[发明专利]一种用于测量土壤有机碳含量的装置和方法

权利要求书

1.一种用于测量土壤有机碳含量的装置，包括：

一真空泵(A)，通过波纹管(M)连接液氮冷阱(L)；

第一高真空三通接头(C1)和第二高真空三通接头(C2)，第一高真空三通接头(C1)的一个接头与第二高真空三通接头(C2)的一个接头通过玻璃管(K1)相连，第一高真空三通接头(C1)的另二个接口分别连接液氮冷阱(L)和CO₂收集管(H)，第二高真空三通接头(C2)的另二个接口分别连接挤压管(B)和水捕集阱(E)；挤压管(B)上设有螺旋式阀门(J1)；

水捕集阱(E)通过CO₂冷阱(G)连接CO₂收集管(H)；CO₂冷阱(G)顶部设有两个螺旋式阀门(J2、J3)；

由上述装置构成真空系统。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，第一高真空三通接头(C1)与液氮冷阱(L)和CO₂收集管(H)之间分别安装有第一高真空阀门(D1)和第三高真空阀门(D3)；第二高真空三通接头(C2)与水捕集阱(E)之间安装有第二高真空阀门(D2)。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，水捕集阱(E)的填充物为无水高氯酸锰(O)，水捕集阱的两端填充有石英棉(N1、N2)。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，CO₂收集管(H)上设有压力计(I)。

5.利用权利要求1所述装置测量土壤有机碳含量的方法：

1)将土壤样品与氧化铜装于氧化管中，并加入银丝以去除样品在氧化过程中产生的硫化物气体；

2)将氧化管套入真空系统中进行抽真空，待系统真空度达到极限后，烧封氧化管并于800-900℃下反应，样品被氧化生成CO₂、水蒸气与不可冷凝的气态氧化物；

3)将氧化后的氧化管放入挤压管中，将挤压管套入真空系统中，待系统真空度达到极限后，破碎氧化管使得土壤样品生成的混合气体经过水捕集阱，以除去水蒸气，余下气体则继续通过CO₂冷阱，使CO₂被冷凝而不可冷凝的杂气则被真空泵抽出；

4)通过加热使步骤3的CO₂释放并引入已知体积的CO₂收集管中，通过CO₂收集管上的压力计读数测量CO₂的生成量，并计算出土壤有机碳含量。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤1的土壤样品用0.5molL^-1HCl进行预处理，去除土壤中的碳酸盐，避免无机碳对测定土壤有机碳含量的影响。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤1的氧化铜为线状氧化铜，在使用氧化铜之前，首先需要对其进行过100目筛，以除去细颗粒状的氧化铜，将过筛后的线状氧化铜放在900℃条件进行预热2小时，以除去氧化铜表面的有机物。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤3的CO₂冷阱温度为-185℃，通过将CO₂冷阱浸入纯液氮得以实现。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤4中将CO₂引入CO₂收集管的方法是通过将CO₂收集管浸入纯液氮得以实现。

10.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤4中压力计所测定出的CO₂压力P，根据公式PV＝nRT计算出CO₂的生成摩尔数n，土壤有机碳含量的计算用公式TOC(％)＝12n/w×100表示，该公式中的w为土壤样品重量，单位为g。