Determination of Moisture and Ash in Soil (TGA801)

Význam tématu

Stanovení vlhkosti a obsahu popela v půdě je klíčové pro hydrologii, zemědělství a environmentální vědy. Obsah vody v půdě ovlivňuje růst rostlin, chemické a biologické procesy, transport živin i teplotní režim. Přesné určení vlhkosti zajišťuje optimální zavlažování a podporuje udržitelnou produkci plodin. Analýza popela pak umožňuje kvantifikovat anorganickou složku půdy a korigovat obsah organických živin i dalších analyticky významných prvků.

Cíle a přehled studie / článku

Účelem aplikace je představení postupu a parametrů pro simultánní stanovení vlhkosti a obsahu popela v půdních vzorcích pomocí makrotermogravimetrického analyzátoru LECO TGA801 podle normy ASTM D2974-13. Studie ukazuje nastavení teplotních programů, optimalizaci proudění vzduchu a dobu analýzy nutnou k dosažení reprodukovatelných výsledků ve vysokém throughputu.

Použitá metodika a instrumentace

Popisná metoda využívá principu termogravimetrie, kdy se sleduje hmotnostní změna vzorku při řízeném nárůstu teploty.

• Instrument: LECO TGA801 makrotermogravimetrický analyzátor (19 vzorků souběžně).
• Norma: ASTM D2974-13 „Standard Test Methods for Moisture, Ash, and Organic Matter of Peat and Other Organic Soils“.
• Pomůcky: keramické kelímky (19–30 g), dvoustranná lžička.
• Příprava vzorku: homogenní konzistence, hmotnost 0,8–1,2 g.

Teplotní postup:

1. Stanovení vlhkosti: od 25 °C do 110 °C, rychlost 10 °C·min⁻¹, do konstanty hmotnosti (max. 60 min; okno 9 min; Δm 0,001 g), proudění vzduchu 10 L·min⁻¹.
2. Stanovení popela @440 °C: od 110 °C do 440 °C, 15 °C·min⁻¹, hold 60 min, téhož konstantního kritéria.
3. Stanovení popela @750 °C: od 440 °C do 750 °C, 15 °C·min⁻¹, hold 60 min, identické konstantní podmínky.

Vypočty procentuálních hodnot vlhkosti a popela probíhají podle hmotnostních poměrů vztažených k sušině.

Hlavní výsledky a diskuse

Testování na třech referenčních půdních materiálech potvrdilo přesnost a reprodukovatelnost metody:

• LCRM 502-694 (vlhkost 5,88 % ± 0,03; popel @440 °C 79,88 % ± 0,11; popel @750 °C 78,92 % ± 0,10).
• CRM 502-814 (vlhkost 9,45 % ± <0,01; popel @440 °C 61,17 % ± 0,09; popel @750 °C 57,58 % ± 0,03).
• LCRM 502-962 (vlhkost 2,61 % ± 0,02; popel @440 °C 97,63 % ± 0,02; popel @750 °C 96,80 % ± 0,01).

Výsledky prokázaly vysokou přesnost i nízkou variabilitu, vhodnost pro rutinní analýzy i kalibrace dalších postupů (C, N, S).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Rychlé a paralelní vyhodnocení až 19 vzorků.
• Automatizovaný provoz s minimem zásahů obsluhy.
• Důvěryhodné údaje pro agronomii, environmentální monitoring a QA/QC.
• Korekci obsahu vlhkosti při následné analýze dalších živin či prvků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další integrace s digitálními systémy řízení dat, možnosti online sledování vlhkosti, rozšíření o simultánní měření dalších parametrů (např. plyny či průtoky), stejně jako využití miniaturizovaných senzorů pro terénní analýzy.

Závěr

Termogravimetrická metoda na přístroji LECO TGA801 představuje spolehlivý, přesný a efektivní postup pro stanovení vlhkosti a popela v půdě. Díky vysoké reprodukovatelnosti a robustnosti je vhodná pro široké spektrum aplikací od zemědělství až po environmentální laboratoře.

Reference

• ASTM D2974-13 Standardní zkušební metody pro stanovení vlhkosti, popela a organické hmoty v rašelinných a jiných organických půdách.
• LECO Corporation TGA801 Instruction Manual.