출처: 마가렛 노동자와 킴벌리 프라이의 실험실 - 데폴 대학
원소 분석은 재료의 원소 조성을 결정하는 데 사용되는 방법입니다. 토양과 같은 환경 샘플에서 과학자들은 특히 생태학적으로 중요한 두 요소인 질소와 탄소의 양에 관심이 있습니다. 플래시 연소 기술에 의한 원소 분석은 고온 챔버에서 연소를 통해 촉매로 시료를 산화시킴으로써 작동한다. 연소 제품은 N2 및 CO2로 감소하고 열 전도도 검출기로 검출됩니다.
총 질소 측정(Kjeldahl method) 및 총 탄소 측정(Walkley-Black, Heanes 또는 Leco 방법)에 대한 다른 방법과 달리, 플래시 연소 기술은 독성 화학 물질을 사용하지 않으므로 사용하기가 훨씬 안전합니다.
이 비디오는 Thermo Fisher Scientific의 플래시 EA 1112 기기를 사용하여 연소 기반 원소 분석을 시연합니다.
토양 샘플은 주석 디스크에 배치되고 산화 촉매가 있는 동안 산소 환경에서 900°C 이상의 산소 환경에서 연소되는 자동 샘플러를 통해 산화 반응기로 떨어졌다. 샘플내의 탄소는 이산화탄소로 변환되고 질소는 질소 가스 및 일부 질소 산화물로 변환됩니다.
C + O2 → CO2
4 N + x O2 → N2 + 2 NOx
헬륨 가스는 질소 산화물을 질소 가스로 줄이고 과도한 산소를 제거하는 구리로 채워진 두 번째 반응 튜브로 이러한 제품을 운반합니다. 이것은 680 °C에서 완료됩니다.
NOx + Cu → N2 + CuO
O2 + Cu → CuO
가스 스트림은 과염소산 마그네슘으로 채워진 필터를 통해 흐르며, 스트림이 가스 크로마토그래프 열에 도달하기 전에 수증기를 제거합니다.
N2는 약 110초에 먼저 가스 크로마토그래피 컬럼을 빠져나와 CO2가 약 190초에 종료됩니다. 아스파르산을 사용하여 생성된 표준 곡선을 사용하여 토양 샘플의 %N 및 %C를 결정할 수 있습니다.
1. 토양 샘플 준비
2. 계측기 매개 변수 설정
3. 표준 곡선 만들기
4. 토양 샘플로 자동 샘플러를 적재
5. 샘플 실행
그림 1. 플래시 EA 1112 매개 변수 설정 화면 1.
그림 2. 플래시 EA 1112 매개 변수 설정 화면 2.
그림 3. 플래시 EA 1112 매개 변수 설정 화면 3.
그림 4. 집게가 있는 주석 디스크를 제거합니다.
그림 5. 주석 디스크는 밀봉 장치를 사용하여 컵 모양으로 성형.
그림 6. 자동 샘플러에 배치되는 주석 패키지입니다.
각 샘플에 대한 크로마토그램은 샘플에서 질소및 탄소의 양을 나타내는 것으로 생산된다(도7).
샘플 크로마토그램의 각 봉우리에서 곡선 아래 영역은 표준 곡선(그림8 및 9)과비교되며 샘플내의 질소 및 탄소의 양이 계산됩니다. 원래 샘플의 중량에 따라 %N 및 %C가 계산됩니다(그림10).
이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 7. 질소와 탄소 피크를 보여주는 크로마토그램.
그림 8. 질소에 대한 분석 표준 곡선.
그림 9. 탄소에 대한 분석 표준 곡선.
그림 10. 원래 샘플의 중량에 따라 %N 및 %C의 계산.
토양에서 탄소 대 질소(C:N) 비율은 토양 샘플에서 질소 질량에 대한 탄소 질량의 비율이다. 토양의 C:N 비율과 토양에 넣어 아무것도 (작물 잔류물 덮개 등) 작물 잔류물 분해 및 영양 순환에 영향을 미칠 수 있습니다. 토양 미생물은 약 8:1의 C:N 비율을 가지고 있습니다. 이 비율을 유지하려면 환경에서 탄소와 질소를 획득해야 합니다. 그러나 미생물이 획득하는 탄소 중 일부는 신체 유지 보수에 필요한 것 외에도 에너지원으로 사용해야 하기 때문에 미생물은 약 24:1의 C:N 비율을 필요로 합니다. 24:1 이상의 C:N 비율로 잎 쓰레기 또는 토양 덮개가 토양에 놓이면(예를 들어,C:N 비율이 57:1인 옥수수 스토버) 미생물은 쓰레기 물질을 분해하기 위해 토양에서 질소를 사용해야 합니다. 이것은 토양에 있는 질소 적자를 초래합니다. 잎 쓰레기 또는 토양 덮개가 24:1 미만의 C:N 비율로 토양에 놓이면(예를들어,C:N 비율이 13:1인 알팔파 건초), 쓰레기 물질의 분해 후 남은 질소가 있을 것이며, 이는 영양분으로 토양으로 방출될 것이다.
원소 분석은 토양 샘플의 C:N 비율을 결정하는 데 사용될 뿐만 아니라 나무 잎 및 작물 잔류물과 같은 식물 재료의 C:N 비율을 결정하는 데 사용할 수도 있습니다. 이 정보는 농부들이 어떤 종류의 작물 커버를 사용할지 결정하는 데 도움이 되는 데 중요합니다. 토양을 덮기 위해 첨가된 작물 잔류물의 C:N 비율은 잔류물이 얼마나 빨리 분해되는지에 영향을 미칩니다. 이것은 토양이 원하는 시간 동안 보호되는지 여부에 대한 의미가 있습니다.
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