СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ В ПОЧВАХ Российский патент 2004 года по МПК A01G7/00 A01B47/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам определения электрических свойств почв.

Известен способ определения электрических потенциалов в почвах [1], заключающийся в использовании электродов, изготовленных из сухих гальванических элементов Лекланше. Такие электроды представляют собой графитовый стержень, находящийся в смеси угольного порошка, пиролюзита и оксида марганца, пропитанных загущенным раствором хлорида аммония, содержащем хлориды цинка и меди. Контакт электрода с почвой осуществляется через загущенный достаточно концентрированный раствор. Эти электроды удобны в работе и при их использовании исключена возможность разбавления почвенного раствора электролитом.

Основным недостатком способа измерения электрических полей в почвах с помощью таких электродов является разная подвижность катионов и анионов, находящихся в загущенном растворе электрода. На границах электрод-почва возникают неконтролируемые диффузионные скачки потенциала. При измерении электрических потенциалов между различными почвенными слоями приводит к значительным ошибкам.

Наиболее близким к заявляемому является способ измерения электрических полей в почвах [2], заключающийся в использовании электродов, соединяемых с почвой через солевые агаровые мостики с насыщенным раствором хлорида калия или нитрата аммония. При размещении между электродами и почвой солевых мостиков с растворами хлорида калия или нитрата аммония - веществ, подвижности ионов которых близки, диффузионный потенциал на границе электрод-почва минимизируется. В этом случае скачки потенциалов на границах электрод - приэлектродный раствор и приэлектродный раствор - раствор солевого мостика у обоих электродов практически равны и компенсируют друг друга. Уменьшение диффузионных потенциалов приводит к тому, что измеряемая разность потенциалов близка разности потенциалов между точками почвенного объема.

Основным недостатком данного способа измерения в почвах электрических потенциалов является загрязнение таких электродов почвой, что искажает результаты при дальнейших измерениях в других почвенных горизонтах. Очистка же электродов достаточно сложна, требует значительных затрат времени и малоэффективна.

Целью изобретения является повышение точности получаемых результатов, повышение производительности и упрощение процесса измерения.

Технической задачей изобретения является исключение возможности загрязнения электродов почвой при измерениях.

Поставленная задача решается путем размещения измерительных неполяризующихся электродов с насадками из загущенного агаром насыщенного водного раствора хлорида калия в различные почвенные слои и измерении разности потенциалов между ними. При этом контакт солевых мостиков электродов с почвой осуществляют через сменные пористые мембраны, пропитанные загущенным агаром насыщенным водным раствором хлорида калия.

Техническая сущность изобретения заключается в пропитке сменных, пористых мембран тем же загущенным агаром насыщенным раствором хлорида калия, который находится в солевом мостике электрода, связывающем электрод с почвой, и размещении этих мембран между почвой и солевым мостиком электрода.

Предлагаемый способ позволяет полностью исключить загрязнение солевых мостиков электродов почвой за счет исключения контакта между ними, не вносит никаких дополнительных погрешностей при измерении, значительно упрощает работу при многократных измерениях и уменьшает ошибку.

Нижеследующий пример раскрывает суть предлагаемого изобретения.

Пример. В качестве объектов, между которыми проводили определение возникающих при контакте электрических потенциалов, были взяты тепличный субстрат, выщелоченный кубанский чернозем, а также торфяная и дерново-подзолистая почвы из поймы р. Яхрома и ее окрестностей. Перечисленные почвы попарно вводились в контакт друг с другом, и при помощи измерительных электродов через агаровые солевые мостики измеряли разность потенциалов между этими почвами. В одном случае между солевыми мостиками и электродами размещали сменные мембраны, а в другом - нет. Сменные мембраны готовили, пропитывая кусочки фильтровальной бумаги размером 1,5 на 1,5 см насыщенным раствором хлорида калия, содержащим 2% агара при температуре 90°С. После охлаждения мембраны помещали в бюкс, где они и хранились. Измерения проводили одно за другим три раза подряд, фиксируя величины потенциалов при измерениях и время, затраченное на проведение всех измерений. Всего было проведено 18 измерений по заявляемому способу и столько же по ближайшему аналогу.

По предлагаемому способу все измерения были проведены за 10 минут, а по ближайшему аналогу на проведение этих измерений потребовалось 30 минут. Ошибка определения составляла в первом случае 5-7%, а во втором 12-15%.

Таким образом, изобретение позволяет при проведении группы измерений значительно повысить точность измерений и сократить затраты времени.

Литература.

1. Поздняков А.И. Методика измерений естественного электрического поля почв. // Научные доклады высшей школы. Биологические науки, 1975. №7. С.137-139.

2. Поздняков А.И. Полевая электрофизика почв. - М.: МАИК “Наука/ Интерпериодика”, 2002. С.31-36.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве и почвоведении, преимущественно для определения электрических свойств почв. Способ включает размещение измерительных электродов в почву. Осуществляют пропитку сменных пористых мембран загущенным агаром, насыщенным раствором хлорида калия, который находится в солевом мостике электрода, связывающем электрод с почвой. Эти мембраны размещают между почвой и солевым мостиком электрода. Такая технология позволит повысить точность получаемых результатов, производительность и упростить процесс измерения.

Способ измерения электрических потенциалов в почвах, заключающийся в размещении измерительных неполяризующихся электродов с насадками из загущенного агаром насыщенного водного раствора хлорида калия в различные почвенные слои и измерении разности потенциалов между ними, отличающийся тем, что контакт электродов с почвой осуществляют через сменные пористые мембраны, пропитанные загущенным агаром, насыщенным водным раствором хлорида калия.