Влияние сильнонабухающих полимерных гидрогелей на физическое состояние почв легкого гранулометрического состава

• Автор: Садовникова, Надежда Борисовна
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ:

ГЛАВА1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ (литературный обзор)
1.1. Влияние синтетических биополимеров на структуру и гидрофизические свойства почв
1.2. Термодинамическая концепция и количественные характеристики физического состояния почв
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Краткая характеристика объектов исследования
2.2. Основные методы исследования и методические разработки
ГЛАВАЗ. ИССЛЕДОВАНИЕ НАБУХАНИЯ СПГ В МОДЕЛЬНЫХ ПОРИСТЫХ СРЕДАХ РАЗЛИЧНОЙ ДИСПЕРСНОСТИ В СВЯЗИ С ИХ ВОДОУДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ И СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ
3.1. Характеристика модельных пористых сред
3.2. Влияние добавок СПГ на водоудерживающую способность и показатели физического состояния фракций кварцевого песка
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПГ НА ВОДОУДЕРЖИВАЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ И ФИЗИЧЕСКУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ ПОЧВ ЛЕГКОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
4.1. Комплексный анализ ОГХ почвенных объектов с использованием модели ван-Г енухтена
4.2. Исследование влияния СПГ на ОГХ и показатели физического состояния почв легкого гранулометрического состава традиционными методами

4.3. Исследование и моделирование влияния СПГ и его биодеструкции на ОГХ и показатели физического состояния легких почв на базе метода равновесного центрифугирования
4.4. Моделирование влияния содержания СПГ на ОГХ почв легкого гранулометрического состава
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ И СПОСОБОВ ВНЕСЕНИЯ СПГ НА ПОДВИЖНОСТЬ И НЕПРОДУКТИВНЫЕ ПОТЕРИ ВЛАГИ В ПОЧВАХ ЛЕГКОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
5.1. Влияние СПГ на функцию влагопроводности грубодисперсных
почв
5.2. Колоночные эксперименты по оценке движения и непродуктивных потерь влаги в грубодисперсных почвах под воздействием СПГ
5.3. Оценка непродуктивных потерь почвенной влаги и эффективности СПГ в оптимизации водного режима аридных песчаных почв в полевых условиях
5.4. Лабораторные исследования движения СПГ в грубодисперсных пористых средах
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы: Оптимизация физического состояния почв с
использованием синтетических полимерных материалов традиционно является одной из приоритетных проблем почвенной физики и мелиорации. В настоящее время эта проблема получила новый импульс развития в связи с формированием отдельного почвенно-экологического направления — конструирования почв с заданными технологическими характеристиками для обеспечения устойчивого земледелия, функционирования городских ландшафтов и их .элементов, а также иных объектов с повышенным антропогенным воздействием и техногенной нагрузкой [Шейн, 2005, Смагин, Шоба, Макаров, 2008]. Среди многочисленных почвенных кондиционеров, использующихся на практике, особый интерес представляют гидрофильные сильнонабухающие полимерные гидрогели (СГТГ), относящиеся к классу влагопоглотителей (суперабсорбентов). Эти вещества обладают очень высокой степенью набухания в воде (до 1000гН20/г сухого полимера) и могут быть эффективными средствами регуляции водоудерживающей способности особенно для широко распространенных почв легкого гранулометрического состава. Однако для создания научно обоснованных технологий кондиционирования легких почв посредством СПГ необходим системный анализ их поведения в активной почвенной среде с выявлением как позитивных (увеличение водоудерживания, снижение непродуктивных потерь влаги на испарение и инфильтрацию), так и негативных (биодеструкция, вымывание полимеров, подавление их набухания со стороны твердой и жидкой фаз) эффектов. Несмотря на обилие исследовательских и рекламных публикаций по применению СПГ, подобный комплексный анализ в науке о почвах до сих пор не проводился. Его осуществление представляется актуальным в научном и прикладном аспектах, поскольку он позволяет получить информацию о динамике физического состояния почв под воздействием синтетических гидрофильных

связано с тем, что свободная энергия почвенной влаги в основном определяется здесь площадью поверхности пленки, которая при перемешивании и рыхлении почвы орудиями обработки стремиться принять вместе с порцией почвенных частиц форму с наименьшей поверхностью - то есть шарообразную. Податливость к обработке почв также обуславливается падением прочности сцепления почвенных частиц при исчезновении капиллярной сплошности и менисковых контактов, поэтому в данной области влажности наблюдается минимальное удельное сопротивление почв пахоте. С этим критическим состоянием связаны предел пластичности тонкодисперсных почв и грунтов, экстремум пластической прочности, а также предел структурной усадки и наиболее активная фрагментация почвы (трещинообразование) [Воронин, 84, 90, Березин, 87, Сапожников, 94, Аксенов, 2003].
Для макрокапиллярных пористых тел состояние ММВ фактически тождественно почвенно-гидрологической константе ВРК (влажности разрыва капиллярной связи), поскольку как уже отмечалось, в таком состоянии почвенная влага теряет гидравлическую сплошность и способность к капиллярному перемещению. Для определения равновесной влажности и потенциала в состоянии ММВ (ВРК) Воронин рекомендовал использовать регрессию ц/т = 1,17 + 3У (V/, г/г) в полулогарифмических или \/ = Ю(1,17+'У) в простых координатах грт (V/), пересечение которой с ОГХ дает искомую точку.
Дальнейшее иссушение почвы за пределами ММВ приводит к постепенной смене пленочной рыхлосвязанной влаги на адсорбированную на поверхности элементарных почвенных частиц (ЭПЧ). С экологической точки зрения сорбционная влага в почве недоступна растениям и почвы при естественных влажностях в этом диапазоне будут практически бесплодны, только отдельные виды растений адаптированные к засухе благодаря способности аккумулировать влагу в своих тканях или доставать ее из глубоких водоносных горизонтов могут выживать в таких условиях. Поэтому