Описанный здесь метод верификации адаптируется для мониторинга педогенного, неорганического связывания углерода в различных сельскохозяйственных почвах, дополненных породами, содержащими силикаты щелочноземельных металлов, такие как волластонит, базальт и оливин. Этот метод может быть легко использован частными или государственными организациями для проверки содержания неорганического углерода в почве с учетом квалификации фермеров для получения углеродных кредитов с отрицательными выбросами. Усиленное выветривание полезных ископаемых, распространяющихся на земли, также может привести к связыванию углерода в сценариях, выходящих за рамки сельского хозяйства, таких как пастбища, лесное хозяйство или восстановленные земли, а также почвы Адриана.
Неоднородность сельскохозяйственных почв, как по адриалу, так и по глубине, затрудняет точное определение содержания неорганического углерода, а субдискретизация образцов также способствует снижению точности. Использование стандартных добавлений делителей проб карбоната кальция, обширная репликация анализа и статистический анализ могут помочь набирателям-новичкам обрести уверенность в предлагаемой методологии. Часть полевых процедур продемонстрирует Стивен Вандербургт, студент магистратуры из нашей лаборатории.
Начните с определения выравнивания каждого участка с помощью GPS-приемника, затем разместите флаги на границах каждого участка, чтобы облегчить последующую выборку. Соберите образцы ядра из случайных точек в каждом подсюжете, по одному на подсюжет. Используйте почвенный зонд или пробоотборник почвенного керна для сбора ядра почвы до трех глубинных зон от нуля до 15 сантиметров, от 15 до 30 сантиметров и от 30 до 60 сантиметров.
Используйте выдвижной шнек для сбора глубоких образцов почвы из дополнительных мест вплоть до трех глубинных зон от 60 до 100 сантиметров, от 100 до 175 сантиметров и от 175 до 250 сантиметров. Переложите образцы почвы в ведра, по одному на каждую глубину образца на каждом участке. Вручную тщательно смешайте почву в каждом ведре, затем поместите портативный влагомтестер в смешанный образец почвы и подождите, пока содержание влаги не зафиксируется в стабильной точке на датчике устройства.
Нажмите кнопку держателя и запишите значение в виде содержания влаги в смешанных почвах в реальном времени. Правильно маркировать пакеты с образцами с информацией о участках, глубине почвы и дате отбора проб, затем храните композитные образцы в мешках. Продухните образцы почвы на воздухе как можно скорее после отбора проб, чтобы свести к минимуму окисление почвенного углерода.
Поместите образцы почвы в картонные коробки и поместите коробки в сушильный шкаф при 50 градусах Цельсия в течение 24-48 часов, пока почва не высохнет. Храните высушенные на воздухе образцы в мешках для образцов до дальнейшего анализа. Перед фракционированием почвы прогоните образцы почвы через двухмиллиметровое сито, чтобы удалить большие фрагменты горных пород и останки растений.
Высушите просеянные грунты в духовке, поместив их в муфельную печь, поддерживаемую при 105 градусах Цельсия, в течение не менее 15 часов. Для фракционирования почвы поместите один килограмм высушенного в духовке образца на верхнюю сетку ситового шейкера, состоящего из различных размеров ячеек. Встряхните сита при 60 об/мин в течение 15 минут.
Используйте для анализа поддонные фракции менее 50 микрометров, так как это педогенная карбонатная фракция почвы. Чтобы определить содержание неорганического углерода в образцах почвы с помощью кальциметрического анализа, поместите пять граммов просеянный образец почвы в соответствующую колбу Эрленмейера. Суспендьте образец в 20 миллилитрах сверхчистой воды.
Добавьте семь миллилитров четырех молярных соляной кислоты в небольшую стеклянную пробирку с плоским дном, затем поместите эту трубку вертикально внутрь колбы с помощью пинцета. Осторожно прикрепите колбу к кальциметру, закрепив резиновую пробку. Отрегулируйте и считайте начальный уровень воды в бюретке и запечатайте ее головное пространство, повернув верхний клапан в измерительное положение.
Встряхните колбу, тем самым опрокинув кислотную трубку, пока уровень воды в бюретке не достигнет постоянного значения и в растворе не наблюдается пузырьков. Здесь показан типичный набор данных для измененной почвы волластонита по сравнению с контрольной необработанным грунтом. pH измененной почвы выше на 1,15 единицы по сравнению с контролем, а содержание карбоната кальция почти в пять раз больше.
В зоне глубины от нуля до 15 сантиметров содержание было в четыре раза выше в измененной почве по сравнению с контрольной, а ее фракция была обогащена карбонатом кальция. Два образца глубокого профиля имели самое высокое содержание, так как они естественным образом присутствуют карбонатами в горизонте С. Различные оксиды, присутствующие в почве, были определены WDXRF.
Основными присутствующими оксидами являются те, которые составляют основные почвенные минералы, питательные вещества для растений и щелочноземельные металлы. Здесь показан рисунок XRD измененной почвы волластонита. Основными присутствующими вершинами являются кварц и альбит, которые являются преобладающими минералами в песчаных, суглинистых почвах.
Также видны пики измененного остаточного волластонита и педогенного кальцита. Измененная почва волластонита была сфотобирована с помощью SEM после нескольких недель выветривания. Более пристальный взгляд на частицы волластонита показывает морфологические изменения, происходящие на поверхности.
Микроанализ поверхности волластонита проводили путем получения элементарного картирования образца. Спектр ЭЦС нанесенной на карту области выявил ее полуколичественный химический профиль. Более ранние элементарные карты ясно показывают, что обнаруженные кремний и кальций в значительной степени находятся в ацикулярных частицах волластонита.
Точечный анализ ЭТС проводили на более мелких фрагментах, разбросанных в образце почвы. Фрагменты были богаты углеродом и кислородом, что говорит о том, что они состоят в основном из органического вещества. При попытке применения этого протокола имейте в виду, что глубина отбора проб может варьироваться в разных областях, в зависимости от простоты отбора проб по вертикальному профилю, толщины поверхностного почвенного горизонта, глубины грунтовых вод и структуры почвы.
Измерение стабильных изотопных и радиогенных углеродных сигнатур по профилю почвы и недр может быть включено в эту процедуру для дальнейшей проверки связывания атмосферного CO2 на минеральных измененных месторождениях.
