MECHANICZNA PEPTYZACJA KOLOIDÓW GLEBOWYCH

Transkrypt

1 J. SIUTA MECHANICZNA PEPTYZACJA KOLOIDÓW GLEBOWYCH (Z Zakładu G leboznaw stw a Instytutu U praw y N aw ożenia i G leboznaw stw a Puław y) W latach ostatnich nauka o glebie wykazuje coraz większe zainteresowanie koloidami, które jak wiemy bezpośrednio uczestniczą w procesach glebotwórczych, a ich własności fizyko-chemiczne w dużym stopniu odzwierciadlają historyczny przebieg tych procesów. Aby zbadać fizyko-chemiczne właściwości koloidów, trzeba je najpierw speptyzować i wyodrębnić z pozostałej masy gleby. Peptyzację można przeprowadzić za pomocą niektórych elektrolitów, jak się to czyni przy oznaczaniu składu mechanicznego według metody Casagrande w modyfikacji M. Prószyńskiego. Peptyzacja ta jednak powoduje częściowe wyparcie zaadsorbowanych przez koloidy kationów, a ponadto łatw o rozpuszczalna próchnica przechodzi w stan roztworów rzeczywistych. Należy przypuszczać, że półgodzinne gotowanie gleby również wyw ołuje pewne zmiany w strukturze koloidów. Jak wynika z prac Nefiedowa, Puri i Keen a, Ajdinjana, Szurigina, Gorbunowa i innych, peptyzacji koloidów można dokonać przez mechaniczne rozklejanie cząstek w mazistej (mokrej) próbce glebowej bez dodatku elektrolitu. Ponieważ szereg autorów jest zdania, iż metoda ta daje tylko częściową peptyzację koloidów, postanowiono więc porównać wyniki analizy składu mechanicznego (według metody Casagrande w modyfikacji M. Prószyńskiego) próbek peptyzowanych fizyko-chemicznie (gotując z Na2 COs + guma arabska) z wynikami składu mechanicznego tej samej gleby, lecz peptyzowanej przez mokre rozcieranie (peptyzacja mechaniczna). Do mechanicznej peptyzacji próbki glebowej użyto krystalizatora i ucieracza wykonanego z miękkiego korka gumowego. Duży gumowy korek osadzony na drewnianym trzonku jest wygodny w użyciu i dois Rocznik gleboznawczy

2 226 J. Siuta skonale rozkleja poszczególne zlepki, ugina się on bowiem w miejscach styku z ziarnkami kwarcu docierając jednocześnie do poszczególnych zlepków. Ponadto korek wraz z krystalizatorem stwarzają jednocześnie pionową i poziomą powierzchnię roboczą, co w dużej mierze przyspiesza przebieg peptyzacji koloidów. Należy nadmienić, że porcelanowy moździerz wraz z ogumionym lub gum owym tłuczkiem daje zbyt małą powierzchnię roboczą (styku) i dlatego nie można uzyskać zadowalających wyników peptyzacji koloidów nawet przy długotrwałym rozcieraniu mazistej próbki gleby. W naszym przypadku stwierdzono, że jednogodzinne rozcieranie gleby daje wysoce zadowalające wyniki, natomiast dłuższe rozcieranie (2 godz.) nie zwiększa już stopnia dyspersji koloidów. Przy półgodzinnym rozcieraniu uzyskuje się prawie takie same lub trochę mniejsze w yniki jak przy jednogodzinnym rozcieraniu. W badaniach naszych uwzględniono gleby brunatne wytworzone z gliny zwałowej (tabl. I) oraz mady żuławskie (tabl. II). Z danych analitycznych wynika, że zastosowana przez nas metoda mechanicznej peptyzacji daje przeważnie większy procent cząstek spławialnych i koloidalnych aniżeli metoda półgodzinnego gotowania próbki glebowej z dodatkiem Na2 C0 3. Próbka gleby brunatnej kwaśnej (Pojezierze Kaszubskie) speptyzowana mechanicznie wykazała o 1 4 więcej części koloidalnych i 4 10 więcej części spławialnych aniżeli próbka tej samej gleby speptyzowana fizyko-chem icznie (tabl. I, profil I). Podobnie rzecz przedstawia się w glebie brunatnej wyługowanej (Góry Szeskie), gdzie zastosowanie naszej metody dało 4 13 więcej części koloidalnych i 0 19 więcej części spławialnych. Mechaniczna peptyzacja próbek zawierających większe ilości CaC03 nie daje dobrych rezultatów, po kilkunastu bowiem godzinach zachodzi wtórna koagulacja koloidów i nie można dokonać ostatniego odczytu na areometrze. Z takim faktem mieliśmy do czynienia w profilu II na głębokości cm, gdzie zawartość CaC03 wynosi 5,5. W próbce na głębokości cm znajduje się 4 СаСОз, a jednak częściowa koagulacja koloidów w y stąpiła dopiero po dwóch dobach. Ponieważ w profilu II uzyskano dużą rozpiętość zawartości cząstek koloidalnych i spławialnych, postanowiono wyniki te porównać z w yn i kami składu mechanicznego według metody puławskiej. Z wyjątkiem głębokości cm metoda puławska wykazała 3 7 mniejszą ilość części spławialnych ( < 0,01 mm) od metody areometrycznej w próbkach speptyzowanych mechanicznie. Różnica ta jest po części uwarunkowana tym, iż metoda areometryczna określa ęząstki < 0,02 mm, gdy tymczasem metoda puławska określa cząstki < 0,01 mm.

