TY - CONF

T1 - Применение анализатора LECO CHN628 для определения содержания углерода в высококарбонатных малогумусных образцах почв

AU - Рюмин, Александр Георгиевич

AU - Булышева, Анна Михайловна

AU - Мякшина, Т.Н.

N1 - Conference code: 21

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Использование современных инструментальных методов исследования почвенных образцов позволяет получать результаты в сжатые сроки, с высокой точностью и воспроизводимостью. В то же время сложность оборудования, необходимость контролировать большое количество параметров приборов, индивидуальные особенности анализируемых проб, их качественный и количественный состав, матричные влияния могут отразиться на получаемых результатах.Нами были проанализированы образцы из профилей агрочерноземов сегрегационных постагрогенных и пахотных Ростовской области (окрестности х. Недвиговка, ландшафтный заказник «Степи Приазовья») на анализаторе углерода, водорода и азота Leco CHN628. Было проанализировано по 15 образцов из 5 почвенных профилей (всего 75 проб). Образцы для анализа были растерты и просеяны через сито с ячеей 0.25 мм. В этих же образцах содержание углерода карбонатов определяли манометрически в герметичных сосудах с резиновыми пробками, куда приливали 10 % HCl и проводили измерения после 1 часа реакции с ней.Изначально предполагалось, что образцы в печи CHN-анализатора, где температура составляет 950 °C, полностью разрушатся в среде кислорода, и будут получены данные по общему содержанию углерода, т.е. углероду органических соединений и карбонатов. Для всех профилей было получено закономерное уменьшение содержания общего углерода с глубиной. После сравнения результатов с содержанием углерода карбонатов, а также расчета углерода органических соединений по разнице между содержанием общего углерода и углеродом карбонатов стало очевидно, что для нижних слоев (глубина более 80 см) в большинстве случаев мы получаем отрицательные значения. Т.к. методика определения углерода карбонатов хорошо отработана, результаты согласуются с полученными на других образцах и с литературными данными, стало понятно, что проблема именно в данных CHN-анализатора. Дополнительно общий углерод был сделан методом мокрого озоления по Антоновой-Скалабян-Сучилкиной (Орлов Д.С., Гришина Л.А., 1981), количество выделившегося в сосудах СО2 определяли хроматографически и затем пересчитывали в углерод. Для верхних, наиболее гумусированных образцов, результаты обоих методов (ин-струментального и химического) были сравнимы, либо содержание общего углерода было выше для инструментального метода. Инструментальный метод, проводимый при высокой температуре и в токе кисло-рода, позволяет окислить и т.н. «black carbon», который, очевидно, недоокисляется при химическом методе. В нижних горизонтах химический метод показывал существенно более высокие результаты. Стало очевидно, что прибор плохо определяет общий углерод для нижних горизонтов почв, в которых при низком содержании углерода органических соединений высоко содержание углерода карбонатов.Были выдвинуты следующие предположения относительно недоопределения углерода: неверная калибровка; неоднородные образцы; слишком большие навески, которые не успевают выгорать за время, отведенное на анализ; неоднородность температуры в печи, куда попа-дают пробы и др.Визуально было отмечено, что пробы верхних горизонтов сгорают с яркой вспышкой, температура в печи повышается, а при разложении малогумусированных образцов нижних горизонтов реакция идет вяло, в печи падает температура, отдельные всполохи наблюдаются даже в конце стадии сжигания, а ток кислорода не только не способствует сгоранию пробы, но дополнительно охлаждает ее.Серия специальных экспериментов позволила предложить наилучшие параметры и подходы к получению адекватных результатов анализа. Температура сжигания была поднята до 1000 °C. Немного глубже поставлен тигель, в котором происходит сжигание образца, что позволяет образцу лучше прогреваться и быстрее выгорать. Также была изменена последовательность внесения образцов – от нижнего слоя к верхнему по профилю почвы. Т.е., в первую очередь были проанализированы образцы с низким содержанием органического углерода, что позволяет им попадать в более горячую (нижнюю) часть тигля и более полно выгорать. В последнюю очередь анализировались образцы, которые и так способствовали повышению температуры за счет наличия относительно легкоокисляемого в токе кислорода органического вещества. Также была уменьшена навеска, что, с одной стороны, уменьшает количество аналита (определяемого элемента), а, с другой, способствует более быстрому прогреванию образца и его полному сжиганию. При заполнении тигля более чем наполовину его заменяли на новый.Можно сделать заключение, что применяя указанные выше под-ходы для нижних слоев почв при инструментальном измерении, содержание углерода в пределах ошибки определения сравнялось с тем, что было получено химическим методом. Т.е. для безгумусных образцов анализ на приборе Leco CHN628 позволяет определять содержание углерода карбонатов. Верхние слои дают очень хорошую сходимость результатов с полученными ранее (по стандартной методике) – различия редко превышают 3 относительных процента, т.е. для таких образцов изменение методики не обязательно.Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 16-05-00669а.

