土壤有机碳的标准

土壤有机质，尤其是有机碳和氮，在陆地生态系统中起着重要的作用，通过土壤管理增加土壤固碳可抵消全球化石燃料排碳的5-15%。高光谱成像技术可以将土壤特性测量从点尺度提升至空间尺度，是土壤科学管理、土壤有机质研究的有力工具。加拿大阿尔伯特大学的研究者Sorenson利用Specim SisuROCK高光谱成像系统，采集三种不同轮作土壤剖面（a连续作物、b连续牧草、c作物和牧草混合农业生态轮作）的VNIR-SWIR高光谱数据，结合元素分析仪获取的各土壤样品有机碳（SOC）和总氮（TN）含量数据，基于小波分析与贝叶斯正则化神经网络建立SOC和TN预测模型。结果表明，轮作中添加牧草增加了土壤SOC和TN的含量，但这些变化多集中在表层。这一结果具有重要的土地利用与管理意义，为用户提供决策支持，同时证明SisuROCK高光谱成像技术是研究土壤剖面中有机质空间分布的重要工具。北京易科泰生态技术有限公司长期致力于生态-农业-健康领域仪器的研发、应用与推广，为土壤养分、污染、重金属检测、土壤-植物互作关系研究提供从实验室到野外，从地面到无人机遥感全方位解决方案。

土壤是一种重要的自然资源，因其复杂的时空变异性，使得精确获取土壤信息成为当前农业生产和环境评价的迫切需求，而土壤有机质含量高低是衡量土壤质量的关键信息。土壤有机质泛指土壤中以各种形式存在的含碳有机化合物，指土壤中来源于生命的物质，是土壤中除土壤矿物质以外的物质。通常在其他条件相同或相近的情况下，在一定含量范围内，有机质的含量与土壤肥力水平呈正相关。

土壤有机质对土壤的性质和植物生长具有重要影响。有机质是土壤的一个重要组成部分，对土壤的质量和健康状态有很大影响。测定土壤有机质含量可以用于评估土壤的整体质量，为土壤管理提供重要信息。

目前，针对土壤挥发性有机物、半挥发性有机物、挥发性卤代烃、农药、多环芳烃等检测的标准较多，分析的仪器主要是气相色谱-质谱联用仪搭配不同的进样装置。东西分析深耕分析仪器领域三十多年，针对土壤中有机污染物检测可提供详细的解决方案。本文利用GC-MS 3200 气相色谱（四极）质谱联用仪，根据相关的标准建立测定土壤有机污染物的解决方案，供大家参考。

