Estimation of application of a method laser difractometrin definition granulometric structure of soils .pdf Для определения гранулометрического состава почв уже более 100 лет применяют приемы, основанные на разделении частиц по размерам при их седиментации. Методы эти хорошо разработаны и широко используются. Вместе с тем за последние 10-15 лет интенсивно развивается, но в большей степени за границей, и все чаще используется для определения распределения частиц по размерам метод лазерной дифракции, в котором используется физический принцип флуктуации электромагнитных волн. Свет параллельного лазерного луча преломляется твердофазными частицами и отклоняется на фиксированные углы, которые зависят от диаметров и оптических свойств частиц. Так как каждый индивидуальный размер частиц локализует определенный угол рассеивания, расшифровка дифракционной картины позволяет рассчитать процентное содержание частиц разного размера, т.е. определить гранулометрический состав почв. Сходящиеся в одной точке линзы фокусируют рассеянный свет в кольце на центральной панели, где детектор измеряет распределение световой энергии (спектр Фурье). Распределение частиц по размерам вычисляется в соответствии с теорией Фраунгофера по единой расчётной процедуре.Для определения гранулометрического состава почв лазерным дифракто-метрическим (оптическим) методом используются приборы разных конструкций. Они имеют различное построение узлов и часто отличаются по механизму пробоподготовки и способу регистрации дифракционной картины, но работают по единой схеме, изложенной выше. В зависимости от модели прибора проба может быть подвергнута измерению даже в сухом состоянии. В качестве носителя в этом случае используется струя воздуха, движущаяся со скоростью больше скорости звука. Это открывает новые возможности для получения дополнительных сведений о состоянии твёрдой фазы почвы.При выполнении данной работы использовался универсальный лазерный дифракционный анализатор размера частиц SALD-201V фирмы SHIMADZU (Япония). С его помощью возможно определение содержания частиц размером от 350 до 0,25 мкм (от 0,35 до 0,00025 мм). Этот прибор предъявляет следующие требования к подготовке анализируемой пробы: вся навеска почвы должна раствориться в носителе (в данном случае это дистиллированная вода) с таким расчётом, чтобы суспензия оказалась проницаемой для лазерного излучения и в магистралях не происходило осаждения некоторых наиболее плотных и крупных частиц в силу ограниченности мощности перистальтического насоса, обеспечивающего циркуляцию раствора. Всем этим требованиям соответствует пробоподготовка по системе Качинского, традиционно применяемая в почвоведении при анализе гранулометрического состава почв. Она включает в себя как механическое разрушение почвенных частиц, так и физико-химическое. Суспензия, приготовленная таким образом, адекватно циркулирует и позволяет получать стабильный ряд последовательных измерений (прибор совершает их с интервалом от 1 с и более и отображает на мониторе в реальном времени в виде графика и электронной таблицы, готовой к экспорту в другие приложения в среде Windows) в различных по гранулометрическому составу почвах.При применении имеющегося дифрактометра для анализа гранулометрического состава почв возникла необходимость в создании комплексной процедуры измерения. Это было вызвано неполным охватом всех размерных фракций почвенных частиц рабочим диапазоном прибора. Фракция крупного и среднего песка, имеющая размеры 1-0,25 мм, попадала в измерение лишь частично (0,350,25 мм). Поэтому фракцию 1-0,25 мм улавливали механическим путём, используя сито с диаметром ячейки 0,25 мм и проводя дальнейшее высушивание и взвешивание. После проведения измерений прибором по особому алгоритму эти данные модифицировались и присоединялись к получаемым массивам в редакторе Microsoft Exel, куда экспортировались и таблицы результатов с SALD-201V.Важными особенностями изучения гранулометрического состава с помощью метода лазерной дифрактометрии являются высокая скорость работы и появление фиксированного диапазона размеров измеряемых частиц. Этот диапазон обусловливается техническими особенностями прибора. Широко распространённые методы седиментационного определения конкретной нижней границы не имеют - последняя фракция остаётся открытой в нижнем пределе. Детектор дифрактометра SALD-201V представляет собой совокупность 54 фотодатчиков, каждый из которых регистрирует определённый размер частиц. И, например, отсутствие в гумусоаккумулятивном горизонте чернозёма выщелоченного твёрдофазных частиц диаметром менее 0,25 мкм подтверждается получаемыми данными. Во всех проанализированных нами почвах датчики нижней части диапазона измерения никогда не регистрировали частиц, близких по размеру к 0,25 мкм. Несмотря на серьёзное несогласование с господствующими в современном почвоведении представлениями о гранулометрическом составе, это стало практическим фактом, которым можно попытаться объяснить образование коллоидных оболочек на элементарных почвенных частицах, на что указывает в своей работе Е.В. Шеин [1].Для рассмотрения природы и степени этих различий нами была проведена работа по параллельному изучению гранулометрического состава горизонтов южных и обыкновенных чернозёмов республики Хакасия традиционным се-диментационным методом (пипеткой Качинского) и новым методом лазерной дифракции с последующим исследованием корреляционных связей в парныхвыборках. Также в целях сравнения самих основ этих двух методов был проведен лазерно-дифрактометрический анализ распределения частиц во фракции по размеру в секундных, минутных, часовых и суточных пробах, взятых пипеткой Качинского из ряда усреднённых суспензий тех же почв.Основной проблемой применения лазерно-дифрактометрического метода определения гранулометрического состава стали низкая степень общей сходимости результатов в целом и значительное занижение по сравнению с седиментометри-ческими методами содержания ила (

Скачать электронную версию публикации