北京澳作生态仪器有限公司
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【产品介绍】EcoChem土壤固碳碳元素快检系统
EcoChem土壤固碳碳元素快检系统，该系统采用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术。当激光作用于样品表面时，在极短时间内诱导产生含有样品物质的等离子体，等离子体产生的过程中，发射出带有样品元素信息的发射光谱，通过检测这些发射光谱，得到样品的元素信息。这种技术被称为激光诱导击穿光谱技术LIBS（Laser Induced Breakdown Spectroscopy），俗称激光光谱元素分析技术，检测限可达ppm级。测量的元素可覆盖元素周期表中的大部分元素。激光能量200mJ@1064nm，能量输出0-99%可调；重现率20Hz；光斑大小20-200μm连续可调；检测器谱宽190-1040nm。
土壤碳储量是土壤中碳的总量，一般是通过模型估算得到的。但具体到某一地块土壤的碳储量，则可以用地块样地采样来测定总碳含量。土壤有很大的固碳潜力，不同土壤层面的碳储量也不同。通常采集0-20cm的土样测量，即为耕作层的碳储量。土壤固碳中碳元素的检测有很多传统方法，其中激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是一种速的检测手段。
从碳储量来看，储量的为粗骨土和棕壤，潮土和褐土储量也较丰富。还有水稻土、砂礓黑土、石质土等，也具有较好的固碳效应。我们取棕壤为实验对象，利用EcoChem土壤固碳碳元素快检系统研究碳元素的光谱特性、快速测量方法、标准曲线的制作以及全碳含量的计算等。我们取0-20cm的棕壤土样进行实验。土壤过筛烘干后，进行压片处理，压力20吨，保压时间5分钟。
碳元素的特征谱线是247.9nm，见左上图，信号强且易于识别，我们对样品进行100次测量，激光频率为20Hz，整个实验时间不到1分钟，实验速度远远快于其他测量方法，真正实现元素快检。从右上图可以看出，对于同一个样品测试100次所得碳元素含量离散较大，这是由于激光脉冲间能量起伏及自吸收所造成的。为了消除这种影响，要进行规范化处理，即用碳的谱线强度除以整个等离子体发射光谱的强度。经规范化处理后的数据结果见右上图中空心圆所示，明显可以看出数据离散性变小。
取7个标准样品进行定标，拟合出碳元素测量的定标曲线，见左上图所示，相关系数R为0.996。为了验证标准曲线进行元素含量预测的准确度，我们另外取5个样品进行含量反演实验，结果如右上图所示。测试结果重复性较好，测量值的误差小于等于1.42%。确定了标准曲线，我们就可以大批量对待测土壤样品中碳元素的实际含量进行计算了。当然根据需要，我们也可以使用同样方法测量土壤中的其他各种元素的含量。
本系统可以快速研究碳元素的元素光谱特性、元素含量的快检、光谱数据后期处理以及优化提高碳元素分析精度的办法等。使得碳元素的快检在土壤固碳中得以实现。激光诱导击穿光谱技术作为一种新兴的、快速的、微损的化学分析技术，具有目前传统仪器不具备的更多功能，随着这一技术的发展，它必将在生态样品元素分析领域、土壤固碳研究中发挥越来越重要的作用。
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