CN111122685B - 一种红树林沉积物有机碳量的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红树林沉积物有机碳量的检测方法。该方法包括以下步骤：红树林沉积物处理，电极表面红树林沉积物修饰，红树林沉积的电化学信号采集，通过不同深度的红树林沉积物电化学信号采集中有机碳信号总和除以析氧信号，计算有机碳电化学响应系数P1，通过不同深度的红树林沉积物电化学信号采集中氧化态有机碳还原信号总和除以有机碳氧化信号总和，计算可还原有机碳电化学响应系数P2，以及通过P2和P1数值比值，判断不同深度红树林沉积物中有机碳含量的程度。本方法具有操作步骤简单，检测成本低，检测结果准确等优点。

Description

一种红树林沉积物有机碳量的检测方法
技术领域
本发明属于环境和地质评价领域，特别是涉及一种红树林沉积物有机碳量的检测方法。
背景技术
海岸植被系统在碳循环中的重要性日益得到承认，在陆地-海洋界面沉积物的有机质积累方面发挥了重要作用。这种由植被驱动的碳循环还调节着许多生物地球化学过程。沉积物的有机质已被证明是生物地球化学电子转移反应中的一个组成部分。沉积有机质的氧化还原在生物地球化学过程中起着至关重要的作用。它的组分可以作为微生物代谢过程中的中间体，进而促进多氧化态金属的循环。尽管红树林系统仅占全球沿海地区的1％，但红树林沉积物可能会积聚15％至25％的沿海有机碳。红树林湿地土壤因缺氧环境而积累大量有机碳，形成一个巨大的碳库，参与全球碳循环。
红树林植被部分有机碳总量是通过测定植被生物量实现的，在生物量的基础上乘以植被含碳系数计算其有机碳总量。异速生长方程法是测定红树林生物量最常用的方法，是以生物量清查为基础。选取样木分别对地上和地下部分的生物量进行实测。地上部分通过分割树木，对植物不同器官的生物量测定后加权得出整个株系的生物量。异速生长方程法能够快速地估算大尺度区域的红树林生物量，同时不会造成大面积的植被破坏。然而，这些方法都是对植物部分有机碳量的研究，未对沉积物中有机碳进行研究。
为有效提高红树林沉积物中有机碳量的测定和评价，将不同深度沉积物的有机碳量指标红树林整体的储碳评价中很有必要。
发明内容
本发明的目的是针对红树林沉积物中有机碳分析的现状，利用电化学固载微粒技术，发明了一种廉价、简便、可实地操作的对红树林不同深度沉积物微粒中的有机碳量进行检测的方法。
一种红树林沉积物有机碳量的检测方法，包括如下步骤：
(1)红树林沉积物处理：用土壤取样器取一定量的不同深度的红树林沉积物样品移至离心管中，加入一定量的乙醇溶液，放置于超声机中进行超声分散；
(2)电极表面红树林沉积物修饰：取适量所述红树林沉积物的乙醇分散液，用移液枪滴涂于玻碳电极表面，等待乙醇在室温中挥发后获得红树林沉积物修饰的电极；
(3)红树林沉积的电化学信号采集：将所述红树林沉积物修饰电极、参比电极、对比电极一起置于pH为4.5的醋酸缓冲溶液中进行循环伏安扫描；
(4)通过不同深度的红树林沉积物电化学信号采集中有机碳信号总和除以析氧信号，计算有机碳电化学响应系数P1；
(5)通过不同深度的红树林沉积物电化学信号采集中氧化态有机碳还原信号总和除以有机碳氧化信号总和，计算可还原有机碳电化学响应系数P2；
(6)通过P2和P1数值比值，判断不同深度红树林沉积物中有机碳含量的程度；若P2和P1数值比值大于3，代表沉积物中总有机碳较高；若P2和P1数值比值在2.0～3.0之间，代表沉积物中总有机碳正常；若P2和P1数值比值小于2.0，代表沉积物中总有机碳较少。
优选的，步骤(1)中所述的红树林沉积物样品为5～100mg。
优选的，步骤(1)中超声分散的功率为100～1000W，超声频率为20kHz。
优选的，步骤(1)中乙醇溶液的体积为2～10mL。
优选的，步骤(2)中的红树林沉积物的乙醇分散液为1～5μL。
优选的，步骤(3)中所述循环伏安扫描区间为-1.2～1.2V，扫描速度为20～100mV/s。
优选的，步骤(3)中的参比电极为银/氯化银电极，或者饱和甘汞电极。
优选的，步骤(3)中的对比电极为铂片电极，或者铂丝电极。
优选的，步骤(4)中有机碳信号所在电位分布为正向扫描中0.6～0.8V和1.0～1.15V，以及反向扫描中-0.3～-0.5V和-0.8～-1.0V。
优选的，步骤(4)中析氧信号所在电位为1.2V。
优选的，步骤(5)中有机碳氧化信号所在电位分布为正向扫描中0.6～0.8V和1.0～1.15V，氧化态有机碳还原信号所在电位分布为反向扫描中-0.3～-0.5V和-0.8～-1.0V。
本发明具有的有益效果是：
1.本发明提出的红树林沉积物的有机碳量检测方法无需繁复的样品处理方法，只需乙醇进行简单萃取。
2.本发明提出电化学检测方法由于操作简便，实验时间短，适合用于采样实地检测。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
除非另作定义，本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例1珠江口红树林沼泽有机碳量的检测
(1)取20cm深处红树林沉积物20mg样品移至离心管中，加入5mL乙醇溶液，放置于200W超声机中进行2min超声分散。
(2)取2μL上述红树林沉积物的乙醇分散液，用移液枪滴涂于玻碳电极表面，等待乙醇在室温中挥发后获得红树林沉积物修饰的电极。
(3)将所述红树林沉积物修饰电极、银/氯化银电极、铂片电极一起置于pH为4.5的醋酸缓冲溶液中进行循环伏安扫描，扫描区间为-1.2～1.2V，扫描速度为50mV/s。
(4)将正向扫描中0.71V，1.11V，反向扫描中-0.36V和-0.91V的电流值判定为有机碳信号。将1.2V的电流值判定为析氧信号，计算P1值为0.73.
(5)将正向扫描中0.71V，1.11V的电流值判定为有机碳氧化信号，将-0.36V和-0.91V的电流值判定为氧化态有机碳还原信号，计算P2值为1.88.
(6)P2和P1数值比值为，2.57，代表沉积物中总有机碳正常。
实施例2雷州新寮岛北部红树林沼泽有机碳量的检测
(1)取5cm处红树林沉积物10mg样品移至离心管中，加入2.5mL乙醇溶液，放置于200W超声机中进行2min超声分散。
(2)取3μL上述红树林沉积物的乙醇分散液，用移液枪滴涂于玻碳电极表面，等待乙醇在室温中挥发后获得红树林沉积物修饰的电极。
(3)将所述红树林沉积物修饰电极、银/氯化银电极、铂片电极一起置于pH为4.5的醋酸缓冲溶液中进行循环伏安扫描，扫描区间为-1.2～1.2V，扫描速度为100mV/s。
(4)将正向扫描中0.73V，1.07V，反向扫描中-0.35V和-0.90V的电流值判定为有机碳信号。将1.2V的电流值判定为析氧信号，计算P1值为0.61.
(5)将正向扫描中0.73V，1.07V的电流值判定为有机碳氧化信号，将-0.35V和-0.90V的电流值判定为氧化态有机碳还原信号，计算P2值为2.08.
(6)P2和P1数值比值为，3.41，代表沉积物中总有机碳含量较高。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。

