ICS07.060;13.060 Z17 中华人民共和国国家标准 GB/T30740—2014 海 海洋沉积物中总有机碳的测定 非色散红外吸收法 Determinationoftotalorganiccarboninmarinesediment— Nondispersiveinfraredabsorption 2014-06-09发布 2014-10-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由国家海洋局提出。 本标准由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。 本标准起草单位:国家海洋局南海环境监测中心。 本标准主要起草人:辛海虹、黄楚光、刘景钦、倪志鑫、郭娟、张纯超、何晓媛、林端、方宏达、蔡伟叙、 曲念东、陈嘉辉、兰圣迎。 ⅠGB/T30740—2014 海洋沉积物中总有机碳的测定 非色散红外吸收法 1 范围 本标准规定了用非色散红外吸收法测定海洋沉积物中的总有机碳。 本标准适用于河口、港湾、近岸及大洋沉积物中总有机碳的测定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB17378.5—2007 海洋监测规范 第5部分:沉积物分析 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 海洋沉积物 marinesediment 各种海洋沉积作用所形成的海底沉积物的总称。 3.2 总碳 totalcarbon;TC 碳元素的总称,包括有机态碳和无机态碳。 3.3 总无机碳 totalinorganiccarbon;TIC 无机态碳元素的总称,包括碳酸盐或碳酸氢盐形式存在的碳元素。 3.4 总有机碳 totalorganiccarbon;TOC 有机态形式存在的碳元素的总称。 4 方法原理 样品经高温燃烧或加酸处理,将相应形态的碳转化为二氧化碳,样品所产生的二氧化碳与样品中的 碳含量成正比。以氧气为载体,通过红外检测器测定二氧化碳的含量即可计算相应形态碳的含量。 总有机碳可以用差减法或直接法进行测定。 4.1 差减法测定总有机碳 4.1.1 总碳测定 样品由进样器送入高温燃烧室,通入高纯氧气,样品中的含碳物质全部被氧化为二氧化碳,产生的 1GB/T30740—2014 二氧化碳由载气引入非色散红外检测器。由于一定波长的红外线被二氧化碳选择吸收,在一定含量范 围内二氧化碳对红外线吸收的强度与二氧化碳的含量成正比,故可通过测定二氧化碳含量来计算获得 相应样品的碳含量,即总碳含量。 4.1.2 总无机碳测定 样品在进样前加入一定量的酸,样品中的无机态碳经酸化后产生二氧化碳,产生的二氧化碳由载气 引入非色散红外检测器。由于一定波长的红外线被二氧化碳选择吸收,在一定含量范围内二氧化碳对 红外线吸收的强度与二氧化碳的含量成正比,故可通过测定二氧化碳含量来计算获得相应样品的碳含 量,即总无机碳含量。 总碳含量扣除总无机碳含量,即得总有机碳含量。 本方法为仲裁方法。 4.2 直接法测定总有机碳 于样品中加入一定量的酸,样品中的无机态碳与酸反应后产生二氧化碳,产生的二氧化碳用曝气方 式赶除,然后按4.1.1的方法测定样品中碳含量,即为总有机碳含量。 5 试剂和材料 5.1 试剂 5.1.1 磷酸(H3PO4):分析纯。 5.1.2 盐酸(HCl):分析纯。 5.1.3 磷酸溶液(1+1):将1体积磷酸(见5.1.1)与1体积水混合。 5.1.4 盐酸溶液(1+9):将1体积盐酸(见5.1.2)与9体积水混合。 5.1.5 碳酸钠(Na2CO3):基准试剂或优级纯,预先于280℃干燥1h以上,在干燥皿中冷却至室温。 5.1.6 葡萄糖(C6H12O6):基准试剂或优级纯,预先于60℃~80℃干燥2h~3h,以除去大部分结晶 水,再升温至105℃干燥,干燥1h以上,在干燥皿中冷却至室温。 5.1.7 过硫酸钾(K2S2O8):分析纯。 5.1.8 无碳水:在干净的2000mL标准口蒸馏装置中,先后加入2000mL的蒸馏水、20mg过硫酸钾 (见5.1.7)、4mL85%的磷酸(见5.1.1)和3~5颗沸石,回馏4h后开始蒸馏,弃去前馏分200mL,剩余 蒸出液用经无碳水冲净的磨口玻璃瓶收集约500mL,临用前制备备用。 5.2 气体 氧气:纯度大于等于99.995%。 5.3 材料 根据不同仪器的进样方式不同:采用球阀式进样,需用到石英坩锅或锡纸;采用推杆式进样,需用到 陶瓷样品舟。陶瓷样品舟在用于TC测定前,需清洁干净后放入马弗炉,在900℃下烘20min,冷却至 室温备用;在用于TIC测定前,需将陶瓷样品舟浸入2mol/L~3mol/L的盐酸中10min后,取出用无 碳水冲洗干净,放入烘箱中烘干备用。 