Приложение 5. Методы определения физических свойств почв

Приложение 5

5. Методы определения физических свойств почв

При оценке последствий нарушения и загрязнения земель возникает необходимость определения физических показателей или тенденций изменения их во времени. При этом физические свойства загрязненных, нарушенных почв сравниваются с такими же характеристиками на аналогичных контрольных участках, не подверженных нарушению или загрязнению (с фоном). Целесообразно проводить такие анализы до начала обустройства месторождений и аварийных разливах#.

Физические свойства определяются по ГОСТ 17.4.3.03-85.

5.1. Влажность почвы определяется весовым методом (18).

Пробы почвы для определения влажности весовым методом берут специальными бурами отдельно для каждого исследуемого слоя в трехкратной повторности.

Бур погружают в почву до соответствующей метки, обозначающей данную глубину. Затем бур осторожно вынимают. Взятую пробу почвы высыпают в алюминиевую чашку, быстро перемешивают и ложкой или лопаткой берут из разных мест небольшие порции почвы, которые помещают в заранее взвешенные с точностью до 0,01 г алюминиевые стаканчики и плотно накрывают их крышками. Стаканчик с почвой ставят в сушильный шкаф в открытом виде, где почва сушится при температуре 105°C до постоянного веса. Первый раз почву взвешивают после 6-ти часовой сушки в сушильном шкафу и охлаждения закрытого стаканчика с почвой в эксикаторе. Затем почву вновь сушат в течение двух часов и снова взвешивают. Сушку прекращают при достижении постоянного веса. Разница в весе стаканчика с почвой до сушки и после сушки означает количество воды, содержащейся в навеске почвы.

Аппаратура: бур для взятия пробы в поле, стаканчики алюминиевые, весы ВЛТК-500, ложка, эксикатор с хлористым кальцием, сушильный шкаф.

Форма записи и расчета приводится в таблице 5.1.

5.2. Определение структуры почвы (18).

Подготовка почвы к анализу. С исследуемого участка берут образец почвы и доводят его до воздушно-сухого состояния. 2,5 кг такой почвы просеиванием через набор сит разделяют на фракции с диаметром комков: более 10 мм; 10-5; 5-3; 3-2; 2-1; 1-0,5; 0,5:0,25 и менее 0,25 мм. На нижнее сито надевают дно. Верхнее сито закрывают крышкой для предохранения почвы от потерь при просеивании. Для большей точности и единообразия просеивании применяют механический стол. На нем закрепляют набор сит. С помощью ручки могут быть соблюдены при просеивании одинаковая скорость и число качаний набора сит.

После сухого просеивания почвенные фракции с каждого сита взвешивают, вычисляют процент комков по каждой фракции, принимая за 100% всю навеску в 2,5 кг.

Среднюю пpoбy для определения водопрочности составляют весом 50 г. Для этого с каждого сита берут навеску, численно равную половине процентного содержания фракции. Средние пробы берут в двух и более повторностях. Чтобы нижнее сито не забивалось при мокром просеивании среднего образца почвы, рекомендуется фpaкцию пылеватых частичек (мельче 0,25 мм в диаметре) в пробу не брать, хотя при дальнейших расчетах ее учитывают.

Влажность почвы

Название или номер или номер дата	Слой, см	Повторность	Номер стакана	Масса пустого стакана, г (А)	Масса стакана с навеской, г
					до сушки (Б)	после сушки (В)

Таблица 5.1.

Масса испарившейся от сушки воды, г (Г = Б - В)

Масса абсолютно сухой почвы, г (Д = В - А)

Влажность к массе абсолютно сухой почвы, %, W = (Г/Д) 100

Среднее, %

Размывание почвы. Подготовленную среднюю пробу почвы всыпают через широкогорлую воронку в литровый цилиндр, наполненный почти доверху водой. Помещенную в цилиндр пробу оставляют в покое на 10 минут. Это необходимо для того, чтобы из почвенной пробы вышел весь воздух, который при дальнейших операциях может механически разрушать комки. Для более полного удаления воздуха через 1-2 минуты после переноса пробы почвы в цилиндр последний доливают доверху водой, затем закрывают часовым стеклом, быстро наклоняют до горизонтального положения и ставят опять вертикально. После этого из почвы выходят мелкие пузырьки воздуха. Через 10 минут, когда воздух будет удален, цилиндр прикрывают толстым пришлифованным стеклом так, чтобы в цилиндре не оставалось пузырьков воздуха, быстро переворачивают вверх дном и удерживают в таком положении до тех пор, пока главная масса отдельностей почвы не переместится вниз. Затем цилиндр переворачивают обратно. Опять ждут осаждения почвы на дно. Так делают 10 полных оборотов. При этом комки диаметром более 10 мм и все непрочные комки распадаются на составные части.

