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土壤粒径分析

日期: 2021-09-02
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土壤粒径分析


土壤粒径分布(Particle size distribution, PSD) 指土壤中各粒径级所占的百分比,是决定许多化学、物理和生物特性的土壤基本物理参数之一,可预测土壤渗透率、土壤有机质和抗蚀性等物理性质、它不仅与成土母质、土壤质地、土壤理化性质、气候和地形,等因素密切相关,而且也强烈影响土壤水分运移、土壤肥力、土壤侵蚀及土地退化等。土壤粒径分布多采用激光衍射技术进行测定,将土壤质地分为黏粒、粉粒和砂粒等部分。因此,定量表征土壤PSD变化有助于分析土地利用对土壤结构、性能的影响,评价土壤是否存在退化趋势。

20世纪90年代以前,土壤颗粒组成的测定普遍采用湿筛-沉降法,其测量原理依据斯托克斯(Stokes)定律。而沉降法中最普遍、最经典的是吸管法,但是这种分析方法速度慢、结果相对误差较大。随着科学技术的进步,利用光学衍射原理测量颗粒粒径的激光粒度仪诞生了,测定原理主要是根据Fraunhofer衍射和Mie散射两种光学理论,由于其具有测量速度快、自动化程度高、重现率高、相对误差小等特点,一出现便得到了广泛应用。

测定土壤颗粒组成的理论分析,激光粒度仪法测定的是土壤各粒级的体积百分比,湿筛-沉降法测定的是土壤各粒级的质量百分比。在相关研究中表明激光粒度仪法和湿筛-沉降法分别使用超声分散法和煮沸分散法作为物理分散方法,二者都具有较明显的分散效果,但超声分散法的分散强度要大于煮沸分散法。


一:样本前处理分散步骤:

(1)取约0.5g干样品置入100ml的烧杯中并加入10ml浓度为10%的H2O2,(H2O2和水比例为1:4)。

(2)在电热板上加热,去掉样品中的有机质。加热过程中需用洗瓶不断冲洗烧杯壁,使有机质充分反应并防止样品随泡沫溢出烧杯,若有机质较多可适当加入10%的H2O2,直到泡沫消失,达到较好的有机质去除效果为止。 

(3)再加入10ml浓度为10%的HCl,去除碳酸盐,加热到50℃左右,液体沸腾到趋于静止为反应完全。

(4)加入蒸馏水将样品洗至中性,静置24h,用虹吸法除去烧杯上部澄清液。 

(5)在烧杯中加入1mol/L的六偏磷酸钠(分散剂)溶液10ml,将烧杯放入超声波清洗仪震荡10min,即可用粒度分析仪测量。


二:仪器分析:激光粒度分析仪


土壤粒径分析

讨论:

注:根据样品特性进行样品的分步处理后进行分析。

①除盐 。

②除有机质:沉积物样品中的有机质主要是以有机炭的形式存在,采用H2O2氧化将其除去。

③去除碳酸盐、钙胶结物。

④中和清洗钙、氯离子:直至样品液接近中性为止 。

⑤样品分散:加入10mL浓度为1mol/L的六偏磷酸钠溶液作为分散剂,搅拌均匀。然后将烧杯放入超声波清洗仪震荡10min。使样品充分分散成沉积时的状态。


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