Carbone organique par calcination

A5 - Une mesure de la matière organique totale d'un échantillon de sol par la perte au feu (en anglais Loss on ignition)

Résumé

La mesure de la perte au feu consiste en la calcination de la matière organique qui se dégage sous forme de gaz carbonique (CO2) et la mesure de la perte de masse par pesée. Cette analyse permet de connaitre la quantité de carbone organique présente dans le sol.

Question posée

Quel est le teneur de carbone organique dans mon sol ?

Principe

Pendant la calcination des échantillons à 600°C la matière organique est détruite et le carbone organique est dégagé sous forme de CO2. La perdre de poids correspond à la matière organique totale.

Étant donné que le % d'argile du sol a un effet sur le niveau de calcination il faut connaître cet valeur pour faire la correction nécessaire.

Conditions de mise en œuvre

Traitement d'échantillons prélevés sur site en éliminant les racines vivantes pour les horizons de surface.

Matériel et fournitures

• Creusets en porcelaine

• Balance analytique¸ précision 0.0001g

• Étuve (température minimal 105°C)

• Four à calcination (température minimale 600°C)

• Dessiccateur

Réalisation du protocole

1) Sécher un échantillon de sol à l’air libre.

2) Passer par un tamis de 2mm.

3) Sécher un creuset en porcelaine à l'étuve pendant 2h à 105°C.

3) Laisser refroidir le creuset dans le dessiccateur.

4) Peser le creuset sec dans la balance de précision et noter son poids (Pc).

5) Ajouter dans le creuset une prise d`essai d’échantillon d'environ 5g. Ne pas dépasser les ¾ de la contenance du creuset.

6) Déposer le creuset dans l’étuve et sécher l’échantillon à 105°C pendant 17 heures.

7) Laisser refroidir le creuset dans le dessiccateur.

8) Peser le creuset sec dans la balance de précision et noter sa masse (Pc+e initial).

9) Déposer le creuset dans le four.

Les indications écrites au feutre disparaissent pendant la calcination donc il faut noter la position de chaque échantillon dans le four.

10) Monter à 350°C et compter 1 heure de chauffage dès que la température est atteinte.

11) Monter à 450°C et compter 1 heure de chauffage dès que la température est atteinte.

12) Monter à 600°C et compter 2 heures de chauffage dès que la température est atteinte

13) Laisser refroidir jusqu’à 100°C environ dans le four et finir le refroidissement dans le dessiccateur

14) Peser le creuset et noter le poids(Pc+e final)

Exploitation des données

Estimation de la perte au feu ou loss on ingnition (LOI)

LOI en %

$$LOI=(Pc+einitial - Pc +efinal)/(Pc+einitial -Pc)*100$$

Pc = poids du creuset vide et sec à 105°C

Pc+e initial = poids du creuset + échantillon après séchage à 105°C

Pc+e final = poids du creuset + échantillon après calcination

Calcul de matière organique par correction par % argile selon équation de Jensen et al (2018)

Carbone organique du sol (COS)

avec COS, LOI et argile en %

$$COS = 0.513 * LOI -(0.047*argile -0,00025* argile^2)$$

Matière organique du sol (MOS)

avec MOS et COS en %

$$MOS= COS*1.724$$

Références

· Allen (1974). La perte au feu ; Manuel de laboratoire (fiche 6), Univ. NEUCHATEL, 4p

· Baize Denis (2018). Guide des analyses en pédologie 3e édition revue et augmentée. Versailles: editions Quae, p. 71-74

. Jensen et al (2018).Converting loss-on-ignition to organic carbon content in arable topsoil: pitfalls qnd proposed prodecure. European Journal of Soil Science. Vol69, Issue4, July 2018, p. 604-612

. Apesteguia et al (2018). Methods assessment for organic and inorganic carbon quantification in calcareous soils of the Mediterranean region. Geoderma Regional 12 (2018) 39-48