楊翔宇+++王迪+++孫二軍+++李天嬌+++王楠

摘 要：文章研究了去離子水淋洗對(duì)化學(xué)氧化法提取土壤黑碳的影響。實(shí)驗(yàn)表明，去離子水淋洗過(guò)程顯著影響土壤黑碳的提取率；而對(duì)所提取出的黑碳的元素分析影響不大。由于HCl淋洗過(guò)程也可以將土壤中可溶性鹽類(lèi)去除，因此，不建議在土壤黑碳提取過(guò)程中使用去離子水淋洗。

關(guān)鍵詞：黑碳；化學(xué)氧化法；提取

黑碳是指化石燃料、動(dòng)、植物組織等不完全燃燒產(chǎn)生的熱解產(chǎn)物。它與腐殖質(zhì)碳同是土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性碳庫(kù)的組成部分[1]。生物質(zhì)炭屬于黑碳的范疇，且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。目前關(guān)于生物質(zhì)炭的研究主要是從兩個(gè)方面開(kāi)展，一是生物質(zhì)炭的制備，要研究不同材料、不同溫度等不同制備條件等對(duì)生物質(zhì)炭性質(zhì)的影響；二是添加生物質(zhì)炭后對(duì)土壤基本理化性質(zhì)和作物產(chǎn)量的影響[2-5]。而關(guān)于土壤黑碳數(shù)量和結(jié)構(gòu)特征影響的研究甚少，特別是在黑碳提取方法方面的研究鮮有突破，化學(xué)氧化法是能夠滿(mǎn)足黑碳定性和定量研究的有效提取方法，本文即使對(duì)化學(xué)氧化法中去離子水淋洗這一步驟對(duì)黑碳提取的影響進(jìn)行探討。

1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

重鉻酸鉀（AR，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）； 濃硫酸（AR，98%，北京化學(xué)試劑三廠）；氫氟酸（AR，≥40%，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；濃鹽酸（AR，北京化學(xué)試劑三廠）

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

元素分析儀（VARICELⅢ，德國(guó)VARICEL）；分析天平（FA1604，上海雷韻試驗(yàn)儀器制造有限公司）。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 土壤樣品的采集

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

用化學(xué)氧化法對(duì)六個(gè)土壤樣品中的黑碳進(jìn)行提取，將經(jīng)去離子水淋洗和未經(jīng)去離子水淋洗所提取后的樣品進(jìn)行比對(duì)，具體設(shè)計(jì)如表2。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 去離子水淋洗對(duì)土壤黑碳提取率的影響

去離子水淋洗這一步驟的目的在于除去水中可溶性鹽類(lèi)，但是有研究表明黑碳在中性溶液中呈現(xiàn)膠體態(tài)，容易損失。

由表3可知去離子水淋洗對(duì)于黑碳提取率有重要影響，不管是土壤樣品還是土壤與生物質(zhì)炭的混合樣品，6個(gè)樣品在經(jīng)過(guò)去離子水淋洗后，黑碳提取率均顯著下降。特別是砂土與生物質(zhì)炭的混合樣品，由于二者之間僅僅是機(jī)械混合在一起，并沒(méi)有硅酸鹽、碳酸鹽以及黑碳之間的夾雜關(guān)系，因此，直接使用去離子水對(duì)其進(jìn)行淋洗，使得土壤樣品完全曝露在中性溶液中，進(jìn)而可能呈現(xiàn)膠體狀態(tài)而隨著上清液的傾倒而損失。砂土與生物質(zhì)炭混合物樣品在經(jīng)過(guò)去離子水淋洗后，黑碳提取率由42.35%下降到20.16%。公路旁灰土在經(jīng)去離子水淋洗后，黑碳提取率下降也十分明顯，由3.58%降至2.26%，這是由于公路旁灰土中黑碳主要來(lái)源是汽車(chē)尾氣中不完全燃燒的含碳顆粒物，與公路旁灰土也沒(méi)有晶格夾雜的關(guān)系，因此，以去離子水淋洗也會(huì)帶來(lái)黑碳的大量損失。其余土壤樣品由于去離子水的淋洗，黑碳也有所損失，但相比公路旁灰土、砂土和生物質(zhì)炭混合物，不是十分明顯。

3.2 去離子水淋洗對(duì)黑碳元素分析的影響

通過(guò)元素分析發(fā)現(xiàn)，是否淋洗處理土壤樣品，對(duì)所提取出的黑碳組分沒(méi)有明顯影響，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)淋洗處理和沒(méi)有經(jīng)過(guò)淋洗處理的黑碳組分含碳量差異很小，這說(shuō)明，對(duì)于土壤樣品黑碳的提取過(guò)程中，淋洗能夠顯著影響定量測(cè)定，而對(duì)定性測(cè)定的影響并不十分明顯。但是通過(guò)淋洗而損失掉的組分與沒(méi)有損失掉的組分之間是否存在其他化學(xué)結(jié)構(gòu)上的差異還有待進(jìn)一步考證。

4 結(jié)束語(yǔ)

去離子水淋洗過(guò)程顯著影響土壤黑碳的提取率；而對(duì)所提取出的黑碳的元素分析影響不大，由于HCl淋洗過(guò)程也可以將土壤中可溶性鹽類(lèi)去除，因此，不建議在土壤黑碳提取過(guò)程中使用去離子水淋洗。

參考文獻(xiàn)

[1]竇森，周桂玉，楊翔宇，等.生物質(zhì)炭及其與土壤腐殖質(zhì)碳的關(guān)系[J].土壤學(xué)報(bào)，2012，49（4）：796-802.

[2]Kishimoto S， Sugiura G. Charcoal as a soil conditioner[J]. Int Achieve Future，1985，5：12-23.

[3]Iswaran V， Jauhri K S， Sen A. Effect of charcoal， coal and peat on the yield of moong， soybean and pea[J]. Soil Biology and Biochemistry，1980，12（2）：191-192.

[4]曲晶晶，鄭金偉，鄭聚鋒，等.小麥秸稈生物質(zhì)炭對(duì)水稻產(chǎn)量及晚稻氮素利用率的影響[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，28（3）：288-293.

[5]Major J， Rondon M， Molina D， et al. Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol[J].Plant and soil， 2010，333（1-2）：117-128.