DB37T-海洋沉积物中有机碳的测定 重铬酸钾氧化-分光光度法编制说明

《海洋沉积物中有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法》编制说明滨州市海洋发展研究院二O二三年四月项目名称：海洋沉积物中有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法承担单位：滨州市海洋发展研究院日照市海洋环境监测预报中心编制组成员：宋瑞强、苏兆军、侯继灵、刘帅、许建方、于洋、张振华、王善武、孟娜、冯晓、任贵如。

目录一、工作简况 一、工作简况（一）任务来源2020年7月，山东省市场监督管理局印发了《关于印发2020年度地方标准制（修）订计划项目的通知》（鲁市监标字〔2020〕249号），下达了《海洋沉积物中有机碳的测定重铬酸钾法氧化-分光光度法》标准制定计划，由滨州市海洋发展研究院（原滨州市海洋与渔业产品质量检测中心）与日照市海洋环境监测预报中心共同承担制定工作。本标准由山东省海洋局提出，山东省海洋标准化技术委员会归口。（二）起草单位、主要起草人及任务分工1.主要起草单位滨州市海洋发展研究院（以下简称研究院）、日照市海洋环境监测预报中心。2021年6月，原任务主要起草单位滨州市海洋与渔业产品质量检测中心与滨州市海洋与渔业研究所、滨州市海洋预报减灾和应急管理中心、滨州市渔业技术推广站合并组建为滨州市海洋发展研究院。2.主要起草人宋瑞强、苏兆军、侯继灵、刘帅、许建方、于洋、张振华、王善武、孟娜、冯晓、任贵如。3.任务分工滨州市海洋发展研究院主要负责标准文本及编制说明的起草修改完善、征求意见的汇总处理，以及标准编制进度把关。日照市海洋环境监测预报中心主要负责标准的立项需求调研、协助征集相关方意见等事项。其中：宋瑞强担任标准编制组组长，全面组织、协调标准的编制工作；张振华、王善武、孟娜对各相关方的意见和建议进行总结、归纳和处理；苏兆军、刘帅、许建方、于洋对标准技术方法参数的选取进行优化试验；侯继灵、冯晓负责组织召开标准研讨会议；任贵如负责对标准编制进度把控。（三）起草过程标准的起草工作共分为四个阶段：1.成立标准编制组和完成标准草稿编写1.1国内外相关资料查询和需求调研2019年7月～8月，标准编制组成员根据《国家环境保护标准制修订工作管理办法》（国环规科技〔2017〕1号）的相关规定，查询和收集国内外相关标准和文献资料，广泛开展标准制订需求调研，为制订科学、合理、可行的技术路线提供基础信息。确立标准制订的指导思想，明确标准制订过程中存在的主要问题和技术难点，确定标准制订的技术路线，在此基础上形成了标准草案，制订了实验方案。1.2组织内部论证和讨论，确定技术路线和制订原则2019年9月，组织内部论证和讨论，听取各方意见和建议。在认真分析GB11914-89、HJ828-2017、HJ615-2011、HJ/T399-2007、GB17378.5-2007等标准的基础上，分别就资料查询和制订需求分析、制订内容的可行性、探索性实验方案和结果、标准制订方案等内容进行讨论。初步确定了以波长、标准物质、主要仪器设备、催化剂用量、加热温度、加热时间、氯离子干扰、取样量、质量控制等内容为主的本标准制订内容和方向，并确定了各项内容的初步探索性实验方案。鉴于本标准的广泛应用性和有机碳是海洋沉积物状况重要指标的特点，结合探索性实验结果，确定了标准制订的基本原则。同时，针对我省海洋环境监测部门现有的技术能力设备，制订时应使该标准更具有可操作性，建立满足我省海洋沉积物监测需求的《海洋沉积物中有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法》标准监测分析方法。根据会议内部论证和讨论形成的意见和建议，重新明确和修订了标准制订的原则、主要内容、技术路线和具体的实验方案。1.3建立标准方法2019年10月至2020年7月，在查询资料、方法制订需求调研、探索性实验、技术研讨以及内部论证和讨论的基础上，进一步修改和完善了实验方案，并开展大量的实验室内方法研究工作。在总结实验数据的基础上，编制组编写了标准草案。2.修改完善完成标准征求意见稿2.1方法条件进一步优化2020年7月至2021年3月，标准编制组按照计划任务书的程序、标准制定的要求，参考相关文献进行方法前处理条件的筛选与优化、分析条件与手段的确定和仪器条件的确定、方法检出限的确认、准确度的测定、精密度的初步测试等大量的优化试验研究，确定了最佳实验条件。在此基础上，修订了《海洋沉积物中有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法》草案，编写了方法验证方案。2.2方法验证2021年3月，组织了有代表性的3家实验室进行验证。统一派发了近海海洋沉积物成分分析标准物质（GBW07314）和滨州市近岸海域海洋沉积物空白样品等实验试剂和样品。2021年4月收回数据并进行汇总分析工作，在此基础上进行了数据的汇总和分析整理工作，2021年4月编写完成了《海洋沉积物中有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法》方法验证报告及标准文本的征求意见稿和编制说明。3.征求意见，形成预审稿3.1征求意见2021年5～6月，征求了有关科研单位、大专院校、使用单位、检验单位、管理单位等30家单位的意见，30家单位全部回函。其中，22家单位回函并有建议或意见，汇总意见总数122条。经认真整理分析，采纳意见建议102条，对不采纳的20条意见逐条进行了说明。同时，将标准文本的征求意见稿和编制说明在山东省海洋标准化技术委员会网站上公开征求意见。3.2形成送审稿2021年6月，根据征求意见情况，对《海洋沉积物中有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法》（征求意见稿）和编制说明进行了再次修改，形成送审稿，于2021年7月将标准送审稿和编制说明提交至山东省海洋标准化委员会秘书处。3.3标准论证2021年11月，山东省海洋局、山东省海洋标准化技术委员会组织召开本标准的论证会。来自山东省海洋科学研究院、山东省科学院海洋仪器仪表研究所、中国海洋大学、山东省标准化研究院、自然资源部第一海洋研究所、山东省济南生态环境监测中心等单位共6位专家组成标准论证专家组。会上编制组认真汇报了标准的基本概况、主要内容、编制过程和有关征求意见反馈与处理情况。专家组听取了有关情况汇报，对标准文本进行了逐章、逐条审查，提出了有关内容、结构等方面意见，会议一致同意该标准通过论证。建议起草单位按照专家提出的意见修改完善，按程序进行送审。论证会专家建议和意见表见表1-1。论证通过后，根据与会专家提出的14条建议和意见，对《海洋沉积物中有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法》（送审稿）和编制说明进行修改完善，逐级提交至山东省海洋局和山东省市场监督管理局。表1-1论证会专家建议和意见表序号意见1标准文本中封面中“DB”应为“DB37”。2鉴于标准文本页数较少，建议删除目录。3标注文本前言中“识别这些专利的责任”应为“识别专利的责任”。4进一步详细描述标准文本1范围内容。删除对含量3.00%的限制，建议改为方法上限描述。5规范标准文本中2规范性引用文件中的标准排序。6标准文本中3术语和定义中定义的都是监测人员熟知的内容，建议删除。7标准文本中4方法原理中，改为加入一定量的重铬酸钾标准溶液。8调整标准文本中超级恒温油槽的精度及带循环系统等内容。9标准文本中的11结果表述中，建议进一步明确表示测定结果位数的保留。10修改标准文本中12准确度与精密度中的内容。11在编制说明中调整编制单位名称，并给出说明。12编制说明中应突出强调海洋中沉积物的测定有所不同，尤其是氯离子含量的影响。13对编制说明中的语言措施进行调整，如“《国家环保标准制修订工作管理办法》”、“相关制修订工作管理办法和环保工作的需要”等。14修改编制说明中的技术路线。4.标准审查2022年5月～7月，山东省市场监督管理局对本标准进行了网上审查，技术审查初审意见14条。