6 仪器及设备 试验所用仪器及设备如下: 2GB/T30740—2014 ———总有机碳测定仪:具有非色散红外吸收(NDIR)检测器; ———电子天平:感量0.1mg; ———氧气减压阀(0MPa~0.6MPa); ———烘箱:最高控温设置大于等于300℃,温度误差应小于±2℃; ———马弗炉:最高控温设置大于等于900℃,温度误差应小于±10℃; ———实验室常用仪器及设备。 7 分析步骤 7.1 绘制标准曲线 于样品舟中称取葡萄糖2.0mg、4.0mg、8.0mg、12.0mg、16.0mg、20.0mg,用于总碳(TC)校准曲 线的测定;于样品舟中称取碳酸钠2.0mg、4.0mg、8.0mg、12.0mg、16.0mg、20.0mg,用于总无机碳 (TIC)校准曲线的测定。 用以上称取的葡萄糖标准物质和碳酸钠标准物质分别进行总碳和总无机碳的标准工作曲线测定, 将测定结果记入海洋沉积物中总有机碳的测定工作曲线记录表,参见表A.1。 7.2 样品制备 样品制备按照GB17378.5—2007中4.1.3.2的规定执行。 7.3 样品测定 7.3.1 差减法测定总有机碳 差减法测定总有机碳按以下步骤进行: a) 同一样品称取2份于样品舟内总碳(TC)约300mg,无机碳200mg准确记录实际称量; b)按照仪器操作程序,第一份样品先测定总碳含量; c)第二份样品先用2~3滴纯水润湿,加入0.1mL~0.5mL(1+1)磷酸(见5.1.3),测定总无机 碳含量; d)总碳含量减去总无机碳含量,即得到该样品的总有机碳含量。 7.3.2 直接法测定总有机碳 直接法测定总有机碳按以下步骤进行: a)称取约500mg样品于样品舟内,准确记录实际称量; b)样品先用2~3滴纯水润湿,加入1mL(1+9)盐酸(见5.1.4)后,通入氧气约2min,除去无 机碳; c)样品舟放入烘箱,50℃除去残留酸; d)按照7.3.1b)步骤得到样品总碳含量,即为样品总有机碳含量。 8 记录与计算 8.1 差减法测定总有机碳 将测定结果记入海洋沉积物中总有机碳的测定分析记录表,参见表B.1,根据所测样品总碳(TC)、 总无机碳(TIC)吸收峰面积,从标准曲线上查得或由标准曲线回归方程计算得总碳(TC,%)和总无机 碳(TIC,%)值,总碳与总无机碳之差值,即为样品中总有机碳(TOC,%)的含量,如式(1): 3GB/T30740—2014 ωTOC=ωTC-ωTIC…………………………(1) 式中: ωTOC———样品中总有机碳含量,%; ωTC———样品中总碳含量,%; ωTIC———样品中总无机碳含量,%。 8.2 直接法测定总有机碳 将测定结果记入海洋沉积物中总有机碳的测定分析记录表,参见表B.1,根据所测样品吸收峰面 积,从标准曲线上查得或由标准曲线回归方程算得总碳(TC,%)值,即为样品总有机碳(TOC,%)的浓 度,如式(2): ωTOC=ωTC…………………………(2) 式中: ωTOC———样品中总有机碳含量,%; ωTC———样品中总碳含量,%。 9 精密度和准确度 根据7.3.1差减法测定方法,称取约120mg南海海域近海沉积物样品进行实验室内平行样试验 (n=6),测得平均浓度为1.46%,重现性:相对标准偏差为0.24%。 5个实验室对实际样品进行比对试验(n=6),测得平均值为含碳量0.77%,再现性:相对标准偏差 为3.32%;对另一份实际样品进行比对试验(n=4),测得平均值为含碳量1.04%,再现性:相对标准偏 差为1.25%。 称取约200mg近海海洋沉积物标准样品(编号GBW07314),测得TOC含量为0.51%(标称值 0.50%),准确度的回收率为102.0%;称取约200mg南海海洋沉积物标准样品(编号GBW07334),测得 TOC含量为0.86%(标称值0.85%),准确度的回收率为101.2%。 根据返回的空白试验计算结果,本标准方法的检出限为0.04%(或0.4mg/g)。 10 注意事项 本方法执行中应注意如下事项: ———当样品中含有挥发性有机碳时,采用差减法进行测定时,挥发性有机碳可能在酸化过程中挥 发,使测定结果产生误差,宜采用直接法进行测定; ———当样品中碳酸盐超过10%时,测定总碳需要添加适量三氧化钨(WO3)或五氧化二钒(V2O5), 利于碳酸盐分解,消除负误差。 4GB/T30740—2014 附 录 A (资料性附录) 海洋沉积物中总有机碳的测定工作曲线记录表 表A.1为海洋沉积物中总有机碳的测定工作曲线记录表。 表A.1 海洋沉积物中总有机碳的测定工作曲线记录