ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 34

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВЫ.

МЕХАНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВЫ.

Материалы и оборудование: образец почвы; фарфоровая чашка; сито; технохимические веемы.

Основные понятия. Механическим составом называют относительное содержание в почве механических элементов различного диаметра. Масса почвы всегда состоит, из частиц различной величины – от нескольких микрометров до нескольких миллиметров.

Элементарные частицы объединяются в группы или фракции: частицы крупнее 3 мм – камни, 3 -1 - гравий, 1 - 0,5 – крупный песок, 0,5 - 0,25 – средний песок, 0,25 - 0,05 – мелкий песок, 0,05 - 0,01 – крупная пыль, 0,01 - 0,005 – средняя пыль, 0,005 - 0,001 – мелкая пыль, 0,001- 0,0005 – грубый ил, 0,0005 - 0,0001 – тонкий ил, <0,0001 мм (<0,1 мкм) – коллоиды.

Каждая фракция характеризуется суммой физических свойств, отличающих ее от других фракций. Для классификационных целей часто все частицы крупнее 0,01 мм объединяют во фракцию физического песка, а все частицы мельче 0,01 мм – во фракцию физической глины.

Термин «физический» обозначает наличие в той или другой фракции физических свойств песка или глины, не предопределяя химического состава фракции. Кроме того, обычно все частицы мельче 1 мм называются мелкоземом почв, а крупнее 1 мм – почвенным скелетом.

Для характеристики механического состава почв предложено несколько классификаций (В. Р. Вильямс, Н. М. Сибирцев, Г. М. Тумин, С. А. Захаров, В. В. Охотин). Наибольшее соответствие физическим свойствам почвы дает классификация Н. А. Качинского, основанная на соотношении количеств физического песка и физической глины в почве. Эта классификация получила в настоящее время широкое применение в Советском Союзе.

Дополнительное название почве дается по соотношению между гравелистой (3-1 мм), песчаной (1- 0,05 мм), крупнопылеватой (0,05—0,01 мм), пылеватой (0,01 - 0,001 мм) и иловатой (мельче 0,001 км) фракциями. Если среди выделенных фракций две содержатся в больших количествах, то дополнительное название будет двойным, причем название преобладающей фракции ставится на последнее место; например, название суглинок средний пылевато-иловатый означает, что количество ила преобладает над фракцией пыли. В наименьших количествах содержится, как правило, фракция песка.

Каменистость почвы (частицы крупнее 3 мм) отмечается по следующей шкале: меньше 0,5% камней и гравия – некаменистая, 0,5 - 5% – слабо каменистая, 5 - 10% – среднекаменистая, больше 10% - сильно каменистая. Тип каменистости устанавливается по характеру скелета: валунная, галечниковая, щебенчатая.

Задача механического анализа почв сводится к разделению почвы на ряд фракций, охватывающих ту или иную группировку механических элементов.

Определение скелета. Для определения количества скелета всю каменистую часть почвы, полученную при общей подготовке почвы к анализу, помещают в фарфоровую чашку, наливают в нее дистиллированной воды (на ²/з объема) и кипятят в течение 1 ч. После кипячения каменистую часть переносят на сито с отверстиями в 1 мм, промывают водой, высушивают и взвешивают на технических весах. Зная массу почвы, взятой для общей подготовки к анализу, вычисляют количество скелета в процентах к воздушно-сухой почве. Если скелета много, его расчленяют на фракции путем просеивания через колонку сит с отверстиями 10, 5, 3 и 1 мм и, взвесив каждую фракцию, вычисляют количества их в процентах к воздушно-сухой почве.

Анализ мелкозема. Большинство методов анализа мелкозема почвы основано на законах падения твердых частиц в воде и сводится к отстаиванию твердых частиц в спокойной воде в течение определенного времени.

Скорость падения твердой частицы в жидкой среде зависит от ее величины и формы, обусловливающих величину трения, от плотности (удельного веса) частицы, обусловливающей ускорение, и от плотности (удельного веса) и вязкости среды, зависящих от температуры. Для определения размеров частиц на основании скорости их падения пользуются формулой Стокса:

,

где г - заданный радиус частицы, см;

d - Плотность (удельный вес) частицы;

d₁ - плотность (удельный вес) жидкой среды (для воды равна 1);

- вязкость жидкой среды (при данной температуре);

g - Ускорение силы тяжести, равное 981 см/с.

Пользуясь этой формулой, можно вычислить скорость падения для частиц любого радиуса.

В почвах элементарные частички в большинстве случаев склеены в те или иные агрегаты, поэтому при механическом анализе нужно предварительно разрушить агрегаты. Для разрушения агрегатов применяются механическое и химическое воздействия на почву: растирание, кипячение с водой, встряхивание, обработка разбавленными растворами кислот для разрушения карбонатов и вытеснения поглощенных катионов Са²⁺ и Mg²⁺, диспергирование едким натром, аммиаком, пирофосфатом натрия.

Обычно по методу Качинского выделяются 6 фракций:

1) 1 - 0,25 мм - средний песок; 2) 0,25 - 0,05 мм - мелкий песок; 3) 0,05 - 0,01 мм - крупная пыль; 4) 0,01 - 0,005 мм - средняя пыль; 5) 0,005 - 0,001 мм - мелкая пыль; 6) мельче 0,001 мм - ил. Можно выделить и фракцию коллоидов, т. е. частиц мельче 0,0002 мм.

Принцип метода состоит в том, что по истечении времени, необходимого для опускания частиц почвы того или иного диаметра ниже определенной глубины в воде, с этой глубины берут определенный объем суспензии почвы. Очевидно, что в данный момент на этой глубине частиц крупнее искомых не будет, а концентрация частиц заданной величины и более мелких будет равна первоначальной концентрации их во всем объеме.