根据初审意见，对《海洋沉积物中有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法》（送审稿）和编制说明进行修改完善，提交至山东省海洋局和山东省市场监督管理局。2022年11月，山东省市场监督管理局对本标准进行了网上审查，技术审查意见2条。根据审查意见，对《海洋沉积物中有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法》（送审稿）和编制说明进行修改完善，2023年1月提交至山东省海洋局和山东省市场监督管理局。2023年2月，山东省市场监督管理局通过本标准的技术审查。2023年4月，山东省海洋局组织召开了本标准的专家审查会议，来自国家海洋环境监测中心等单位共9位专家组成审查委员会。审查委员会听取了标准编制情况汇报，对技术内容进行质询交流，对标准文本进行了逐章、逐条审查，提出了增加废物处置、细化分析步骤、完善质量保证和质量控制等27条意见；标准起草组根据审查意见现场对标准文本进行了修改完善，审查委员会对修改内容确认无误。会议一致同意该标准通过审查，要求起草单位尽快形成报批材料后上报山东省市场监督管理局。二、地方标准制定目的和意义（一）标准制订的必要性分析1.沉积物有机碳的环境危害1.1有机碳的基本理化性质有机碳广泛分布于地球表面的陆地和水体中。沉积物中的有机质含有多种物质，从简单的糖类、碳水化合物到复杂的大分子蛋白质、脂肪和有机酸等[1-2]。有机质的复杂组成使其具有许多特性，例如：有机质是碳有机化合物的总称；它与重金属离子和水氧化物相结合，进而形成水溶性和不溶性复合体；可以与粘土矿物和颗粒物相结合；吸附各种污染物。山东近岸海域海洋沉积物中有机碳的含量并不多，一般低于0.80%。有机碳又是土壤形成的主要标志，对土壤的性质以及有机污染物在土壤中的迁移和转化有很大影响[3]。作为海洋沉积物中的一个重要组成成分，有机碳常用于指示沉积物中有机质含量，并成为沉积物研究中一项十分重要的物化性质指标。环境中的有机碳主要来源于植物和动物的分解。此外，人类活动产生的各种污染物也会增加沉积物中有机碳的含量。有机碳含量的多少能够显著影响沉积物中化合物反应途径，影响沉积物对大气、水等各环境介质中有机污染物的富集行为，并对于沉积物中污染物的分配和生物有效性具有重要作用[2]。Talley等人2002年在对沉积物的研究中发现，大部分的多环芳烃易富集于颗粒物中，但富集于粘土和淤泥中的多环芳烃则具有更强的移动性和生物可利用性，因而，具有更高的潜在浓度[4]。因此，沉积物中有机碳的测定是生态风险性评价数据库中污染分析的重要部分。有机碳含量的分析可以用于定量评价分析区域的自然性质，也可以用于不同化学分析数据的标准化。目前，全球碳循环的研究已经成为全球气候变化的热点问题，是以后相当长时期国际地学的主要研究课题[5]。海洋作为地球系统中除岩石圈以外最大碳库，碳储量高达38000GtC[6]，约为大气720GtC的50多倍。人类活动每年向大气中排放的CO2约为65亿t，其中滞留在大气中的约占50%，海洋吸收约16～20亿t，陆地生态系统吸收大约0.7～1.4亿t[7-8]。陆架边缘海具有较高的初级生产力，是有机碳沉积和埋藏的重要场所，这一区域很有可能是剩余约13亿tCO2的去处，因而在全球碳循环中起着至关重要的作用[9-12]。在环境演化研究中，沉积物中的有机碳含量是重要的气候替代指标之一。因此，准确地测定海洋沉积物中有机碳含量具有重要意义。1.2有机碳的环境危害近年来，我国海洋污染问题的日益突出和加剧，持久性有机污染物、石油类化合物、重金属和化学类农药等污染对区域海洋沉积物环境质量造成严重影响。经过各种途径释放到地表水和地下水中的污染物，最终都会通过径流进入海洋，再通过干湿沉降进入海洋沉积物，沉积物就成为海洋环境中污染物的一个主要的词汇。由于上述大多数污染物均属于疏水性化合物，一旦进入沉积物后会与沉积物中有机碳相结合，大多数污染物会在沉积物中留存很长时间，并难以降解，沉积物污染日益加剧。沉积物中有机碳的含量能够显著影响进入污染物形态、迁移转化途径。有机碳还能够增加对疏水性有机污染物的截留和富集。对非水饱和的矿质土壤中多环芳烃迁移性的研究表明，通过共吸附和累积吸附，土壤中有机碳的存在可以增强对土壤中多环芳烃的富集。所谓共吸附，即污染物优先吸附到土壤有机碳中的一个或多个组分之上，形成络合物而被吸附到土壤颗粒上。而累积吸附是指土壤有机碳的一个或多个组分优先吸附到土壤颗粒之上，由于土壤有机碳的增加而增强土壤颗粒对污染物的吸附能力[13-14]。土壤有机碳对重金属元素的吸附-解吸过程是控制其与重金属元素共迁移的主要过程。而土壤有机碳的不同分子结构与组成可以显著地影响其对金属的亲合力。Guggenberger等的研究表明亲水性酸性物质是Cr6+和Cu2+的优势配体，其结合能力是疏水性酸性物质的2～8倍[15]。在A层上土壤有机质中疏水性酸性物质约占有机质总量的45%～65%，可以有效的截留Cr6+和Cu2+。由于亲水性酸性物质对重金属的共迁移作用使得在B层淋滤液中，仍有相当多有机化合物络合的Cr6+和Cu2+。上述研究均表明，沉积物中有机碳含量和性质会显著影响到沉积物中污染物，特别是重金属和有机污染物的含量、迁移转化等环境行为。因此，测定海洋沉积物中有机碳的含量对于定量评价分析区域的自然性质、海洋污染程度具有重要作用。此外，由于不同地区海洋沉积物中有机碳的种类和含量存在巨大的差异，因此，测定海洋沉积物中有机碳含量，对于标准化来自不同地区和不同研究的分析数据，加强测定数据间的可比性具有重要的作用。2.相关标准和生态环境保护工作的需要2.1环境质量标准的要求我国于2002年颁布了《海洋沉积物质量标准》（GB18668-2002）。该标准对于海洋沉积物中的有机碳指标的最大允许浓度给出了三类限量标准。2.2生态环境保护重点工作涉及的海洋沉积物中有机碳监测要求目前，全球碳循环的研究已经成为国际地学的主要研究课题。海洋作为地球系统中除岩石圈以外最大碳库，碳储量高达38×1012吨[16]。海洋中有机碳是全球碳循环的重要组成部分，是衡量水体中有机污染程度的一项综合指标[17]，对它的研究可以指导维持海洋生产力开发和海洋环境保护的平衡[18]。海洋沉积物是海洋生态系统的重要组成部分，是各种污染物时空迁移的归宿，其质量直接关系到海域环境状况优劣。海洋沉积物作为人类污染的贮存库，可以被用来监测污染的时空分布[19]。有机碳作为海洋沉积物中的一个重要组成成分，常用于指示沉积物中有机质含量，判断有机质的来源，反映表层水体的初级生产力状况和陆源有机物的输入状况，是沉积物质量研究中一项十分重要的指标。海洋沉积物中有机碳的含量，是构成海洋环境质量标准的基础，其测定更是对全球海洋养分的平衡具有重要意义[20]。而海洋沉积物或沉降颗粒物中的有机碳含量及其变化是研究海洋地球化学过程、海洋碳循环、海洋环境、全球变化的重要测定参数或内容之一[21]，是判断有机地球化学异常的重要指标，也是目前进行海洋油气地球化学勘探的必测项目[22]。因此，有必要对海洋沉积物中有机碳的含量进行测定。2.3碳达峰、碳中和的政策性支持碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放，实现二氧化碳的“零排放”。而碳达峰则指的是碳排放进入平台期后，进入平稳下降阶段。简单地说，也就是让二氧化碳排放量“收支相抵”。2009年3月5日，温家宝总理在两会中特别强调，要毫不松懈地加强节能减排和生态环保工作。11月25日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，研究部署应对气候变化工作，决定到2020年我国控制温室气体排放的行动目标，并提出相应的政策措施和行动。会议决定，到2020我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划，并制定相应的国内统计、监测、考核办法。