بخشی از مقاله
مقدمه
روش استاندارد تعیین رطوبت خاک، روش وزنی با استفاده از آون الکتریکی است. هر چند این روش از دقت بالایی برخوردار است، ولیکن انجام آن زمان بر می باشد. یکی از روش های سریع اندازه گیری رطوبت وزنی خاک، استفاده از دستگاه آون مایکروویو می باشد. دستگاه آون مایکرویو دارای قابلیت تنظیم قدرت خروجی دستگاه برای تنظیم شدت انتشار امواج مایکروویو برای مقاصد مختلف می باشد. قدرت خروجی دستگاه ممکن است بر دقت و زمان گرمادهی در روش آون مایکروویو اثرگذار باشد. بنابراین، هدف از انجام این آزمایش بررسی اثرات قدرت خروجی دستگاه بر دقت اندازه گیری رطوبت وزنی خاک توسط آون مایکروویو می باشد. با مقایسه نتایج حاصله با آون الکتریکی، قدرت خروجی مناسب برای استفاده در روش آون مایکروویو تعیین می گردد.
مواد و روش ها
در این تحقیق از دستگاه آون الکتریکی مدل 1400 Memmert وات با حداکثر دمای 220 درجه سلسیوس، و دستگاه آون مایکروویو مدل MC-2820W تولید شرکت ال جی، با قدرت خروجی از 180 تا 900 وات استفاده شد. متغیرهای موجود در این آزمایش شامل قدرت گرمادهی 540 - ، 720 و 900 وات - ، بافت خاک - شن و لوم رسی - و رطوبت اولیه خاک - هواخشک و اشباع - بوده و در 4 تکرار برای هر خاک با رطوبت های متفاوت انجام گردید. وزن نمونه خاک در هر ظرف 100 گرم و نوع ظرف پیرکس - بشر استوانه ایی - 150 ml بود.
ابتدا 100 گرم از خاک با رطوبت و بافت مورد نظر را با ترازو با دقت 0/01 گرم وزن گردید و در ظرف پیرکس ریخته شد. زمان دستگاه را روی 2 دقیقه تنظیم و نمونه های توزین شده در آن قرار داده شد. تعداد نمونه ها در دستگاه آون مایکروویو 4 عدد بود. بعد از اتمام زمان 2 دقیقه، نمونه ها، از دستگاه بیرون آورده و وزن شدند. سپس همان نمونه ها را در زمان 2 دقیقه بعدی بار دیگر در دستگاه قرار داده و بعد از اتمام زمان، نمونه خاک ها را از دستگاه خارج و مجدداً وزن شدند.
این کار تا زمانی ادامه یافت که رطوبت بین دو زمان متوالی به مقدار یکسانی رسید و تفاوت بین این دو قرائت کمتر از 0/1 درصد بود . - ASTM 2000 - این آزمایش با استفاده از آون الکتریکی نیز انجام شد. سپس اطلاعات بدست آمده از دستگاه آون مایکروویو با اطلاعات بدست آمده از آون الکتریکی مقایسه شد. از نرم افزار SPSS و روش آزمون دانکن در سطح احتمال %5 برای مقایسه بین تیمارها استفاده شد.
نتایج و بحث
مقادیر درصد رطوبت های وزنی بدست آمده از سه قدرت خروجی مورد آزمایش در آون مایکروویو با نتایج آون الکتریکی در هر دو بافت خاک و هر دو حالت رطوبتی مورد آزمایش، از لحاظ آماری تفاوت معنی داری با یکدیگر نداشتند - جدول . - 1 اختلاف رطوبت بین دو روش آون مایکروویو و الکتریکی، در دو بافت خاک شن و لوم رسی در دو سطح رطوبتی هواخشک و اشباع بین - 0/007 تا 0/015 درصد متغیر بود و نشان دهنده این است که اختلاف رطوبت ها بین دو دستگاه مورد آزمایش بسیار ناچیز بوده است. بنابراین از لحاظ دقت، می توان نتیجه گرفت که آون مایکروویو در تمامی رطوبت ها توانست درصد رطوبت وزنی خاک را با دقت مناسب برآورد کند.
