比重计法

出处：按学科分类—农业科学 农业出版社《土壤农化分析手册》第168页（2645字）

比重计法是让分散土粒在悬液中自由沉降，经规定的时间后，用特种土壤比重计测定悬液的比重。这种比重计的读数直接指示出悬浮在比重计所处深度上的水液中的土粒含量。土粒沉降速度亦按司笃克斯公式求得。

比重计法的设备及操作较简单，但其精度不及吸管法。

1．设备及药品

(1)特种土壤比重计〔或称鲍氏(Bouyoucos)比重计〕：刻度范围为0－60，单位为每升克数。

(2)土壤筛：筛孔直径为3、2、1、0，5、0．25mm的小铜筛，铜筛直径为6cm或稍大些。

(3)沉降筒，即1000ml量筒。

(4)其他：如天平；温度计；烘箱；搅拌棒；漏斗；有厘米刻度的尺；分散土壤用的煮沸设备(包括500ml三角瓶及冷凝回馏装置)；瓷蒸发皿；电热板(或砂浴)；干燥器；带橡皮头的研杆；带橡皮头的玻棒；铝盒；洗瓶；秒表等都同吸管法(如果用振荡法分散土粒，还须备有每分钟能往返振荡约150次的振荡机及500ml振荡瓶或厚壁三角瓶)。

(5)NaCl(化学纯)；0．5N NaOH；0．5N(NaPO₃)₆；0．5NNa₂C₂O₄，配制方法同吸管法。

2．测定步骤

(1)比重计校准：土壤机械分析比重计，由于制造过程中的技术条件和人为因素，比重计本身有一定误差，故在分析测定前需要进行精度校正。

普通比重计的刻度都是以待测液的水平面为准的，但在土壤悬液中读数时，因悬液混浊难以读出，因而改读比重计与弯液面顶部相切处的读数。

将土壤比重计悬浮于20℃的纯净蒸馏水中，当比重计稳定后，读其弯液面上缘的读数，如良好的土壤比重计，此时读数应等于零，但实际上可能读数是正值，也可能是负值，故在应用此比重计进行实际测定时，应进行校正，读正值的应从实际读数中减去此数，读负值的应加上此数。

对于比重计刻度的校正，可用经过烘箱干燥后的氯化钠(分析纯)配制一系列不同比重的标准溶液来校准，液温应保持在20℃，可在恒温室或恒温水槽中进行。每1000m1各种比重的氯化钠标准溶液所需的氯化钠的重量及比重计准确读数的换算关系见表5-8。

表5-8 特种土壤比重计刻度及弯液面校正计算表

(以NaCl作标准溶液)

(2)悬液温度校正：鲍氏比重计的读数是以水温20℃为标准的，实际测定时土壤悬液的温度高于或低于20℃时可按温度校正值表5-9加以校正。

表5-9 鲍氏比重计温度校正表

(3)土粒沉降深度与比重计读数的关系：在沉降筒中自由沉降的土壤悬液是不均匀体，比重计所得数值只能代表浮泡部分悬液的比重，而且当比重计放入量筒悬液中测量时，悬液水面即由于比重计的放入而升高，因而土粒的沉降深度较实际的为大。比重计读数与比重计所代表的深度、土粒沉降深度的关系可用以下公式来计算。

式中：L——土粒有效沉降深度；

L₁——自比重计最低刻度至其颈部上各刻度的距离；

L₂——比重计浮泡体积中心最低刻度的距离；

V_b——比重计浮泡的体积；

S——沉降简横截面积。

由此可见，不同土壤质地的悬液，在同样的沉降时间后放入比重计时，悬液浓时则浮泡距水表面近些，代表的土壤颗粒则细些；悬液稀时，则浮泡距水表面深些，代表的土壤颗粒则粗些。表5－10所提供的用比重计测定小于某粒径土粒下沉时所需的时间表只适用于大多数一般的土壤，极端的过砂和过粘的土壤悬液则误差稍大。

表5-10 小于某粒径土粒下沉时所需的时间

(4)测定步骤：称取通过1mm筛孔的风干土50g(精度至0．01g)，另取15－20g风干土，烘干，测定吸湿水。将土样按吸管法制备悬液。再将分散后的土样悬液过0．25mm的小筛，留于筛上的大于0．25mm的砂粒，烘干称重，如数量较多，再分别过筛分级称重。过0．25mm筛孔的悬液承接于1000ml量筒中，加蒸馏水至1000ml刻度，用搅拌棒(带孔的胶皮板)上下搅动1min(上下起落30次)，取出搅棒，静置于恒温处。选取一支校正过的比重计，按司笃克斯沉降公式计算出的在不同温度下各级土粒沉降表(表5－9)，在规定时间直接测出某种土样颗粒的含量(＜0．05，＜0．01，＜0．005，＜0．001mm)。每次在不同时间测定时，均应在预定时间前5－10s将比重计缓慢放入悬液中，比重计浮泡部分应在悬液中部，勿使其与筒壁相接触。

图5-4 土粒有效沉降深度(L)校正图

3．结果计算

(1)将风干土样重根据其含水百分率换算成为烘干土样重。

(2)对比重计读数进行必要的校正。

(3)将校正后的比重计读数按下式进行换算。

将相邻两粒径的累积百分数相减即等于该两粒径范围内的粒级%。

将筛分出来粒径大于0．1mm的砂粒重量换算成%，必要时并分别计算。

比重计法允许平行绝对误差＜3%。