J. SIUTA
MECHANICZNA PEPTYZACJA KOLOIDÓW GLEBOWYCH
(Z Z ak ład u G leb o zn a w stw a In sty tu tu U p ra w y N a w o żen ia i G leb o zn a w stw a — P u ła w y )
W latach ostatnich nauka o glebie wykazuje coraz większe zainte resowanie koloidami, które — jak w iem y — bezpośrednio uczestniczą w procesach glebotwórczych, a ich własności fizyko-chem iczne w du żym stopniu odzwierciadlają historyczny przebieg tych procesów.
Aby zbadać fizyko-chem iczne właściwości koloidów, trzeba je naj pierw speptyzować i wyodrębnić z pozostałej m asy gleby. Peptyzację można przeprowadzić za pomocą niektórych elektrolitów , jak się to czyni przy oznaczaniu składu m echanicznego według m etody C a s a - g r a n d e w m odyfikacji M. P r ó s z y ń s k i e g o . Peptyzacja ta jed nak powoduje częściowe wyparcie zaadsorbowanych przez koloidy ka tionów, a ponadto łatw o rozpuszczalna próchnica przechodzi w stan roz tworów rzeczywistych. Należy przypuszczać, że półgodzinne gotowanie gleby również w yw ołuje pewne zmiany w strukturze koloidów.
Jak wynika z prac N e f i e d o w a , P u r i i K e e n a, A j d i n j a n a , S z u r i g i n a , G o r b u n o w a i innych, peptyzacji koloidów można dokonać przez m echaniczne rozklejanie cząstek w mazistej (mokrej) próbce glebowej bez dodatku elektrolitu.
Ponieważ szereg autorów jest zdania, iż metoda ta daje tylko czę ściową peptyzację koloidów, postanowiono więc porównać w yniki ana lizy składu mechanicznego (według m etody Casagrande w m odyfikacji M. P r ó s z y ń s k i e g o ) próbek peptyzowanych fizyko-chem icznie (go tując z Na2COs + guma arabska) z wynikam i składu m echanicznego tej samej gleby, lecz peptyzowanej przez mokre rozcieranie (peptyzacja mechaniczna).
Do mechanicznej peptyzacji próbki glebowej użyto krystalizatora i „ucieracza” wykonanego z m iękkiego korka gumowego. Duży gum owy korek osadzony na drewnianym trzonku jest w ygodny w użyciu i do is Rocznik gleboznawczy
226 J. S iuta
skonale rozkleja poszczególne zlepki, ugina się on bow iem w m iejscach 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 moź dzierz wraz z ogumionym lub gum owym tłuczkiem daje zbyt małą po wierzchnię roboczą (styku) i dlatego nie można uzyskać zadowalających w yników peptyzacji koloidów naw et przy długotrwałym rozcieraniu mazistej próbki gleby.
W naszym przypadku stwierdzono, że jednogodzinne rozcieranie g le by daje w ysoce zadowalające w yniki, natomiast dłuższe rozcieranie (2 godz.) nie zwiększa już stopnia dyspersji koloidów. Przy półgodzin nym rozcieraniu uzyskuje się prawie takie same lub trochę m niejsze w yniki jak przy jednogodzinnym rozcieraniu.
W badaniach naszych uwzględniono gleby brunatne w ytworzone z gliny zwałowej (tabl. I) oraz mady żuławskie (tabl. II). Z danych ana litycznych wynika, że zastosowana przez nas metoda mechanicznej pep tyzacji daje przeważnie w iększy procent cząstek spławialnych i koloi dalnych aniżeli metoda półgodzinnego gotowania próbki glebowej z do datkiem Na2C0 3 .
Próbka gleby brunatnej kwaśnej (Pojezierze Kaszubskie) speptyzo- wana m echanicznie 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 przed stawia się w glebie brunatnej wyługowanej (Góry Szeskie), gdzie za stosowanie naszej m etody dało 4 — 13% więcej części koloidalnych i 0 — 19% więcej części spławialnych. Mechaniczna peptyzacja próbek zawierających większe ilości C aC 03 nie daje dobrych rezultatów , po kilkunastu bowiem godzinach zachodzi wtórna koagulacja koloidów i nie można dokonać ostatniego odczytu na areometrze. Z takim faktem m ieliśm y do czynienia w profilu II na głębokości 140 — 150 cm, gdzie zawartość C aC 03 w ynosi 5,5%. W próbce na głębokości 90 — 100 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 w yniki te porównać z w y n i kami składu m echanicznego według m etody puławskiej. Z w yjątkiem głębokości 70 — 80 cm metoda puławska wykazała 3 — 7% m niejszą ilość części spławialnych ( < 0,01 mm) od m etody areometrycznej w próbkach speptyzowanych mechanicznie. Różnica ta jest po części uwarunkowana tym , iż metoda areometryczna określa ęząstki < 0,02 mm, gdy tym czasem metoda puławska określa cząstki < 0,01 mm.
