A geodéziai munkák listájában időnként találhat olyan szolgáltatást, mint a talaj összetételének meghatározása. Ezt az eljárást azért hajtják végre, hogy információkat szerezzenek egy adott területen a talajban lévő részecskék tartalmáról. Az építőiparban ilyen összetétel meghatározására ritkán van szükség, a mezőgazdaságban és a földtani feltáró tevékenységben viszont elengedhetetlen. Ebben az esetben a granulometrikus összetétel különböző módszerekkel határozható meg. Az egyik választása számos tényezőtől és körülménytől függ.
Általános információ a részecskeméret-eloszlásról
A granulometrikus összetétel alatt a mechanikai elemek talajban való jelenlétét értjük. Sőt, ebben az esetben a talaj a talaj általános megjelölésének tekinthető, ami mesterséges is lehet. Ami a részecskéket illeti, eltérő tulajdonságokkal és származásúak lehetnek. Különféle típusú kompozíciók is léteznek koncentrációban. Például a homok szemcseméret-eloszlása többé-kevésbé homogén lesz, még egy bizonyos frakció részecsketartalmát tekintve is. A szakértők megjegyzik, hogy azoknak az elemeknek a minimális mérete, amelyek képesek azonosítani az elemzés gyakorlati technikáit,csak 0,001 mm.
A GOST szerint hatféle frakciót különböztetnek meg – ezek ugyanazok a homokszemcsék, tömbös, kavicsos, agyag stb. Minden frakciónak nemcsak saját szabványos mérettartománya van, hanem biológiai eredetű is. Ugyanakkor nem szabad azt gondolni, hogy csak a kis részecskék tartalma jellemzi a granulometrikus összetételt. A 12536-79 szám alatti GOST azt is megjegyzi, hogy a talaj szerves részeként figyelembe vett frakció maximális mérete eléri a 200 mm-t. Ezek főleg sziklaelemek, amelyek nagyok is lehetnek. A legkisebb frakció agyag, bár ebben a mutatóban a homokszemcsék versenyezhetnek vele.
Szemcseméret-besorolás
A talajok frakcionált gradációja mellett más osztályozási elvek is léteznek. Az egyik az agyagrészecskék-tartalom alapján történő elválasztást írja elő. Ebben az esetben a talajképződés jellegét is figyelembe veszik, és feltárják a domináns frakciót. Alternatív besorolás az összetétel típusának meghatározása homok, por és ugyanazon agyag elemeinek jelenlétével. Vagyis valamilyen módon az ilyen részecskeméret-eloszlást egy kombinált elv határozza meg, az abban fogl alt elemekről szóló információk átfogó bemutatásával. Fontos megjegyezni, hogy a vegyületek osztályozásának két megközelítése közötti hasonlóság miatt a gyakorlatban meglehetősen nehéz megkülönböztetni őket egymástól.
Közvetlen módszerek az összetétel meghatározására
A talaj mechanikai összetételének meghatározásának két alapvetően különböző csoportja van. Az egyik közvetett, és egy adott területen a talajképződési mintázatokat hivatott azonosítani, a másik pedig a technikai elemzési eszközökön alapuló közvetlen módszerek szegmensét képviseli. A közvetlen módszerek csoportja különösen olyan speciális eszközöket, eszközöket és rögzítőelemeket használhat, amelyek lehetővé teszik a részecskék paramétereinek nagy pontosságú meghatározását. Különösen az elektron- és optikai mikroszkópok használhatók, amelyek mikrometriás vizsgálatot valósítanak meg. A közvetlen módszer lehetővé teszi a talaj granulometrikus összetételének pontosabb meghatározását, azonban a folyamat technikai megszervezésének bonyolultsága és a magas költségek miatt rendkívül ritkán használják.
Indirekt módszerek az összetétel meghatározására
Az összetétel meghatározására szolgáló módszerek ebbe a csoportjába általában olyan módszerek tartoznak, amelyek a vizsgált keverék szerkezetének különböző mintáinak használatán alapulnak. Különösen maguk a tömbelemek közötti függőségek azonosíthatók, de leggyakrabban összetett elemzést feltételezünk. Vagyis az összehasonlítás során a talaj egyéb jellemzőit is figyelembe veszik, beleértve a nedvességet, a szuszpenziós tulajdonságokat, az ülepedési dinamikát stb. A részecskeméret-eloszlás meghatározásának közvetett módszerei a fizikai tulajdonságok rögzítésének optikai és hidrometriás módszereit is magukban foglalják. Emellett a legújabb technológiák lehetővé teszik a természetes üledékképződési modellezés alkalmazását. Ha összehasonlítjuk ezt az elemzési vonalat a közvetlen módszerekkel,akkor hátrányai közé tartozik az alacsony pontosság. Ezért, ha egyszeri vizsgálatot kell végezni egy adott helyszínen, akkor továbbra is a közvetlen módszert kell előnyben részesíteni. De nagyüzemi és rendszeres munkában csak közvetett módszerek indokoltak gazdaságilag.
