Важливість вибору індексу рефракції у визначенні ґранулометричного складу ґрунту методом лазерної дифракції

Анотація

У статті висвітлено результати досліджень з удосконалення деяких аспектів процедури визначення гранулометричного складу ґрунту методом лазерної дифракції проб з використанням лазерного аналізатора часточок Mastersizer 3000Е фірми Malvern Instruments з рідинним модулем диспергування Hydro EV. Удосконалено спосіб підготовки проби ґрунту до аналізування, розроблено порядок налаштування оптичного параметру – індексу рефракції, виконано порівняння здобутих даних з результатами аналізу за стандартизованим методом (ДСТУ 4730:2007) та статистичний аналіз порівнюваних даних. Одним із завдань авторів  було показати, що метод лазерної дифракції є не менш чутливим до просторових (горизонтального і вертикального напрямів) змін гранулометричного складу ґрунту ніж сито-піпет метод Н. А. Качинського (ДСТУ 4730:2007). Дослідження проведено на пробах ґрунтів Лісостепової зони України та чорнозему типового Степової північної недостатньо зволоженої підзони, що відбиралися упродовж 2021–2023 рр. За результатами дослідження спосіб підготовки проб ґрунту до вимірювання на лазерному аналізаторі часточок було модернізовано — з однорідної пасти, після видалення карбонатів, відбирають підпроби для подальшої дезагрегації шляхом кип’ятіння у розчині гідроксиду натрію. Розроблено спосіб визначення індексу рефракції для певного ґрунту шляхом порівняння даних, здобутих методом лазерної дифракції за різних параметрів індексу рефракції, з даними стандартизованого методу. Критерієм оптимальності є найменша сума різниць по всіх фракціях. Для ґрунтів Лісостепу індекс рефракції є не однаковим: 1,39 для чорнозему типового та чорнозему опідзоленого Лісостепової помірно зволоженої підзони та 1,40 для чорнозему опідзоленого, темно-сірого опідзоленого, сірого лісового та ясно-сірого лісового інших підзон Лісостепу. Аналіз по фракціях проб ґрунтів, яким притаманний однаковий індекс рефракції показав, що не кожна фракція має лінійний зв’язок, тобто не для кожної фракції можливо побудувати надійну регресійну модель у вигляді рівняння, що пов’язує вміст кожної з фракцій, виділених за методом лазерної дифракції з умістом кожної з фракцій за методом ДСТУ 4730:2007. Тим не менш, для більшості фракцій маємо припустиму якість регресійних моделей. Отже, метод лазерної дифракції можливо застосовувати як альтернативний для визначення гранулометричного складу ґрунту.