Temat ćwiczenia: Badanie wybranych właściwości gleb

Cel ćwiczenia

Ćwiczenie ma za zadanie:

• określenie składu granulometrycznego (ziarnowego) gleby;

• określenie rodzaju gleby za pomocą trójkąta Fereta;

• określenie wpływu działalności człowieka na glebę na podstawie zbadania pH oraz przewodności elektrycznej właściwej w wodnym ekstrakcie glebowym (zawartości elektrolitów rozpuszczalnych w wodzie).

Przedmiot badań

Przedmiotem badań są próbki gleby pobrane w różnych miejscach uzależnionych od ich charakteru (pola uprawne, ogród, tereny przemysłowe, łąki, las iglasty, las liściasty);

Wprowadzenie teoretyczne

Gleba jest to powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej, charakteryzująca się żyznością - zdolnością do zaspakajania potrzeb roślin dzięki zawartości próchnicy oraz mineralnych składników pokarmowych przyswajanych przez nie. Powstaje ze skały macierzystej w procesie glebotwórczym. Oprócz skały macierzystej do czynników wpływających na proces glebotwórczy zaliczamy: klimat, czynniki biologiczne (roślinność, fauna, drobnoustroje), rzeźbę terenu, czas, stosunki wodne oraz działalność człowieka.

Gleba składa się z trzech faz, będących w równowadze dynamicznej:

• stałej (skruchy skał, minerałów i materia organiczna),

• płynnej (roztwór glebowy , z którego rośliny pobierają składniki pokarmowe)

• gazowej (powietrze glebowe, decydujące o warunkach oddychania korzeni roślin, zwierząt oraz o procesach mikrobiologicznych)

Skład granulometryczny gleby

Skład granulometryczny gleby w głównej mierze decyduje o jej właściwościach fizykochemicznych, np. pojemności wodnej, powietrznej, porowatości., sorpcji. Od składu granulometrycznego gleby zależy również sposób uprawy mechanicznej, dobór uprawianych roślin, sposób prowadzenia zabiegów melioracyjnych.

pH gleby zależy od rodzaju skały macierzystej, chemicznej natury deszczu, sposobu użytkowania gruntu, aktywności organizmów żyjących w glebie.

Podział gleb ze względu na pH

- gleby silnie kwaśne o pH <5

- gleby kwaśne o pH 5 - 6

- gleby słabo kwaśne o pH 6,1 - 6,7

- gleby obojętne o pH 6,8 - 7,4

- gleby zasadowe o pH >7,4

Przewodność

Przewodność elektrolityczna właściwa jest to zdolność wody do przewodzenia prądu elektrycznego poprzez ruch jonów. Im ich stężenie jest wyższe, tym wyższa jest przewodność, wobec tego pomiar przewodności odzwierciedla stopień mineralnego zanieczyszczenia wód.

Warunki bezpieczeństwa

Wszystkie czynności należy przeprowadzać ostrożnie z uwagi na możliwą obecność w gruntach przedmiotów ostrych (np. szkło).

Wyposażenie stanowiska

1. fartuch ochronny, rękawice ochronne

2. próbki gruntów o masie ok. 1kg każda

3. wytrząsarka laboratoryjna z zestawem sit, pędzelek.

4. sprzęt laboratoryjny: zlewki, kolby, cylindry, lejki, statywy, sączki, łopatki, moździerze; szkiełka zegarkowe.

5. waga techniczna o dokładności ważenia 0,5g

6. pH-metr, papierki lakmusowe, konduktometr.

7. woda destylowana

Przebieg ćwiczenia

1. Przygotowanie próbek glebowych do analiz laboratoryjnych - pobrane próbki gleb z głębokości ok. 30 cm rozsypać na tekturowych tacach lub papierze i pozostawić do wyschnięcia w warunkach powietrzno-suchych przez ok. 2-3 dni. Od czasu do czasu należy przemieszać glebę, rozdrabniając równocześnie rękami większe grudki.

2. Z wysuszonego materiału odważyć próbkę o masie 500 g, umieścić w moździerzu porcelanowym i ostrożnie rozetrzeć. Rozcieranie prowadzimy w ten sposób, aby rozkruszyć agregaty, ale nie rozetrzeć i nie rozbić twardych cząstek.

