Диэлектрическая проницаемость почв с различным содержанием гумуса и влияние на нее гидрофобных и гидрофильных загрязнителей

• Автор: Мандрыгина, Валентина Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ГЛАВА I. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУХИХ И ЖИДКИХ СМЕСЕЙ
1.1. Основы теории диэлектриков
1.2. Диэлектрические модели смесей
1.3. Диэлектрические характеристики почв
1.4. Характеристики связанной и свободной влаги
1.4.1. Влияние примесей на КДП почв
1.5. Методы измерения диэлектрической проницаемости веществ на СВЧ
1.6. Выводы и постановка задачи
ГЛАВА II. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА
ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Описание лабораторных установок и методов измерения диэлектрической проницаемости почв
2.2. Расчет погрешностей измерений
2.3. Физические характеристики исследуемых образцов и их
ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ
ГЛАВА III. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОЧВ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ГУМУСА И АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОЧВ

3.1. Влияние органического вещества (гумуса) на КОМПЛЕКСНУЮ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОЧВ
3.2. Анализ применимости некоторых диэлектрических
МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОЧВЕННОЙ СМЕСИ
3.3. Учет плотности исследуемых образцов в линейной
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И РЕФРАКЦИОННОЙ МОДЕЛЯХ
3.4. Параметры модели Дебая связанной воды, рассчитанные
ПО ДАННЫМ ЛИНЕЙНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И РЕФРАКЦИОННОЙ МОДЕЛЕЙ
3.5. Оценка диэлектрической проницаемости прочно
РЫХЛОСВЯЗАННОЙ воды
Выводы
ГЛАВА IV. ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОЧВ
4.1. Анализ влияния гидрофильного вещества (золы) на КОМПЛЕКСНУЮ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОЧВ
4.2. Анализ влияния гидрофобных веществ на КДП почв
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Актуальность
Загрязнение почвы и ее дегумификация представляют собой серьезную проблему экологии. В настоящее время фактически не осталось участков суши, не подверженных воздействию сельскохозяйственного и промышленного производства. Это зачастую приводит к гибельным для экосистем последствиям на громадных территориях. В результате нерационального землепользования почвы, особенно черноземные, быстро теряют свои ценные качества.
При механической обработке почв, проводимой с нарушением технологии, за счет механического разрушения и распыления макроагрегатов пахотных почв снижается водопроницаемость и эрозиозная устойчивость черноземов, уменьшается содержание гумуса. Исследования [51, 73, 110] показывают статистически достоверное уплотнение пахотных и подпахотных горизонтов черноземов, деградацию их структуры с резким снижением содержания агрономически ценных и водопрочных агрегатов. Большая часть пахотных угодий России имеют отрицательный баланс гумуса. Ежегодно содержание гумуса в пахотных почвах уменьшается на 0,01 - 0,05 %.
При снеготаянии и орошении могут возникать нежелательные явления -поверхностный сток и преувлажнение почвы, что может приводить к засолению почв и снижению урожайности. Анализ состояния почвенного покрова показал, что 1/3 площади орошаемых земель составляют засоленные и засолено-солонцовые почвы.
Загрязнение промышленными выбросами отрицательно влияет на био- и гидросферу. В известной нам литературе не приводится данных о влиянии зольных выбросов ТЭЦ на диэлектрическую проницаемость почв. При нефтедобыче или повреждении нефтепроводов нередки случаи загрязнения поверхностей почв нефтепродуктами, что приводит к деградации значительной площади лесных и плодородных сельскохозяйственных земель. Периодический контроль за состоянием таких почв позволит, по крайне мере, отслеживать скорость этих процессов.

Тангенс угла потерь в этом случае составляет следующее выражение:
tan£> = ~. (1.64)
Е *£d
В качестве измерителя диэлектрических свойств солевых растворов авторы [45] предложили использовать нерегулярный микрополосковый резонатор, основываясь на высокой чувствительности устройства и возможности автоматизированных измерений в широком температурном диапазоне.
Во многих из вышеперечисленных методов имеет место неоднозначности в определении в'. Предлагаемый авторами [22] метод ликвидации неоднозначности определения s' основан на дополнительном измерении длины резонатора для двух частот, таким образом, что связь между ДП и экспериментальными данными выражается алгебраической формулой. Применение этого метода к резонаторным измерениям для жидкостей и методу КЗ, показало хорошие результаты.
В методе измерений в открытом пространстве ДП измеряемых материалов извлекается из коэффициента отражения R.
Несмотря на успешное применение данного метода [11], следует принимать во внимание многократное отражение между антенной и поверхностью. Учет этого взаимодействия между антенной и исследуемой смесью, как и введение в процедуру калибровки учета двух сигналов, полученных на двух разных расстояниях от поверхности металла, позволяет сравнительно улучшить методику измерений в свободном пространстве [25].
Представленные в работах [1, 26] импульсные методы измерений ДП материалов основаны на взаимосвязи распространения ЭМВ с диэлектрическими параметрами исследуемой среды. Через образец пропускается серия многочастотных импульсов. Для оценки параметров диэлектрической смеси (е или о) измеряются различие в амплитудах и времени прохождения сигналов разных частот [26]. Полученная система уравнений легко решается численными методами.