Просеивание почвы в воде. Берут набор из пяти сит диаметром 20 см, высотой 3 см и с отверстиями диаметром 0,25; 1; 2; 3; 5 мм. Сита помещают в широкую цилиндрическую ванну, наполненную водой так, чтобы над бортом верхнего сита находился слой в 5-6 см.

Придерживая стекло, цилиндр быстро опрокидывают и погружают в воду. Стекло, закрывающее цилиндр, отнимают под водой над верхним ситом. Почва преходит через слой воды и падают на верхнее сито набора. Чтобы почва равномерно распределялась на поверхности сита, цилиндр плавно водят над ситами, не вынимая из воды.

Для того чтобы почвенные комочки не задержались на крутых плечиках цилиндра, его надо наклонять в разные стороны.

Через 40-50 секунд, когда все отдельности почвы диаметром крупнее 0,25 мм упадут на сито, цилиндр закрывают под водой стеклом, вынимают из воды и оставляют.

Просеивание проводят так. Набор сит поднимают на 5-6 см, не вынимая верхнего сита из воды. Быстрым отрывистым движением сито опускают вниз, в этом положении оставляют 2-3 секунды, пока комки, поднявшиеся благодаря инерции над ситами, не упадут вновь на сита и не просеются через них. Затем набор сит снова медленно поднимают и быстро опускают. После таких десяти встряхиваний верхние сита с отверстиями диаметром 2-3 мм и более, освобожденные от мелких комков, снимают, а нижние дополнительно встряхивают пять раз.

Учет водопрочных комков. Оставшиеся на ситах после купания комки смывают струей воды из промывалки в большие фарфоровые или алюминиевые чашки. Избыток воды после осветления из чашей сливают. Почвенные комки переносят в заранее взвешенные и пронумерованные маленькие чашки. После оседания почвы воду из чашек удаляют. Чашки ставят на водяную баню, воду выпаривают, а остаток доводят до воздушно-сухого состояния и взвешивают. Для каждой фракции вычисляют процентное содержание водопрочных комков. Для этого вес каждой фракции комочков умножают на два. Процент частичек диаметром менее 0,25 мм определяют вычитанием из 100 суммы процентов более крупных фракций. Расхождения в параллельных анализах по прочным комкам почвы одного и того же диаметра были в пределах 3-4%.

Запись производится по форме (табл. 5.2).

Аппаратура и материалы: набор сит с отверстиями диаметром 10; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм с поддонником к крышкой, ванна или бачок диаметром 30 см и высотой 30-35 см; литровый цилиндр диаметром 7 см и высотой 45 см и шлифованным рантом, стеклом и пробкой; фарфоровые или алюминиевые чашки большие и малые; весы.

Таблица 5.2.

Структура почвы

Название почвы _____________________________________________________ ___

Место взятия образца _______________________________________________ ____

Дата __________ Взято почвы для сухого просеивания, __________ г.

Величина частичек, в мм	Просеивание воздушно-сухой почвы					Взято для мокрого просеивания, в %	После просеивания в воде
	чашки фарфоровые		масса чашки с агрегатами, в г	чистая масса агрегатов, в г	содержание агрегатов, в %		чашки фарфоровые		масса чашки с агрегатами, в г	чистая масса агрегатов, в г	содержание агреоатов, в %
	N	масса тары, в г					N	масса тары, в г
Крупнее 10
От 10 до 5
" 5 " 3
" 3 " 2
" 2 " 1
" 1 " 0,5
" 0,5 " 0,25
Менее 0,25
Всего

5.3. Определение объемной массы почвы.

Подготовка к взятию почвенных проб в полевых условиях. Для определения объемной массы почвы пробы берут в подготовленном для этого почвенным разрезе соответствующей глубины. Отвесную стенку зачищают и на ней выделяют слой и генетические горизонты; из которых берут почвенные пробы. При однородности почвенной среды определение делают в трех повторностях.

