Способ определения типа почвы Советский патент 1993 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к почвоведению, агрохимии, мелиорации сельского хозяйства и может быть использовано в болотоведении, геоботанике, грунтоведении, археологии и экологии.

Цель изобретения - сокращение времени определения типа почв (не более б ч) и повышения эффективности способа за счет сокращения энергоемкости, трудоемкости и

численности квалифицированного персонала.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения типа почв, включающем подготовку пробы почвы путем измельчения, просеивания и взвешивания, согласно изобретению, пробу почвы перед взвешиванием высушивают и охлаждают до заданной температуры, одноразово

получают градуировочные зависимости максимальных приращений температур реакций взаимодействия проб различных типов почв с различными реагентами, затем анализируемую пробу почвы обрабатывают дозированной порцией реагента и по максимальному приращению над заданной температурой реакционной смеси и соответствующей реагенту градуировочной зависимости судят о типе почвы.

Поставленная цель достигается также тем, что осуществляют обработку в идентичных условиях не менее двух анализируемых проб почвы реагентом разной концентрации: а также тем, что в качестве реагента используют раствор серной кислоты, что в качестве реагента используют раствор соляной кислоты; что в качестве реагента используют раствор азотной кислоты; что в качестве реагента используют раствор гид- роксида натрия.

С целью повышения точности определения типа почв анализируемую пробу обрабатывают разными реагентами не менее двух типов.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема лабораторной установки используемой для реализации заявляемого способа; на фиг. 2 - экспериментальные градуировочные зависимости максимальных приращений температур реакций серной кислоты с сухими почвами шести типов (с 1 по 6) от изменения концентрации кислоты при tK tr 20°C; mn 3 г; VK 20 мл; гвп 1 с; п 600 об/мин; на фиг. 3 - экспериментальные градуировочные зависимости максимальных приращений температур реакций соляной кислоты с сухими почвами шести типов от изменения концентрации кислоты при in tn - 20°С; mn 3 г; VK 20 мл; гвп 1 с; п 600 об/мин; на фиг.Ф-эксперимен- тальные градуировочные зависимости максимальных приращений температур реакций азотной кислот | с сухими почвами шести типов от изменения концентрации кислоты при tK tn 20°С; тп 3 г; VK 20 мл; Твл 1 с; п 600 об/мин.

На фиг. 5 - экспериментальные градуировочные зависимости максимальных приращений температур реакций гидроксида натрия с сухими почвами шести типов от измерения концентрации щелочи при t« tn 20°C; mn 3 г; VK 20 мл; гвп 1 с; h 600 об/мин.

Установка по фиг. 2 состоит из съемного калориметра представляющего собой цилиндрический фторопластовый стакан 1 с реагентом герметично установленный в стальную термостатируемую рубашку 2.

хромель-копелевой термопары 3, покрытой тонким слоем фторопласта, механической мешалки 4, изготовленной из фторопласта, поджильного устройства 5, стальной крышки 6 с отверстием 7 и пробкой 8, электродвигателя 9 типа ДПМ, связанного с мешалкой 4, штатива 1.0 с фиксатором 11, переносного шприца для пробы почвы П, состоящего из металлической трубки 12, пробки 13, термо0 статируемой рубашки 14 и поршня 15, ультратермостата 16с точностью поддержания температуры ±0,1 °С, источника постоянного тока и переменного напряжения 17 для питания электродвигателя 9, вторичного из5 мерительного прибора 18 типа КСП-4 (кл. 2, шкала 20-50°С), измерительного цилиндра 19 для дозирования реагента, аналитических весов 20 для взвешивания пробы почвы с точностью 0,001 г.

0 Рубашка 2 калориметра и рубашка 14 шприца с помощью резинового шланга по-, следовательно соединены с ультратермостатом 16, заполненным дистиллированной водой. Предварительно были исследованы

5 шесть типов почв, по 4 образца каждая (№ 1

- песчаная, № 2 - супесчанная, № 3 - легкая суглинистая, № 4 - средняя суглинистая, № 5 - тяжелая суглинистая и № 6 - легкая глинистая) на основе экспериментальных

0 данных химического анализа которыхсбыла одноразово получена классификационная табл.1.