一、测定的方法原理 先测定有机碳，然后再计算机质的方法[1]。用H2SO4—K2Cr2O7溶液氧化有机碳，再用FeSO4标准溶液滴定过量的K2Cr2O7。根据标准溶液FeSO4的耗用量求出有机质的含量。有机质的百分含量用下式计算： 有机质%=c*(V0-V)*0.003*1.724*1.1*100/m式中，c为FeSO4标准溶液的摩尔浓度； V0为10mL重铬酸钾硫酸溶液消耗的硫酸亚铁的毫升数；V为滴定等当点时滴定剂硫酸亚铁的耗用量(Ml)；0.003为1/4C摩尔质量(g)；1.724为土壤有机碳换算成有机质的换算系数；1.1为校正常数；100为换算成百分含量；m为样品重量(g)。采用电位滴定法测定有机质含量，以白金电极作为指示电极，甘汞电极作为参比电极。使分析速度和精度得到很大的提高。 二、试剂及仪器设备 1．试剂（1）K2Cr2O7—H2SO4溶液：39.225克 K2Cr2O7(GB642—77)溶于1升水中，再缓缓加入1升浓H2SO4（GB625—77）。边加边搅拌，必要时用水冷却。溶液浓度为c(1/6K2Cr2O7) = 0.4mol/L。（2）FeSO4溶液：56克FeSO4 • 7H2O(GB664—77)溶于600mL水中，加H2SO4（GB625—77）5 mL。加水至1升，用标准K2Cr2O7标定浓度。2 仪器设备（1）微波消解或油浴锅、试管等消化有机质的设备；（2）FJA-1型常规分析仪器工作站；（中科院南京土壤所技术服务中心研制与生产）（3）微机滴定应用程序（中科院南京土壤所技术服务中心提供）[2]。三、分析过程1．样品前处理称土0.1—0.5克于硬质试管中，准确加入K2Cr2O7—H2SO4溶液10mL，摇匀，在油浴上170—180℃消化5分钟，冷却后用水洗入100 mL烧杯中，体积约为50mL。2． 微机滴定操作将准备好的溶液放在滴定台上，以白金电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，在机械搅拌的情况下，以FeSO4为滴定剂，进行微机控制的电位自动滴定。四、结果与讨论1． 用FJA-1型常规分析仪器工作站(永停终点法)和手工滴定法以FeSO4标准溶液对K2Cr2O7进行六次平行滴定，其结果如表1所示。表1 用FeSO4滴定K2Cr2O7的结果次数 1 2 3 4 5 6 平均值 标准差 变异系数项目 (mL) Sx （%）工作站滴定17.20 17.12 17.12 17.12 17.12 17.14 17.14 0.032 0.19 手工滴定 17.20 17.15 17.10 17.10 17.20 17.15 17.15 0.045 0.26用微机电位自动滴定系统和手工滴定的方法对土壤有机质样品进行了对照分析，分析结果如表2所示。表2 工作站(永停终点法)和手工滴定法测定土壤有机质结果比较标本号 工作站滴定法 手工显色滴定法 （有机质%） （有机质%）1 0.57 0.572 0.47 0.453 0.51 0.48根据实验结果，表明微机控制的电位滴定具有较高的测定精度和好的重现性。在滴定剂的耗用量在17mL左右时，变异系数小于0.2%。两种滴定方法对样品的对比测定其结果完全符合要求。2．微机控制的电位自动滴定不但能打印出滴定结果，同时还能绘出滴定曲线和等当点在曲线上的位置，可以进一步判断结果的可靠性。 3．整个滴定过程全部自动化，不需要操作者参与。因此在滴定时，操作者可以做其他工作，提高工作效率和分析速度。 参考文献[1]、中国科学院南京土壤所，土壤理化分析，上海科学技术出版社，1978。[2]、方建安、王敖生、杨坤玺、分析仪器，（2），（26）1989。

土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，是植物营养的主要来源之一，能促进植物的生长发育，改善土壤的物理性质，促进微生物和土壤生物的活动，促进土壤中营养元素的分解，提高土壤的保肥性和缓冲性。本文选择的是用全自动土壤有机质分析仪(ST308G)来替代传统的油浴法。全自动土壤有机质分析仪共有四个模块：自动加液模块、加热消解模块、智能机械臂模块和自动滴定模块。采用机器人三轴运动系统，实现样品自动转移、自动加样、自动消解、自动滴定、自动终点判断、自动计算结果及数据输出。加热模块采用耐酸碱腐蚀涂层的铝合金模组，远红外辐射加热。

了解作物生长土壤的健康状况，是保证高产量的基础。对此，碳和氮两种元素非常重要，尤其是其比例。这种比例表示为碳—氮，或碳氮比。此外，碳和氮均可进一步细分为有机及无机两大部分。碳经常表示为总有机碳（TOC）及总无机碳（TIC）。总有机碳包括腐烂的植物或细菌生长等来源中的所有碳含量。总无机碳则包括如碳酸盐和碳酸氢盐等形式中的碳含量。元素百分含量可以通过两种方法来确定：凯氏定氮法和杜马斯燃烧定氮法。凯氏定氮法耗时较长，且包括湿化学技术，而杜马斯法则是简单的燃烧过程。杜马斯有机元素分析仪在氧气条件下将土壤物质燃烧成简单的分子或气体，如CO2、H2O 和N，然后运用色谱技术分离这些气体。珀金埃尔默® EA2400 CHNS/O 和EA2410 蛋白质分析仪是利用燃烧试剂和热导检测（TCD）进行高准确度和精密度检测的典型仪器。本文表明EA2400 CHNS/O 分析仪是对不同有机质含量的土壤样品进行分析的有力工具，除了碳氮比，对总有机碳和总无机碳的测量也能达到高精准度。同时，在氮含量测试方面，EEA2410氮分析仪也表现出高精准度。

