Гранулометрический состав определяется размером элементарных почвенных частиц. Сама масса почвы состоит из агрегатов, (и микроагрегатов) и элементарных почвенных частиц. Агрегаты представляют собой комбинацию элементарных почвенных частиц, образующуюся в результате взаимодействия этих частиц, скрепления их каким-либо цементом, клеем. Элементарные почвенные частицы представлены отдельными зернами минералов, обломков пород, коллоидами, в том числе органическими. Из гранулометрического состава обычно исключают карбонаты, гипс, другие новообразования и анализируют собственно мелкозем, измельченный до величины зерен меньше 1 (2) мм. Если почва карбонатная, то ее обрабатывают кислотой для разложения карбонатов. Для дезинтеграции микроагрегатов, навеску почвы обрабатывают или ультразвуком, или пирофосфатом Na, или щелочью (NaOH). В свое время был предложен так называемый международный метод обработки почв перекисью водорода для сжигания органического вещества почвы. Такое внимание к методикам лабораторного определения гранулометрического состава почв связано с тем, что изменения в этих методиках могут привести к систематическим изменением в результатах гранулометрического анализа, поэтому сравнивать гранулометрические данные, полученные разными школами следует очень осторожно.
Гранулометрический анализ состоит из двух основных этапов: (1) диспергация почвенной массы и (2) анализ содержания частиц различного размера (пипет-метод).
Основной задачей 1-го этапа гранулометрического анализа является отделение ЭПЧ друг от друга. Учитывая, что почвенные частицы в почве соединены в микро- и макроагрегаты, прежде всего, важно разделить их. Для этого необходимо химическими и физическими методами разрушить тот природный «клей», который соединяет эти частицы. Такими природными «клеями», агрегирующими ЭПЧ, в почве как правило являются ионы Fe, Al, Са, органические вещества. Прежде всего, нужно «нейтрализовать» их агрегирующее действие.
В настоящее время в мировой почвенной практике используются ряд операций по «нейтрализации» агрегирующего действия указанных веществ и разделения почвенной массы на отдельные ЭПЧ:
1. Метод Качинского. Обработка почвы 10%-ным раствором НСl для удаления карбонатов, диспергация NaOH, добавляемого в соответствии с емкостью обмена, кипячение суспензии с обратным холодильником для достижения наиболее полной диспергации и разделения на ЭПЧ. Вследствие применения кислоты и щелочи для химической диспергации почвы этот метод получил название кислотно-щелочной.
2. Обработка почвы Н2O2 для удаления органического вещества. Добавление перекиси водорода происходит при активном перемешивании и слабом подогреве на водяной бане до полного прекращения выделения пузырьков. После этого почвенная паста слегка подсушивается в фарфоровой чашке, затем добавляется раствор гексаметафосфата натрия (40 г (NaPO3)6 на литр дистиллированной воды) или пирофосфата натрия. Механизм действия пирофосфата Na в этом случае таков: ион Na замещает в почвенном поглощающем комплексе ион Са, снимая агрегирующее воздействие последнего и оказывая диспергирующее влияние на почву. Ион же пирофосфата за счет формирования устойчивой пленки пирофосфатов кальция предохраняет образовавшиеся частицы от коагуляции. Вследствие того, что основное действие в такой подготовке почвы к гранулометрическому анализу оказывает пирофосфат (гексаметафосфат) натрия этот метод носит называние пирофосфатного.
Именно пирофосфатный метод, как правило, и без предварительной обработки перекисью водорода, наиболее широко начинает употребляться в мировой практике.
Но даже если частицы и оказываются химически разделенными, необходимо механическое воздействие для того, чтобы между ними образовывались заметные водные прослойки, и они могли самостоятельно проявлять свои свойства. Механическое воздействие на почвенную пасту в случае кислотно-щелочного метода осуществляется на этапе кипячения. В пирофосфатном методе паста после добавления пирофосфата натрия тщательно и долго растирается, либо подготовленная суспензия подвергается ультразвуковому воздействию. Это механическое воздействие гарантирует отделения ЭПЧ друг от друга, из поведение как отдельных самостоятельных частиц.
Только после этапа механического разделения осуществляется определение содержания частиц того или иного размера, т.е собственно определение гранулометрического состава. Есть два, на данный момент, основных способа определения содержания частиц разного диаметра: (1) способы, основанные на законе Стокса и (2) лазерно-дифрактометрический способ.