182348. lajstromszámú szabadalom • Laboratóriumi nagynyomású pH-mérő készülék
182348 4 szonylag pontos és egyszerű meghatározását teszik lehetővé. A kidolgozott eljárások általában laboratóriumi körülmények között történő pF-görbe meghatározásra alkalmasak. A laboratóriumi pF-mérésnek a legáltalánosabban ismert módszere a következő. A talajból bolygatatlan mintát vesznek, és ennek vízzel történő telítése után, három szakaszban végzik el a pF-görbe felvételét. A minta először az úgynevezett alacsony nyomású készüléksoron halad végig. Az alacsony nyomású készüléksorral a pF 0 és a pF 3 közötti tartomány egyes választott (pl. pF 1,5, pF 2,0, pF 2,3, pF 2,7) értékeit határozzák meg. A második szakaszban a talajminta a nagynyomású pF-mérő készülékbe kerül, amelyben a szokás szerint a pF 3,4 (esetenként pF 3,5), valamint a pF 4,2 értékek meghatározását végzik. Végül a talajmintát különböző páratelítettségű légtérbe (exszikkátorokba) helyezik, ahol a pF 4,7 és a pF 6,2 értékek felvétele történik. Az alacsony nyomású és a nagynyomású készülékekben a pF-értékek meghatározhatósága az úgynevezett matrix potenciálon alapul. A matrix potenciál eltérő talajnedvesség-potenciál értékű talajszemcsék és szemcsehalmazok között lép fel és a potenciál kiegyenlítésére törekszik. Az alacsony nyomású készülékek közül különösen figyelemreméltó a magyar Váraljay György által külföldi és hazai tapasztalatok alapján kifejlesztett készülék, amely a kisebb pF-értékeknél durva, vagy finom homok, nagyobb pF-értékeknél finom homok és finomra őrölt kaolin keverék, mint töltőanyag-réteg beépítésével van összeállítva. Ez a töltőanyag vízzel van telítve és vele megfelelő, mélyebbre állított szintű függő vízoszlop segítségével a beállítandó pF-értéknek megfelelő negatív nyomást közlünk. Ha az ily módon beállított szívófeszültség alatt álló töltőanyagra ráhelyezzük a vizsgálandó talajmintát, a matrix potenciál hatására a talajminta potenciálértéke a töltőanyag potenciálértékére „egyenlítődik ki”. Ekkor súlyméréssel meghatározzuk a minta nedvességtartalmát, majd a következő potenciálértéket képviselő készülékbe helyezzük. Az egyes készülékekben kapott térfogatszázalékban kifejezett talajnedvességértékek és a hozzá tartozó potenciálértékek képezik a pF-görbe egyes pontjait. Az alacsony nyomású készülékekkel a környezeti hőmérséklet stabilizálása mellett, az alkalmazás szempontjából kielégítő pontosságú eredményeket lehet kapni. A nagynyomású készülékekben a töltőanyag szerepét általában egy semipermeábilis (félig-áteresztő) hártya, többnyire celofán tölti be, amelynek tulajdonsága, hogy csak a vízmolekulákat ereszti magán keresztül át, a gázokat nem. Ezt a tulajdonságát kihasználva a féligáteresztő hártya egyik oldalán zárt térben — legtöbbször levegő vagy nitrogén-gáz segítségével — a kívánt potenciálértéknek megfelelő nagyságú nyomást létesítünk, és a hártyának erre az oldalára helyezzük a vizsgálandó talajmintát. A hártyával érintkező talajszemcsékről a megtapadt vizet a térben levő nyomás mindaddig leválasztja és átnyomja a hártyán keresztül a szabad térbe, amíg a talajszemcse vízvisszatartó ereje (tehát talajnedvesség-potenciálja) azonos nem lesz a zárt térben levő gáz nyomásával. Ennek a készüléknek azonban több hátránya van. Az egyik lényeges hátránya, hogy a nagynyomású térbe helyezett vizsgált talajmintának nem