CN105900746A - 原状土壤的灭活处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种原状土壤的灭活处理方法，包括原状土壤的取样，原状土壤的包裹处理和高压蒸汽灭活处理的步骤。本发明采用TPU防水透气膜与纱布相结合的包裹方式，减少外界水分进入土壤，在对原状土壤灭活处理的同时，可最大程度上克服由于过多水蒸气进入土壤导致的土壤含水量增加的难题，是对现有方法的改进与创新，在土壤直接吸收大气CO2的碳通量观测研究中，能够最大限度降低原状、灭活的土壤的含水量的改变，为准确判定土壤直接吸收CO2的能力及解释其吸收过程有着十分重要的意义。

Description

原状土壤的灭活处理方法
技术领域
本发明涉及土壤环境检测领域，具体地说，涉及一种原状土壤的灭活处理方法。
背景技术
近年来的研究表明，土壤具有直接吸收大气CO2的现象(Ball et al.,2009；Xie et al.,2009；Ma et al.,2014；Liu et al.,2015a)。在对这种现象进行土壤碳通量的研究中，为避免土壤微生物的影响，多采用对原状土壤进行灭活处理(Xie et al.,2009；Ma et al.,2013；Liu et al.,2015b；马杰等,2014)，由于其灭活方法的缘故，对原状土壤的含水量影响很大。含水量的改变会影响土壤直接吸收CO2的能力及对吸收过程的解释(Fa et al.,2016)。因此，为了更准确、深入的监测土壤吸收大气CO2的现象，有必要对现有的研究方法进行改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有高温高压灭活处理土壤方法中存在的由于过多水蒸气进入土壤导致的土壤含水量增加的问题，提供一种原状土壤的灭活处理新方法，
为了实现本发明目的，本发明提供的原状土壤的灭活处理方法，包括原状土壤的取样，原状土壤的包裹处理和高压蒸汽灭活处理的步骤；其中，采用TPU防水透气膜与纱布相结合的包裹方式。
原状土壤的取样操作如下：将钢制土壤环刀垂直地插入地下，进行封底处理，并盖顶盖，获取待灭活的原状土壤。
原状土壤的包裹处理操作如下：先采用纱布对土壤环刀进行包裹，再用TPU防水透气膜进行包裹，最后采用纱布包裹，形成纱布—TPU防水透气膜—纱布包裹处理的方式。
优选地，原状土壤的包裹处理操作如下：先采用双层纱布对土壤环刀进行包裹，再用双层TPU防水透气膜进行包裹，最后采用双层纱布包裹。
本发明中所用土壤环刀的规格为内径20cm，高20cm，壁厚0.2cm(其内径大小便于采用碳通量测量系统进行碳通量观测)，钢制土壤环刀所用底盖和顶盖规格为内径20.5cm，壁厚0.2cm。所述底盖设有铁丝制作的拉手，便于移动、搬运土壤样品。为使所述土壤环刀便于插入土中，插入地下的所述土壤环刀一端打磨为环刀状尖端。
取样时，在插入地下的土壤环刀一侧开挖30cm×30cm的土坑，将底盖平放于坑中，然后平移土壤环刀至底盖上，实现土壤环刀底部密封。
本发明采用低透性TPU防水透气膜，所述低透性TPU防水透气膜的厚度为0.5-1mm，透湿度≥8000g m-2d-1，耐水压≥10000mmH2O(毫米水柱)，伸长率≥600％。
所述TPU防水透气膜表面透气微孔孔径远小于纱布的孔径，随着灭菌器内温度的增加，水蒸汽的扩散，所述TPU防水透气膜能够减少进入原状土壤的水蒸汽。
本发明中所用纱布和TPU防水透气膜尺寸均为100cm×100cm，末端采用交叉的方式铺平，以增加密封性。
前述的方法，将经过包裹处理的原状土壤放入高压蒸汽灭菌器中，于120-130℃，0.15-0.20MPa条件下灭活处理8-12h。优选于130℃，0.15MPa条件下灭活处理12h。