3 Skład mechaniczny gleb wytworzonych z gliny morenowej Tablica I Sposób peptyzacji gleby Nr profilu Głębokość pobrania próbki w cm 1,0 0,1 Podział części ziem istych na frakcje m echaniczne o średnicy w mm 0,1 0,05 0,05 0,02 0,02 0,006 0,006 0,002 < 0,002 Suma frakcji < 0,02 mm fizyko-chem iczny I Gleba brunatna kwaśna ciężka (Pojezierze kaszubskie) mechaniczny fizyko-chem iczny I II U Gleba brunatna w yługow ana ciężka (Góry Szeskie) mechaniczny II skład m echaniczny oznaczono w g m etody puław skiej II _ _ _ 51 _ _ 77 _ Próbki zawierające CaC03

4 Skład mechaniczny mad żuławskich Tablica II Sposób peptyzacji gleby Nr profilu Głębokość pobrania próbki w cm 1,0 0,1 Podział części ziem istych na frakcje m echaniczne o średnicy w m m 0,1 0,05 0,05 0,02 0,02 0,006 0,006 0,002 < 0,002 Suma frakcji < 0,02 mm Gleba brunatna ciężka (próchniczna) fizyko chem iczny III m echaniczny III fizyko chem iczny m echaniczny m echaniczny (rozcierano) 30 m inut IV IV IV Czarna ziem ia ciężka " Mechaniczna peptyzacja koloidów glebowych 227