2020年9月22日，中国国家主席习近平在第75届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”12月24日，中国第一家从事碳中和基础研究的机构“中国科学院大气物理研究所碳中和研究中心”在北京正式挂牌成立。2021年2月02日，《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，意见指出：全面贯彻生态文明思想，认真落实党中央、国务院决策部署，坚定不移贯彻新发展理念，全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费，使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上，统筹推进高质量发展和高水平保护，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，确保实现碳达峰、碳中和目标，推动我国绿色发展迈上新台阶。2021年3月5日，国务院总理李克强在2021年国务院政府工作报告中指出，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构。2021年3月15日，习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议，其中一项重要议题，就是研究实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措，会议指明了“十四五”期间要重点做好的7方面工作。在业内专家看来，这次会议明确了碳达峰、碳中和工作的定位，尤其是为今后5年做好碳达峰工作谋划了清晰的“施工图”。2021年8月，市场监管总局成立碳达峰碳中和工作领导小组及办公室。2021年10月24日，中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》发布。碳中和、碳达峰政策的技术支撑是有机碳含量的测定方法。作为新的海洋沉积物中有机碳含量的监测方法，本标准实施后，可为碳中和、碳达峰的政策落实提供必要技术支撑。（二）国内相关分析方法研究1.国内相关分析方法简介我国现行的海洋沉积物中有机碳的分析方法分别有《海洋监测规范》（GB17378.5-2007）重铬酸钾氧化-还原容量法和热导法，以及《海洋沉积物中有机碳的测定非色散红外吸收法》（GB/T30740-2014）。而在实际应用过程中，这三个方法都或多或少存在不同的问题。《海洋监测规范》（GB17378.5-2007）重铬酸钾氧化-还原容量法的原理是：在浓硫酸介质中，加入一定量的标准重铬酸钾，在加热条件下将样品中的有机碳氧化成二氧化碳。剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁标准溶液回滴，按重铬酸钾的消耗量，计算样品中有机碳的含量。《海洋监测规范》（GB17378.5-2007）热导法的原理是：样品经稀盐酸处理后，在纯氧环境中，于静态条件下燃烧（960～970）℃，样品中的有机碳被氧化成二氧化碳。以氦气为载气，通过仪器的热导检测器进行测定，并由测得的信号值计算有机碳的含量。《海洋沉积物中有机碳的测定非色散红外吸收法》（GB/T30740-2014）的原理是：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。2.现有方法存在的问题2.1GB17378.5-2007重铬酸钾氧化-还原容量法存在的问题（1）滴定终点不易确认不同的海洋沉积物样品中均存在一定形式和含量的碳酸根离子，如果消解完的样品中含有碳酸根离子（CO32-），那么在确定滴定终点，也就是溶液的颜色由紫色突变到绿色时，随着不断摇晃溶液会很快重新呈现灰色或紫色，而继续滴定则会重新变为绿色，如此反复。这样一来，就会因个人习惯不同而造成滴定结果的误差。（2）不同组分的空白样品的分析结果相差悬殊由于不同的海洋沉积物样品中碳酸根离子的存在形式不尽相同，其分解温度和熔点也不完全一样，而海洋监测规范中没有对空白样品进行统一规定。针对此现象，李亮歌等试验了纯海砂和分别经400℃、500℃和1000℃灼烧的普通沉积物样品的相对偏差，并提出以1000℃灼烧2小时的沉积物样品作为空白样的结论[23]。然而，不同盐分的分解温度和熔点不完全一样，温度超过600℃以上就会有板结现象发生，其原因就在于部分化合物达到了熔点。一旦灼烧温度达到熔点，就会造成板结现象，进而影响到碳酸盐的继续分解，造成滴定终点提前。尤其当灼烧温度超过800℃时，海洋沉积物中含量较高的氯化镁、氯化钠都会熔化，普通海洋沉积物空白样品会完全板结，造成测定结果明显偏高[24]。（3）没有对引发实验误差的氯离子进行有效掩蔽或处理海洋沉积物由于其吸附一定量的Cl-，其主要影响有两个方面：一是与硫酸银反应生成氯化银（AgCl）沉淀，从而降低催化效率，导致测定结果偏低；二是与重铬酸钾反应，产生氯气，导致测定结果偏高。不经掩蔽的有机碳含量随氯离子含量的增加出现了先增后降的趋势，而经过掩蔽的有机碳含量随氯离子含量增加先保持稳定后逐渐下降。说明，当氯离子含量较少时，氯离子被氧化作用占主导；随着氯离子含量增加，氯离子与银离子形成沉淀作用占主导，催化效率降低[25]。不同的沉积物中样品氯离子含量差异较大，以滨州市近岸海域海洋沉积物为例，氯离子含量最低值为1.12g/kg，最高值为4.83g/kg，近海海洋沉积物成份分析标准物质（GBW07314）中氯离子含量为4.90g/kg，而GB17378.5-2007重铬酸钾氧化-还原容量法没有对氯离子进行有效掩蔽或处理，造成测定结果差异较大。氯离子掩蔽实验表明，加入梯度氯离子后，不经掩蔽的近海海洋沉积物成份分析标准物质（GBW07314）的有机碳含量测定值是掩蔽后的109%～122%。（4）部分实验过程与步骤不合理，极易产生暴沸等现象从而导致实验失败GB17378.5-2007重铬酸钾氧化-还原容量法采用18mm×160mm的试管和小漏斗的方式，此种规格的试管一旦遇到有机碳或者氯离子含量偏高，就极易产生暴沸现象从而导致实验失败，其相邻的样品也会因受到玷污而测试失败。2.2GB17378.5-2007热导法存在的问题（1）当测定钙质沉积物时，因碳酸盐含量较高，会出现正误差。通常，样品中碳酸盐（CaCO3）的质量分数超过10%时，正误差较为显著，尚需经过校准计算，使其结果更正确。此外，冶金、机械、原子工业及涂料、燃料、铅笔等工厂排放的沉积物中，因其含有碳（如活性碳、碳粉及石墨等），会使测定结果偏高。所以在测定上述排污口沉积物中有机碳时，应考虑其影响[26]。（2）实验过程中，因为要将样品加酸处理，经过离心机后弃去上清液，测定烘干后的样品中的有机碳含量。所以部分可溶性的有机碳会因为弃去上清液的过程而损失，从而导致实验结果偏低。（3）样品需要大量步骤的预处理，繁琐费时，加之样品需要进行离心后取残渣的过程，由于样品量极少（0.1g），导致该过程极难操作。（4）实验取样量太少（0.0050g-0.0100g），造成误差较大。2.3GB/T30740-2014非色散红外吸收法存在的问题（1）非色散红外吸收法采用具有非色散红外吸收（NDIR）检测器的总有机碳分析仪对有机碳含量进行测定，该分析仪价格昂贵，多数海洋环境监测实验室不具备该设备，限制了该方法的推广使用。（2）当样品中含有挥发性有机碳时，若采用差减法进行测定，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[27]。三、地方标准编制原则、主要技术内容和确定依据（一）标准编制的原则本标准编制的原则是依据《国家环境保护部标准制修订工作管理办法》和《环境监测分析方法标准制修订技术导则》（HJ168-2020）以及《标准化工作导则》（GB/T1.1-2020）的要求，在参考国内标准方法和技术研究的同时，结合我省海洋环境监测工作实际情况和发展需求，对优选的技术开展研究与验证，确保方法标准的科学性、先进性和可操作性，并满足以下原则：（1）符合性：方法的测定范围满足相关海洋环境监测标准和海洋环境监测工作的要求；（2）先进性：方法准确可靠，满足各项方法特性指标的要求；（3）适用性：方法具有普遍适用性，易于推广使用。