本发明采用防水透气膜与纱布相结合的包裹方式，减少外界水分进入土壤，在对原状土壤灭活处理的同时，降低外界水分对土壤含水量的影响。通过纱布—TPU防水透气膜—纱布包裹处理的方式，其优点在于，在高温下(＞120℃)，所述TPU防水透气膜具有热贴合的效果，将所述TPU防水透气膜内外侧纱布紧密贴合，形成致密层，同时高温条件下，所述原状土壤包裹层外水蒸汽含量远高于原状土壤中，致密包裹层减少了进入土壤的水蒸汽的量。随着土壤环刀中温度的升高，土壤水分迅速汽化，进一步降低了灭菌器内水蒸汽进入土壤中。
本发明提供的原状土壤的灭活处理方法，可最大程度上克服由于过多水蒸气进入土壤导致的土壤含水量增加的难题，是对现有方法的改进与创新，在土壤直接吸收大气CO2的碳通量观测研究中，能够最大限度降低原状、灭活的土壤的含水量的改变，为准确判定土壤直接吸收CO2的能力及解释其吸收过程有着十分重要的意义。
附图说明
图1为本发明实施例2的试验流程图。
图2为本发明实施例2中经过不同原状土壤的灭活方式处理后的土壤含水量箱式图，不同英文字母表示P值为0.01水平下显著性差异分析结果。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
本发明中使用的TPU防水透气膜购自北京源拓伟业高分子材料科技有限公司，商品编号3920999090。
实施例1 原状土壤的灭活处理方法
包括以下步骤：
1、原状土壤的取样：采用土壤环刀垂直地表砸入地下，进行封底处理获取原状土壤，并盖上所述土壤环刀的顶盖，获取待灭活的原状土壤。
2、原状土壤的包裹处理：先采用双层纱布对所述土壤环刀进行包裹，再用双层TPU防水透气膜进行包裹，最后采用双层纱布包裹，形成纱布—TPU防水透气膜—纱布包裹处理的方式。末端采用交叉的方式铺平，以增加密封性。所述纱布和所述TPU防水透气膜尺寸均为100cm×100cm。
3、高压蒸汽灭活处理：将经过包裹处理的所述原状土壤放入高压蒸汽灭菌器中在高压蒸汽环境中进行灭活处理。温度设置为130℃，压力为0.15MPa，时间为12h。
所用的钢制土壤环刀，规格为内径20cm，高20cm，壁厚0.2cm，其内径大小便于采用碳通量观测系统进行碳通量观测。所述土壤环刀的底盖和顶盖，规格为内径20.5cm，壁厚0.2cm。所述底盖设有铁丝制作的拉手，便于移动、搬运土壤样品。为使所述土壤环刀便于插入土中，插入地下的所述土壤环刀一端打磨为环刀状尖端。
所述封底处理是指在砸入地下的所述土壤环刀一侧开挖30cm×30cm的土坑，将所述底盖平放于坑中，然后平移所述土壤环刀至底盖上，实现所述土壤环刀底部密封。
由于TPU防水透气膜表面透气微孔孔径远小于纱布的孔径，随着灭菌器内温度的增加，水蒸汽的扩散，所述TPU防水透气膜能够减少进入原状土壤的水蒸汽。
采用纱布—TPU防水透气膜—纱布包裹处理的方式，其优点在于，在高温下(＞120℃)，所述TPU防水透气膜具有热贴合的效果，将所述TPU防水透气膜内外侧纱布紧密贴合，形成致密层，同时高温条件下，所述原状土壤包裹层外水蒸汽含量远高于原状土壤中，致密包裹层减少了进入土壤的水蒸汽的量。随着土壤环刀中温度的升高，土壤水分迅速汽化，进一步降低了灭菌器内水蒸汽进入土壤中。
为减少进入土壤环刀内的水蒸汽的量，所用TPU防水透气膜为厚度0.5mm的低透性防水透气膜，透湿度≥8000g m-2d-1，耐水压≥10000mmH2O，伸长率≥600％。
实施例2 烘干法验证该原状土壤灭活方法的效果
利用高温高压灭活处理进行原状土壤灭活的方法，包括以下步骤(试验流程见图1)：
1、原状土壤的取样：采用12个土壤环刀垂直地表砸入地下，进行封底处理获取原状土壤，并盖顶盖，获取待灭活的原状土壤样品。
2、原状土壤的包裹处理，随机选取6个待灭活原状土壤样品，先采用双层纱布对土壤环刀进行包裹，再用双层TPU防水透气膜进行包裹，最后采用双层纱布包裹，形成纱布—TPU防水透气膜—纱布包裹处理的方式。另外6个待灭活原状土壤样品，采用六层纱布直接包裹。末端采用交叉的方式铺平，以增加密封性。
3、高压蒸汽灭活处理，将经过包裹处理的所述原状土壤放入高压蒸汽灭菌器中在高压蒸汽环境中进行灭活处理。温度设置为130℃，压力为0.15MPa，时间为12h。