Приготовлены реагенты - растворы серной кислоты (50, 60, 72, 82 и 94 мас.%),

5 соляной кислоты (10, 15, 20, 25 т 35% мае),

- азотной кислоты (20, 30. 40, 50 и 59% мае) и гидроксида натрия (10,20, 30, 40 и 50% мае) соответственно табл. 2.

Для приготовления проб почвы исполь0 зуют суховоздушные почвы, которые измельчают с помощью ступы, просеивают через сито с отверстиями равными 1 мм, высушивают в печи при температуре 120- 130°С в течение 4ч, охлаждают в эксикаторе

5 до заданной (например 20°С) температуры, взвешивают в бюксах с притертыми пробками на аналитических весах (по 3 г пробы в бюксе) и помещают в эксикатор.

Затем проводят анализы на лаборатор0 ной установке по определению приращения температуры реакций пробы выбранного типа почвы с дозированной порцией реагента. Для этого берут бюксу с пробой почвы из эксикатора и быстро вводят в трубку 12 пе5 реносного шприца и закрывают пробкой 13. В калориметр заливают 20 мл реагента (Р), включают в работу механическую мешалку установив ей скорость вращения (пм) равную 600 об/мин, и с помощью термостата 16 добиваются равенства температур реагента

(IK. tiu) в калориметре и пробы почвы (tn) в шприце (tic 1Ш - tn - 20 ± 0,01°С). Затем включают лентопротяжный механизм вторичного прибора 18, снимают пробки 8 и 13 и быстро (твп ш 1 с) вводят пробу почвы из шприца через отверстие 7 в калориметр и закрывают отверстие 7 пробкой 8, а трубку 12 - пробкой 13. В результате взаимодействия реагента с пробой почвы выделяется тепло. Максимальное изменение температуры реакции в калориметре фиксируют на диаграммной ленте вторичного прибора 18. Реакционную массу из калориметра сливают, а сам калориметр, мешалку и термодатчик промывают, очищают и высушивают.

По этой методике проводились анализы (в четырех повторностях) с каждой из 6 типов почв, смешивая их с растворами разных концентраций вышеперечисленных кислот и щелочи. Время одного такого анализа не превышает 5 минут. Полученные таким образом экспериментальные точки сведены в градуировочные зависимости максимальных приращений реакций образцов почв реагентом, показанные на фиг. 2, 4, 5. Такие зависимости также получают одноразово. Для непосредственного определения типа почв берут пробу почвы, подготавливают ее к анализу (измельчают, просеивают, высушивают, охлаждают до заданной температуры, взвешивают в бюксе и помещают в эксикатор) и обрабатывают, например, серной кислотой 60% концентрации при условии равенства исходных температур пробы почвы и реагента заданной. Получают максимальное приращение температуры реакции, равное 3,7°С. Сравнивают это значение с градуировочными (см. фиг. 2) и определяют, что анализируемая почва - N 2, супесчанная, основные характеристики которой известны и приведены в классификационной таблице 1. Аналогично определяют тип почвы с использованием в качестве реагента раствор соляной кислоты (см. фиг. 3), азотной кислотц (см. фиг. 4), гйдроксида натрия (см. фиг. 5).

При возникновении спорных ситуаций (наложение градуировочных зависимостей, ошибок измерения) целесообразно проводить анализы с двумя и более пробами почвы с использованием реагентов двух и более концентраций. Для этого берут, например, три анализируемых пробы почвы (одинаковых), также подготавливают их к анализу и обрабатывают в условиях примера 1 серной кислотой концентрацией, например, 72, 82 и 94%-ной. Получают приращения температур реакции, равные 6; 6,5 и 10,7°С. Сравнивают полученные данные с

градуировочными (см. фиг. 2) и определяют, что анализируемая почва - 3 но не № 5, если бы измерение было только по одной точке в 6 или 6,5°С).