（二）标准制订的技术路线（1）资料查询：对国内相关标准和文献资料进行查询，对标准需求进行调研，确定方法的指导思想、存在的主要问题及需要补充和完善的内容，确定技术路线，并提出初步实验方案；（2）组织内部论证和讨论，根据论证和讨论形成的意见和建议，明确和修订标准制订的原则、主要内容、技术路线和具体的实验方案。（3）开展大量的实验室内方法研究工作，建立标准方法；（4）开展实验室内方法验证和条件优化工作；（5）进行实验室间的方法验证；（6）编制标准文本的征求意见稿和编制说明；（7）征求专家意见；（8）对征求的意见进行汇总，编制标准的送审稿和编制说明；（9）送审稿经审查合格后，提交标准报批稿及编制说明；（10）报批稿经审查合格后发布。本标准制定的具体技术路线，见图3-1。标准管理部门下达制订计划标准管理部门下达制订计划成立标准编制组相关资料查询和需求调研修改和完善实验方案，建立标准方法标准主编单位按要求选择验证实验室，开展实验室间验证工作组织内部论证和讨论，确定技术路线和制订原则实验室内验证，对方法条件进行进一步优化标准编制组对征求的意见进行汇总，形成送审稿及编制说明送审稿经审查合格后，提交报批稿及编制说明报批稿经审查合格后标准管理部门进行批准、编号、发布编写标准征求意见稿及编制说明标准编制组就标准征求意见稿和编制说明征求专家意见图3-1本标准制订的技术路线图（三）标准主要内容的确定1.标准研究的目标（1）针对标准制订的需求和可行性，优化实验条件，完善标准内容，确定方法的检出限和测定上限等参数，明确质量控制要求。（2）进行方法验证，确定方法的可行性和适用性。（3）通过本标准的制订，使方法的精密度和准确度等技术指标满足海洋环境质量标准等对有机碳的测定要求。2.标准的适用范围（1）本标准描述了海洋沉积物中重铬酸钾氧化-分光光度法测定有机碳含量的方法原理、干扰消除、试剂配制、仪器设备、样品的采集和保存制备、分析步骤、结果计算和表示、精密度和准确度、质量保证和质量控制、废物处置。（2）当取样量为0.5g时，本标准的检出限为0.010%，检测下限为0.040%。当取样量为0.03g时，本标准的测定上限为3.00%。根据2019年山东省海洋环境监测统计数据，山东省管辖海域内海洋沉积物有机碳含量范围为0.084%～1.21%，本方法完全可以满足此需求。2019年山东省海洋环境监测有机碳数据统计表见表3-1。表3-12019年山东省海洋环境监测有机碳数据统计表序号有机碳范围（%）站位数（个）占比（%）1<0.203224.0620.20-0.403425.5630.40-0.605239.1040.60-0.80107.5250.80-1.0032.266>1.0021.50最低值0.084最高值1.21平均值0.3893.方法原理样品中加入已知量的重铬酸钾标准溶液，在浓硫酸介质中，以硫酸银为催化剂，经高温消解后用分光光度计在445nm波长处测定重铬酸钾未被还原的六价铬和被还原产生的三价铬两种铬离子的总吸光度。样品中的有机碳含量与六价铬的吸光度减少值成正比例，与三价铬的吸光度增加值成正比例，与总吸光度值减少值成正比例，将总吸光度值换算成样品中的有机碳含量。在吸收波长方面，有3种可供选择：一是440nm±20nm单波长测定；二是600nm±20nm单波长测定；三是440nm±20nm与552nm双波长同时测定。三种吸收波长对应的有机碳含量不同，其中，440nm±20nm单波长和440nm±20nm与552nm双波长适用于有机碳含量低于3%的海洋沉积物测定；600nm±20nm单波长适用于有机碳含量高于1%低于10%的海洋沉积物测定。根据2019年山东省海洋环境监测有机碳数据统计（表3-1），山东省管辖海域内海洋沉积物有机碳含量范围为0.084%～1.21%，前两种波长即可满足需求，600nm±20nm的单波长没有选择的必要。通过油浴锅加热至195℃，保温10min对420nm、440nm、460nm三个波长段进行标准曲线测试，测试数据见表3-2、表3-3、表3-4、图3-2、图3-3、图3-4。可以看出：440nm波长处曲线斜率最高。通过微波密闭消解仪进一步测试440nm、445nm、450nm三个波长的标准曲线，测试数据见表3-5、表3-6、表3-7、图3-5、图3-6、图3-7。可以看出：440nm、445nm、450nm处曲线斜率没有明显变化。综合来看，单波长测试选择445nm。表3-2420nm标准曲线测试数据（油浴锅）波长420nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.583020.200.5350.04830.400.4790.10440.600.4290.15450.800.3720.21161.000.3170.266y=a+bxy=0.2670x-0.0030相关系数r0.9997图3-2420nm标准曲线测试（油浴锅）表3-3440nm标准曲线测试数据（油浴锅）波长440nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.722020.200.6620.06030.400.5870.13540.600.5170.20550.800.4400.28261.000.3690.353y=a+bxy=0.3573x-0.0061相关系数r0.9995图3-3440nm标准曲线测试（油浴锅）表3-4460nm标准曲线测试数据（油浴锅）波长460nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.675020.200.6140.06130.400.5430.13240.600.4780.19750.800.4040.27161.000.3340.341y=a+bxy=0.3429x-0.0044相关系数r0.9997图3-4460nm标准曲线测试（油浴锅）表3-5440nm标准曲线测试数据（微波密闭消解仪）波长440nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.711020.200.6480.06330.400.5820.12940.600.4970.21450.800.4340.27761.000.3670.344y=a+bxy=0.3496x-0.0036相关系数r0.9992图3-5440nm标准曲线测试（微波密闭消解仪）表3-6445nm标准曲线测试数据（微波密闭消解仪）波长445nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.716020.200.6540.06230.400.5800.13640.600.5060.21050.800.4430.27361.000.3750.341y=a+bxy=0.3446x-0.0020相关系数r0.9996图3-6445nm标准曲线测试（微波密闭消解仪）表3-7450nm标准曲线测试数据（微波密闭消解仪）波长450nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.712020.200.6430.06930.400.5690.14340.600.5020.21050.800.4310.28161.000.3630.349y=a+bxy=0.3497x+0.0005相关系数r0.9999图3-7450nm标准曲线测试（微波密闭消解仪）通过油浴锅加热至195℃，保温30min分别对445nm和552nm两个波长进行测试，测试数据见表3-8、表3-9、图3-8、图3-9。