W spisie prac geodezyjnych można czasem znaleźć taką usługę jak określenie składu gruntu. Procedura ta jest wykonywana w celu uzyskania informacji o zawartości cząstek w glebie na określonym obszarze. W pracach budowlanych określenie takiego składu jest wymagane rzadko, ale w rolnictwie i badaniach geologicznych jest to niezbędne. W takim przypadku skład granulometryczny można określić różnymi metodami. Wybór jednego z nich zależy od wielu czynników i warunków.
Ogólne informacje o rozkładzie wielkości cząstek
Pod składem granulometrycznym rozumie się obecność elementów mechanicznych w glebie. Co więcej, w tym przypadku glebę można uznać za ogólne oznaczenie gleby, która może być również sztuczna. Jeśli chodzi o cząstki, mogą mieć różne cechy i pochodzenie. Istnieją również różne rodzaje kompozycji w stężeniu. Na przykład rozkład wielkości cząstek piasku będzie mniej lub bardziej jednorodny, nawet pod względem zawartości cząstek określonej frakcji. Eksperci zauważają, że minimalna wielkość elementów, które są w stanie zidentyfikować praktykowane techniki tej analizy,wynosi tylko 0,001 mm.
Zgodnie z GOST rozróżnia się sześć rodzajów frakcji - są to te same cząstki piasku, blokowe, żwirowe, gliniaste itp. Każda frakcja ma nie tylko własny zakres standardowych rozmiarów, ale także pochodzenie biologiczne. Jednocześnie nie należy sądzić, że skład granulometryczny charakteryzuje się wyłącznie zawartością drobnych cząstek. GOST pod numerem 12536-79 zauważa również, że maksymalna wielkość frakcji, która jest brana pod uwagę jako integralna część gleby, sięga 200 mm. Są to głównie elementy głazowe, które mogą być duże. Najmniejsza frakcja to glina, chociaż drobinki piasku mogą z nią konkurować w tym wskaźniku.
Klasyfikacje wielkości ziarna
Poza frakcjonowaną gradacją gleb istnieją inne zasady klasyfikacji. Jeden z nich przewiduje separację na podstawie zawartości cząstek gliny. W tym przypadku bierze się również pod uwagę charakter glebotwórczy i ujawnia się frakcja dominująca. Alternatywną klasyfikacją jest określenie rodzaju składu poprzez obecność elementów piasku, pyłu i samej gliny. Czyli w pewien sposób taki rozkład wielkości cząstek będzie określony przez połączoną zasadę z kompleksową prezentacją informacji o zawartych w niej pierwiastkach. Należy zauważyć, że ze względu na podobieństwo między dwoma podejściami do klasyfikacji związków, w praktyce raczej trudno je rozróżnić.
Bezpośrednie metody określania składu
Istnieją dwie zasadniczo różne grupy sposobów określania mechanicznego składu gleby. Jedna z nich jest pośrednia i służy do identyfikacji wzorców glebotwórczych na danym obszarze, a druga reprezentuje segment metod bezpośrednich opartych na technicznych środkach analizy. W szczególności grupa metod bezpośrednich może wykorzystywać specjalne urządzenia, urządzenia i osprzęt, które pozwalają na wyznaczenie parametrów cząstek z dużą dokładnością. W szczególności można zastosować mikroskopy elektronowe i optyczne realizujące badania mikrometryczne. Metoda bezpośrednia pozwala na dokładniejsze określenie składu granulometrycznego gleby, jednak ze względu na złożoność organizacji technicznej procesu i wysoki koszt jest stosowana niezwykle rzadko.
Pośrednie metody określania składu
Ta grupa metod określania składu zazwyczaj obejmuje metody, które opierają się na wykorzystaniu różnych wzorów w strukturze badanej mieszaniny. W szczególności można zidentyfikować zależności między samymi elementami tablicy, ale najczęściej zakłada się złożoną analizę. Oznacza to, że w procesie porównawczym brane są również pod uwagę inne cechy gleby, w tym wilgotność, właściwości zawiesiny, dynamika sedymentacji itp. Pośrednie metody określania rozkładu wielkości cząstek obejmują również optyczne i hydrometryczne metody rejestrowania właściwości fizycznych. Ponadto najnowsze technologie pozwalają na zastosowanie naturalnego modelowania sedymentacji. Jeśli porównamy tę linię analizy z metodami bezpośrednimi,wtedy jego wady to niska dokładność. Dlatego też, jeśli wymagane jest przeprowadzenie jednorazowego badania w określonym miejscu, nadal preferowana będzie metoda bezpośrednia. Jednak w pracy na dużą skalę i w regularnych odstępach czasu tylko metody pośrednie są ekonomicznie uzasadnione.
