Методичні та технічні аспекти визначення гранулометричного складу піщаних зразків ґрунту за допомогою лазерного дифрактометра

М.О. Солоха; Н.В. Винокурова

doi:10.32848/agrar.innov.2022.13.21

М.О. Солоха http://orcid.org/0000-0002-1860-0819
Н.В. Винокурова http://orcid.org/0000-0003-3876-480X

DOI: https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.13.21

Ключові слова: лазерно-дифракційний метод, індекс рефракції, індекс абсорбції, швидкість мішалки з насосом, сито-піпет метод, розподіл часточок по фракціях

Анотація

Мета дослідження – показати порядок дій у разівимірювання на лазерно-дифракційному аналізаторічастинок Mastersizer 3000Е фірми Malvern Instrumentsз рідинним модулем диспергування Hydro EV та впливпараметрів налаштування на результати розподілучасточок по фракціях у піщаному зразку.Методи. Проводилось вимірювання піщаного зразкастандартизованим сито-піпет методом та методомлазерної дифракції з різними налаштуваннями, статистичне порівняння одержаних даних.Результати. Тест на відтворюваність підтвердивможливість вимірювання на лазерному дифрактометріпіщаного зразка в межах похибки приладу. Параметриналаштування впливають на розподіл часточок пофракціях. Швидкість насоса з мішалкою для Mastersizer3000Е з Hydro EV повинна бути в межах 1750–2500 об/хв. Зі збільшенням коефіцієнта заломлення від 1,33 до1,55 вміст фізичної глини (часточки < 0,01 мм) зменшується. Індекс рефракції та індекс абсорбції є взаємопов’язаними оптичним показниками. Якщо приймаємоменше значення індексу рефракції, то для одержанняданих фізичної глини лазерно-дифракційним методом,близьких до сито-піпет методу, необхідно збільшитиіндекс абсорбції та навпаки.Висновки. У роботі на лазерному аналізаторі часточок слід враховувати його конструктивні особливості.Особливу увагу слід приділяти у встановленні оптичнихпараметрів зразка: індекс рефракції та індекс абсорбції. Вимірюючи лазерно-дифракційним методом за індексу рефракції 1,40 та індексу абсорбції 0,01, або1,41 і 0,0075, або 1,42 і 0,005, або 1,43 і 0,0025 відповідно, маємо значення фракції в тому ж діапазоні, щоі у сито-піпет методі (3,12±0,6%). Для піщаного зразкакоефіцієнт заломлення не повинен перевищувати 1,44.Надалі під час аналізу певного типу ґрунту на лазерному дифрактометрі слід застосовувати притаманнійому оптичні параметри.

Посилання

1. ISO 13320:2020(Е) Particle size analysis – Laser diffraction methods. [Second edition 2020-01]. International Standard. Geneva, Switzerland, 2020. 66 p.
2. Particle Size Distribution of Various Soil Materials Measured by Laser Diffraction – The Problem of Reproducibility / Polakowski C. et al. Minerals. 2021. V.11(5), P. 465. URL: https:// doi.org/10.3390/min11050465.
3. Laser diffraction as an innovative alternative to standard pipette method for determination of soil texture classes in Сentral Europe / Igaz D. et al. Water. 2020. V. 12, 1232. DOI: 10.3390/w12051232.
4. Kasmerchak C.S., Masonb J.A., Liangb M. Laser diffraction analysis of aggregate stability and disintegration in forest and grassland soils of Northern Minnesota, USA. Geoderma. 2019. V. 338. P. 430–444.
5. Adequacy of laser diffraction for soil particle size analysis / Fisher P. et al. PLoS ONE. May 4, 2017. V. 12(5): e0176510. URL: https://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0176510.
6. Critical Evaluation of Particle Size Distribution Models Using Soil Data Obtained with a Laser Diffraction Method / Weipeng W. et al. PLoS ONE. April 30, 2015. V. 10(4): e0125048. DOI: 10.1371/ journal.pone.0125048.
7. Ryz’ak M. and Bieganowski A. Methodological aspects of determining soil particle-size distribution using the laser diffraction method. J. Plant Nutr. Soil Sci. 2011. V. 174. P. 624–633.
8. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D0%B7%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%BC%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F (дата звернення 1.02.2022 р.)
9. Singer Critical Evaluation of the Use of Laser Diffraction for Particle-Size Distribution Analysis / Eshel G. et al. Soil Science Society of America. MAY–JUNE 2004. V. 68. P. 736–743.
10. Zobeck T.M. Rapid soil particle size analyses using laser diffraction. Applied Engineering in Agriculture. 2004 V. 20(5). P. 633–639.
11. Miller B.A., Schaetz R.J. Precision of soil particle size analysis using laser diffractometry. Soil Science Society of America Journal. 2011. V. 76. P. 1719–1727.
12. Kondrlova E., Igaz D., Horak J. Effect of calculation models on particle size distribution estimated by laser diffraction. The Journal of Ege University Faculty of Agriculture. 2015, Special Issue. P. 21–27. ISSN 1018–8851.
13. An introduction to the rock-forming minerals / W.A. Deer, R.A. Howie, J. Zussman. Berforts Information Press, Stevenage, Hertfordshire, UK. 3rd ed. ISBN 978-0903056-33-5 2013 549-dc23 P. 311. URL: https://pubs.geoscienceworld.org/books/chapterpdf/3751723/9780903056434_frontmatter.pdf bygues.