土壤全氮，是指土壤中各种形态氮素含量之和。包括有机态氮和无机态氮，但不包括土壤空气中的分子态氮。土壤有机物结构中结合的氮称为土壤有机态氮。土壤中未与碳结合的含氮化合物为土壤无机态氮，包括铵态氮、亚硝态氮、硝态氮、氨态氮等，一般多指铵态氮和硝态氮。大多数情况下，土壤中无机态氮数量很少、表土中一般只占全氮量的1%～2%。本文参照《NY/T 1121.24-2012 土壤检测 第24部分 土壤全氮的测定 自动定氮仪法》标准，一种按照标准中6.3.1直接消煮步骤进行实验，一种按照标准中6.3.2还原后消煮步骤进行实验，验证两种方式对土壤全氮测定值是否都在标准要求范围之内。

土壤有机质主要来源于土壤中动、植物的残体以及微生物生命活动所产生的有机物质，其含量将决定植物的生长发育，并且对土壤的养分结构、理化性状起着关键性作用。本文使用总有机碳分析仪TOC-L CPH和SSM-5000A固体样品模块，采用加酸预处理方法测试了土壤标样ERM-510501和ERM-510503中总有机碳含量，再乘以与有机质的换算系数1.724，间接测定了有机质含量。实验结果表明，该方法操作简单，测试速度快，准确度高，适合土壤等样品中有机碳含量测试。

一般来说，土壤有机物含量多少是土壤肥力高低的重要指标。它能促进土壤形成结构，改变土壤物理、化学、生物学方面的性质和功能，同时它也是植物一些氮、磷等元素的来源。

摘 要：2008年7月分别选取崇明典型农田土壤，对其中的9种有机磷农药残留进行检测。结果表明：水稻田土壤和蔬菜地土壤有机磷农药均有不同程度检出。水稻田土壤检测出的有机磷农药总量在0.23～0.69 μg g-1之间，检出种类主要为甲拌磷、乐果、二嗪农、马拉硫磷、对硫磷；蔬菜地土壤检出的有机磷农药总量为0.10～0.57 μg g-1，检出种类主要为氧化乐果、甲拌磷、乐果、马拉硫磷和对硫磷。其中，对硫磷的检出量和检出率均**。不同土地利用方式对土壤有机磷农药残留有一定影响，水稻田土壤有机磷农药残留高于蔬菜地土壤，这可能与水稻田与蔬菜西瓜田耕种方式和施用农药量有关。关 键 词：有机磷农药；农田；土壤；崇明

