Способ определения магнитной восприимчивости почв малогабаритным каппаметром в лабораторных условиях

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для определения магнитной восприимчивости почв в лабораторных условиях. Способ определения магнитной восприимчивости почв в лабораторных условиях с помощью малогабаритного каппаметра КМ-7 осуществляется посредством одновременного измерения объемной магнитной восприимчивости (χоб.) и определения плотности (р) растертой воздушно-сухой почвы массой (m), помещенной в объем контейнера (v), изготовленного из немагнитного материала, по формуле: p=m/v и дальнейшего определения удельной магнитной восприимчивости (χуд.) по формуле: χуд.об./р. Технический результат – повышение точности и экспрессности способа определения удельной магнитной восприимчивости (УМВ) почв в лабораторных условиях. 6 ил., 4 табл.

 

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для определения магнитной восприимчивости почв в лабораторных условиях с использованием малогабаритного каппаметра КМ-7.

В настоящее время в почвоведении показатель магнитной восприимчивости (МВ) почв активно используется для решения почвенно- генетических и почвенно-экологических задач. Почвоведы измеряют МВ как в полевых условиях, так и в лаборатории. В первом случае компактным измерителем (типа КМ-7, КТ-10 и др.) определяют объемную магнитную восприимчивость (ОМВ или Хоб ). Во втором - величину удельной магнитной восприимчивости (УМВ или Худ.) на стационарном каппа-бридже (типа KLY- 4 и др.). Чтобы перейти от одного показателя к другому, значение ОМВ делят на плотность р (выраженную в кг/м3), получая величину УМВ, то есть ХУд=Хрб./р. Размерность ОМВ - п10'5 ед. СИ, УМВ - п-10'8 м3/кг [1]. В настоящее время вышеперечисленные каппаметры и каппа-бриджи в России не производятся.

Следовательно, портативный измеритель магнитной восприимчивости КМ-7, обладающий такими преимуществами как высокое разрешение, превосходная точность и широкий диапазон измерения, делает возможным только определение ОМВ в полевых условиях и в то же время не позволяет определять как ОМВ, так и УМВ сыпучих воздушно-сухих почвенных образцов в условиях лаборатории.

Наиболее близким аналогом предлагаемому способу является метод, описанный в патенте «Способ определения содержания магнетита и маггемита в почвах» (Патент 2369869С2, 2009 по МПК G01N33/24), где УМВ почв в лаборатории определяли на каппа-бридже KLY-2, то есть на стационарном и более дорогостоящем приборе.

Целью настоящего изобретения являлось расширение возможностей малогабаритных каппаметров и приспособить эти приборы для работы не только в полевых, но и в лабораторных условиях. Для этого необходимо было определить относительно простой, но в то же время экспрессный и надежный способ измерения МВ в лаборатории, позволяющий получать довольно точные результаты.

Изобретение может быть реализовано следующим образом. Высушенная до воздушно-сухого состояния почва (фиг. 1, 1) истиралась в фарфоровой ступке (2) фарфоровым пестиком (3) и затем просеивалась через алюминиевое сито (4) с диаметром отверстий 1 мм и в конце пробоподготовки собиралась в алюминиевом поддоне.

Далее данная просеянная навеска почвы (фиг. 1, 5) помещалась в специальный контейнер из немагнитного материала (фиг. 2, 6) ложкой (7). Посредством опытных работ было установлено, что оптимальным контейнером для измерения ОМВ почвы является куб с размерами 5x5x5 см. Почва помещалась в контейнер на высоту h=4 см и слегка уплотнялась с поверхности специальным уплотнителем (8), также изготовленным из немагнитного материала.