表3-8445nm标准曲线测试数据（油浴锅）波长445nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.840020.210.7540.08630.430.6910.14940.640.6130.22750.850.5460.29461.070.4690.371y=a+bxy=0.3424x+0.0052相关系数r0.9994图3-8445nm标准曲线测试（油浴锅）表3-9445nm-552nm标准曲线测试数据（油浴锅）波长445nm-552nm吸光值（A445nm）吸光值（A552nm）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.8400.013020.210.7540.0160.08930.430.6910.0190.15540.640.6130.0220.23650.850.5460.0260.30761.070.4690.0280.386y=a+bxy=0.3569x+0.0052相关系数r0.9995图3-9445nm-552nm标准曲线测试可以看出：单波长和双波长测试的线性系数均大于0.9990，只是曲线斜率不同，单波长与双波长斜率比为0.959。但是，双波长测试在测试环节增加了一倍的工作量。综合考虑，本方法采用单波长测试，波长选择445nm。4.检出限、测定下限和测定上限4.1检出限和测定下限根据2019年山东省海洋环境有机碳监测数据统计，山东省管辖海域内海洋沉积物有机碳含量范围为0.084%～1.21%。研究院开展了方法检出限、测定下限的测试，测试结果见表3-10。同时，委托滨州学院、烟台市海洋环境监测预报中心、国家海洋局烟台海洋环境监测中心站进行了方法验证，分别测定方法检出限和测定下限。测试样品均使用统一派发的滨州市近岸海域海洋沉积物空白样品，取样量均为0.4900～0.5000g，测试结果见表3-11、表3-12、表3-13。表3-10方法检出限、测定下限测试数据1测试单位：滨州市海洋发展研究院测试日期：2021年3月9日平行样品滨州市近岸海域海洋沉积物空白样品备注取样量（g）吸光值（A0-A）ωOC（%）10.49430.0170.008820.49940.0130.006630.49720.0180.009440.49750.0190.009950.49380.0120.006060.49400.0200.010570.49330.0200.0105平均值X（%）0.0088标准偏差S（%）0.0017t值3.143检出限（%）0.0053测定下限（%）0.021表3-11方法检出限、测定下限测试数据2验证单位：滨州学院测试日期：2021年3月17日平行样品滨州市近岸海域海洋沉积物空白样品备注取样量（g）吸光值（A0-A）ωOC（%）10.49570.0140.007620.49990.0080.004130.49610.0170.009340.49050.0200.011150.49980.0090.004760.49590.0090.004770.49400.0230.0128平均值X（%）0.0078标准偏差S（%）0.0032t值3.143检出限（%）0.010测定下限（%）0.040表3-12方法检出限、测定下限测试数据3验证单位：烟台市海洋环境监测预报中心测试日期：2021年3月23日平行样品滨州市近岸海域海洋沉积物空白样品备注取样量（g）吸光值（A0-A）ωOC（%）10.49160.0180.010520.49410.0180.010430.49860.0120.007040.49240.0060.003850.49130.0030.002160.49580.0120.007170.49200.0050.0032平均值X（%）0.0063标准偏差S（%）0.0031t值3.143检出限（%）0.0097测定下限（%）0.039表3-13方法检出限、测定下限测试数据4验证单位：国家海洋局烟台海洋环境监测中心站测试日期：2021年3月24日平行样品滨州市近岸海域海洋沉积物空白样品备注取样量（g）吸光值（A0-A）ωOC（%）10.49160.0050.004420.49510.0030.003430.49590.0030.003440.49930.0070.005450.49660.0030.003360.49380.0130.008670.49770.0080.0060平均值X（%）0.0049标准偏差S（%）0.0018t值3.143检出限（%）0.0057测定下限（%）0.023可以看出，当取样量为0.5g时，研究院方法检出限为0.0053%，测定下限为0.021%。三家验证实验室方法检出限最低为0.057%，最高为0.010%；测定下限最低为0.023%，最高为0.040%。综合来看，当取样量为0.5g时，本方法的检出限为0.010%（以干重计），测定下限为0.040%（以干重计）。该检出限和测定下限分别是山东省管辖海域内海洋沉积物有机碳含量最低值的11.9%和47.6%，均远小于山东省管辖海域内海洋沉积物有机碳含量的最低值。4.2测定上限三家实验室的校准曲线表明：有机碳含量在0～1.00mg时，可以保持良好的线性（r0.9990），并使吸光值介于0.300～0.800之间。鉴于本方法规定的最小称重量为0.0300g，故有机碳含量的最大测定值为3.00%。5.干扰和消除5.1氯离子的干扰和消除5.1.1氯离子的消除方式氯离子会影响海洋沉积物中有机碳的测定结果。为了测试对氯离子的掩蔽效果，分别用0.1g硫酸汞（硫酸汞浓度为200g/L：称取20g硫酸汞，溶于100mL（1+9）硫酸溶液中，混匀）、0.1g硫酸银（硫酸银浓度为20g/L：称取10g硫酸银，加到500mL硫酸中，搅拌1～2天使之溶解，使用前小心混匀）以及0.02g磷酸银（磷酸银浓度为10g/L：称取5g磷酸银，溶于500mL磷酸中，混匀）进行了试验。几种掩蔽剂对氯离子的理论最大掩蔽量见表3-14。表3-14几种掩蔽剂对氯离子的理论最大掩蔽量掩蔽剂名称硫酸汞+硫酸银硫酸银磷酸银+硫酸银掩蔽剂用量0.1g+0.1g0.1g0.02g+0.1g氯离子的理论最大掩蔽量0.005g+0.023g0.023g0.005g+0.023g可见，无论是硫酸汞、硫酸银还是磷酸银，其最大掩蔽量均超过0.023g，即使不考虑硫酸银的掩蔽能力，其理论上的最小掩蔽量也都超过0.005g。本方法中，样品的最大取样量为0.5000g，即：最小掩蔽量≥10.0g/kg。研究院分别测试了6份滨州市近岸海域海洋沉积物、1份日照市近岸海域沉积物（纯海砂）以及近海海洋沉积物成份分析标准物质（GBW07314）中氯离子含量。氯离子含量测试结果见表3-15。表3-15海洋沉积物样品中氯离子含量样品来源氯离子含量（g/kg）备注滨州市近岸海域海洋沉积物样品13.22滨州市近岸海域海洋沉积物样品21.72滨州市近岸海域海洋沉积物样品34.83滨州市近岸海域海洋沉积物样品41.36滨州市近岸海域海洋沉积物样品51.12滨州市近岸海域海洋沉积物样品61.44日照市近岸海域海洋沉积物样品1.58纯海砂近海海洋沉积物成份分析标准物质4.90GBW07314结果显示：滨州市近岸海域海洋沉积物氯离子含量最低值为1.12g/kg，最高值为4.83g/kg；日照市近岸海域海洋沉积物（纯海砂）氯离子含量为1.58g/kg；近海海洋沉积物成份分析标准物质（GBW07314）中氯离子含量为4.90g/kg。即使按照最大取样量0.5000g计算，三种掩蔽剂最少可掩蔽所测沉积物样品中氯离子含量最大的近海海洋沉积物成份分析标准物质（GBW07314）的2倍氯离子浓度。5.1.2磷酸银和硫酸汞掩蔽效果比较根据开题会议的专家意见，需要在试验过程中尽可能地寻找替代剧毒物质硫酸汞的掩蔽剂。首先对磷酸银和硫酸汞的掩蔽效果进行比较。（1）标准曲线比较在6份含量分别为0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00mg有机碳标准溶液中，分别加入2mL10g/L磷酸银溶液，分别在440nm、445nm、450nm处测试标准曲线。标准曲线测试结果见表3-16、表3-17、表3-18，图3-10、图3-11、图3-12。