T a b l i c a I Skład mechaniczny gleb wytworzonych z gliny morenowej
Sposób p ep ty za cji g leb y Nr pro filu G łębokość pobrania próbki w cm
P od ział części ziem isty ch na frakcje m ech an iczn e o średnicy w m m Sum a frakcji < 0,02 m m % 1,0 — 0,1 % 0,1 — 0,05 % 0,05 — 0,02 % 0,02 — 0,006 % 0,006 — 0,002 * < 0,002 % Gleba brunatna k w aśn a ciężka (Pojezierze kaszubskie)
5 — 10 40 11 12 14 11 12 37 20 — 30 28 11 12 14 11 24 49 fizy k o -ch em iczn y I 45 — 55 56 14 6 4 3 17 24 100 — 110 58 13 6 5 4 14 23 5 — 10 * 33 12 12 17 11 15 43 m ech an iczn y I 20 — 30 26 8 13 16 12 25 53 45 — 55 51 12 6 7 5 19 31 100 — 110 53 U 3 11 4 18 33
G leba brunatna w yłu g o w a n a ciężka (Góry Szeskie)
0 — 10 41 12 12 8 11 16 35 30 — 40 35 12 8 10 15 20 45 fizy k o -ch em iczn y II 50 — 70 — 60 80 31 4 11 9 10 11 8 23 11 17 29 36 48 76 90 — 100* 42 9 6 9 8 26 43 140 — 150* 34 12 8 11 11 24 46 0 — 10 31 14 7 14 13 21 48 30 — 40 34 11 . 2 11 9 33 53 50 — 60 31 10 5 12 9 33 54 m echaniczny II 70 — 80 0 17 7 22 13 41 76 90 — 100 * 36 8 2 11 15 28 54 140 — 150 * 21 8 6 16 — 49 — 65 0 — 10 36 13 9 — 44 _ 44 30 — 40 31 11 7 — 51 _ 51
skład m ech an iczn y ozna
II 50 — 60 28 13 8 _ 51 _ 51
czono w g m etody p u ła
70 — 80 4 8 11 _ 77 _ 77
w sk iej
90 — 100* 37 9 7 — 47 — 47
140 — 150* 21 8 10 — 61 — 61
Skład mechaniczny mad żuławskich
T a b l i c a II
Sposób p ep tyzacji gleb y Nr p ro filu G łębokość pobrania próbki w cm
Podział części ziem isty ch na frakcje m ech an iczn e o śred n icy w m m Sum a frakcji < 0,02 m m % 1,0 — 0,1 % 0,1 — 0,05 * 0,05 — 0,02 * 0,02 — 0,006 0,006 — 0,002 * % < 0,002 * G leba b runatna ciężka (próchniczna)
5 — 20 11 6 18 22 23 20 65
fizyk o — ch em iczn y III 50 — 60 5 3 6 21 27 38 86
100 — 130 4 5 31 25 14 21 60
5 — 20 9 6 15 28 19 23 70
m ech an iczn y III 50 — 60 4 3 4 18 22 49 89
1 0 0 — 130 2 7 31 22 9 29 60
Czarna ziem ia ciężka
5 — 20 16 7 16 23 8 30 61 30 — 40 6 7 14 26 20 27 73 fizyk o — ch em iczn y IV 40 — 50 5 6 8 23 21 37 81 70 — 90 27 13 15 17 11 17 45 5 — 20 15 8 14 18 13 32 63 m ech an iczn y IV 30 — 40 8 6 14 20 15 37 73 40 — 50 6 6 7 23 21 39 81 70 — 90 18 9 13 13 15 32 60 5 — 20 19 7 12 18 12 32 62 m ech an iczn y 30 — 40 10 5 14 "21 14 36 71 (rozcierano) 30 m inut IV 40 — 50 7 5 8 25 19 36 80 70 — 90 14 14 12 15 13 32 60 M e c h a n ic zn a p e p ty z a c ja kolo idó w g le b o w y c h 22 7
228 J. S iu ta
Jeżeli teraz porównamy skład m echaniczny gleby wykonany według m etody puławskiej ze składem m echanicznym tych samych próbek, lecz speptyzowanych fizyko-chem icznie i oznaczonych w edług m etody areometrycznej, to okazuje się, że ta ostatnia daje znacznie m niejsze ilości (1 — 15%) części spławialnych aniżeli metoda puławska.