Контейнеры (фиг. 3, 6) и уплотнитель (фиг. 4, 8) были изготовлены на ЗП-принтере. Толщина стенок контейнера была равна 1 мм, а их вес составлял 12,0-12,1 г. Затем контейнеры с почвой (фиг. 5, 6) завешивались на аналитических весах (9) с точностью до 0,01 г. По весу почвы в контейнере (т) и известному V=100 см3 (5x5x4 см), рассчитывали плотность почвы (р), помещенной в контейнер по формуле: p=m/V, г/см или кг/м . На заключительном этапе работ определяли ОМВ почвы (фиг. 6, 6) с помощью каппаметра КМ-7 (10), а затем рассчитывали УМВ данной почвы по вышеприведенной формуле Худ=Хрб./р. ОМВ исследуемой почвы измерялась по среднему значению из Зх измерений (с трех разных стенок контейнера).

Для оценки правильности и точности измерения МВ изучаемых почв использовали магнитные эталоны с известными значениями УМВ, а именно: сахар (песок), калий хлористый, медь сернокислую 5-водную, вермикулит и соль Мора (табл. 1). При этом учитывалось одно обстоятельство, так как показания каппаметра КМ-7 снимаются в системе SI, а значения эталонов определены в системе CGSM, последние были также пересчитаны в единицы СИ по известной формуле:

Расчет статистических показателей точности и правильности определений УМВ предложенным способом на основе 5 магнитных эталонов указывает на то, что относительная систематическая погрешность измерений составляет 5-15% и является абсолютно допустимой в практике лабораторных почвенных исследований.

Техническим эффектом изобретения является реализация точного и экспрессного способа определения УМВ почв в лабораторных условиях с помощью малогабаритного каппаметра КМ-7, когда время, необходимое для подготовки и измерения 6 почвенных образцов, составляло в среднем около 30 минут. Применение данного способа определения магнитной восприимчивости почв показало его надежность в широком интервале значений и хорошую воспроизводимость результатов работ.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Специальное оборудование для истирания и просеивания почвы: 1 - исходная почва, 2 - ступка, 3 - пестик, 4 - сито с поддоном, 5 - просеянная почва.

Фиг. 2. Контейнеры для почвы: 6 - контейнер с почвой, 7 - ложка, 8 - уплотнитель.

Фиг. 3. Контейнер для почвы (6) из немагнитного материала, размером 5×5×5 см, толщиной стенок 1 мм, с рабочим объемом, равным 100 см3. Синей линией отмечена высота наполнения почвой (h=4 см).

Фиг. 4. Уплотнитель (8), также как и контейнер, изготовленный из немагнитного материала - PLA-пластика, размером 4,8×4,8×3 см.

Фиг. 5. Взвешивание почвы: 6 - контейнер с почвой, 9 - аналитические весы.

Фиг. 6. Измерение объемной магнитной восприимчивости почв: 6 - контейнер с почвой, 10 - малогабаритный каппаметр КМ-7.

Осуществление представленного изобретения демонстрируется нами на примере определения магнитной восприимчивости двух типов различных почв Центральной Якутии (табл. 3).

Полученные нами данные (табл. 3) вполне сопоставимы с таковыми, других авторов для аналогичных почв отдельных регионов России [3, 6].

Работа PLA-пластиком (табл. 4) на 3D-принтере ведется посредством технологии моделирования методом послойного наплавления (FDM-Fused Deposition Modeling). Нить расплавляется, после чего доставляется по специальной насадке на поверхность для работы и осаживается. В результате построения модели расплавленным пластиком создается полностью готовый к применению объект.

Список литературы

1. Водяницкий Ю.Н., Шоба С.А. Магнитная восприимчивость как индикатор загрязнения тяжелыми металлами городских почв (обзор литературы) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2015. №1. С. 13-20.

2. Ракитин Ю.В., Калинников В Т. Современная магнетохимия. СПб.: Наука, 1994. 276 с.

3. Бабанин В.Ф., Трухин В.И., Карпачевский Л.О., Иванов А.В., Морозов В.В. Магнетизм почв. Ярославль: ЯГТУ, 1995. 223 с.

4. Курбатов В.П. Методические указания к лабораторным работам по магнетохимии для студентов дневного и вечернего отделений химического факультета РГУ. Ростов-на-Дону, 1993. 30 с.

