Вопрос 2. Гигроскопическая влага и выражение результатов анализа на высушенную почву

Влажность взятых в поле почвенных проб зависит от свойств почв, их водного режима, погодных условий. Анализируют же, как правило, воздушно-сухие почвенные пробы. Однако они содержат влагу, которая может быть удалена высушиванием при более высокой температуре, чем температура воздуха. Влагу, которая удаляется из воздушно-сухой почвы при температуре 100-105°, называют гигроскопической. Наличие ее связано со способностью почвы, как всякого тонкодисперсного тела, сорбировать парообразную влагу из окружающего воздуха. Массовая доля гигроскопической влаги неодинакова в разных почвах и зависит от гранулометрического, химического, минералогического составов почв и состояния окружающего воздуха. Таким образом, массовая доля гигроскопической влаги может быть разной не только в различных по составу почвах, но и в одной и той же почве в зависимости от состояния воздуха, находящегося в соприкосновении с почвой, и от степени измельчения пробы.

Чтобы исключить влияние гигроскопической влаги на результаты анализа почв, их выражают на высушенную при 100—105° почву, которая не содержит гигроскопической влаги.

Для этого определяют массовую долю гигроскопической влаги (%) в каждой почве, а в некоторых случаях и в каждой аналитической пробе.

Чтобы оценить, как отражается содержание гигроскопической влаги на результатах анализа, рассмотрим один пример.

Предположим, что анализируются две почвы, в одной из которых массовая доля гигроскопической влаги составляет 5,00, а в другой — 1,00%.

В обеих почвах массовая доля Si02, выраженная на воздушно-сухую почву, одинакова и составляет 79,55%. Если результаты анализа выразить на почву высушенную, не содержащую гигроскопической влаги, то окажется, что в почве с более высоким содержанием гигроскопической влаги массовая доля Si02 составляет 83,53, а в почве с меньшим ее содержанием — 80,34%.

Зная содержание гигроскопической влаги можно:

1) по массе воздушно-сухой почвы рассчитать соответствующую

ей массу высушенной почвы;

2) по массовой доле (%) компонента в воздушно-сухой почве рассчитать его массовую долю (%) в высушенной почве.

Тогда, чтобы найти массу высушенной почвы, известную величину

навески воздушно-сухой почвы умножают на множитель К _W. Чтобы рассчитать множитель Kw, позволяющий по массе воздушно- сухой почвы найти соответствующую ей массу высушенной почвы, составим пропорцию.

    Для этого обозначим массовую долю гигроскопической влаги через W %, массу воздушно-сухой почвы — через т, а массу высушенной почвы через m₁.

Приняв за 100% массу высушенной почвы, получим:

ВСТАВКА  1

Этот множитель удобно использовать в тех случаях, когда в одной

навеске почвы определяют несколько компонентов, например при валовом анализе почв. В тех случаях, когда навеску почвы используют для определения только одного компонента (например, углерода или азота), можно вычислить множитель, с помощью которого результат анализа, вычисленный на воздушно-сухую почву, пересчитывают на высушенную почву. Так как при расчете массовой доли любого компонента величина навески всегда находится в знаменателе расчетного уравнения, то множитель, позволяющий результаты анализа, выраженные на воздушно-сухую почву, отнести к почве высушенной, равен величине, обратной Kw:

ВСТАВКА 2

В процессе высушивания почвы при температуре 100—105° из почвы удаляется не только гигроскопическая влага, но и адсорбированные

почвой газы (С02, NH3 и др.) и кристаллизационная (гидратная) вода присутствующих в почве солей. Поэтому при анализе некоторых почв результаты определения гигроскопической влаги могут быть завышенными. В то же время присутствие в почвах веществ, способных к окислению, может привести к получению заниженных результатов из-за окисления в процессе высушивания восстановленных соединений.

В связи с тем, что кристаллизационная вода, входящая в состав гипса (CaS04*2H20) удаляется при температуре 100—105°, определение гигроскопической влаги в почвах, содержащих гипс, рекомендуется проводить, высушивая почву при температуре 60— 65°, а не 100—105°. Полученный результат умножают на эмпирический коэффициент (1,23), учитывающий неполное удаление из почвы гигроскопической влаги (Руководство по лабораторным методам..., 1990).

2.2.1. Методика определения гигроскопической влаги

Навеску почвы 2-5 г берут на аналитических весах в предварительно

высушенных при температуре 100-105° и взвешенных стеклянных бюксах (бюксы взвешивают с крышками). Бюксы с почвой в течение 5 ч выдерживают в сушильном шкафу при температуре 100—105°. С помощью щипцов с резиновыми наконечниками бюксы вынимают из сушильного шкафа, закрывают крышками, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

    Условились считать, что выдерживание почвы в течение 5 ч при температуре 100—105° приводит к полной потере гигроскопической влаги.

    Если необходимо проверить полноту удаления гигроскопической влаги, бюксы с почвой снова ставят в сушильный шкаф на 1,5—3 ч и взвешивают. Высушивание прекращают, если масса равна или больше результата предыдущего взвешивания (увеличение массы может произойти за счет окисления некоторых компонентов почв).

Расчет массовой доли гигроскопической влаги (%) проводят по

уравнению:

(т-т1)*100 %

W=           т1   

где т — масса воздушно-сухой почвы, г; т1 — масса высушенной

почвы, г.

Обратите внимание, что при расчете за 100% почвоведы принимают

массу высушенной, а не воздушно-сухой почвы.