Исследование диэлектрических свойств почв болотистых участков

В работе рассматриваются достигнутые результаты исследования диэлектрических свойств почвенного покрова Арктической зоны Западной Сибири. Объектом исследования являются образцы торфа, взятые на научной станции ТГУ Ханымей в Ямало-Ненецком автономном округе. Измерения диэлектрической проницаемости почв органогенных горизонтов необходимы для целей дистанционного зондирования Земли. Повышенный интерес к процессам, которые происходят в почвах Васюганских болот, обусловлен их сильным влиянием на климат планеты. Такими процессами является таяние вечной мерзлоты и, вследствие чего, эмиссия углеводородных газов в атмосферу. Следить за этими процессами можно по влажности почв, которые в этом регионе относятся к классу арктических и торфяников. На диэлектрические и радиоизлучательные характеристики болотной растительности также заметное влияние оказывает температура.
Данные в ходе работы были получены с помощью измерений проведенных в коаксиальной линии с использованием векторного анализатора цепей PNA Е8363В фирмы Agilent Technologies. Исследования диэлектрических характеристик проводились на частотах от 100 МГц до 18 ГГц в интервале температур от –30 до + 30 °С с использованием камеры тепла-холода TESTA КТХ-80 и выбран метод расчета – минимизация целевой функции методом координатного спуска.
Исходя из значений коэффициентов прохождения электромагнитных волн, полученных в результате исследования органических почв косвенными методами, рассчитали значения диэлектрической проницаемости. На температурной характеристике диэлектрической проницаемости влажного торфа выявлена область фазового перехода. Измерения проводились на повышение и понижение температуры, следовательно, наблюдался гистерезис.
Область фазового перехода также имеет отличия для образцов с разным содержанием почвенной влаги. Для пониженной влажности резкого перехода не наблюдается, объясняется это тем, что в данных образцах влага находится вся в связанном состоянии с органической почвой и не образует льда при замерзании. При большом содержании влаги, когда появляется доля свободной воды, наблюдается резкая область фазового перехода.
Сделан вывод, что температура замерзания зависит от структуры и состава образца. Чем более разложившийся и гомогенный торф, тем ниже температура замерзания.
Исследования выполнены при помощи оборудования центра радиоизмерений НИТГУ.