Определение гранулометрического состава почвы

Определение гранулометрического состава почвы — это важная процедура для классификации и изучения структуры почвы, которая помогает определить её физические свойства и пригодность для различных применений, таких как сельское хозяйство и строительство.

Процесс проводится с использованием различных методов, например, ареометрического или шнурового. В результате анализа определяют, насколько крупные или мелкие зерна образуют почву, классифицируя её на различные группы, такие как суглинки, супеси и песчаные породы. Почва может быть разделена на несколько фракций по диаметру частиц, который бывает средним или более мелким.

Каждая из этих фракций влияет на пластичность почвы и её способность удерживать воду. Например, супесчаные почвы с мелкоземом обладают легкими свойствами и хорошей водопроницаемостью, в то время как суглинистые почвы могут обладать большей пластичностью, но имеют слабое водоотведение. Важно отметить, что почва может быть рыхлой, пылеватой или иметь сухие участки.

Метод ареометром используется для более точного определения составляющих почвы и её водопроницаемости. Например, при исследовании мокрых образцов определяется величина зерен, их плотность, а также соотношение тяжелых и легких элементов. Важно, чтобы образец почвы был однородным, например, при взвешивании определяют вес почвы и её состав в виде взвеси.

Почва в сухом состоянии может распадаться на пальцами, а также при ощупи обнаруживается, что она легко распадается или образует комочки. Используя пипетку и таблицу классификации, специалисты определяют, как связаны элементы в почве и какое состояние они имеют. Скелет почвы и её структура зависят от внешнего вида, щепотки материалов и характерных признаков.

В результате анализа можно точно классифицировать почву, установить её характерные показатели и величину пор, таких как, например, песчаные или суглинистые группы. Этот процесс помогает определить срок, в который почва будет пригодна для посадки растений или использования в строительных целях, а также обеспечить её пластичность и нужные показатели для соответствующего варианта.

1. Ситовой анализ (или механический метод)

Этот метод используется для определения гранулометрического состава грубых фракций (например, песка, гравия). Он основывается на разделении почвы на фракции с помощью сита, которое имеет отверстия определённого размера.

Принцип работы:

• Почва просеивается через серию сит с различными размерами отверстий (например, 2 мм, 0,5 мм, 0,25 мм и т. д.).
• Частицы почвы остаются на сите, если они крупнее его ячеек, или проходят через сито, если они меньше.
• После того как почва разделена на фракции, измеряют массу каждой фракции и вычисляют процентное содержание каждой из них.

Этапы ситового анализа:

1. Подготовка пробы — отбирается проба почвы, которая очищается от крупных включений.
2. Просеивание — почва последовательно просеивается через сита с уменьшающимися размерами ячеек.
3. Взвешивание — взвешивается количество почвы, оставшееся на каждом сите.
4. Подсчёт результатов — определяется процентное содержание каждой фракции по отношению к общей массе пробы.

Применение:

Этот метод используется для анализа почв с более крупными частицами (песок, гравий, щебень) и подходит для определения крупнофракционного состава почвы.

2. Метод осаждения (гидрометрический метод)

Метод осаждения, или метод Пипета (гидрометрический метод), применяется для анализа мелких фракций, таких как ил и глина, и основывается на законе осаждения частиц в жидкости (закон Стокса).

Принцип работы:

• Почва диспергируется в воде с добавлением химических веществ (например, натрия или калия для разрушения агрегатов) и помещается в сосуд.
• В результате осаждения более крупные частицы оседают быстрее, а мелкие частицы остаются в воде дольше.
• Измеряя скорость осаждения частиц разного размера, можно определить их количественное содержание в образце.

Этапы гидрометрического метода:

1. Подготовка пробы — проба почвы высушивается и затем измельчается.
2. Дисперсия — почва смешивается с водой и добавляются химические вещества, чтобы разрушить агрегацию частиц.
3. Осаждение — проба помещается в цилиндр, и через определённое время измеряется осадок.
4. Измерение плотности — с помощью гидрометра измеряется плотность суспензии для вычисления содержания мелких частиц.
5. Подсчёт результатов — на основе полученных данных рассчитывается процентное содержание фракций.

Применение:

Этот метод используется для почв, содержащих мелкие частицы (глина, ил), а также для почв, в которых крупные частицы минимальны или отсутствуют.

3. Метод лазерной дифракции

Метод лазерной дифракции основан на измерении изменения угла дифракции световых лучей, проходящих через образец почвы. Он позволяет анализировать частички в широком диапазоне размеров и более точно измерять их распределение.

Принцип работы:

• Проба почвы подвергается воздействию лазерного луча, который проходит через диспергированную жидкость с частицами.
• Изменение угла рассеяния света анализируется, и на основе полученных данных определяется распределение частиц по размерам.

Применение:

Метод применяется для точного и быстрого определения гранулометрического состава почвы, в том числе в лабораториях с высокой степенью автоматизации. Он особенно полезен для анализа очень мелких и тонких частиц.

4. Метод ультразвукового осаждения

Этот метод используется для анализа мелких частиц почвы, особенно для более сложных и трудносортируемых грунтов. Он включает в себя использование ультразвуковых волн для воздействия на образец, что способствует разделению и осаждению частиц.

Принцип работы:

• Почва обрабатывается ультразвуковыми волнами, которые вызывают вибрацию частиц.
• В результате этого осаждения частицы разделяются по размерам и плотности.
• Затем можно измерить скорость осаждения и вычислить содержание различных фракций.

Применение:

Метод подходит для сложных анализов, где требуется высокая точность разделения и измерения частиц.

5. Метод пипетирования

Метод пипетирования, используемый для анализа очень мелких фракций, включает в себя отбор проб с помощью пипетирования из суспензии почвы в воде. Он используется для точного измерения содержания глины в грунте.

Принцип работы:

• Проба почвы смешивается с водой и проходит через серию фильтраций, где извлекаются частицы различного размера.
• Для получения точных данных используется пипетирование — отбор малых объёмов суспензии с определённой глубины.

Применение:

Этот метод используется для почвы с высокой концентрацией глинистых частиц и в случаях, когда другие методы не могут дать точных результатов.