5Аналогично определяют тип почвы с использованием других реагентов (см. фиг. 3- 5).

Для более точного определения типа почвы (идентификации почв) предлагается

0 использовать разные реагенты, не менее двух типов, поочередного анализа одинаковых анализируемых проб почвы с растворами серной кислоты и гйдроксида натрия или в других сочетаниях.

5 В конструктивном исполнении можно создать установку, содержащую два и более одинаковых дозаторов для реагентов и, соответственно, два и более калориметра с мешалками и термодатчиками. Это позво0 лит получить результат за один анализ.

Данный способ может быть реализован как в полуавтоматическом, так и автоматическом режимах работы.

Таким образом, предлагаемое изобре5 тение по сравнению со способом-прототипом по механическому составу позволяет упростить способ определения типа почв, сократить время анализа не менее чем в 8 раз, с 48-60 до 6 ч, сократить энергоемкость

0 и трудоемкость проведения анализов и снизить стоимость анализа одной пробы до 5 р. 50 коп, вместо 9 р. 44 к.

Ф о р м у л а и э о б р ет е н и я

1. Способ определения типа почвы,

5 включающий отбор контрольных известных типов почв и исследуемых почвенных проб, подготовку их путем измельчения, просеивания и взвешивания, анализ подготовленных проб и определение типа почвы

0 исследуемых проб путем сравнения анализируемых характеристик с характеристиками контрольных проб, отличающийся тем, что, с целью ускорения способа, перед взвешиванием пробы высушивают и охлаж5 дают до заданной температуры, анализ осу- ществляют путем обработки проб раствором химического реагента и определения величин максимального приращения температуры термохимической реакции

0 взаимодействия почвы и химического реагента, при этом обработку контрольных проб проводят растворами химического реагента различной концентрации с определением градуировочных зависимостей

5 величин максимального приращения температуры от концентрации для каждого типа почвы, а обработку исследуемых проб проводят раствором химического реагента заданной концентрации и по величине максимального приращения температуры с

помощью градуировочной зависимости определяют тип почвы.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве химического реагента используют серную, соляную или азотную кислоту, или гидроксид натрия.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при установлении типа почвы используют не менее двух результатов анали0

за исследуемой пробы с раствором химического реагента разной концентрации.

4, Способ по п. 1,отличающийся тем. что при установлении типа почвы используют не менее двух результатов анализа исследуемой пробы с растворами разных химических реагентов заданной концентрации.

Таблица 1

Сущность изобретения: в способе, включающем отбор контрольных известных типов почв и исследуемых почвенных проб, подготовку их путем измельчения, просеивания и взвешивания/анализ подготовленных проб и определение типа почвы исследуемых проб путем сравнения анализируемых характеристик с характеристиками контрольных проб, новым является то, что для ускорения способа перед взвешиванием пробы высушивают и охлаждают до заданной температуры, анализ осуществляют путем обработки проб раствором химического реагента и определения величин максимального приращения температуры термохимической реакции взаимодействия почвы и .химического реагента, при этом обработку контрольных проб проводят растворами химического реагента различной концентрации с определением граду- ировочных зависимостей величин максимального приращения температуры от концентрации для каждого типа почвы, а обработку исследуемых проб проводят раствором химического реагента задалной концентрации и по величине максимального приращения температуры с помощью граду- ировочной зависимости определяют тип почвы. В качестве химического реагента можно использовать серную, соляную или азотную кислоты или гидроксид натрия. При установлении типа почвы рекомендуется использовать не менее двух результатов анализа исследуемой пробы с раствором химического реагента разной концентрации или не менее двух результатов анализа исследуемой пробы с растворами разных химических реагентов заданной концентрации. 3 з.п. ф-лы, 5 ил, 2 табл. ел 00 кэ JV 00 XI

Экспериментальные данные химического анализа почвы

-%

Продолжение табл. jl

Технические характеристики реагентов

«

1 |

I

%

О

Ю 5 20 z 30 аэ i Концентрация соляной кислоты /(мае. Фиг.З

/