表3-16440nm标准曲线（磷酸银掩蔽）测试数据波长440nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.720020.200.6650.05530.400.5780.14240.600.5170.20350.800.4450.27561.000.3760.344y=a+bxy=0.3487x-0.0045相关系数r0.9990图3-10440nm标准曲线测试（磷酸银掩蔽）表3-17445nm标准曲线（磷酸银掩蔽）测试数据波长445nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.723020.200.6610.06230.400.5800.14340.600.5200.20350.800.4450.27861.000.3790.344y=a+bxy=0.3469x-0.0018相关系数r0.9995图3-11445nm标准曲线测试（磷酸银掩蔽）表3-18450nm标准曲线（磷酸银掩蔽）测试数据波长450nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.733020.200.6690.06430.400.5880.14540.600.5260.20750.800.4450.28861.000.3770.356y=a+bxy=0.3591x-0.0029相关系数r0.9995图3-12450nm标准曲线测试（磷酸银掩蔽）可以看出：在440nm、445nm、450nm处，从标准曲线看，标准曲线斜率大致相同，无明显变化，且相关系数均大于0.9990。（2）掩蔽效果比较在6份含量均为0.60mg的有机碳标准溶液中，分别加入0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL氯化钠标准溶液（0.0141mol/L），相当于氯离子含量分别为0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50mg，然后分别加入0.50mL硫酸汞溶液（200g/L）和2.0mL磷酸银溶液（10g/L）进行掩蔽，测试氧化率。氧化率测试结果见表3-19、图3-13。表3-19硫酸汞与磷酸银对梯度含量氯离子掩蔽后的氧化率对比氯离子含量（mg）有机碳含量0.6mg氧化率（%）硫酸汞掩蔽磷酸银掩蔽093.388.30.5092.589.01.0093.089.31.5094.092.02.0092.891.82.5093.094.8平均值93.190.8图3-13硫酸汞和磷酸银对梯度含量氯离子掩蔽后氧化率对比图可以看出：使用硫酸汞掩蔽后的有机碳氧化率相对稳定，而使用磷酸银掩蔽后的有机碳氧化率则有明显变化。随着氯离子浓度增加有机碳的氧化率逐渐增大，说明磷酸银掩蔽效果相对较差，部分氯离子没有被完全掩蔽，被重铬酸钾氧化导致测定的有机碳氧化率逐渐升高。综上所述，排除磷酸银作为掩蔽剂使用。5.1.3硫酸银的掩蔽效果（1）硫酸银掩蔽的试剂顺序硫酸银掩蔽有两种试剂加入顺序，一是加入重铬酸钾后再加入硫酸银-硫酸溶液，二是加入硫酸银-硫酸溶液后再加入重铬酸钾溶液。测试过程中发现，采取第一种试剂加入顺序，即加入重铬酸钾后再加入硫酸银-硫酸溶液的顺序，只要溶液中含有氯离子，溶液均呈淡黄色，说明部分氯离子被重铬酸钾氧化，没有达到完全掩蔽的效果；而采取第二种试剂加入顺序，即加入硫酸银-硫酸溶液后再加入重铬酸钾溶液的顺序，则没有这样的现象产生。定性分析来看，硫酸银掩蔽宜采用加入硫酸银-硫酸溶液后再加入重铬酸钾溶液的顺序。（2）第一顺序氧化率测试首先对加入重铬酸钾后再加入硫酸银-硫酸溶液的方式进行了氧化率测试。测试结果见表3-20、图3-14、图3-15、图3-16。表3-20加入重铬酸钾后再加入硫酸银-硫酸溶液掩蔽梯度含量氯离子测试氯离子含量（mg）有机碳含量0mg有机碳含量0.50mg有机碳含量1.00mg测定值（mg）测定值（mg）氧化率（%）测定值（mg）氧化率（%）00.0020.46793.30.89189.10.500.0330.47695.10.89789.71.000.0300.47995.70.89989.91.500.0300.46192.10.89389.32.000.0330.46492.70.89789.72.500.0360.48096.00.89789.73.000.0390.48997.80.90290.23.500.0330.46793.30.89989.94.000.0300.46893.60.88588.54.500.0410.46793.30.89689.65.000.0480.48396.60.89989.9相对偏差（%）0.56（剔除0浓度后）0.860.45精密度RSD（%）15.72（剔除0浓度后）1.810.50图3-14空白样品有机碳测定值随氯离子含量变化图（硫酸银掩蔽）图3-15非空白样品有机碳测定值随氯离子含量变化图（硫酸银掩蔽）图3-16非空白样品有机碳氧化率随氯离子含量变化图（硫酸银掩蔽）可以看出：在空白样品中，随着氯离子含量出现有机碳含量的测定值会出现0.030mg～0.048mg的增加，而实际空白样品中必然会有含量浓度的氯离子。将没有氯离子的样品剔除后，相对偏差为0.56%，精密度为15.72%，且主要偏差产生在氯离子含量分别为4.50mg和5.00mg两个远超海洋沉积物氯离子含量的样品中。在非空白样品中，随着氯离子含量变化，有机碳的测定值相对稳定，0.50mg有机碳含量样品的相对偏差为0.86%，精密度为1.81%；1.00mg有机碳含量样品的相对偏差为0.45%，精密度为0.50%；氧化率也保持相对稳定，均值分别为94.5%和89.6%。定量分析来看，采用加入重铬酸钾溶液再加入硫酸银-硫酸溶液的顺序是可行的。综合定性分析和定量分析，采用加入重铬酸钾溶液再加入硫酸银-硫酸溶液的顺序没有达到完全掩蔽氯离子的效果，故排除这种试剂加入顺序。（3）第二顺序氧化率测试对加入硫酸银-硫酸溶液后再加入重铬酸钾的方式进行了氧化率测试。测试结果见表3-21、图3-17、图3-18、图3-19。表3-21加入硫酸银-硫酸溶液后再加入重铬酸钾掩蔽梯度含量氯离子测试氯离子含量（mg）有机碳含量0mg有机碳含量0.50mg有机碳含量1.00mg测定值（mg）测定值（mg）氧化率（%）测定值（mg）氧化率（%）00.0020.45691.20.89191.40.500.0270.49298.40.89789.31.000.0210.49198.10.89990.81.500.0080.506101.10.89391.52.000.0230.49198.10.89791.12.500.0230.48296.30.89789.73.000.0230.49899.60.90289.73.500.0110.49198.10.89990.34.000.0120.49498.70.88589.14.500.0230.49799.30.89690.65.000.0210.509101.70.89990.3相对偏差（%）0.61（剔除0浓度后）1.330.78精密度RSD（%）31.67（剔除0浓度后）2.710.87图3-17空白样品有机碳测定值随氯离子含量变化图（硫酸银掩蔽）图3-18非空白样品有机碳测定值随氯离子含量变化图（硫酸银掩蔽）图3-19非空白样品有机碳氧化率随氯离子含量变化图（硫酸银掩蔽）可以看出：在空白样品中，随着氯离子含量出现有机碳含量的测定值会出现0.008mg～0.027mg的增加，平均值为0.019mg，远低于加入重铬酸钾溶液再加入硫酸银-硫酸溶液的顺序；相对偏差为0.61%，精密度为31.67%，没有特别明显的偏离样品。在非空白样品中，随着氯离子含量变化，有机碳的测定值相对稳定，0.50mg有机碳含量样品的相对偏差为1.33%，精密度为2.71%；1.00mg有机碳含量样品的相对偏差为0.78%，精密度为0.87%；氧化率也保持相对稳定，均值分别为98.2%和90.3%，与加入重铬酸钾溶液再加入硫酸银-硫酸溶液的顺序相比，分别高出了3.7和0.7个百分点。定量分析来看，采用加入硫酸银-硫酸溶液再加入重铬酸钾溶液的顺序是可行的。