对作物生长所处土壤健康状态的监测是确保作物健康生长的基本条件。其中对于作物生长最基本的两种元素就是碳和氮，特别是它们二者的比例。这种比例关系就称为碳-氮或CN比。含碳 组分之所以重要，是由于它的以某种形式存在的能量组分，例如碳氢化合物，而氮对于作物生长也是必不可少的。不同国家的土壤平均碳氮比是有不同的，这取决于当地占主导地位的土壤种类，但一般的值在8到17。加到土壤中的肥料可以调节土壤的碳氮比，这种因素也需考虑。当有机物加入到土壤中，由细菌和真菌造成的组分分解可以导致碳氮比的改变。对于加到土壤里的任何肥料来说，重要的是有足够高的含氮水平，否则添加将起反作用。添加混合肥料，一般碳氮比为20：1，是我们希望的，然而，添加锯木屑，尽管碳氮比高达400：1， 却会带来灾难性后果2。微生物分解有机物会非常快地用尽添加物中的氮，然后就开始消耗土壤中的氮。这减少了植物能用的氮的量从而抑制了作物的生长。除了这些之外，含碳组分和含氮组分能被进一步分解成有机和无机的小部分。碳经常专门用TOC（总有机碳）和TIC（总无机碳）来引用。TOC考虑的是所有来自诸如腐烂植物或细菌生长所产生的碳。TIC包括了所有剩余的碳，例如以碳酸盐和重碳酸盐形式存在的碳。这些百分比含量可以用两种技术来确定： 基耶达（Kjeldahl）法和杜马（Dumas）法。基耶达（Kjeldahl）法时间消耗长、且经常涉及复杂的湿法化学技术，而杜马（Dumas）法只是一个简单的燃烧过程。杜马（Dumas） 有机元素分析仪包括土壤物质在有氧气的条件下燃烧生成简单分子或诸如二氧化碳CO2、水和氮之类的气体，然后用色谱技术对这些气体进行分离。珀金埃尔默公司的EA-2400CHNS/O和EA2410蛋白质分析仪是那些采用燃烧剂和TCD（热导检测器）仪器的经典范例，它们可以提供高的精度和准确的结果。对于EA2400来说，碳/氮百分数输出到数据软件，碳氮比就可以自动计算出来了。如果想要得到TOC（总有机碳），可以在燃烧前对样品进行酸化处理来消除无机碳类型的碳。知道总碳和有机碳（例如酸化的碳百分比含量），就可以进行总无机碳的计算。

土壤中碳、氮含量是评估土壤质量的重要指标,它们含量的高低影响其它元素的迁移和转化过程,而同时碳氮元素也是植物生长不可或缺的养分之一,是农作物高产、稳产的重要因素,有机碳对提供植物生长养分，促进植物抗病性，改善和保护土壤质地有着重要的作用，因此,对土壤和植物的碳、氮、有机碳含量的测定具有非常重要的意义。

由于土壤成分的复杂性，土壤重金属元素分析需要进行样品前处理。微波消解方法操作简单，消解速度快，大大缩短了检验周期，提高了分析效率，消解效果好，有效改善实验人员的工作环境，分析结果的精密度、准确度及回收率均能得到有效保障。微波消解技术逐步被科研工作者接受并成为主流的样品前处理方法。由于不同土壤样品间的成分与形态差别较大，我们选择两类土壤标准物质，采用王水进行微波消解，并对砷元素进行分析检测。

由于土壤成分的复杂性，土壤重金属元素分析需要进行样品前处理。微波消解方法操作简单，消解速度快，大大缩短了检验周期，提高了分析效率，消解效果好，有效改善实验人员的工作环境，分析结果的精密度、准确度及回收率均能得到有效保障。微波消解技术逐步被科研工作者接受并成为主流的样品前处理方法。由于不同土壤样品间的成分与形态差别较大，我们选择五类土壤标准物质，采用三酸法进行微波消解，并对多种金属元素进行分析检测。

德国耶拿multi N/C® 3100+HT1300固体进样模块基于干烧法原理，可以直接进样测定土壤总碳、有机碳含量，无需添加催化剂，无需对样品进行包裹处理，方便快捷。TIC固体模块可以直接测定土壤中总无机碳含量。满足土壤中不同形式碳含量的测定需求，结果准确可靠。碳酸钙、蔗糖、土壤标准品中的任何一种标准物质都可以用来做标准曲线，并得到准确的数据。说明对于难易程度不同的含碳有机物和无机物的氧化能力一致，均能氧化完全，仪器性能稳定。采用双炉模式可同时进行氮含量分析。

由于土壤成分的复杂性，土壤重金属元素分析需要进行样品前处理。微波消解方法操作简单，消解速度快，大大缩短了检验周期，提高了分析效率，消解效果好，有效改善实验人员的工作环境，分析结果的精密度、准确度及回收率均能得到有效保障。微波消解技术逐步被科研工作者接受并成为主流的样品前处理方法。由于不同土壤样品间的成分与形态差别较大，我们选择五类土壤标准物质，采用三酸法进行微波消解，并对多种金属元素进行分析检测。

