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、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 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 12.62 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、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 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(0.074mm) 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: syyangtongji.edu.cn谢谢！