Również interesująco przedstawiają się w yniki analizy składu m e chanicznego ciężkich mad żuławskich (tabl. II). Jak widzim y w pro filu III mechaniczna peptyzacja ujawniła 0 — 5% więcej części spła wialnych od peptyzacji fizyko-chem icznej. Gdy chodzi o zawartość czę ści koloidalnych, różnica ta jest znacznie większa, w ynosi bowiem 3 — 11%.
Mada ciężka w typie czarnej ziem i (profil IV) o 4,5% zawartości próchnicy (w poziomie akum ulacyjnym ) również została silniej spep- tyzowana mechanicznie aniżeli fizyko-chem icznie. Interesujące jest to, że w niektórych próbkach obydwie m etody dają takie same ilości czę ści spławialnych (głębokość 30 — 40 i 40 — 50 cm), gdy tymczasem w innydh 'próbkach różnice te są bardzo duże (głębokość 70 — 90 cm (15%). Jak wynika z tablicy II, półgodzinna mechaniczna peptyzacja pró bek z profilu IV dała prawie takie same ilości części spławialnych i ko loidalnych jak jednogodzinne rozcieranie. M aksymalne wahania dla oby dwu 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 w ykonywane analizy składu m echaniczne go są niekiedy obciążone dość poważnym błędem. Trzeba podkreślić, że błąd ten dotyczy przede wszystkim cząstek koloidanych. N ależy przy puszczać, że niepełna dyspersja cząstek koloidalnych podczas fizyko chemicznej 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 m l woda destylowana powoduje spadek stężenia kationów N a’, co niew ątpliw ie narusza stan dyspersji koloidów. Ponadto w czasie gotowania i sty g nięcia próbki na powierzchni zawiesiny powstaje kożuch koloidalny, który już nie dysperguje. Pow yższych błędów unika się w metodzie m o krego rozcierania, która to czynność stopniowo rozkleja i uwadnia po szczególne koloidy. Nie m amy tutaj zmiany tem peratury ani też w ięk szych zmian stężenia elektrolitów .
Aby zorientować się w jakim stopniu dokonała się peptyzacja ko loidów, otrzymane cząstki < 0,002 m m odwirowywano przez 10 m i nut przy 5 i 10 tys. obrotów na m inutę. W yniki w procentach w sto sunku do suchej m asy gleby są następujące:
M echaniczna p e p ty za c ja koloidów glebow ych 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 m etoda m echanicznej peptyzacji może być stosowana do wydzielenia koloidów z bezw ęglanow ych próbek glebowych.
Ponadto może ona w pew nych przypadkach posłużyć do sprawdzenia dokładności m eotd fizyko-chem icznej peptyzacji gleby.
Я. С Ю ТА М Е Х А Н И Ч Е С К А Я П Е П Т И ЗА Ц И Я П О Ч В Е Н Н Ы Х К О Л Л О И Д О В (Л аборатория П очвоведения И нститута В озделы вания, У добрен ия и П очвоведения — Пулавы) Р е з ю м е Д ля м еханической пептизации почвенны х коллоидов применили кристалли затор и специальный резиновы й пестик, что позволяет получить больш ую ра бочую поверхность. Пробы растирали во влажном состоянии в течение 1 часа, а затем определяли м еханический состав по К асагранду в модификации М. Пру- ш инского. Р езультаты сравнивали с соответственны ми анализами проб пепти- зированны х физико-химическим путем (кипятя с добавлени ем 1,52 г N a2C0 3). У становлено, что м еханическая пептизация дает преим ущ ествен но больш ие ко личества частиц < 0,002 мм. Что касается проб содер ж ащ и х СаСОз то м ехани ческая пептизация не дает удовлетворительны х результатов. J. S IU T A
MECHANICAL PEPTINIZATION OF SOIL COLLOIDS
(S oil S c ie n c e E sta b lish m e n t a f th e In s titu te for S o il C u ltiv a tio n , F e r tiliz in g and S o il S c ie n c e — P u ła w y )
S u m m a r y
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
230 J. S iuta
triturated in w et condition during 1 hour and subsequently their m echa nical composition was determ ined by the Casagrande m ethod modified by Prószyński. The results were compared with respective analyses of samples which have undergone physico-chem ical peptinization (boi ling w ith addition of 1,5 g ЫааСОз). It was found that m echanical pep tinization yields in general, larger amounts of particles sm aller than 0,002 mm. As far as СаСОз containing samples are considered, good results could not be obtained by m echanical peptinization.