5. Методические исследования химического состава горных пород, руд и минералов / Под редакцией Г.В. Остроумова. М.: Недра, 1979. 400 с.

6. Шеуджен А.Х., Гуторова О.А., Хурум Х.Д., Лебедовский И.А., Осипов И.А., Есипенко С.В. Физические, водно-химические и физико-химические показатели чернозема выщелоченного // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. №4(58). Ч.1 С. 166-171.

Способ определения магнитной восприимчивости почв в лабораторных условиях с помощью малогабаритного каппаметра КМ-7 осуществляется посредством одновременного измерения объемной магнитной восприимчивости (χоб.) и определения плотности (р) растертой воздушно-сухой почвы массой (m), помещенной в объем контейнера (v), изготовленного из немагнитного материала, по формуле: p=m/v и дальнейшего определения удельной магнитной восприимчивости (χуд.) по формуле: χуд.об./р.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к определению свойств пластовых флюидов, одновременно находящихся в поровом пространстве образца горной породы. При осуществлении способа отбирают несколько естественно-насыщенных образцов горной породы, относящихся к одному пласту, таким образом, чтобы на одно место взятия приходилось 2 образца.

Изобретение относится к измерительным приборам. Прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала содержит диск с буртиком, полый цилиндр, механизм подъема и измерительный узел.

Представлен метод дискретных элементов для моделирования развития разлома в породе, окружающей штрек, который включает: взятие колонок породы из угольного пласта в месторождении и запись значений RQD, наблюдение за деформацией штрека и выполнение статистического анализа характеристик распространения разломов в угольном пласте; испытание механических параметров образцов угольной породы в помещении и вычисление прочности породной массы в соответствии со значениями RQD; создание численной модели путем использования модуля UDEC-Trigon для регулировки параметров для обеспечения соответствия прочности породной массы и коррекцию параметров модели; и создание численной модели проектного масштаба для регулировки параметров для обеспечения соответствия характеристикам деформации в месторождении, и, в конечном итоге, имитация развития разлома в породе, окружающей штрек.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к сельскохозяйственному орудию, имеющему датчик заделывания борозды. Сельскохозяйственное орудие включает узел нарезания борозды, узел заделывания борозды и датчик заделывания борозды.

Изобретение относится к способу контроля химических параметров на действующей станции по обогащению полезных ископаемых или по подготовке воды, содержащему этапы, на которых: непрерывно отбирают пробы потока шлама из технологического потока в действующей станции по обогащению полезных ископаемых или по подготовке воды; заполняют отобранным шламом пробоотборную камеру, расположенную на территории станции; измеряют химический состав пульпы в отобранном шламе в пробоотборной камере; анализируют измеренные данные о химическом составе пульпы, причем проанализированные данные о химическом составе пульпы представляют собой один из следующих параметров: уровень рН, окислительно-восстановительный потенциал Eh, растворенный кислород, температура, проводимость, потребность в кислороде и степень окисления пульпы; предоставляют проанализированные данные о химическом составе пульпы в интерфейсный элемент оператора станции в режиме реального времени; опорожняют пробоотборную камеру и повторно заполняют пробоотборную камеру отобранным шламом.

Использование: для контроля качества обработки почвы на агроландшафтах в полевых условиях. Сущность изобретения заключается в том, что применяют техническое средство профилирования дневной поверхности почвы с размещенным на нем дальномером, которое устанавливают в образованную борозду после прохода машинно-тракторного агрегата, определяют по окружности профили поверхностей необработанного участка, борозды и обработанного участка, по полученным данным определяют глубину вспашки и ее равномерность, применяя метод скользящего среднего для массива данных, устанавливают величину глыбистости и гребнистости поверхности пашни, по уравнениям регрессии, полученным по данным вдоль линий наибольшего наклона на необработанном и обработанном участках поля, рассчитывают уклон дневной поверхности почвы участка поля и коэффициент вспушенности, а прямолинейность вспашки определяют путем установки дальномера над стенкой борозды на некотором расстоянии от стойки профилографа, его поворотом в продольно-вертикальной плоскости и вокруг стойки, измерением угла отклонения борозды на заданном расстоянии длины гона γп, при котором произошло скачкообразное изменение данных, определяемое стенкой борозды на заданном расстоянии, и рассчитывают отклонение от прямолинейности вспашки по выражению Δ=sinγп в %.