جدول -1 اثر قدرت های خروجی دستگاه آون مایکروویو - وات - بر تعیین رطوبت وزنی خاک در روش های مختلف گرمادهی در بافت ها و رطوبت های اولیه مختلف خاک
اعداد میانگین چهار تکرار می باشند. برای هر بافت و رطوبت خاک، میانگین های دارای حروف مشترک در هر ستون طبق آزمون دانکن در سطح %5 اختلاف معنی دار ندارند.
اختلاف رطوبت بین نتایج آون مایکروویو با آون الکتریکی بر حسب درصد * زمان گرمادهی در آون الکتریکی 24 ساعت می باشد.
در دو بافت خاک مورد آزمایش، با افزایش رطوبت از هواخشک به اشباع و کاهش قدرت خروجی دستگاه آون مایکروویو، زمان گرمادهی از 4 دقیقه برای خاک شن هواخشک به 14 دقیقه افزایش و همچنین در خاک شن اشباع با کاهش قدرت خروجی از 900 به 540 وات، زمان گرمادهی نیز از 16 به 26 دقیقه، افزایش نشان داد - جدول . - 1 در بافت لوم رسی هواخشک و اشباع نیز با کاهش قدرت، زمان گرمادهی، به ترتیب، از 22 به 30 و از 30 به 38 دقیقه افزایش داشت - جدول . - 1
با توجه به این نتایج می توان چنین نتیجه گرفت که با کاهش قدرت خروجی از 900 به 540 وات در دستگاه آون مایکروویو، زمان گرمادهی افزایش می یابد. به طور مثال در شکل 1 اثر زمان گرمادهی بر تعیین مقدار رطوبت وزنی خاک شن اشباع در قدرت های خروجی مختلف دستگاه آون مایکروویو، نشان داده شده است. این شکل نشان دهنده این است که با کاهش قدرت خروجی در دستگاه آون مایکروویو زمان گرمادهی برای رسیدن به حد آون استاندارد افزایش می یابد.
ولیکن با صرف مدت زمان کافی، در نهایت هر سه قدرت خروجی مورد آزمایش توانستند رطوبت وزنی خاک را در حد آون الکتریکی استاندارد برآورد نمایند. نتایج این آزمایش با نتایج - 1992 - Tan، که در مورد تاثیر سه قدرت خروجی 360 - ، 490 و 650 وات - بر تعیین رطوبت سه بافت خاک و در سه سطح رطوبت اولیه انجام شد، مطابقت دارد. او گزارش کرد که قدرت خروجی دستگاه، اثر معنی داری بر اندازه گیری رطوبت خاک نداشت بلکه با کاهش قدرت خروجی، زمان گرمادهی برای رسیدن به حد آون استاندارد طولانی تر گردید. همچنین Vaitekunas و همکاران - 1989 - گزارش کردند که کارایی روش مایکروویو در قدرت های خروجی مختلف مشابه می باشند.
با توجه به نتایج بدست آمده می توان نتیجه گیری کرد که روش آون مایکروویو از دقت بالا و مطلوبی در برآورد رطوبت خاک برخوردار است. همچنین با افزایش قدرت خروجی دستگاه، زمان گرمادهی کاهش می یابد. ولیکن با صرف مدت زمان کافی می توان در هر سه قدرت مورد آزمایش، درصد رطوبت وزنی خاک را با دقت مطلوب برآورد کرد.
Chung و - 2008 - Ho و - 2000 - ASTM برای آزمایشات روزمره تعیین رطوبت خاک قدرت خروجی 700 تا 1700 وات را مناسب دانستند و آن را توصیه کرده اند. بنابراین، با توجه به زمان مورد نیاز گرمادهی کمتر، قدرت خروجی 900 وات برای برآورد رطوبت وزنی خاک با روش آون مایکروویو قابل توصیه است. لازم به ذکر است که پاشش و اشتعال نمونه خاک در هیچ کدام از سطوح رطوبتی مشاهده نگردید.