Metoda areometryczna
Jest to wysoce wyspecjalizowana, aczkolwiek popularna technika oparta na zasadzie wypartego płynu. Tak właśnie działa areometr wykorzystywany w procesie analizy. Sama zasada działa zgodnie z zasadą, zgodnie z którą objętość wypartej cieczy będzie równa masie zastąpionej przez nowe ciało. Jedynie w przypadku praktyki stosowania technik hydrometrycznych skład granulometryczny gleby określa się poprzez zebraną zawiesinę. W szczególności specjalista w tej dziedzinie sprawdza również odchylenia od wcześniej uzyskanych danych poprzez zanurzenie cząstek w wodzie. Zazwyczaj taka analiza jest wykonywana seryjnie i w każdym przypadku prowadzone są prace mające na celu wyznaczenie jednej cechy - gęstości. Ponownie na podstawie relacji cząstek i warunków ich przebywania w glebie można w ten sposób określić skład frakcyjny i mechaniczny.
Metoda pipety
W tym przypadku stosuje się również medium płynne, które umożliwia rozróżnienie poszczególnych cząstek według ich właściwości. Pobraną próbkę zanurza się w wodzie, po czym rejestruje się szybkość opadania elementów kompozycji. Po pewnym czasie analiza jest zakończona, a osadzone cząstki są usuwane. Próbka jest następnie suszona, mierzona i kształtowanaSprawozdanie z badań. Z reguły wyznaczanie składu granulometrycznego tą metodą stosuje się w analizie gleb gliniastych. Wynika to właśnie z faktu, że cząstki w takiej glebie mają drobną frakcję, którą można analizować na podstawie szybkości opadania płynnych mediów.
Metoda Rutkowskiego
Jak wszystkie pośrednie metody analizy składu, technika ta nie jest zbyt dokładna i daje jedynie ogólne wyobrażenie o pierwiastkach zawartych w badanej masie. Sama zasada wyznaczania charakterystyk cząstek metodą Rutkowskiego opiera się na dwóch parametrach. Przede wszystkim jest to ta sama prędkość opadania pierwiastka w ciekłym medium. Ale w tym przypadku zależność jest śledzona nie między prędkością a pochodzeniem cząstki, ale w odniesieniu do dynamiki zanurzenia do rozmiaru. Drugi parametr, który umożliwia określenie składu granulometrycznego gleby tą techniką, opiera się na zdolności cząstek do pęcznienia w tym samym środowisku wodnym. Ta część analizy ujawnia zarówno fizyczne, jak i pod pewnymi względami chemiczne właściwości masy.
Metoda sitowa
Jest to jedna z najstarszych i najczęstszych metod określania składu gleby. Polega na zastosowaniu specjalnych zestawów sit, które przepuszczają frakcje o tej samej wielkości i nie przepuszczają cząstek o większych parametrach. Metoda jest prosta i niedroga w użyciu, dlatego często stosowana jest w branży budowlanej, gdzie nie ma możliwości uporządkowania skomplikowanych metod analizy pośredniej. Nie da się jednak sprawdzić składu przez sito za pomocąmożna śmiało przypisać metodom bezpośrednim. Niemniej jednak taka analiza nie pozwoli określić np. składu granulometrycznego skał z taką samą dokładnością, jak badanie mikrometryczne. To prawda, że dokładność w dużej mierze będzie zależeć od narzędzia analitycznego - czyli zestawu sit. Istnieją dwie kategorie tych urządzeń. Jedna z nich skupia się na pracy z przesiewaniem bez mycia. W tym przypadku komórki mają rozmiar od 0,5 do 10 mm. Kolejna grupa to sita o frakcji przelotowej od 0,1 do 10 mm.
Jak rozkład wielkości cząstek wpływa na rośliny?
Zarówno frakcja, jak i reprezentacja różnych minerałów wpływają na właściwości agrotechniczne gleby. W szczególności skład może określać środowisko wodno-powietrzne gleby, jej skłonność do procesów erozyjnych, agregację, gęstość, właściwości biologiczne i chemiczne. Na przykład gleby piaszczyste i gliniaste powodują, że środowisko jest słabe pod względem wymiany powietrza i wilgoci. Jest to szkodliwe dla większości roślin – zwłaszcza tych uprawianych na gruntach rolnych, gdzie na żyzną warstwę ma również wpływ charakter uprawy. Ale skład granulometryczny jest ważny dla roślinności nie tyle pod względem struktury i gęstości, ile pod względem zawartości użytecznych pierwiastków. Czasami sama obecność magnezu, fosforu i soli zapewnia optymalną warstwę bazy odżywczej, eliminując potrzebę stosowania dodatkowych nawozów.
Wniosek
Przykład technologicznych podejść do analizy gleby pod kątem rozkładu wielkości cząstek pokazuje, że najnowsze przyrządy pomiarowe nie są konkurencyjne w stosunku do metod badawczych wykorzystujących elementarne reguły i wzorce fizyczne. Oczywiście nie można powiedzieć, że określenie składu granulometrycznego gleby za pomocą analizy mikrometrycznej przegrywa z metodami pośrednimi pod względem jakości wykonania. Ale pod względem praktycznym to druga grupa jest bardziej efektywna. Jednocześnie sama koncepcja wykorzystania precyzyjnych środków technicznych nie jest w ogóle anulowana. Najbardziej obiecujące metody polegają na połączeniu dwóch zasad prowadzenia badań.