Claims (10)

1.一种红树林沉积物有机碳量的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)红树林沉积物处理：用土壤取样器取一定量的不同深度的红树林沉积物样品移至离心管中，加入一定量的乙醇溶液，放置于超声机中进行超声分散；
(2)电极表面红树林沉积物修饰：取适量所述红树林沉积物的乙醇分散液，用移液枪滴涂于玻碳电极表面，等待乙醇在室温中挥发后获得红树林沉积物修饰的电极；
(3)红树林沉积的电化学信号采集：将所述红树林沉积物修饰电极、参比电极、对比电极一起置于pH为4.5的醋酸缓冲溶液中进行循环伏安扫描；
(4)通过不同深度的红树林沉积物电化学信号采集中有机碳信号总和除以析氧信号，计算有机碳电化学响应系数P1；
(5)通过不同深度的红树林沉积物电化学信号采集中氧化态有机碳还原信号总和除以有机碳氧化信号总和，计算可还原有机碳电化学响应系数P2；
(6)通过P2和P1数值比值，判断不同深度红树林沉积物中有机碳含量的程度；若P2和P1数值比值大于3，代表沉积物中总有机碳较高；若P2和P1数值比值在2.0～3.0之间，代表沉积物中总有机碳正常；若P2和P1数值比值小于2.0，代表沉积物中总有机碳较少。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中所述的红树林沉积物样品为5～100mg。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中超声分散的功率为100～1000W，超声频率为20kHz。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中乙醇溶液的体积为2～10mL。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)中的红树林沉积物的乙醇分散液为1～5μL。
6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(3)中所述循环伏安扫描区间为-1.2～1.2V，扫描速度为20～100mV/s。
7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(3)中的参比电极为银/氯化银电极，或者饱和甘汞电极。
8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(3)中的对比电极为铂片电极，或者铂丝电极。
9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(4)中有机碳信号所在电位分布为正向扫描中0.6～0.8V和1.0～1.15V，以及反向扫描中-0.3～-0.5V和-0.8～-1.0V；析氧信号所在电位为1.2V。
10.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(5)中有机碳氧化信号所在电位分布为正向扫描中0.6～0.8V和1.0～1.15V，氧化态有机碳还原信号所在电位分布为反向扫描中-0.3～-0.5V和-0.8～-1.0V。
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