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【产品介绍】EcoChem土壤固碳碳元素快检系统

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EcoChem土壤固碳碳元素快检系统,该系统采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术。当激光作用于样品表面时,在极短时间内诱导产生含有样品物质的等离子体,等离子体产生的过程中,发射出带有样品元素信息的发射光谱,通过检测这些发射光谱,得到样品的元素信息。这种技术被称为激光诱导击穿光谱技术LIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy),俗称激光光谱元素分析技术,检测限可达ppm级。测量的元素可覆盖元素周期表中的大部分元素。激光能量200mJ@1064nm,能量输出0-100%可调;重现率20Hz;光斑大小20-200μm连续可调;检测器谱宽190-1040nm。










      土壤碳储量是土壤中碳的总量,一般是通过模型估算得到的。但具体到某一地块土壤的碳储量,则可以用地块样地采样来测定总碳含量。土壤有很大的固碳潜力,不同土壤层面的碳储量也不同。通常采集0-20cm的土样测量,即为耕作层的碳储量。土壤固碳中碳元素的检测有很多传统方法,其中激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种最快速的检测手段。


从碳储量来看,储量最丰富的为粗骨土和棕壤,潮土和褐土储量也较丰富。还有水稻土、砂礓黑土、石质土等,也具有较好的固碳效应。我们取棕壤为实验对象,利用EcoChem土壤固碳碳元素快检系统研究碳元素的光谱特性、快速测量方法、标准曲线的制作以及全碳含量的计算等。我们取0-20cm的棕壤土样进行实验。土壤过筛烘干后,进行压片处理,压力20吨,保压时间5分钟。

 

碳元素的特征谱线是247.9nm,见左上图,信号强且易于识别,我们对样品进行100次测量,激光频率为20Hz,整个实验时间不到1分钟,实验速度远远快于其他测量方法,真正实现元素快检。从右上图可以看出,对于同一个样品测试100次所得碳元素含量离散较大,这是由于激光脉冲间能量起伏及自吸收所造成的。为了消除这种影响,要进行规范化处理,即用碳的谱线强度除以整个等离子体发射光谱的强度。经规范化处理后的数据结果见右上图中空心圆所示,明显可以看出数据离散性变小。

 


取7个标准样品进行定标,拟合出碳元素测量的定标曲线,见左上图所示,相关系数R为0.996。为了验证标准曲线进行元素含量预测的准确度,我们另外取5个样品进行含量反演实验,结果如右上图所示。测试结果重复性较好,测量值的绝对误差小于等于1.42%。确定了标准曲线,我们就可以大批量对待测土壤样品中碳元素的实际含量进行计算了。当然根据需要,我们也可以使用同样方法测量土壤中的其他各种元素的含量。


本系统可以快速研究碳元素的元素光谱特性、元素含量的快检、光谱数据后期处理以及优化提高碳元素分析精度的办法等。使得碳元素的快检在土壤固碳中得以实现。激光诱导击穿光谱技术作为一种新兴的、快速的、微损的化学分析技术,具有目前传统仪器不具备的更多功能,随着这一技术的发展,它必将在生态样品元素分析领域、土壤固碳研究中发挥越来越重要的作用。

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