Предложен радиоволновой способ дистанционного определения содержания глинистой фракции в почвогрунтах, характеризующийся тем, что проводят измерение в надир на частоте 433 МГц коэффициента отражения от почвогрунта, не покрытого растительностью, с влажностью, превышающей максимальное содержание связанной воды, и определяют массовую долю глинистой фракции С в почвогрунте из соотношения: где С - массовая доля содержания глинистой фракции в почве (частицы размером менее 0,002 мм), Rdb - модуль амплитуды коэффициента отражения, выраженный в дБ.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для оценки эффективности рекультивации, проведенной на участках сельскохозяйственного и природоохранного назначения. В способе оценки качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированных территориях проводят химический анализ проб почвы с определением агрохимических показателей, проводят химический анализ проб почвы, отобранных на рекультивированном участке, и проб почвы, отобранных на фоновом участке, с определением в них содержания загрязняющих химических веществ, а затем определяют суммарный показатель химического загрязнения почвы.
Изобретение относится к охране окружающей среды. Оно может быть использовано в целях оценки экологического состояния почв и грунтов на полигонах захоронения отходов с последующим прогнозированием изменения потенциала геоаккумуляции тяжелых металлов при уплотнении почв и грунтов.

Настоящее изобретение относится к области анализа материалов, в частности к способу и комплексу анализа суммарного и индивидуального содержания углеводородов в образцах нефтеносных горных пород. Аналитический комплекс для анализа суммарного и индивидуального содержания углеводородов (УВ) в образцах нефтеносных горных пород состоит из: газового хроматографа (ГХ), содержащего: первый термостат, формируемый внутренним объемом ГХ; испаритель с установленной пиролитической ячейкой, обеспечивающей термодесорбцию и/или пиролиз образца нефтеносной породы; криогенную ловушку, обеспечивающую улавливание продуктов термодесорбции и пиролиза на стадии нагрева образца; хроматографическую колонку, обеспечивающую индивидуальное разделение УВ и соединенную с криогенной ловушкой; второй термостат, обеспечивающий программирование температуры хроматографической колонки; переключатель Дина, соединенный с испарителем ГХ и хроматографической колонкой, обеспечивающий перенаправление потока с продуктами термодесорбции или пиролиза образца в канал с хроматографической колонкой или напрямую в МСД; делитель потока, обеспечивающий объединение потоков с пробой из разных каналов в один канал для передачи в МСД; МСД, соединенного с ГХ и обеспечивающего детектирование УВ в образце; источника подачи жидкого азота, соединенного с криогенной ловушкой, обеспечивающего криофокусировку продуктов термодесорбции и пиролиза в начальном участке колонки для их полного последующего разделения; вычислительного управляющего устройства, соединенного с ГХ; причем исследование образца осуществляется в переключаемых режимах работы комплекса, при которых осуществляется анализ с программируемой температурой пиролиза (EGA-MS) для регистрации показателей суммарной массовой доли свободных УВ (S1) и УВ пиролиза (S2) и расчет температуры крекинга органического вещества Tmax, а также пиролитической газовой хроматографии (PY-GC/MS) для индивидуального анализа типов УВ в каждой из температурных зон термодесорбции и пиролиза.

Настоящее изобретение относится к шовному уплотнительному профилю для устройства перекрытия конструкционного шва. Устройство (10) перекрытия конструкционного шва для уплотнения переходов дорожного полотна или переходов дорожного покрытия на мостах содержит по меньшей мере один держатель (11, 12) и по меньшей мере один шовный уплотнительный профиль (1).
Наверх