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1、有机元素分析:原理、方法、运用 有机元素分析方法 EA1110 仪器原理、工作方法 Vario EL CUBE 仪器原理、工作方法 地质样品预处理 分析误差来源 有机元素分析运用实例我们生活中有机物无处不在DNAEssential oilsMedicines Active Pharmaceutical Ingredients ExcipientsMaterialsFuels色素、颜料地质体中有机元素组成和研究运用 地质体中有机元素:C、H、N、S、O 地质体中有机元素研究运用:油气地质、煤炭有机污染、环境科学沉积-成岩环境溶解与沉积有机质来源全球碳-氮-硫循环古环境重建其它运用(土壤学、农业、
2、材料学、制药-药物 学、生命起源演化等) CH2On糖类(碳水化合物)绝大多数生物体中最普遍存在的有 机成分,C:H:O1:2:1 海洋生命体C106H263O110N16P (Redfield Ratio) 陆地生命体 C830H1230O604N9P有机物H:CO:CN:C糖类1.670.830蛋白质1.540.380.27脂肪20.10木质素1.10.370原油0.990.10.02煤0.760.110腐殖质1.20.640.03不同有机物的元素间比值生物圈的元素组成C-C N-N O-OBond Dissociation Energy (kJ mol-1)348 163 157 C-C
3、键: 特别强的共价键 C: 具有独特的易链接性 可以形成原子链 C-C键可以组成分子Linear molecules Branched molecules Cyclic molecules几种可燃矿产的主要元素含量(张厚福和张万选,1990) 名称C%H%O%C/H无烟煤92-972-42-445烟煤82-922.5-55-816-20褐煤65-705-625-3013-16泥炭55-605-625-3012-15石油 沥青80-88 78-8910-14 8-121 7-85.9-8.5 6-10腐泥岩44-615-820-257-9原油的元素组成(重量百分比)原 油 产 地元 素 组 成
4、CHSNO中 国 大庆(萨尔图混合油)85.7413.31 0.11 0.15 0.69胜利(101混合油) 86.2612.20 0.80 0.41 - 弧岛油田 84.24 11.74 2.20 0.47 - 大港油田(混合油) 85.67 13.40 0.12 0.23 - 江汉油田(混合油) 83.00 12.81 2.09 0.47 1.63 克拉玛依油田(混合油) 86.13 13.30 0.04 0.25 0.28 前 苏 联 雅雷克苏 80.61 10.36 1.05 痕量 8.97 乌克兰 84.60 14.00 0.14 1.25 1.25 老格罗兹尼 86.42 12.6
5、2 0.32 - 0.68 卡拉 -布拉克 87.77 12.37 - - 0.46 美国 文图拉(加利福尼亚州) 84.60 12.70 0.40 1.70 1.20 科林加(加利福尼亚州) 86.40 11.70 0.60 - - 博芒特(得克萨斯州) 85.70 11.00 0.70 2.61 堪萨斯州 84.20 13.00 1.90 0.45 0.45 (据石毓程,1980 补充)土壤有机质:组成、意义Image: T. Loynachan土壤中有机质(SOM)组成 农业土壤中SOM:16% SOM组成:碳水化合物占10%,主要为多糖, 多不易分离;氮化物(蛋白质、肽、氨基酸、 核酸
6、、嘌呤、嘧啶、卟啉等)占10%;烷烃、 脂肪酸、蜡、树脂等15%;腐殖质为65%( Schnitzer,1991); 腐殖质从分离操作角度可以分为胡敏酸(HA )、富啡酸(FA)和胡敏素。三者的组成及结 构基本相似。HA比FA含更多的C、H、N、S ,及较少的O ;新鲜的有机质降解的有机质土壤腐殖质Humic substance 腐殖质: Soil organic compounds become stabilized and resistant to further changes by microorganisms; Stabilized organic matter acts like
7、a sponge and can absorb six times its weight in water高聚物高分子量无定型抗分解高吸附性Humus = High Medium Low沉积物中有机质 沉积物中有机质多为高聚物,主要类型也是腐殖质,它可 占沉积物中有机质总量的70-80%,其余主要是蛋白质类物 质、多糖、脂肪酸和烷烃等。 沉积物中的腐殖质组成与土壤中非常相似,HA与FA具有相 近的组成结构。胡敏素是沉积物腐殖质中所占比例最大部分 ,是腐殖质中最不活跃的部分。 河流腐殖质中一般含90%的FA和10%HA,P、N既是其中有 机质组分,也是其官能团,在河流沉积物中较多。 FA是早期成
8、岩作用产物,通过缩聚反应,可转变成HA,进 一步缩聚而成为胡敏素和干酪根。 腐殖质元素组成 高度脱灰的胡敏素元素组成更接近于胡敏酸,O含 量及O/C原子比均明显地低于富啡酸,说明氧化程 度低。胡敏素中硫主要为碳结合的硫。海洋沉积物 中胡敏素H/C高,脂肪特性高。水生胡敏素比土壤 胡敏素含更多的氮素 ; Ishiwatari(1967)比较研究了不同沉积环境中的腐 殖酸中有机元素组成,发现胡敏酸中C/H比具有一 定的规律性:海相平均8.5 10%)5mg左右; 有机质较低10mg左右;可称样品量0.1- 100mg (天平精度:百万分之一) 液体样品:0.1-25l EA1110分析流程 开气开
9、机检漏Standby状态调节分 析方法/模式选择升温称样样品分析 数据采集积分计算数据检验关机关 气 Blank sampleStandardUnknown sample有机元素的定量计算 先由标样分析求校正因子:ti-标样中i元素的含量;Ws标样重量(mg);Asi 标样中i元素的色谱峰面积;A0i元素空白试验的 峰面积。 有机元素的含量Ci为:W样品量(mg);Ai一一样品中i元素的峰面积。 Vario EL cube Specifications Vario EL cube样品预处理方法 1、解冻、冷冻干燥2、酸淋洗碳酸盐组分,去离子水充分洗涤样品3、低温烘干,研磨至200目(0.074
10、mm) 4、干燥保存,测试 含量校正:OC原样=OC酸处理xW酸处理/W原样TOC实际=TOC测量*(12-TC测量)/(12-TOC测量)TOC实际=TOC测量*100-(TC测量-TOC实际)*100/12不同仪器使用的不同处理方法数据表达和检验 有机元素含量: POC, TC, TOC, TIC, DOC, TN, DIN 分析精度、准确度 数据处理:TOC/TN,TIC,CaCO3 数理统计:相关分析(与粒度、其它元素相 关性) 有机元素分析中的问题 野外样品采集方法、保存问题 样品处理中的酸选择,浓度和时间问题: 0.1/1N HCL或8%H2SO3浸泡,常温、加温70- 105,12h酸太浓:可溶有机碳损失,仪器伤害酸太淡:无机碳不完全去除 仪器工作条件和积分参数选择 数据解释问题杨守业Tel: 65989130E-Mail: 谢谢!