土壤的粒度分布

安东帕 2020-11-13 | 阅读：3308

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土壤

是田野里不忍沾身的泥巴，

是地表上一文不值的尘土，

司空见惯，不值一提；

然而，就像空气、水和阳光一样，

土壤在维系人类生存方面，

起到至关重要的作用。

不同的土壤，

有着不同的“特异功能”

土壤

土壤由砂、淤泥和粘土组成，这些成分的比例决定了土壤的类型。土壤中的有机成分由植物和动物的不同阶段分解产物组成，这些有机成分将矿物土壤颗粒粘结成团聚体。粒径分布是土壤和沉积物最基本的特性之一。它决定了诸如密度、孔隙度、保水率、营养成分含量和渗透率等许多特征。图1所示的土壤三角图显示了土壤质地对其不同成分比例的依赖，图中将不同成分比例的土壤划分为不同的类型。不同的国家或地区的土壤类型由不同组分的含量所决定。

图1 图为美国农业部对土壤类型的划分方法，土壤类型由三种主要成分(粘土、淤泥和沙子)的交点位置所处区域所决定。星号处土壤类型为粘土

土壤的渗透率取决于其颗粒分布情况，从而影响其对肥料和水的需求量。如果土壤颗粒较大，则可以确保更好的渗透率。相反，小颗粒提供更高的保水率。如表1所示，粘土、淤泥和沙子是由它们的颗粒大小来定义的。在ISO 14688-1:2002所规定的国际分类中，单位为毫米。

粒度测定不仅有助于确定风化过程发生的位置，如在水面以上或在海洋深处，而且有助于确定这些颗粒在海洋大陆架中的位置。

传统中测定土壤和海洋沉积物粒度分布的方法是筛分和沉积分析。然而，与这些相比，激光衍射有很多优点。如激光衍射测量速度快，测量范围更大，同时大大提高对小颗粒尺寸(< 2μm)检测的准确性。此外，激光衍射法还可以进行系列测量，且其测量结果具有可重复性。

测试实验为安东帕PSA 1190 L/D的湿法模式。

表2为测试所需输入的参数。

为了直接根据主要组分含量的大小对样品进行分类，软件对土壤的大小等级进行了计算(见表1)。

样品制备

土壤

样品为某建筑企业提供的两种土壤样品。采样深度分别为3米(样本3米)和5米(样本5米)。此外，还对耕层(最上层20厘米)的样品进行了测试。为了研究粘土和淤泥颗粒的最佳分散条件，实验中应用了三种样品制备方法。

1：样品预处理

对样品进行预处理，确保去除其中的有机物和碳酸盐。预处理后，粘土和淤泥颗粒之间的粘连被破坏，从而减少颗粒之间的团聚。

2：样品预分散

在第二种样品制备方法中，不进行预处理。将湿样品在放置在0.1% SHMP溶液中预分散过夜。一般情况下，SHMP溶液浓度可达4%即可。

3：无样品预处理，无样品预分散

在第三种样品制备方法中，样品在50°C的烘箱中干燥，粉碎。然后将样品分散在充0.1% SHMP溶液的分散池中。

海洋沉积物

测试样品为海洋中的泥浆沉积物。测量时，使用0.1%的SHMP溶液作为分散介质(方法3)。输入表2中的参数，先进行测量背景，后进行加样测试。

实验分析

土壤

1、样品深度3 m

图2为3 m样品经三种不同制备方法分散后的光强分布和累积分布叠加图。图中可以看出，方法3制备的样品，没有进行预处理和预分散，粒径分布向更大尺寸范围偏移。这意味着颗粒仍然处于聚集状态。其中，颗粒范围< 2μm占2.8%，范围2 - 50μm占73.6%(见表3)。方法1和2制备的样品，其粒径在粘土和淤泥颗粒区域分布更多。

样品3 m由于有机组分(动植物碎屑)的存在，大颗粒的团聚体含量较高。样品经预处理后，大大改善了其分散状态，因此，小颗粒含量也更高。

结合土壤类型三角图和方法1测量结果(见图1)，将样品划分为淤泥土类型。