5 228 J. Siuta Jeżeli teraz porównamy skład mechaniczny gleby wykonany według metody puławskiej ze składem mechanicznym tych samych próbek, lecz speptyzowanych fizyko-chemicznie i oznaczonych według metody areometrycznej, to okazuje się, że ta ostatnia daje znacznie mniejsze ilości (1 15) części spławialnych aniżeli metoda puławska. Również interesująco przedstawiają się wyniki analizy składu m e chanicznego ciężkich mad żuławskich (tabl. II). Jak widzim y w profilu III mechaniczna peptyzacja ujawniła 0 5 więcej części spławialnych od peptyzacji fizyko-chem icznej. Gdy chodzi o zawartość części koloidalnych, różnica ta jest znacznie większa, wynosi bowiem Mada ciężka w typie czarnej ziemi (profil IV) o 4,5 zawartości próchnicy (w poziomie akumulacyjnym) również została silniej speptyzowana mechanicznie aniżeli fizyko-chemicznie. Interesujące jest to, że w niektórych próbkach obydwie m etody dają takie same ilości części spławialnych (głębokość i cm), gdy tymczasem w innydh 'próbkach różnice te są bardzo duże (głębokość cm (15). Jak wynika z tablicy II, półgodzinna mechaniczna peptyzacja próbek z profilu IV dała prawie takie same ilości części spławialnych i koloidalnych jak jednogodzinne rozcieranie. Maksymalne wahania dla obydwu frakcji wynoszą 0 3. Z wyżej przytoczonych danych analitycznych można wyciągnąć wniosek, że szeroko stosowana u nas metoda peptyzacji gleby nie daje zadowalających wyników, a wykonywane analizy składu mechanicznego są niekiedy obciążone dość poważnym błędem. Trzeba podkreślić, że błąd ten dotyczy przede wszystkim cząstek koloidanych. Należy przypuszczać, że niepełna dyspersja cząstek koloidalnych podczas fizykochemicznej peptyzacji gleby jest uwarunkowana wtórną koagulacją koloidów. Proces ten z jednej strony dokonuje się w wyniku oziębiania rozgotowanej próbki, z drugiej zaś strony dodana do 1000 ml woda destylowana powoduje spadek stężenia kationów Na, co niewątpliwie narusza stan dyspersji koloidów. Ponadto w czasie gotowania i stygnięcia próbki na powierzchni zawiesiny powstaje kożuch koloidalny, który już nie dysperguje. Powyższych błędów unika się w metodzie m o krego rozcierania, która to czynność stopniowo rozkleja i uwadnia poszczególne koloidy. Nie mamy tutaj zmiany temperatury ani też w iększych zmian stężenia elektrolitów. Aby zorientować się w jakim stopniu dokonała się peptyzacja koloidów, otrzymane cząstki < 0,002 mm odwirowywano przez 10 m i nut przy 5 i 10 tys. obrotów na minutę. W yniki w procentach w stosunku do suchej masy gleby są następujące:

6 Mechaniczna peptyzacja koloidów glebowych 229 cząstki < 0,002 mm 30,0, 5 tys. obrotów na m inutę 8,2, 10 tys. obrotów na m inutę 1,2. Tak więc metoda mechanicznej peptyzacji może być stosowana do wydzielenia koloidów z bezwęglanowych próbek glebowych. Ponadto może ona w pewnych przypadkach posłużyć do sprawdzenia dokładności meotd fizyko-chemicznej peptyzacji gleby. Я. СЮ ТА М ЕХАНИЧЕСКАЯ П ЕП ТИ ЗА Ц И Я ПОЧВЕННЫ Х КОЛЛОИДОВ (Лаборатория Почвоведения Института Возделывания, Удобрения и Почвоведения Пулавы) Резюме Для механической пептизации почвенных коллоидов применили кристаллизатор и специальный резиновый пестик, что позволяет получить большую рабочую поверхность. Пробы растирали во влажном состоянии в течение 1 часа, а затем определяли механический состав по Касагранду в модификации М. Прушинского. Результаты сравнивали с соответственными анализами проб пептизированных физико-химическим путем (кипятя с добавлением 1,52 г N a 2C0 3 ). Установлено, что механическая пептизация дает преимущественно большие количества частиц < 0,002 мм. Что касается проб содержащ их СаСОз то механическая пептизация не дает удовлетворительных результатов. J. SIU T A MECHANICAL PEPTINIZATION OF SOIL COLLOIDS (Soil Science E stablishm ent af the Institute for Soil C ultivation, F ertilizing and Soil Science P uław y) Summary Mechanical peptinization of soil colloids was performed by means of a crystalizer and a special attriter made of a soft rubber stopper. This arrangement provides a large working surface. The samples were

7 230 J. Siuta triturated in w et condition during 1 hour and subsequently their m echanical composition was determined by the Casagrande method modified by Prószyński. The results were compared with respective analyses of samples which have undergone physico-chem ical peptinization (boiling with addition of 1,5 g ЫааСОз). It was found that mechanical peptinization yields in general, larger amounts of particles smaller than 0,002 mm. As far as СаСОз containing samples are considered, good results could not be obtained by mechanical peptinization.