Способ определения плотности сорбированной воды в почве в зависимости от ее влажности

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G О1 М 33/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ V о

О фа фь.

СО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774891/15 (22) 29.12.89 (46) 07.09.92. Бюл. N 33 (71) Почвенный институт им. В.В.Докучаева (72) А.С.Корякин и А.Д.Старцев (56) Чапек M,В. Твердая фаза почвы и дисперсионная среда. — Почвоведение, 1938, М 3, с.399. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

СОРБИРОВАННОЙ ВОДЫ В ПОЧВЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕЕ ВЛАЖНОСТИ (57) 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

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.

Пример 1. Образец почвы (растертый или ненарушенного сложения) сушат до абсолютно сухого состояния, определяют его массу mo, г, объем Ч0, см, з

Для определения объема Vo 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 каме„„ЯЛ„„1760448 А1 способа. Способ осуществляется следующим образом. Образец почвы сушат до абсолютно сухого состояния, определяют его массу а0 в газовой среде в камере фиксированного обьема, определяют объем Vo образца по перепаду газа, а затем проводят насыщение почвы до нужной влажности Wn, которую контролируют по изменению массы пробы. Находят обьем системы твердая фаза почвы + вода Vn, см и плотность сорз бированной воды d,, г/см, по формуле

mn mo

Vn /О

По полученным данным находят зависимость плотности сорбированной воды от влажности почвы на стадии сорбции/десорбции. 2 табл. ре с пробой и без нее находят искомый объем Vo, величина которого соответствует обьему твердой фазы, а соотношение mo/Vo, г/см — 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 (1)

С помощью газового пикнометра находят обьем системы твердая фаза почвы + вода

V>, см, и плотность сорбированной воды d, 3 г/см, по формуле (2)

Насыщают почву до влажности М4, находят вг,Ч2 и 02. Повторяя зту операцию необходимое число раз, находят

1760448

55 тз;Чз,бз;И/3:...mn, 1/;б Wn, Нанося на график парные значения d>-Wl, dr-О/г;бзР/з...dn-Wn, получают зависимость плотности сорбированной воды от влажности почвы 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, mo, Vo 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 mp = 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 Чо = 4,812 см, соответз ствующий объему твердой фазы. Насытили образец до влажности Wi = 2,60%. которую зафиксировали по достижению массы образца щ1= 13,2861 r. Повторив операцию по определению объема, нашли объем системы твердая фаза почвы + сорбированная вода

V> = 5,086 см . Ilo формуле (2) нашли плотность сорбированной воды:. = 1,23. Повторив on редел ение и ри 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 M.В.Чапека о сжатии системы при низких влажностях, который был сделан с применением clloco" ба-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

45 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 обьеме 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 сравниваемыM способом, значимо не различаются, однако доверительный интервал по прототипу значительно шире. Зти данные, а также тот факт, что

m погрешность р = — 100 способа-протор типа (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 там 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 обьеме получаемой информации.

Формула изобретения

Способ определения плотности сорбированной воды в почве в зависимости от ее

1760413

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 влажности, включающий подготовку пробы с получением воздушно-сухого образца почвы, определение его объема и массы, последующее увлажнение его до заданной влажности, контролируемой по изменению массы образца почвы, определение обьема 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

5 камере после помещения в нее образца почвы, а для определения объема образцов при различных значениях влажности используют один и тот же образец.