一种测定土壤可溶性有机碳同位素的方法技术

一种测定土壤可溶性有机碳同位素的方法，采用EA‑IRMS法进行测定，先通过多水土质量比法提取土壤水溶性有机碳，得到含土壤水溶性有机碳的溶液，然后将所得的溶液通过冷冻干燥进行浓缩，将浓缩后的物质加纯化水复溶、干燥后通过EA‑IRMS进行δ

A method for determination of soil soluble organic carbon isotope

A method for the determination of soil soluble organic carbon isotope, were measured by EA IRMS method, according to the water quality than the extraction method of soil water soluble organic carbon, obtained solution containing water soluble organic carbon, and then the resulting solution was concentrated by freeze drying, the concentrated substances after adding purified water re dissolution and drying by EA IRMS.

【技术实现步骤摘要】
一种测定土壤可溶性有机碳同位素的方法
本专利技术属于土壤可溶性物质检测的
，涉及土壤可溶性有机碳同位素的测定，具体涉及一种土壤可溶性有机碳同位素的方法。
技术介绍
土壤可溶性有机碳，是指土壤中在室温及天然pH条件下，能溶于水相的有机物组成的混合碳素。实验操作上通常是指能通过0.45μm微孔滤膜的水溶性有机物。土壤可溶性有机碳的化学组成为具有不同结构及分子量大小的有机物，如低分子量的游离氨基酸、碳水化合物、有机酸等和大分子量的酶、氨基糖、多酚和腐殖质等，但主要部分是水溶性有机碳。土壤可溶性有机碳是土壤有机碳库的重要组成部分，主要来源于植物的凋落物、土壤有机物的矿化过程及土壤微生物及植物根系的分泌物等，因此，土壤可溶性有机碳受植物和微生物活动影响强烈，在土壤中移动快、不稳定、易氧化、易分解、易矿化，可以反映土壤中潜在活性养分含量和周转速率以及土壤养分循环和供应状况，可以用来指示土壤肥力和土壤物理性质的变化以及综合评价各种管理措施对土壤质量的影响。另外，作为环境中重要的天然配位体和吸着载体，其通过吸附、络合、螯合、共沉淀等一系列反应与土壤水中的微量重金属和有机污染物发生各种作用，从而影响后者的迁移活性、最终归宿和生态毒性。因此，有必要深入研究土壤水溶性有机碳的组成和起源、迁移及归宿等动力学过程,这就有赖于对特定样品中水溶性有机碳含量及其同位素值的准确测定。土壤水溶性有机碳的提取方法有物理提取法和化学提取法，前者是指离心法，通过高速离心获得土壤溶液，需要大量的土壤样品和专门的离心机，不适用于干土样品；后者主要指多水土质量比法，它是测定土壤水溶性有机碳含量的有效方法，该法的主要影响因素有提取溶剂的选择、振荡时间、提取温度和土壤样品的前处理等。含量测定，目前多采用总有机碳分析仪(TOC)直接测定，也有采用过硫酸钾氧化法、重铬酸钾湿热氧化法等，但一些复杂有机物会存在氧化不完全的情况，需要进行氧化系数校正。13C同位素示踪法是研究有机碳的来源和动力学转化的常用方法，用于可溶性有机碳的测定，目前已有许多技术，根据前处理产物形态不同，归结为三类：第一类是前处理的产物是气体，即对可溶性有机碳进行离线氧化，产生的CO2用双路进样的同位素比率质谱仪(DI-IRMS)测定。采用超临界氧化法和高温封管燃烧干样氧化法用于海水DOC中13C的测定。高温封管燃烧干样氧化法也被成功用于森林土壤提取液DOC中13C的测定。该类方法测定结果可靠，但前处理过程相当复杂、耗时，对实验人员的技能要求较高，且石英管燃烧装置价格昂贵，DI-IRMS也不是很普及。第二类是前处理的产物是固体，即采用旋转蒸发浓缩、干燥，得到的固体用EA-CF-IRMS测定。该方法优点是实验操作过程可控性高，EA-CF-IRMS也较为普及，该类方法用于地下水、溪水、土壤溶液DOC中13C的测定，但EA-IRMS所需样品量均在10ug-1mgC级，一些低含量的样品难以满足，无法用EA-IRMS进行测定，因此，现有技术普遍采用在EA和IRMS中间增加冷肼进行低温聚焦，以及采用激光烧蚀进样方式。第三类是前处理的产物为液体，即将TOC与IRMS联用进行测定。此类方法前处理过程最为简单，但拥有TOC-IRMS的实验室却很少。TOC的氧化方式有湿法氧化法(WO)和高温催化燃烧法(HTC)，针对土壤溶液中的有机物(主要为富里酸和部分胡敏酸)，湿法氧化存在氧化困难和不完全的情况，该方法存在一定的弊端。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种测定土壤可溶性有机碳同位素的新方法。