（4）综合比较两种试剂加入顺序，采用加入硫酸银-硫酸溶液再加入重铬酸钾溶液的顺序能够更好地掩蔽氯离子，在同样的有机碳含量下氧化率更高，加入顺序更科学。因此，采用加入硫酸银-硫酸溶液再加入重铬酸钾溶液的顺序满足本实验要求。5.1.4硫酸汞掩蔽效果（1）硫酸汞掩蔽剂的加入顺序因为必然要加入硫酸银溶液，所以硫酸汞掩蔽顺序分为三种，第一种顺序是先加入硫酸汞摇匀后直接加入硫酸银-硫酸溶液，第二天加入重铬酸钾；第二种顺序是先加入硫酸汞过夜，第二天先加入重铬酸钾再加入硫酸银-硫酸溶液；第三种顺序是先加入硫酸汞过夜，第二天先加入硫酸银-硫酸溶液后再加入重铬酸钾。（2）定性分析采取第一种加入顺序，即先加入硫酸汞摇匀后直接加入硫酸银-硫酸溶液，第二天加入重铬酸钾的顺序，会发现随着氯离子的增多，沉淀逐渐增多，第二天消解完全后仍然会有沉淀产生，说明硫酸汞的掩蔽效果是有上限的，有部分硫酸银参与了掩蔽反应。采取第二种和第三种加入顺序，即加入硫酸汞过夜，第二天分别加入重铬酸钾和硫酸银-硫酸溶液，会发现随着氯离子增多，溶液黄色越来越明显，证明有越来越多的氯气产生，说明硫酸汞的络合作用有限，部分氯离子被重铬酸钾氧化。（3）定量分析在11份空白有机碳标准溶液中，分别加入0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00、7.00、8.00、9.00、10.00mL氯化钠标准溶液（0.0141mol/L），相当于氯离子含量分别为0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00、4.50、5.00mg，然后分别选择第一种、第二种、第三种加入顺序，测试空白样品的有机碳含量。测试结果见表3-22、图3-20。表3-22加入硫酸汞掩蔽梯度含量氯离子测试氯离子含量（mg）第一种顺序第二种顺序第三种顺序测定值（mg）测定值（mg）测定值（mg）00.0010.0010.0030.500.0040.0150.0301.000.0090.0030.0361.500.0010.0030.0122.000.0110.0140.0192.500.0180.0030.0193.000.0280.0060.0313.500.018-0.0060.0164.000.014-0.0060.0124.500.021-0.0090.0245.000.0310.0030.038均值0.0160.0030.024相对偏差（%）（剔除0浓度后）0.920.760.91精密度RSD（%）（剔除0浓度后）59.36292.5138.35图3-20空白样品有机碳测定值随氯离子含量变化图（硫酸汞掩蔽）可以看出：空白样品在第二种加入顺序在稳定性上最优，且均值最接近0，所以采用该种顺序代表硫酸汞的掩蔽效果。（4）第二顺序氧化率测试选择硫酸汞的第二种加入顺序，进行氯离子掩蔽实验，测试氧化率。测试结果见表3-23、图3-21、图3-22。表3-23硫酸汞掩蔽梯度含量氯离子测试氯离子含量（mg）有机碳含量0.5mg有机碳含量1.0mg测定值（mg）氧化率（%）测定值（mg）氧化率（%）00.47494.80.89404100.80.85485.41.00.506101.10.9059599.00.89989.92.00.513102.60.9087795.40.91791.73.00.49599.00.9147194.20.91491.44.00.47995.70.9088096.00.92392.35.00.48396.60.91791.7平均值0.48997.70.90590.5相对偏差（%）1.371.80精密度RSD（%）28.0819.85图3-21非空白样品有机碳测定值随氯离子含量变化图（硫酸汞掩蔽）图3-22非空白样品有机碳氧化率随氯离子含量变化图（硫酸汞掩蔽）可以看出：在空白样品中，随着氯离子含量出现有机碳含量的测定值会出现-0.009mg～0.015mg的变化，平均值为0.003mg；相对偏差为0.76%，精密度为292.51%，虽然相对偏差较小，也最接近0浓度，但是精密度较大。在非空白样品中，随着氯离子含量变化，有机碳的测定值相对稳定，但精密度较大，0.50mg有机碳含量样品的相对偏差为1.37%，精密度为28.08%；1.00mg有机碳含量样品的相对偏差为1.80%，精密度为19.85%；氧化率保持相对稳定，均值分别为97.7%和90.5%。定量分析来看，采用硫酸汞的掩蔽方式虽然氧化率较高，相对偏差较小，但是由于精密度较大，不建议采用该种掩蔽方式。5.1.5硫酸汞掩蔽与硫酸银掩蔽比较对硫酸银与硫酸汞的掩蔽方式分析表明：硫酸银的氧化率与硫酸汞相差不大，精密度明显更优，且不增加剧毒物质硫酸汞的污染，故采取硫酸银的掩蔽方式。综合比较硫酸汞、硫酸银以及磷酸银3种掩蔽剂，本方法采用硫酸银的掩蔽方式。5.2碳酸盐的干扰和消除无机碳会导致溶液中的硫酸被消耗，从而可能影响氧化效率。碳酸盐中的碳酸钙能与硫酸反应生成难溶的硫酸钙沉淀，可能包裹住沉积物样品，从而影响到有机碳的氧化率，可通过提早加入适量磷酸溶液以消除干扰。海洋沉积物中的无机碳主要是以CaCO3和MgCO3等碳酸盐的形式存在[28]。无机碳会导致溶液中的硫酸被消耗，从而可能影响氧化效率。目前普遍采用的去除海洋沉积物中碳酸盐的方法是盐酸酸溶法[29]，但是，此方法引入了大量的氯离子，会与重铬酸钾发生氧化还原反应从而产生误差。磷酸是中强酸，能与无机碳快速反应。同时，由于磷酸中的磷是最高化合价，本身没有强氧化性，既不会引入新的误差因子，也不会与有机碳发生氧化还原反应，是氧化还原反应体系中最适宜与碳酸盐反应的酸。4mL（1+1）磷酸大约含有0.08mol氢离子，可以与0.04mol碳酸根离子反应，即最大可与2.40g碳酸根离子反应。海洋沉积物中无机碳含量大约0.50%～20.0%（GBW07314中无机碳含量为4.70%，GBW07333中无机碳含量为1.61%，GBW07334中无机碳含量为19.9%，其中GBW07333与GBW07334中无机碳含量均按照CO2含量折算）。本方法中沉积物最大取样量为0.5000g，也就是碳酸根含量最大含量为0.10g，4mL（1+1）磷酸可反应的碳酸根离子含量远超实际样品中碳酸根离子含量。6.试剂及配制6.1除非另有说明，实验时所用试剂均为分析纯试剂，水均为新制备的超纯水或GB/T6682规定的一级水。6.2硫酸（H2SO4）：ρ=1.84g/mL，优级纯。6.3硫酸溶液（1+9）：1体积的硫酸（6.2）与9体积的水混合。6.4磷酸（H3PO4）：ρ=1.69g/mL，优级纯。6.5磷酸溶液（1+1）：1体积的磷酸（6.4）和1体积的水混合。6.6重铬酸钾（K2Cr2O7）：基准试剂。取适量重铬酸钾研细并在120℃干燥至恒重，保存于干燥器中。6.7重铬酸钾标准溶液:c（1/6K2Cr2O7）=0.200mol/L。准确称取9.8062g重铬酸钾（6.6）溶于适量水中，定容至1000mL，摇匀。6.8硫酸银（Ag2SO4）。6.9硫酸银-硫酸溶液：称取10g硫酸银（6.8），加到500mL硫酸（6.2）中，搅拌1～2d使之溶解，使用前小心摇匀。6.10邻苯二甲酸氢钾（C8H5O4K）：基准试剂。取适量邻苯二甲酸氢钾研细并在105℃～110℃干燥至恒重，保存于干燥器中。6.11有机碳标准贮备液：ρ=0.20g/L。称取0.4255g邻苯二甲酸氢钾（6.10）溶于适量水中，溶解后移至1000mL容量瓶，用水定容，摇匀。此溶液在2～8℃下贮存，或在定容前加入约10mL硫酸（6.3），常温贮存，可稳定保存一个月。也可使用市售有证标准溶液。（1）有机碳标准物质的选择基于两方面考虑选择邻苯二甲酸氢钾作为海洋沉积物中有机碳测定的标准物质。一是邻苯二甲酸氢钾和葡萄糖都是都是很稳定的有机物，可以作为标准物质使用。