AB - Использование современных инструментальных методов исследования почвенных образцов позволяет получать результаты в сжатые сроки, с высокой точностью и воспроизводимостью. В то же время сложность оборудования, необходимость контролировать большое количество параметров приборов, индивидуальные особенности анализируемых проб, их качественный и количественный состав, матричные влияния могут отразиться на получаемых результатах.Нами были проанализированы образцы из профилей агрочерноземов сегрегационных постагрогенных и пахотных Ростовской области (окрестности х. Недвиговка, ландшафтный заказник «Степи Приазовья») на анализаторе углерода, водорода и азота Leco CHN628. Было проанализировано по 15 образцов из 5 почвенных профилей (всего 75 проб). Образцы для анализа были растерты и просеяны через сито с ячеей 0.25 мм. В этих же образцах содержание углерода карбонатов определяли манометрически в герметичных сосудах с резиновыми пробками, куда приливали 10 % HCl и проводили измерения после 1 часа реакции с ней.Изначально предполагалось, что образцы в печи CHN-анализатора, где температура составляет 950 °C, полностью разрушатся в среде кислорода, и будут получены данные по общему содержанию углерода, т.е. углероду органических соединений и карбонатов. Для всех профилей было получено закономерное уменьшение содержания общего углерода с глубиной. После сравнения результатов с содержанием углерода карбонатов, а также расчета углерода органических соединений по разнице между содержанием общего углерода и углеродом карбонатов стало очевидно, что для нижних слоев (глубина более 80 см) в большинстве случаев мы получаем отрицательные значения. Т.к. методика определения углерода карбонатов хорошо отработана, результаты согласуются с полученными на других образцах и с литературными данными, стало понятно, что проблема именно в данных CHN-анализатора. Дополнительно общий углерод был сделан методом мокрого озоления по Антоновой-Скалабян-Сучилкиной (Орлов Д.С., Гришина Л.А., 1981), количество выделившегося в сосудах СО2 определяли хроматографически и затем пересчитывали в углерод. Для верхних, наиболее гумусированных образцов, результаты обоих методов (ин-струментального и химического) были сравнимы, либо содержание общего углерода было выше для инструментального метода. Инструментальный метод, проводимый при высокой температуре и в токе кисло-рода, позволяет окислить и т.н. «black carbon», который, очевидно, недоокисляется при химическом методе. В нижних горизонтах химический метод показывал существенно более высокие результаты. Стало очевидно, что прибор плохо определяет общий углерод для нижних горизонтов почв, в которых при низком содержании углерода органических соединений высоко содержание углерода карбонатов.Были выдвинуты следующие предположения относительно недоопределения углерода: неверная калибровка; неоднородные образцы; слишком большие навески, которые не успевают выгорать за время, отведенное на анализ; неоднородность температуры в печи, куда попа-дают пробы и др.Визуально было отмечено, что пробы верхних горизонтов сгорают с яркой вспышкой, температура в печи повышается, а при разложении малогумусированных образцов нижних горизонтов реакция идет вяло, в печи падает температура, отдельные всполохи наблюдаются даже в конце стадии сжигания, а ток кислорода не только не способствует сгоранию пробы, но дополнительно охлаждает ее.Серия специальных экспериментов позволила предложить наилучшие параметры и подходы к получению адекватных результатов анализа. Температура сжигания была поднята до 1000 °C. Немного глубже поставлен тигель, в котором происходит сжигание образца, что позволяет образцу лучше прогреваться и быстрее выгорать. Также была изменена последовательность внесения образцов – от нижнего слоя к верхнему по профилю почвы. Т.е., в первую очередь были проанализированы образцы с низким содержанием органического углерода, что позволяет им попадать в более горячую (нижнюю) часть тигля и более полно выгорать. В последнюю очередь анализировались образцы, которые и так способствовали повышению температуры за счет наличия относительно легкоокисляемого в токе кислорода органического вещества. Также была уменьшена навеска, что, с одной стороны, уменьшает количество аналита (определяемого элемента), а, с другой, способствует более быстрому прогреванию образца и его полному сжиганию. При заполнении тигля более чем наполовину его заменяли на новый.Можно сделать заключение, что применяя указанные выше под-ходы для нижних слоев почв при инструментальном измерении, содержание углерода в пределах ошибки определения сравнялось с тем, что было получено химическим методом. Т.е. для безгумусных образцов анализ на приборе Leco CHN628 позволяет определять содержание углерода карбонатов. Верхние слои дают очень хорошую сходимость результатов с полученными ранее (по стандартной методике) – различия редко превышают 3 относительных процента, т.е. для таких образцов изменение методики не обязательно.Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 16-05-00669а.

M3 - материалы

SP - 400

EP - 402

T2 - XXI Докучаевские молодежные чтения

Y2 - 28 February 2018 through 3 March 2018

ER -