本专利技术为实现其目的采用的技术方案是：一种测定土壤可溶性有机碳同位素的方法，采用EA-IRMS法进行测定，先通过多水土质量比法提取土壤水溶性有机碳，得到含土壤水溶性有机碳的溶液，然后将所得的溶液通过冷冻干燥进行浓缩，将浓缩后的物质加纯化水复溶、干燥后通过EA-IRMS进行δ13C值测定。多水土质量比法提取土壤水溶性有机碳包括以下步骤：取0＜水土质量比≤1的土壤样品，加入到纯化水，室温下至少震荡10min，离心，取上清液，调节pH值小于2，后经0.45μm水系滤膜过滤，收集清液，得含土壤水溶性有机碳的溶液。用85％磷酸调节上清液的pH值小于2。采用85％磷酸即市售的浓磷酸，磷酸为非氧化性、非腐蚀性酸，且不易挥发，用85％磷酸除掉无机碳的同时，不会对有机碳造成破坏，实验操作也更安全。若pH大于2，无机碳部分去除不完全，会影响DOC的δ13C值。浓缩包括以下步骤：A、冷冻处理：将含土壤水溶性有机碳的溶液于-20±1℃条件下冷冻24h；B、浓缩：将冻干机预冷30min至-52℃，将步骤A冷冻后的溶液置于冻干机中，控制冻干机的真空度为20±2Pa，冷冻干燥时间为48-50h，得到浓缩后的物质。浓缩后的物质加纯化水复溶后得到复溶液，取复溶液于银舟中，置于50±2℃烘箱中进行烘干干燥。所述的将浓缩后的物质通过EA-IRMS进行测定具体为：将浓缩后的物质经EA燃烧，产生的CO2经He携带进入IRMS进行同位素比值测定。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过联合使用冷冻干燥、复溶和多次烘干的浓缩干燥方式，提高了操作可控性，保证了低含量样品的测定。本专利技术创造性的将冷冻干燥的浓缩方式用于土壤溶液及浸提液中13C测定前处理，与旋转蒸发相比有较大优点，不仅可以批量处理样品，还可以避开高温，避免挥发性有机物和热不稳定性有机物的损失。另外，土壤水溶性有机碳组成主要为糖类、氨基酸等非腐殖物质和富里酸、富里酸一、二价盐、胡敏酸一价盐等腐殖物质，各组分理化性质和存在形态有着较大差异，冷冻干燥后的固形物中碎屑状物和油状物共存，直接取样测定易造成取样歧视，复溶后再取样，可以实现样品的均一化。本专利技术方法可用于土壤、沉积物、水体中可溶性有机碳同位素的测定，测量稳定性好、精度高，通过EA-IRMS简化了繁琐的前处理手续，大大降低了人为造成的实验误差，具有高效、快速、便捷的优点。本方法的优势，相较于旋转蒸发的浓缩方式，由于是纯化水做浸提剂，即使是在负压下，旋转蒸发实现浓缩也需要耗费大量的时间，且一台旋蒸仪一次只能处理一个样品，遇到大批量的样品，几乎是一个不可能实现的方法。另外，即使在负压下，旋转蒸发的水浴温度也较高，不可避免地会造成一些挥发性和热不稳定性有机物的损失。但本方法中的冷冻干燥就不同了，可以大批量地处理样品，同时又避免了高温，不会造成有机物的损失。具体实施方式本方法可用于土壤、沉积物中可溶性有机碳同位素的测定；也可用于有机质含量较高的水体中可溶性有机碳同位素的测定，当用于有机质含量较高的水体测定时，没有浸提的环节，测定流程从酸化开始。下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。1.水土质量比的选择水土质量比法提取土壤水溶性有机碳，浸提剂水的用量必须大于土壤的饱和含水量。本方法中，选用了两种质地不同的土壤进行实验。土壤的物理性质如表1所示。表1被试土壤的物理性质编号饱和含水量％粘粒％粉粒％砂粒％质地类型146.041.6666.1732.17粉(砂)壤土255.90443818粘壤土设定不同的水土质量比1:1，1:1.5，1:2，1:3，1:4，1:5，由土壤饱和含水量可知，不同水土质量比，对应的浸提剂用水量约为土壤饱和含水量的2，3，4，6，8，10倍。在25本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定土壤可溶性有机碳同位素的方法，采用EA‑IRMS法进行测定，其特征在于：先通过多水土质量比法提取土壤水溶性有机碳，得到含土壤水溶性有机碳的溶液，然后将所得的溶液通过冷冻干燥进行浓缩，将浓缩后的物质加纯化水复溶、干燥后通过EA‑IRMS进行δ

【技术特征摘要】
1.一种测定土壤可溶性有机碳同位素的方法，采用EA-IRMS法进行测定，其特征在于：先通过多水土质量比法提取土壤水溶性有机碳，得到含土壤水溶性有机碳的溶液，然后将所得的溶液通过冷冻干燥进行浓缩，将浓缩后的物质加纯化水复溶、干燥后通过EA-IRMS进行δ13C值测定。2.根据权利要求1所述的一种测定土壤可溶性有机碳同位素的方法，其特征在于，多水土质量比法提取土壤水溶性有机碳包括以下步骤：取0＜水土质量比≤1的土壤样品，加入到纯化水，室温下至少震荡10min，离心，取上清液，调节pH值小于2，后经0.45μm水系滤膜过滤，收集清液，得含土壤水溶性有机碳的溶液。3.根据权利要求2所述的一种测定土壤可溶性有机碳同位素的方法，其特征在于，用85％磷酸调节上清液的pH值小于2。4.根据权利要求2所述的一种测定土壤可溶性有机碳同位素的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡玉昆，胡佳宏，王仕琴，孟俊星，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13