3. Oznaczenie składu granulometrycznego gruntu - zasada metody polega na przesianiu gleby przez zestaw sit o średnicy oczek wyznaczających wielkość żądanych frakcji (np. 2; 1; 0,5; 0,25; 0,125; 0,063; 0,045; 0,02 mm). Z wysuszonej i roztartej próbki odważyć naważkę 300 g na wadze analitycznej. Próbkę przesiewać przez 15 min na zestawie sit. Następnie zważyć każdą frakcję pozostałą na poszczególnych sitach i obliczyć jej udział % w całej próbce. Wyniki przedstawić w tabeli oraz w formie graficznej w postaci krzywej uziarnienia.

Zawartość poszczególnych frakcji Ui oblicza się w procentach w stosunku do próbki wysuszonej, według wzoru:

gdzie:

Ui - procentowa zawartość danej frakcji, %

mi - masa danej frakcji pozostałej na sicie, g

mc - masa całej próbki gleby, g

Uzyskane wyniki należy umieścić w tabelce oraz nanieść na wykres uziarnienia.

Tabela 1. Zestawienie wyników analizy sitowej

Wielkość frakcji [mm]	Masa frakcji [g]	Zawartość frakcji [%]	Odsetek frakcji skumulowany [%]
Suma

Rysunek 1. Wzór wykresu uziarnienia gruntu

4. Określić rodzaj badanego gruntu za pomocą trójkąta Fereta - odczytując z wykresu udział procentowy poszczególnych frakcji ziarnowych w badanej glebie a następnie zaznaczając udziały tych frakcji na trójkącie - rys. 2.

Frakcja iłowa: 0 - 0,002 mm

Frakcja pyłowa: 0,002 - 0,063 mm

Frakcja piaskowa: 0,063 - 2,0 mm

Rys. 2. Przykładowy trójką Fereta [2] z zaznaczonym punktem, którego położenie odpowiada zawartości następujący ilości frakcji: 48% - frakcji piaskowej, 38% - pyłowej oraz 14% - ilastej.

5. Oznaczenie pH gleby - z frakcji poniżej 2 mm pobrać za pomocą łyżeczki próbkę o objętości co najmniej 10 ml i umieścić ją w kolbie. Do kolby dodać pięciokrotną objętość wody destylowanej. Wstrząsać lub intensywnie mieszać zawiesinę przez 5 minut, a następnie odczekać co najmniej 2 godziny, ale nie dłużej niż 24godziny. Wstrząsnąć zawiesinę, a następnie zmierzyć wartość pH osiadającej zawiesiny za pomocą pH-metru.

6. Oznaczenie przewodności elektrycznej właściwej w wodnym ekstrakcie glebowym - przygotowanie próbki polega na zmieszaniu w kolbie frakcji gleby poniżej 2 mm z wodą destylowaną w stosunku objętościowym 1:5 i wstrząsaniu mieszaniną przez 30 min. Roztwór przesączyć przez bibułę następnie zbadać przewodność elektryczną właściwą przesączu za pomocą konduktometru. Wynik zapisać w milisimensach na metr.

Opracowanie wyników pomiarów

1. Zakwalifikować grunt do odpowiedniej grupy w zależności od pH gruntu

2. Wykreślić krzywą składu granulometrycznego gruntu

3. Z wykorzystaniem trójkąta Fereta określić rodzaj badanego gruntu.

Literatura:

1. Bednarek R., Dziadowiec H., Pokojska U., Prusinkiewicz Z.: Badania ekologiczno-gleboznawcze. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2004.

2. Gołębiewska A., Wudzka A.: Nowa klasyfikacja gruntów według normy PN-EN ISO. Geoinżynieria - drogi, mosty, tunele, nr 4, 2006.

3. PN-ISO 11265:1997 - Jakość gleby - Oznaczanie przewodności elektrycznej właściwej.

4. PN-ISO 10390:1997 - Jakość gleby - Oznaczanie pH

5. PN-EN ISO 14688-1:2006 - Badania geotechniczne - Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów -Część 1: Oznaczanie i opis

6. PN-EN ISO 14688-2:2006 - Badania geotechniczne - Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów -Część 2: Zasady klasyfikowania.

1

---