使用高頻紅外碳硫分析儀分析土壤中的碳硫元素

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1 緒言
檢測土壤中的碳硫元素含量是農(nóng)業(yè)、環(huán)境科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要任務(wù)。這一檢測過程至關(guān)重要，因?yàn)樗粌H直接反映了土壤的健康狀況和肥力水平，為土壤管理和改良提供科學(xué)依據(jù)，還關(guān)乎到植物的營養(yǎng)需求，確保植物能夠獲取足夠的碳和硫元素以支持其正常的生長和發(fā)育，從而保障農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。此外，土壤中的碳硫元素含量還是評(píng)估土壤污染狀況的重要指標(biāo)，通過監(jiān)測這些元素的含量變化，我們可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對(duì)潛在的土壤污染問題，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人類健康。綜上所述，檢測土壤中的碳硫元素含量是維護(hù)土壤質(zhì)量、合理利用土地資源、保障食品安全以及實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵步驟。
當(dāng)前，行業(yè)內(nèi)普遍采用高頻紅外法檢測土壤中的碳硫元素含量。該方法主要步驟為：經(jīng)過凈化后的純凈氧氣進(jìn)入燃燒室，燃燒室中預(yù)先放置在陶瓷坩堝中的土壤樣品通過高頻感應(yīng)爐加熱，使得樣品中的碳（C）、硫（S）在富氧條件下轉(zhuǎn)化成CO2和SO2，所生成的CO2和SO2以及載氣組成的混合氣體通過除塵除水凈化裝置后進(jìn)入到相應(yīng)的光學(xué)檢測單元進(jìn)行檢測，檢測信號(hào)通過數(shù)據(jù)處理后即可得到碳、硫元素的百分含量，含有CO2、SO2和O2的殘余氣體經(jīng)過吸收裝置后由專有管路排出。傳統(tǒng)的滴定法檢測土壤中的碳硫元素含量，由于存在操作繁瑣、誤差來源多、檢測時(shí)間長以及實(shí)驗(yàn)條件要求高等諸多缺點(diǎn)，已經(jīng)較少被采用。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1儀器與試劑

儀器：上海寶英光電科技有限公司高頻紅外碳硫分析儀銳意5S，高純氧作為載氣，流量為400mL/min，紅外吸收法測碳硫元素含量。

銳意5S.png

高頻紅外碳硫分析儀銳意5S

指標(biāo)名稱	性能指標(biāo)
	碳	硫
分析范圍	0.00001%-99.99%	0.00001%-99.99%
靈敏度	0.01ppm
載氣	高純氧氣

陶瓷坩堝：使用前于1100攝氏度灼燒2小時(shí) 以上，隨爐冷卻后置于干燥器中備用；
助熔劑：純鐵，純錫，純鎢。
2.2樣品處理

土壤粉末經(jīng)天平稱重后直接投樣分析測試，無需特殊處理，本實(shí)驗(yàn)選擇的是樣品編號(hào)GSS-32、GSS-7a、GSS-34的原料樣品（非標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）進(jìn)行碳、硫元素檢測?。

2.3實(shí)驗(yàn)方法和步驟
2.3.1 分析前準(zhǔn)備
儀器開機(jī)，依次打開動(dòng)力氣（工業(yè)氮?dú)猓┖洼d氣（氧氣）氣瓶，打開儀器電源預(yù)熱，預(yù)熱一小時(shí)待儀器穩(wěn)定后，打開計(jì)算機(jī)電源進(jìn)入軟件，設(shè)定合適的分析參數(shù)。
2.3.2 空白試驗(yàn)
儀器基線穩(wěn)定后，進(jìn)行空燒做樣，用空的坩堝做實(shí)驗(yàn)，重復(fù)５～６次，觀察曲線穩(wěn)定性。待系統(tǒng)穩(wěn)定下來后，在空坩堝中加入助熔劑進(jìn)行分析測定系統(tǒng)碳、硫的空白值，并進(jìn)行空白補(bǔ)償。
2.3.3 稱樣

稱重使用的是梅特勒AL104萬分之一天平，將陶瓷坩堝放置于天平上，去皮后稱取0.08g左右土壤粉末樣品，依次加入2g左右純鎢、0.15g左右純錫以及0.3g左右純鐵助熔劑。

天平.png

梅特勒AL104萬分之一天平

2.3.2 樣品測試
將陶瓷坩堝以及所盛樣品與助熔劑放至儀器高頻感應(yīng)爐中，點(diǎn)擊軟件上開始分析按鈕，儀器按照分析自動(dòng)流程進(jìn)行碳、硫元素的熔融分析，繪制分析曲線，通過已經(jīng)建立的分析方法計(jì)算并輸出碳、硫的含量。
按確定的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)GSS-32、GSS-7a、GSS-34號(hào)樣品的碳、硫含量分別連續(xù)進(jìn)行了兩次測試。

2.3.5 測定結(jié)果數(shù)據(jù)

樣品標(biāo)識(shí)	碳含量%	碳含量%	重量(克)
GSS-32	0.2643	0.00787	0.0843
	0.2647	0.00813	0.0853
GSS-7a	1.1972	0.04	0.0453
	1.2036	0.0431	0.05
GSS-34	1.8046	0.0436	0.0413
	1.8298	0.0441	0.0424