " 下一步 " 。在本页上输入以下项目：
- 单位：选择mg。
- 预期浓度范围：如果此值已知，输入预期的样品浓度。
- 标准曲线：单击 "..."，选择要使用的标准曲线文件。
单击 " 下一步 " 。输入峰积分时间参数 ( 如有必要 ) 或使用默认设置。
单击 " 完成 " 。

四、新建样品表

通过选择 " 文件 " - " 新建 " - " 样品表 " 打开 " 选择硬件设置 " 对话框。从 " 硬件 " 下拉列表中选择 SSM-5000A 配置硬件。在 " 注释 " 文本框中输入相应的注释。
单击 " 确定 " 。新的样品表创建完成并显示在 " 样品表编辑器 " 之中。
将创建好的标准曲线拖到样品表中，位于样品表的第一行。
将创建好的方法拖到样品表中，通过复制粘贴创建多个行。

五、开始测量

首先完成标准曲线的测量。选中第一行的任意位置，点击样品表上的"开始"，显示"TOC测量"对话框。
图片来自TOC-SSM，第112页
在"TOC测量"对话框中，单击"开始"，显示"输入样品量"对话框。打开样品口盖，将样品舟放入TC炉，关紧样品口盖，输入样品的总质量。单击 " 开始 " 。然后根据弹出的对话框进行操作。
图片来自TOC-SSM，第112页-2
- 如果样品是固体，选择 "重量" ，并在"重量"字段中输入样品重量。
- 如果样品是液体，选择 "体积" ，并在相关字段中输入样品体积和密度。
注意：如果绝对碳含量等于或小于 3.0mg，关紧样品盖后请等待 1.5-2 分钟，然后单击 " 开始 " ，以避免产生空气 CO₂峰。
注意："SSM测量"弹窗的"关闭"按钮不需要手动点击，按照提示操作样品舟传输杆，弹窗会自动变化。
注意：完成 TC 测量，必须按照弹窗操作，冷却样品舟传输杆。将样品舟传输旋钮移至 " SMAPlE CHANGE " 位置之前，必须先将它移至 "COOLING" 位置并使它冷却下来。如果将样品舟传输杆直接移至 " SMAPlE CHANGE " 位置，可能损坏仪器。
完成测量。显示 "TOC 测量 " 对话框。检查测量结果，点击"下一步"，测量下一样品。
注意：标准曲线的测量的次数=标准曲线点数，例如我设置了5个标准曲线点，那么标准曲线将测量5次，且每次需分别输入标准样品的总质量。这5次测量都是在第一行中进行的。
完成标准曲线的测量后，单击 " 停止 " 。选中第一行，点击右上角的参数，即可查看标准曲线及其R²。
开始测量土壤样品，操作步骤同1~3。不同的是需从第二行开始，且当每个样品完成测量后，点击"下一步"会自动跳转到下一行，测量下一样品。
注意：如果已有建立好的标准曲线，只需将其拖入样品表的第一行，然后从第二行开始测量土壤样品即可。
完成最后一个样品的测量后，在显示的 "TOC 测量 " 对话框中，点击"停止"。
关闭仪器