Способ определения плотности сорбированной воды в почве в зависимости от ее влажности Советский патент 1992 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к области почвоведения, в частности к методам изучения физических свойств почвы и физико-химических явлений на поверхности раздела жидкой и твердой фаз почвы.

Цель изобретения - повышение точности.

П р и м е р 1. Образец почвы (растертый или ненарушенного сложения) сушат до абсолютно сухого состояния, определяют его массу то. г, объем V0, см3.

Для определения объема V0 абсолютно сухую пробу помещают в герметичную камеру фиксированного объема, вакуумируют ее, затем заполняют инертным газом, например гелием. Применение инертного газа обусловлено его низкой растворимостью в воде и способствует повышению точности способа. По перепаду давления газа в камере с пробой и без нее находят искомый объем Vo. величина которого соответствует объему твердой фазы, а соотношение m0/V0, г/см3 - плотности твердой фазы почвы.

Затем проводят насыщение почвы до нужной величины влажности W, %, которую контролируют по изменению массы пробы до величины (г), и рассчитывают по формуле

ГПо

100.

0)

V| ON О

Ј

СО

С помощью газового пикнометра находят объем системы твердая фаза почвы + вода Vi, см . и плотность сорбированной воды d, г/см , по формуле

mi - то

d - -

(2)

Насыщают почву до влажности Л/2, находят nri2.V2 и d2. Повторяя эту операцию необходимое число раз, находят

m3;V3:d3;W3:...mn: Vn;dn;Wn. Нанося на график парные значения di-Wn dz-Ws. da- W3...dn-Wn, получают зависимость плотности сорбированной воды от влажности прчвы на стадии сорбции, При необходимости, например, для изучения гистерезисных явлений, можно на той же пробе почвы провести определения на стадии десорбции.

Начальная влажность образца может выбираться в зависимости от задач исследования: от абсолютно сухого состояния до НВ, как и направление процесса - сорбция или десорбция.

В случае, когда начальная влажность не соответствует абсолютно сухому состоянию, расчет величины начальной влажности, m0, V0 плотностей воды можно осуществить позднее, в процессе измерений, после получения данных по абсолютно сухому состоянию почвы.

Для конкретного выполнения отобрали образцы каштановой почвы гор.ВС, гл.50- 55 см (Волгоградская обл.). Растерли и пропустили через сито в 1 мм. Растертую пробу высушили до абсолютно сухого состояния, взвесили, нашли массу т0 12,9494 (см. табл.1). Бюкс с пробой (масса и объем пустого бюкса известны) поместили в рабочую камеру фиксированного объема прибора, откачали воздух и заполнили гелием. По пе репаду давления газа в камере с пробой и без нее нашли объем V0 4,812 см , соответствующий объему твердой фазы. Насытили образец до влажности Wi 2,60%, которую зафиксировали по достижению массы образца ггц 13,2861 г. Повторив операцию по определению объема, нашли объем системы твердая фаза почвы + сорбированная вода Vi 5,086 см . По формуле (2) нашли плотность сорбированной воды ..1 1,23. Повторив определение при влажности 10,03% и 35,19%, нашли плотность воды и в этих случаях. Затем определения велись в процессе десорбции до воздушно-сухого состояния. Результаты приведены в табл.1. Они, в частности, согласуются с выводом М.В.Чапека о сжатии системы при низких влажностях, который был сделан с применением способа-прототипа. Однако более высокая точность предложенного способа позволила установить снижение плотности воды в диапазоне 5-10% влажности (определения 2,6 и 7).

Чувствительность способа позволяет также зафиксировать повышение плотности почвенного раствора вследствие растворения солей (определение 5). Дальнейшее увеличения влажности приводит к разбавлению

раствора и снижению его плотности (определение 4).

Аналогично были исследованы еще 10 образцов каштановой почвы.

Пример 2. Отобрали образец каштановой почвы из гор. С с гл. 115-120 см. Высушили его до воздушно-сухого состояния, растерли, просеяли через сито в 1 мм. Определили плотность сорбированной воды в этом образце (влажность 1,32%) с помощью способа-прототипа и предложенного способа.

Результаты определения, представленные в табл.2, свидетельствуют о более

высокой точности предложенного способа. Так, при равном объеме выборки различия плотности системы твердая фаза почвы + вода в абсолютно сухом и воздушно-сухом состояниях, судя по доверительным интервалам, по прототипу незначимы, а по предложенному способу - значимы. При оценке плотности сорбированной воды установлено, что средние показатели, полученные сравниваемым способом, значимо не различаются, однако доверительный интервал по прототипу значительно шире. Эти данные, а также тот факт, что

погрешность р 100 способа-прототипа (16%) на порядок выше, чем для предложенного способа (1,9%), позволяют утверждать, что при использовании предложенного способа достигается повышение точности.

Точность повышается в результате использования одной и той же пробы во всем диапазоне влажности. На одном и том же образце возможно неограниченное количество определений плотности сорбированной воды как на стадии сорбции, так и на стадии десорбции. Это не только способствует повышению точности в результате увеличения числа повторностей, но и позволяет учесть также гистерезисные явления, что невозможно при использовании способа-прототипа, т.е. повышается информативность. Использование надежных систем исключает какие-либо вредные или пожароопасные выделения, что по сравнению с прототипом повышает безопасность предложенного способа. Наконец, при использовании предложенного способа очевидно снижение числа трудоемких операций по отбору средних проб, взвешиванию, определению влажности и т.д. при равном объеме получаемой информации.

Формула изобретения Способ определения плотности сорбированной воды в почве в зависимости от ее

влажности, включающий подготовку пробы с получением воздушно-сухого образца почвы, определение его обьемэ и массы, последующее увлажнение его до заданной влажности, контролируемой по изменению массы образца почвы, определение объема увлажняемого образца и плотности сорбированной воды в нем при различных заданных значениях

влажности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, объем образца почвы определяют по перепаду давления в герметичной заполненной инертным газом камере после помещения в нее образца почвы, а для определения объема образцов при различных значениях влажности используют один и тот же образец.

Изобретение относится к области почвоведения, в частности к методам изучения физических свойств почвы и физико-химических явлений на поверхности раздела жидкой и твердой фазы почвы. Целью изобретения является повышение точности способа. Способ осуществляется следующим образом. Образец почвы сушат до абсолютно сухого состояния, определяют его массу т0 в газовой среде в камере фиксированного объема, определяют объем V0 образца по перепаду газа, а затем проводят насыщение почвы до нужной влажности Wn. которую контролируют по изменению массы пробы. Находят объем системы твердая фаза почвы + вода Vn, см3, и плотность сорбированной воды dn, г/см , по формуле . rrin - гп0 °п Vn - Vo По полученным данным находят зависимость плотности сорбированной воды от влажности почвы на стадии сорбции/десорбции. 2 табл. (Л С

Таблица 1

Плотность сорбированной воды в образце каштановой почвы, гор.ВС 50-55 см (Волгоградская обл.) при разной влажности

Таблица 2

Результаты определения плотности сорбированной воды в каштановой почве, гор. С 115-120 см (Волгоградская обл.) . Сопоставление с прототипом