其中，葡萄糖在HJ615-2011土壤有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法、GB/T30740-2014海洋沉积物中有机碳的测定非色散红外吸收法以及HJ695-2014土壤有机碳的测定燃烧氧化-非色散红外法中被作为标准物质采用，邻苯二甲酸氢钾在HJ501-2009水质总有机碳的测定燃烧氧化-非色散红外吸收法以及HY/T150-2013海水中有机碳的测定非色散红外吸收法中被作为标准物质使用。另外，邻苯二甲酸氢钾在化学需氧量测定中也多作为标准物质使用。二是对葡萄糖和邻苯二甲酸氢钾分别作为标准物质测试了标准曲线以及氧化率。445nm波长处标准曲线测试数据分别见表3-24、图3-23、表3-25、图3-24，氧化率测试结果见表3-26、表3-27。表3-24445nm邻苯二甲酸氢钾标准曲线测试数据波长445nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.716020.200.6540.06230.400.5800.13640.600.5060.21050.800.4430.27361.000.3750.341y=a+bxy=0.3446x-0.0020相关系数r0.9996图3-23445nm邻苯二甲酸氢钾标准曲线测试表3-25445nm葡萄糖标准曲线测试数据波长445nm吸光值A吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.703020.200.6270.07630.400.5660.13740.600.5080.19550.800.4300.27361.000.3620.341y=a+bxy=0.3363x+0.0022相关系数r0.9991图3-24445nm葡萄糖标准曲线测试表3-2640min保温邻苯二甲酸氢钾与葡萄糖氧化率测试表序号含量（mg）氧化率（%）备注邻苯二甲酸氢钾葡萄糖10.2088.8893.7520.4094.2588.8830.6090.5694.2540.8089.1090.5651.0093.7589.10平均91.0691.31表3-2730min保温邻苯二甲酸氢钾与葡萄糖氧化率测试表序号含量（mg）氧化率（%）备注邻苯二甲酸氢钾葡萄糖10.20105.7558.5020.4077.6375.0030.6081.7581.2540.8084.0081.3851.0084.4580.85平均86.7275.40可以看出：选用葡萄糖的曲线斜率较邻苯二甲酸氢钾斜率下降了2.4%；通过不同保温时间的氧化率测试，显示二者在保温40min时氧化率基本相同，在保温30min时则差异较大，葡萄糖在保温30min时明显偏低且与保温40min时氧化率差异较大。综合比较，选用邻苯二甲酸氢钾作为有机碳测定的标准物质使用。（2）选择硫酸银-硫酸溶液的原因选择硫酸银-硫酸溶液主要有三方面的原因：一是采用液体方式，加液量更准确，可以精准控制加入0.10g硫酸银；二是加入硫酸银可以与氯离子反应生成氯化银沉淀，从而降低氯离子对实验的影响，达到掩蔽氯离子的效果；三是作为催化剂，加快氧化还原反应进程。7.仪器和设备7.1可见分光光度计：配有1cm石英比色皿。7.2天平：感量0.0001g。7.3具塞比色管：50mL。7.4聚四氟乙烯消解管：50mL，有内塞，螺旋形外盖和排气孔。7.5超级恒温油槽：控温范围为室温～300℃，温度波动±1℃。7.6离心机：0～5000r/m，配有50mL圆底离心管。7.7马弗炉：温度波动度±5℃。7.8标准筛：80目。7.9一般实验室常用仪器和设备（1）选用石英比色皿的原因本标准选用的波长为445nm，接近紫外区，使用石英比色皿要比玻璃比色皿优越的多，化验数据更准确、更可靠。（2）选用聚四氟乙烯消解管的原因聚四氟乙烯俗称“塑料王”，是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物。白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易清洁水管内层的理想涂料。一方面，本实验最高温度大约在200℃，聚四氟乙烯材质的密封消解管能满足实验需求；另一方面，聚四氟乙烯材质的密封消解管不会产生溶液飞溅等导致实验失败的现象；另外，聚四氟乙烯材质本身易清洗，在样品转移过程中仅用少量水即可冲洗干净，完全符合本实验对器皿的要求。（3）选用超级恒温油槽的原因为了找到最适合本方法的设备和条件，研究院先后测试了回流消解仪、电热套、微波消解仪、烘箱加反应釜、恒温加热器（赶酸电热板）、高压灭菌锅、微波密闭消解仪、油浴锅（超级恒温油槽）8种设备。①回流消解仪测试在440nm处用回流消解仪测试了两组平行样品，测试结果见表3-28、表3-29、图3-25、图3-26。表3-28440nm标准曲线测试数据1（回流消解仪消解）波长440nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.744020.230.6690.07530.450.5840.16040.680.5310.21350.900.4550.28961.130.4010.343y=a+bxy=0.2796x+0.0057相关系数r0.9956表3-29440nm标准曲线测试数据2（回流消解仪消解）波长440nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.749020.230.6840.06530.450.6170.13240.680.5340.21550.900.4910.25861.130.4410.308y=a+bxy=0.3060x+0.0079相关系数r0.9977图3-25440nm标准曲线测试1（回流消解仪消解）图3-26440nm标准曲线测试2（回流消解仪消解）可以看出：用回流消解仪测试曲线斜率明显低于油浴锅消解，仅为油浴锅消解的82%左右；曲线的相关系数也较差，两次平行样测试相关系数均小于0.9990；两次测试的平行样品斜率相差9%左右。说明：回流消解的氧化率偏低且不均匀，稳定性较差。故，排除回流消解仪的使用。②电热套测试在440nm处用电热套测试了两组平行样品，测试结果见表3-30、表3-31、图3-27、图3-28。表3-30440nm标准曲线测试数据1（电热套消解）波长440nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.709020.200.6670.04230.400.6470.06240.600.6270.08250.800.6000.10961.000.6000.109y=a+bxy=0.1094x+0.0126相关系数r0.9709表3-31440nm标准曲线测试数据2（电热套消解）波长440nm吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.722020.20.7090.01330.40.6750.04740.60.6740.04850.80.5970.12561.00.6100.112y=a+bxy=0.1281x-0.0066相关系数r0.9398图3-27440nm标准曲线测试1（电热套消解）图3-28440nm标准曲线测试2（电热套消解）可以看出：用电热套测试曲线斜率明显低于油浴锅消解，仅为油浴锅消解的33%左右；曲线的相关系数也较差，两次平行样测试相关系数均小于0.9900；两次测试的平行样品斜率相差17%左右。说明：电热套消解的氧化率很低且不均匀，稳定性较差。故，排除电热套的使用。③微波消解仪测试在440nm处用微波消解仪测试了三组样品，分别为950W、20min内升温至165℃并保温15min和1400W、25min内升温至195℃并保温20min以及1400W、25min内升温至225℃并保温20min，测试结果见表3-32、表3-33、表3-34、图3-29、图3-30、图3-31。表3-32440nm标准曲线测试数据1（微波消解仪消解）波长440nm/165℃吸光值（A）吸光值（A0-A）备注序号含量（mg）100.655020.200.6040.05130.400.5780.07740.600.5110.14450.800.50