Areometrikus módszer
Ez egy rendkívül speciális, bár népszerű technika, amely a kiszorított folyadék elvén alapul. Valójában így működik az elemzési folyamatban használt hidrométer. Maga az elv aszerint működik, hogy a kiszorított folyadék térfogata megegyezik az új testtel helyettesített tömeggel. A talaj granulometrikus összetételét csak a hidrometriás technikák alkalmazása esetén határozzák meg az összegyűjtött szuszpenzión keresztül. A szakterületen jártas szakember különösen a részecskéket vízbe merítve ellenőrzi az előzőleg kapott adatoktól való eltéréseket. Általában egy ilyen elemzést sorozatosan hajtanak végre, és minden esetben egy jellemző - a sűrűség - meghatározására kerül sor. Ismét a részecskék kapcsolata és a talajban való tartózkodásuk körülményei alapján ily módon meg lehet határozni a frakcionált és mechanikai összetételt.
Pipet módszer
Ebben az esetben folyékony közeget is használnak, amely lehetővé teszi az egyes részecskék jellemzői szerinti megkülönböztetését. A vett mintát vízbe merítjük, majd feljegyezzük a kompozíció elemeinek esési sebességét. Egy bizonyos idő elteltével az elemzés befejeződik, és a leülepedett részecskéket eltávolítjuk. A mintát ezután megszárítják, megmérik és formázzákvizsgálati jelentés. A szemcseméret-eloszlás ezzel a módszerrel történő meghatározását általában agyagos talajok elemzésénél alkalmazzák. Ez pontosan annak a ténynek köszönhető, hogy az ilyen talajban lévő részecskék finom frakcióval rendelkeznek, ami a folyékony közegek esésének sebességével elemezhető.
Rutkowski-módszer
Mint minden közvetett összetételelemzési módszer, ez a technika sem túl pontos, és csak általános képet ad a vizsgált tömegben található elemekről. A részecskék jellemzőinek Rutkowski-módszerrel történő meghatározásának elve két paraméteren alapul. Először is, ez ugyanaz a sebesség, amikor egy elem folyékony közegben esik. De ebben az esetben a függést nem a részecske sebessége és eredete között, hanem a mérethez való merítés dinamikájához kötjük. A második paraméter, amely lehetővé teszi a talaj granulometrikus összetételének meghatározását ezzel a technikával, a részecskék azon képességén alapul, hogy ugyanabban a vizes közegben megduzzadnak. Az elemzés ezen része feltárja a tömeg fizikai és bizonyos szempontból kémiai tulajdonságait is.
Szűrési módszer
Ez az egyik legrégebbi és legelterjedtebb módszer a talajösszetétel meghatározására. Speciális szitakészletek használatán alapul, amelyek áteresztik az azonos méretű frakciókat, és nem engedik át a nagyobb paraméterű részecskéket. A módszer használata egyszerű és megfizethető, ezért gyakran alkalmazzák az építőiparban, ahol nem lehet komplex indirekt elemzési módszereket megszervezni. A kompozíciót azonban nem lehet szitán keresztül ellenőriznimagabiztosan a közvetlen módszereknek tulajdonítható. Mindazonáltal egy ilyen elemzés nem teszi lehetővé, hogy például a kőzetek granulometrikus összetételét ugyanolyan pontossággal határozzuk meg, mint egy mikrometriás vizsgálat. Igaz, a pontosság nagyban függ az elemző eszköztől - vagyis egy szitakészlettől. Ezeknek az eszközöknek két kategóriája van. Az egyik a mosás nélküli szitálásra összpontosít. Ebben az esetben a cellák mérete 0,5-10 mm. Egy másik csoport a 0,1-10 mm áthaladási frakciójú sziták.
Hogyan hat a részecskeméret-eloszlás a növényekre?
A különböző ásványok frakciója és reprezentációja egyaránt befolyásolja a talaj agrotechnikai tulajdonságait. Az összetétel különösen meghatározhatja a talaj víz-levegő környezetét, eróziós folyamatokra való hajlamát, aggregációját, sűrűségét, biológiai és kémiai tulajdonságait. Így például a homokos és agyagos talajok gyengítik a környezetet a levegő és a nedvességcsere szempontjából. Ez káros a legtöbb növényre – különösen a mezőgazdasági területeken termesztettekre, ahol a termőréteget is befolyásolja a termesztés jellege. De a granulometrikus összetétel a növényzet szempontjából fontos, nem annyira a szerkezet és a sűrűség, hanem a hasznos elemek tartalma szempontjából. Néha a magnézium, a foszfor és a sók jelenléte önmagában is optimális tápanyagréteget biztosít, így nincs szükség további műtrágyákra.
Következtetés
A talaj szemcseméret-eloszlásának elemzésére szolgáló technológiai megközelítések példája azt mutatja, hogy a legújabb mérőműszerek mennyire nem versenyképesek az elemi fizikai szabályokat és mintákat alkalmazó kutatási módszerekkel. Természetesen nem mondható el, hogy a talaj granulometrikus összetételének mikrometriás analízissel történő meghatározása minőségi teljesítmény szempontjából veszít az indirekt módszerekkel szemben. De praktikusság szempontjából a második csoport a hatékonyabb. Ugyanakkor a nagy pontosságú technikai eszközök használatának koncepciója egyáltalán nem törlődik. A legígéretesebb módszerek csupán a két kutatási elv kombinálását jelentik.
