杨翔宇+++王迪+++孙二军+++李天娇+++王楠

摘 要：文章研究了去离子水淋洗对化学氧化法提取土壤黑碳的影响。实验表明，去离子水淋洗过程显著影响土壤黑碳的提取率；而对所提取出的黑碳的元素分析影响不大。由于HCl淋洗过程也可以将土壤中可溶性盐类去除，因此，不建议在土壤黑碳提取过程中使用去离子水淋洗。

关键词：黑碳；化学氧化法；提取

黑碳是指化石燃料、动、植物组织等不完全燃烧产生的热解产物。它与腐殖质碳同是土壤有机碳稳定性碳库的组成部分[1]。生物质炭属于黑碳的范畴，且在农业生产中应用较广。目前关于生物质炭的研究主要是从两个方面开展，一是生物质炭的制备，要研究不同材料、不同温度等不同制备条件等对生物质炭性质的影响；二是添加生物质炭后对土壤基本理化性质和作物产量的影响[2-5]。而关于土壤黑碳数量和结构特征影响的研究甚少，特别是在黑碳提取方法方面的研究鲜有突破，化学氧化法是能够满足黑碳定性和定量研究的有效提取方法，本文即使对化学氧化法中去离子水淋洗这一步骤对黑碳提取的影响进行探讨。

1 实验试剂与仪器

1.1 实验试剂

重铬酸钾（AR，天津市科密欧化学试剂有限公司）； 浓硫酸（AR，98%，北京化学试剂三厂）；氢氟酸（AR，≥40%，天津市科密欧化学试剂有限公司）；浓盐酸（AR，北京化学试剂三厂）

1.2 实验仪器

元素分析仪（VARICELⅢ，德国VARICEL）；分析天平（FA1604，上海雷韵试验仪器制造有限公司）。

2 实验方法

2.1 土壤样品的采集

2.2 实验设计

用化学氧化法对六个土壤样品中的黑碳进行提取，将经去离子水淋洗和未经去离子水淋洗所提取后的样品进行比对，具体设计如表2。

3 实验结果与讨论

3.1 去离子水淋洗对土壤黑碳提取率的影响

去离子水淋洗这一步骤的目的在于除去水中可溶性盐类，但是有研究表明黑碳在中性溶液中呈现胶体态，容易损失。

由表3可知去离子水淋洗对于黑碳提取率有重要影响，不管是土壤样品还是土壤与生物质炭的混合样品，6个样品在经过去离子水淋洗后，黑碳提取率均显著下降。特别是砂土与生物质炭的混合样品，由于二者之间仅仅是机械混合在一起，并没有硅酸盐、碳酸盐以及黑碳之间的夹杂关系，因此，直接使用去离子水对其进行淋洗，使得土壤样品完全曝露在中性溶液中，进而可能呈现胶体状态而随着上清液的倾倒而损失。砂土与生物质炭混合物样品在经过去离子水淋洗后，黑碳提取率由42.35%下降到20.16%。公路旁灰土在經去离子水淋洗后，黑碳提取率下降也十分明显，由3.58%降至2.26%，这是由于公路旁灰土中黑碳主要来源是汽车尾气中不完全燃烧的含碳颗粒物，与公路旁灰土也没有晶格夹杂的关系，因此，以去离子水淋洗也会带来黑碳的大量损失。其余土壤样品由于去离子水的淋洗，黑碳也有所损失，但相比公路旁灰土、砂土和生物质炭混合物，不是十分明显。

3.2 去离子水淋洗对黑碳元素分析的影响

通过元素分析发现，是否淋洗处理土壤样品，对所提取出的黑碳组分没有明显影响，对比发现，经过淋洗处理和没有经过淋洗处理的黑碳组分含碳量差异很小，这说明，对于土壤样品黑碳的提取过程中，淋洗能够显著影响定量测定，而对定性测定的影响并不十分明显。但是通过淋洗而损失掉的组分与没有损失掉的组分之间是否存在其他化学结构上的差异还有待进一步考证。

4 结束语

去离子水淋洗过程显著影响土壤黑碳的提取率；而对所提取出的黑碳的元素分析影响不大，由于HCl淋洗过程也可以将土壤中可溶性盐类去除，因此，不建议在土壤黑碳提取过程中使用去离子水淋洗。

参考文献

[1]窦森，周桂玉，杨翔宇，等.生物质炭及其与土壤腐殖质碳的关系[J].土壤学报，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，郑金伟，郑聚锋，等.小麦秸秆生物质炭对水稻产量及晚稻氮素利用率的影响[J].生态与农村环境学报，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.