由于土壤成分的复杂性，土壤重金属元素分析需要进行样品前处理。微波消解方法操作简单，消解速度快，大大缩短了检验周期，提高了分析效率，消解效果好，有效改善实验人员的工作环境，分析结果的精密度、准确度及回收率均能得到有效保障。微波消解技术逐步被科研工作者接受并成为主流的样品前处理方法。由于不同土壤样品间的成分与形态差别较大，我们选择两类土壤标准物质，采用王水进行微波消解，并对砷元素进行分析检测。

我国土壤环境监测技术的发展趋势近年来，我国的检测水平不断提升，在土壤环境监测技术上也取得较大的发展，为我国环境管理和保护提供了技术支持。目前我国土壤环境监测技术的发展趋势主要有以下几个方向：1、以监测有机污染物为主我国自改革开放以来，社会经济取得了极大的发展，但是我国的环境污染也日益加重，尤其是土壤有机污染物，这种有机污染物影响巨大，可以通过食物链进行传播，对人体造成极大的危害。因此，开展对有机污染物的监测是十分必要的，也是我国未来土壤环境监测工作中重要的方面。2、提升痕量监测分析精度在土壤环境污染中，挥发性有机物，对人体和畜禽会造成严重影响，对人身健康威胁巨大。因此需要发展GC-MS 法等痕量分析技术，提升我国土壤环境监测精度，对土壤污染进行全面的分析，为土壤环境污染和治理提供依据，控制土壤污染。

对作物生长所处土壤健康状态的监测是确保作物健康生长的基本条件。其中对于作物生长最基本的两种元素就是碳和氮，特别是它们二者的比例。这种比例关系就称为碳-氮或CN比。含碳 组分之所以重要，是由于它的以某种形式存在的能量组分，例如碳氢化合物，而氮对于作物生长也是必不可少的。不同国家的土壤平均碳氮比是有不同的，这取决于当地占主导地位的土壤种类，但一般的值在8到17。加到土壤中的肥料可以调节土壤的碳氮比，这种因素也需考虑。当有机物加入到土壤中，由细菌和真菌造成的组分分解可以导致碳氮比的改变。对于加到土壤里的任何肥料来说，重要的是有足够高的含氮水平，否则添加将起反作用。添加混合肥料，一般碳氮比为20：1，是我们希望的，然而，添加锯木屑，尽管碳氮比高达400：1， 却会带来灾难性后果2。微生物分解有机物会非常快地用尽添加物中的氮，然后就开始消耗土壤中的氮。这减少了植物能用的氮的量从而抑制了作物的生长。除了这些之外，含碳组分和含氮组分能被进一步分解成有机和无机的小部分。碳经常专门用TOC（总有机碳）和TIC（总无机碳）来引用。TOC考虑的是所有来自诸如腐烂植物或细菌生长所产生的碳。TIC包括了所有剩余的碳，例如以碳酸盐和重碳酸盐形式存在的碳。这些百分比含量可以用两种技术来确定： 基耶达（Kjeldahl）法和杜马（Dumas）法。基耶达（Kjeldahl）法时间消耗长、且经常涉及复杂的湿法化学技术，而杜马（Dumas）法只是一个简单的燃烧过程。杜马（Dumas） 有机元素分析仪包括土壤物质在有氧气的条件下燃烧生成简单分子或诸如二氧化碳CO2、水和氮之类的气体，然后用色谱技术对这些气体进行分离。珀金埃尔默公司的EA-2400CHNS/O和EA2410蛋白质分析仪是那些采用燃烧剂和TCD（热导检测器）仪器的经典范例，它们可以提供高的精度和准确的结果。对于EA2400来说，碳/氮百分数输出到数据软件，碳氮比就可以自动计算出来了。如果想要得到TOC（总有机碳），可以在燃烧前对样品进行酸化处理来消除无机碳类型的碳。知道总碳和有机碳（例如酸化的碳百分比含量），就可以进行总无机碳的计算。

