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Total Carbon and Total Nitrogen Determination in Soil |
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Introduction
탄소-질소 비율 (C:N ratio) 은 물질 내 탄소 질량과 질소 질량의 비율을 나타냅니다.
예를 들어 C:N ratio 가 24:1이라면, 이는 탄소 24 단위에 질소 1 단위가 있다는 의미이며, 이 비율은 잔류물의 분해 및 토양 내 질소 순환에 직접적인 영향을 미치기 때문에 중요합니다.
식물이나 다른 생물체의 질소 제한을 간접적으로 나타내는 지표로도 사용될 수 있습니다. 일반적으로 비율이 높을수록 해당 물질이 분해되기까지 더 오랜 시간이 걸리며, 비율이 낮을수록 더 빠르게 분해됩니다.
이는 다음 식물이 이용 가능한 토양 내 질소량과도 직접적으로 연관됩니다.
탄소 질소 원소분석기인 CN 802 Carbon Nitrogen Elemental Analyser 의 성능을 평가하기 위하여
WEPAL (Wageningen Evaluating Programs for Analytical Laboratories) 이 진행하는 능력시험 (Proficiency Testing) 프로그램을 이용하여 성능 테스트를 진행하였습니다.
토양 시료를 CN 802 로 분석한 후 얻은 결과 (C % 및 N %) 를 WEPAL의 허용 통계 범위와 비교하였습니다.
Dumas method
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원소 분석은 우선 연소로 (furnace, CF)에서 샘플을 연소시켜 원소 화합물로 변화시키는 것으로 시작합니다. |
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연소 후에는 두 단계의 수분 제거가 이루어집니다: |
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첫 번째는 물리적 트랩인 DriStep™ (WT1)으로, 이는 연소 직후의 물을 제거합니다. |
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두 번째는 화학적 트랩 (WT2)으로 물리적으로 제거되지 않은 남은 수분을 제거합니다. |
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두 트랩 사이에는 환원로 (RF)가 있어, 원소 화합물이 통과합니다. |
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CO₂ 농도는 VELP 고유의 Non-Dispersive HighSensIR™ 검출기로 정확하게 측정되며, 이는 탄소량으로 변환됩니다. |
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그 다음, 자동 재생형 CO₂ 흡수기가 CO₂만 제거하고, 남은 질소만이 검출기로 이동합니다. 질소는 reference gas 없이 작동하는 Thermal Conductivity Detector (LoGas™ TCD)로 검출됩니다. |
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CN 802는 직관적인 소프트웨어 CNSoft™를 통해 PC로 제어됩니다. |
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CN 802 Preliminary Operations (daily)
운영 매뉴얼에 따라 CN 802를 시작하고 매개변수가 아래와 같이 설정되었는지 확인합니다:
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연소 반응로 온도 (A00000158): 1030 °C |
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환원 반응로 온도 (A00000226): 650 °C |
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캐리어 가스 MFC1 헬륨 유량: 190 ml/min |
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캐리어 가스 MFC2 헬륨 유량: 220 ml/min |
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시스템을 컨디셔닝하기 위해, EDTA 표준 물질 (A00000149) 2개와 빈 주석 포일 (empty tin foils, A00000153) 3~5개를 체크업 (Check-up)으로 테스트합니다.
또한, 검량 곡선 (calibration curve) 검증을 위해, 곡선 생성에 사용한 동일한 표준 시료를 이용해 하나 이상의 시험 (Standard)을 수행합니다.
Sample Preparation
4개의 레퍼런스 시료:
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분석 전 토양 시료를 105 °C에서 건조합니다. |
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주걱 (spatula)을 사용해 300 mg의 시료를 주석 포일 (tin foil)에 넣습니다. |
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주석 포일을 접어 캡슐 형태로 만든 후 오토샘플러 (autosampler)에 로드합니다. |
Analysis Procedure
데이터베이스에 다음 항목을 입력합니다: 샘플명, 무게, 방법 (Method), 샘플 종류, 검량 번호 (Calibration number), 아래 매개변수로 새로 사용자 정의 분석 방법 (custom method)을 생성합니다:
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단백질 인자 (Protein factor) : 없음 (none) |
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O₂ 유량 : 300 ml/min |
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O₂ 인자 (O₂ factor) : 0.7 ml/mg |
분석 시작 버튼을 누릅니다. 분석 시간은 1회 실행 (run) 당 약 3분이다.
Typical Results on Soil Samples
탄소 함량은 CaCO₃ (탄소 % = 12) 표준을 사용한 검량 곡선으로부터 얻어지며, 0 ? 20 mg C 범위에서 검출합니다.
질소 함량은 아미노산 표준인 아스파틱산 (C₄H?NO₄)을 사용하며, 0 - 1.5 mg N 범위입니다. 시료 측정 데이터는 허용 오차 범위 내에 포함되었습니다.
WEPAL 레퍼런스 시료 4개를 각각 10회 분석하여 CN 802의 반복성 (repeatability)을 평가했습니다. 아래 표에는 건조 시료 (dry matter)를 기준으로 CN 802로 동시에 얻은
총 탄소 (total carbon) 및 총 질소 (total nitrogen) 결과와 소프트웨어 CNSoft™가 자동으로 계산한 C:N 비율이 나타나 있습니다.
Conclusion
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CN 802 탄소/질소 원소 분석기는 토양 시료에서 탄소 및 질소, 그리고 C:N ratio를 측정하는 데 이상적인 솔루션입니다. |
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이 분석기는 소프트웨어 CNSoft™가 자동으로 계산하여, 빠르고 쉽게 신뢰할 수 있는 결과를 제공하며, 모든 데이터는 우수한 반복성과 정확성을 보이며, 대부분의 실험실 수요를 충족시킬 수 있습니다. |
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높은 처리량 (high throughput)과 연속 시험이 가능하며, 헬륨이나 아르곤을 캐리어 가스로 사용할 수 있어 유연합니다. 완전 자동화되어 있으며 분석 당 2?5분이 소요됩니다. |
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또한 VELP Ermes Cloud Platform에 연결하여 PC, 스마트폰 또는 태블릿을 통해 실시간으로 분석을 모니터링하고 제어할 수 있어 운영 효율을 더욱 높일 수 있습니다. |
CN 802 Carbon Nitrogen Elemental Analyzer
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