Техника взятия почвенных проб. Почвенные пробы берут буром. Емкость такого бура может быть 50, 100, 200, 500 и 1000 куб. см. Малый бур удобен тем, что весь образец почвы вмещается в алюминиевый стаканчик, в котором и высушивается. Пробы большого объема более точно отражают строение и объемную массу почвы.

При погружении бура в почву следует добиваться перпендикулярного вдавливания его и избежать прессования почвы при окончании вдавливания. В некоторых случаях бур вгоняют в почву ударами деревянного молотка. При этом для лучшего вдавливания бура на него, надевают массивную крышку для оголовок (иногда с ручками). Поверх оголовка кладут дощечку. Бур вгоняют в почву так, чтобы верхняя часть его была вдавлена на 1-1,5 см глубже поверхности почвы.

Когда все буры вдавлены в почву, их аккуратно откапывают лопаткой и потом срезают лишнюю почву вровень с краями. Буры очищают от приставшей почвы, закрывают крышками и взвешивают на месте, в поле. Затем образец почвы завертывают в плотную бумагу и доставляют в лабораторию для определения влажности. Если имеется возможность, можно взять почвенные пробы на влажность непосредственно в поле.

Ход определения. Перенесенную и взвешенную в алюминиевых стаканчиках почву, высушивают в термостате при температуре 105°С до постоянного веса. Вес взятой пробы до высушивания и абсолютно сухой почвы в стаканчике после сушки позволяют сделать перерасчет на вес абсолютно сухой почвы в объеме всего бура. Объем взятого образца почвы расчитывают умножением площади режущей части бура на его высоту. Деление массы абсолютно сухой почвы бура на объем образца дает объемную массу.

Записи и расчеты ведут согласно форме (табл. 5.3).

Оборудование и материалы: железная лопата, железный лом, буры для взятия образца почвы, крышки или наголовки буриков; линейка для измерения диаметра и высоты бура; алюминиевые стаканчики; весы с разновесами; плотная оберточная бумага; этикетки; сушильный шкаф.

5.4. Определение общей пористости (18).

Берут почвенные комки определенного размера, каждый комок освобождают от приставших к ним частиц обдуванием струей воздуха. Половину комков используют для определения влажности образца, половину комков для определения объемной массы.

Определение влажности комков почвы и расчет производится так же как при определении влажности почвы.

Определение объемной массы комков. Комки взвешивают, затем поочередно каждый комок обвязывают тонкой ниткой и погружают с# расплавленный парафин. Вынимают комки из парафина, снимают нитки, комки охлаждают и они затвердевают. После этого все комки взвешивают в воздухе, а затем в воде. Затем удаляют с комков фильтровальной бумагой воду и снова взвешивают. Если вес комков равен первоначальному весу до погружения в воду, приступают к расчету их объема. Записи и расчеты ведут по следующей форме (табл. 5.4.). Аппаратура и материалы: алюминиевые стаканчики; термостат; пикнометры; парафин; дистиллированная вода, прокипяченная и остуженная; комки почвы; фильтровальная бумага; технические весы; равновесы; нитки; горелка; ванночка для нагревания парафина.

Таблица 5.3.

Масса почвы

Наименование месторождения или номер пункта, дата

Глубина, см

Повторность

Номер кольца

Масса пустого кольца, г (А)

Масса кольца с почвой, г (Б)

Влажность почвы, % (W)

Масса влажной почвы, г (В)

Масса абсолютно сухой почвы, г Г = В100/(100 - W)

Объем кольца, см3 (Р = n х r(2) х h)

Объемная масса почвы, г/см3 (V = Г/Р)

Таблица 5.4.

Общая пористость почвы

Название номера пункта, дата

Повторность

Масса комков, г

Масса пикнометра, г

Привес, г Е = Д - Г

Масса комков после сушки фильтровальной бумагой, г (Ж)

Масса парафина, г З = Б - А

Масса вытесненной воды, г И = Б - Е

Объем парафина, см3 К = 3/0,89

Объем комков без парафина, см3 Л = И - К

Объемная масса комков V = А100 / (100 + W) Л

до парафинирования, (А)

после парафинирования (Б)

пустого (В)

с водой (Г)

в водой парафиниров. комками (Д)

Примечание: W - влажность комков по ранее сделанным расчетам, %.