EDGE 是一种自动溶剂萃取系统，用于从加标土壤中提取一部分 PFAS 分子样品。 EDGE 能够在不到 10 分钟的时间内提取土壤样品。 萃取产生了极好的回收率和标准偏差。此外，没有发现样品之间的残留。 EDGE 是寻求自动化 PFAS 提取的实验室的理想选择。

铜是机体内蛋白质和酶的重要组分，许多关键的酶，需要铜的参与和活化，对机体的代谢过程产生作用，促进人体的许多功能，对生命产生至关重要作用。相对重金属镉和铅的生物毒性，重金属铜的毒性易被忽视，人体内铜过剩，会引起肝硬化、运动障碍和知觉神经障碍等疾病。随着人类生产活动的增加和城市化进程的发展，越来越多的污染物被排放到环境中，因此有必要对土壤中的铜进行监测。我们采用微波消解法作为土壤标准物质前处理的方法，对土壤标准物质进行了快速消解，实现了对土壤标准物质中的铜元素的准确测定。

HJ 737-2015 标准规定了利用原子吸收光谱法测定土壤中Be 的方法。本文利用PerkinElmer PinAAcle ™ 900T AAS 对土壤样品中的Be 进行了测定。

土壤养分的重要指标主要包括土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾等，其含量状况由成土母质决定，同时又受人为施肥的影响。多年来，土壤由于长期大量施肥，农作物产量逐渐提高，随着种植制度的变化，土壤养分发生了很大变化。

土壤有机质是指土壤中含碳的有机化合物。主要包括动植物残体、微生物残体、排泄物和分泌物等部分。在植物残体中，包括各类植物的凋谢物，死亡的植物以及根系，这是自然状态下土壤有机物的主要来源。

将土壤样品置于105°C下烘干至恒重，此时土壤有机质不会分解，而土壤中的自由水和吸湿水全被驱除。计算土壤失水质量与烘干土质量的比值，即为质量含水量，以百分数或小数表示。测定重复2〜5次，取平均值。此法操作方便、设备简单、精度高，但在采样、包装和运输过程中应保持密封状态以免水分丢失造成误差。

德国元素 Soli TOC cube 碳组分分析仪采用创新的温度梯度法，无需对样品进行前处理，即可通过不同的温度梯度，直接区分测定土壤及沉积物中的不同碳组分，如有机碳、无机碳与元素碳。经过多年的不断优化，Soli TOC cube 内置多种优化方法，应对不同样品的测试需求。

微透析方法的优势：1.不干扰自然系统2.没有损失土壤水3.样品无酶分解4.不需要额外的样品清洗5.高空间分辨率（＜0.5 mm）(Inselsbacher et al. (2011) Soil Biology & Biochemistry 43, 1321-1332)6.高时间分辨率(Inselsbacher et al. (2014), Soil Biology & Biochemistry 74, 167-176)7.扩散和质量流量的直接估计(Oyewole et al. (2014), New Phytologist 201,1056-1064)8.可直接比较土壤通量与根系吸收

土壤全氮，是指土壤中各种形态氮含量之和。包括有机态氮和无机态氮，但不包括土壤空气中的分子态氮。土壤全氮含量处于动态变化之中，它的消长取决于氮的积累和消耗的相对多寡，特别是取决于土壤有机质的生物积累和水解作用。本实验参照《NY/T 1121.24土壤检测 第24部分：土壤全氮的测定 自动定氮仪法》使用凯氏定氮法对土壤标样中的氮含量进行测定。

德国赫施曼（HIRSCHMANN）ceramus全能型瓶口分配器可避免上述移液工具带来的不稳定、不安全因素，阶梯式量程设计、高纯陶瓷活塞及独特的多功能阀设计可实现移液过程的安全、高效和精确，完美替代滴管、量筒、移液管、移液器等移液工具，是目前向土壤样品中加入强酸、混合酸、强氧化剂的不二选择。