Диэлектрические характеристики "свободной" воды как параметра рефракционной модели диэлектрической проницаемости почв

Зависимость диэлектрической проницаемости почв от влажности является ключевым параметром в задачах дистанционного радиометрического зондирования. Согласно рефракционной модели комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) почв [1], вода в почве может находиться в двух формах – свободной и связанной. Максимальное количество воды, связанной на поверхности почвенных частиц, определяется удельной поверхностью почвы и зависит от удельного содержания глины и гумуса [2]. Исследование диэлектрических характеристик различных почв показало, что параметры модели Дебая связанной воды статистически связаны с гранулометрическим составом почвы и содержанием в ней гумуса [3]. КДП воды, находящейся в более свободой форме, также различна в разных почвах, однако увязать спектроскопические свойства этой воды с какими-либо физическими характеристиками почв до настоящего времени не удавалось.
В докладе приведены результаты измерений диэлектрических характеристик увлажненных искусственных смесей, состоящих из сферических кварцевых гранул (песка) и бентонитовой глины в разных пропорциях. Измерения проводились при температуре 252 С в диапазоне частот от 10 МГц до 4 ГГц. Показано, что, хотя диэлектрические свойства воды в составе смеси, описываемой рефракционной моделью, и подобны свойствам обычной воды, параметры модели Дебая, в частности статическая диэлектрическая проницаемость, для "свободной"воды в смеси имеют иные значения. Так, в смеси на основе крупных кварцевых гранул (100-200 мкм) вода имеет статическую проницаемость, равную 60,5, что меньше, чем у обычной воды. В составе смеси на основе порошка с мелкими гранулами (15-36 мкм) статическая проницаемость равна 89,9, что выше, чем у обычной воды. Результаты исследование показали, что при использовании рефракционной модели для определения частотных и влажностных характеристик почв в области преобладающего влияния "свободной" воды необходимо учитывать гранулометрический состав почв, и в первую очередь крупнозернистые фракции.
Литература
1. Комаров С. А., Миронов В. Л. Микроволновое зондирование почв. Новосибирск: Научно-издательский центр СО РАН, 2000.
2. Беляева Т.А., Бобров А.П., Бобров П.П., Галеев О.В., Мандрыгина В.Н. Определение параметров моделей диэлектрической проницаемости почв с различной плотностью и различным содержанием гумуса по данным экспериментальных измерений в частотном диапазоне 0,1-20 ГГц // Исследование Земли из космоса. 2003. № 5. 28-34.
3. Бобров П.П., Миронов В.Л., Ивченко О.А., Красноухова В.Н. Спектроскопическая модель диэлектрической проницаемости почв, использующая стандартизованные агрофизические показатели // Исследование Земли из космоса. 2008. №1. С.15-23.