alakulhat ki 3 valós egyensúlyi állapota, mivel a celofánon keresztül nemcsak a celofánnal közvetlenül érintkező talajszemcsék vize távozhat el, hanem a mintából a párolgás révén a zárt térbe jutó talajnedvesség is. Ily módon a talajminta akár légszáraz állapotig is kiszáradhat, ami köztudomású, hogy lényegesen nagyobb talajnedvesség-potenciál-értéknek felel meg, mint amilyen potenciálérték előállítására a készülék egyáltalán alkalmas. Némileg mérsékelni kívánja ezt a folyamatot egy, a zárt térbe helyezett vizes párologtató edény, de a tapasztalatok azt mutatják, hogy a túlszáradás a párologtató edény jelenléte ellenére is végbemegy. Ebből egyszersmind következik a készülék másik hátránya is: benne csak száradó tendenciájú folyamatok mehetnek végbe, tehát benne csak az elérendő potenciál-értéknél kisebb talajnedvesség-potenciálú mintát lehet vizsgálni — vagyis a mintának nedvesebbnek kell lennie, mint az elérendő nedvességtartalom. A vizsgálathoz használt mintául — mivel a pF 3 fölötti tartományban az ún. makropórusok már kiürülnek, s ennélfogva a bolygatlan és a zavart minták közötti különbség általában gyakorlatilag elhanyagolható — zavart mintát használnak. Ezt a zavart mintát vízzel keverik, pépet készítenek s ezt a pépet helyezik a celofánra. A készüléket lezárva nyomás alá helyezik, majd egy bizonyos idő múlva (5—15 nap) a mintát kivéve súlyméréssel meghatározzák annak víztartalmát. Ezt átszámítják térfogatszázalékra, majd a készülékben tartott nyomásértékhez rendelik. A mintának a készülékben eltöltendő időtartamát többféle módszerrel is meghatározhatják. Meg lehet határozni gyakorlati tapasztalatok alapján a talajtípusokra megadott értékek alapulvételével, meg lehet közvetett úton a celofánon történő vízeltávozás megszűnésének az észlelése alapján, és meg lehet a több napon keresztül történő ismételt súlymérés segítségével a viszonylagos (kvázi) egyensúlyi állapot beállása alapján. Ezek közül a súlyméréses módszer adja a legelfogadhatóbb eredményt, bár valós egyensúlyi állapot a már korábban elmondottak miatt — valójában nem állhat elő. Ezért a gyakorlatban azt szokás egyensúlyi állapotnak tekinteni, amelynél a minták nedvességtartalmi gyors csökkenése lelassul. Mindezek a hátrányok miatt ez a mérési módszer tulajdonképpen még a gyakorlat igényeinek sem felel meg teljes mértékben, alapkutatási és egyéb tudományos célokra pedig lényegében használhatatlan. A jelen találmány célja e hátrányok kiküszöbölésével olyan nagynyomású pF-mérő készülék szolgáltatása, amellyel valós egyensúlyi állapotot és ezáltal nagypontosságú mérést lehet elérni s egyben megbízható pF- görbét lehet meghatározni. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy valamely celofánra helyezett talaj részecskéi a celofánon keresztül a vizet nemcsak leadni, hanem felvenni is képesek, ha a celofán másik oldala vízzel érintkezik. Ezért ha a celofánra helyezett minta talajnedvesség-potenciálja nagyobb, mint a készülékben tartott gáznyomás, akkor a minta mindaddig fog felvenni nedvességet, míg talajnedvesség-potenciál-értéke a készülékben tartott potenciálértékre le nem csökken. Ha azonban a minta talajnedvesség-potenciálja kisebb, mint a készülék potenciálértéke, akkor a minta ad le a nedvességéből anynyit, hogy a potenciálértékek kiegyenlítődjenek. Mind5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