4、采用烘干法分别测定未灭活原状土壤(S1)、纱布—TPU防水透气膜—纱布包裹处理土壤(S2)和六层纱布包裹处理土壤(S3)的土壤含水量，比较不同处理含水量的变化，从而确定原状土壤灭活方法的可行性。
结果见图2，图1为上述未灭活原状土壤(S1)、纱布—TPU防水透气膜—纱布包裹处理土壤(S2)和六层纱布包裹处理土壤(S3)的土壤含水量箱式图，不同英文字母表示P值为0.01水平下显著性差异分析结果。灭活处理共进行9次，每个处理各获取9组数据。
从图2可以看出，未灭活原状土壤含水量为3.53％，纱布—TPU防水透气膜—纱布包裹处理土壤含水量为4.02％，纱布—TPU防水透气膜—纱布包裹处理土壤含水量为16.20％。S1与S2无显著性差异，而S3与S1，S2均具有极显著性差异。
可见，本发明采用的灭活土壤包裹处理方式优于采用单纯纱布包裹的处理方式，因此采用本发明所提出的原状土壤灭活处理的方法可有效减少进入原状土壤的水蒸汽，在土壤直接吸收大气CO2的碳通量观测研究中，能够最大限度降低原状、灭活的土壤的含水量的改变，为准确判定土壤直接吸收CO2的能力及解释其吸收过程具有重要的意义。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
参考文献
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Claims (9)

1.原状土壤的灭活处理方法，其特征在于，包括原状土壤的取样，原状土壤的包裹处理和高压蒸汽灭活处理的步骤；
其中，采用TPU防水透气膜与纱布相结合的包裹方式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，原状土壤的取样操作如下：将钢制土壤环刀垂直地插入地下，进行封底处理，并盖顶盖，获取待灭活的原状土壤；
原状土壤的包裹处理操作如下：先采用纱布对土壤环刀进行包裹，再用TPU防水透气膜进行包裹，最后采用纱布包裹，形成纱布—TPU防水透气膜—纱布包裹处理的方式。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，原状土壤的包裹处理操作如下：先采用双层纱布对土壤环刀进行包裹，再用双层TPU防水透气膜进行包裹，最后采用双层纱布包裹。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述土壤环刀的规格为内径20cm，高20cm，壁厚0.2cm，钢制土壤环刀所用底盖和顶盖规格为内径20.5cm，壁厚0.2cm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，取样时，在插入地下的土壤环刀一侧开挖30cm×30cm的土坑，将底盖平放于坑中，然后平移土壤环刀至底盖上，实现土壤环刀底部密封。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，采用低透性TPU防水透气膜，所述低透性TPU防水透气膜的厚度为0.5-1mm，透湿度≥8000g m-2d-1，耐水压≥10000mmH2O，伸长率≥600％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，纱布和TPU防水透气膜尺寸均为100cm×100cm，末端采用交叉的方式铺平，以增加密封性。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，将经过包裹处理的原状土壤放入高压蒸汽灭菌器中，于120-130℃，0.15-0.20MPa条件下灭活处理8-12h。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，将经过包裹处理的原状土壤放入高压蒸汽灭菌器中，于130℃，0.15MPa条件下灭活处理12h。
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