Почвенный газ
Почвенные газы ( почвенная атмосфера [1] ) — газы, находящиеся в воздушном пространстве между компонентами почвы . Пространства между твердыми частицами почвы, если они не содержат воды , заполнены воздухом . Основными почвенными газами являются азот , углекислый газ и кислород . [2] Кислород имеет решающее значение, поскольку он обеспечивает дыхание как корней растений , так и почвенных организмов . Другие природные почвенные газы включают оксид азота , закись азота , метан и аммиак . [3] Некоторые загрязнители окружающей среды под землей выделяют газ, который диффундирует через почву, например, в результате свалок, горнодобывающей деятельности и загрязнения нефтяными углеводородами , которые производят летучие органические соединения . [4]
Газы заполняют поры в структуре почвы , когда вода стекает или удаляется из пор почвы путем испарения или поглощения корнями. Сеть пор в почве аэрирует или вентилирует почву. Эта аэрационная сеть блокируется, когда вода попадает в поры почвы. И почвенный воздух, и почвенная вода не только являются очень динамичными частями почвы, но и оба часто находятся в обратной зависимости.
Состав
[ редактировать ]| Газ | Земля | Атмосфера |
|---|---|---|
| Азот | 79.2% | 78.0% |
| Кислород | 20.6% | 20.9% |
| углекислый газ | 0.25% | 0.04% |
Состав газов , присутствующих в порах почвы , обычно называемых атмосферой почвы или атмосферой почвы, аналогичен составу атмосферы Земли . [5] Более того, в отличие от атмосферы, газовый состав почвы менее застойный из-за различных химических и биологических процессов, происходящих в почве . [5] Результирующие изменения состава в результате этих процессов можно определить по времени их изменения (т.е. ежедневному или сезонному). Несмотря на эти пространственно-временные колебания, почвенные газы обычно содержат более высокие концентрации углекислого газа и водяного пара по сравнению с атмосферой. [5] Кроме того, концентрации других газов, таких как метан и закись азота , относительно невелики, но играют важную роль в определении парниковых газов потока и антропогенного воздействия на почвы . [3]
Процессы
[ редактировать ]
Молекулы газа в почве находятся в непрерывном тепловом движении согласно кинетической теории газов , а также между молекулами происходят столкновения – процесс случайного блуждания . В почве градиент концентрации вызывает чистое движение молекул от высокой концентрации к низкой концентрации, что приводит к движению газа путем диффузии . Численно это объясняется законом диффузии Фика . Миграция почвенного газа, особенно видов углеводородов с числом атомов углерода от одного до пяти, также может быть вызвана микропросачиванием. [6]
Переменный состав и постоянное движение почвенной атмосферы можно объяснить химическими процессами, такими как диффузия, разложение и, в некоторых регионах мира, оттаивание , среди других процессов. Диффузия почвенного воздуха с атмосферой вызывает преимущественное замещение почвенных газов атмосферным воздухом . [5] Более того, на скорость дыхания почвы могут влиять изменения в составе почвенного газа из-за сезонных или даже ежедневных изменений температуры и/или влажности . [7]
По данным Министерства сельского хозяйства США , под дыханием почвы понимается количество углекислого газа, выделяемого из почвы. Этот избыток углекислого газа образуется в результате разложения органического материала микробными организмами в присутствии кислорода . [7] Учитывая важность обоих почвенных газов для жизни почвы , значительные колебания содержания углекислого газа и кислорода могут привести к изменению скорости разложения. [7] в то время как изменения в численности микробов могут обратно влиять на состав почвенного газа.
В регионах мира, где замерзание почв или засуха являются обычным явлением, оттаивание и повторное увлажнение почвы из-за сезонных или метеорологических почвенного газа изменений влияют на поток . [3] Оба процесса увлажняют почву и увеличивают доступность питательных веществ, что приводит к увеличению микробной активности. [3] Это приводит к усилению дыхания почвы и влияет на состав почвенных газов. [7] [3]
Исследования и исследования
[ редактировать ]Почвенные газы использовались во многих научных исследованиях для изучения таких тем, как микропросачивание, [6] землетрясения , [8] и газообмен между почвой и атмосферой . [9] [3] Микропросачивание относится к ограниченному выделению углеводородов на поверхность почвы и может использоваться для поиска месторождений нефти, исходя из предположения, что углеводороды вертикально мигрируют к поверхности почвы в небольших количествах. [6] Миграцию почвенных газов, в частности радона , также можно рассматривать как предвестников землетрясений . [8] Кроме того, например, в таких процессах, как оттаивание и повторное увлажнение почвы, большие внезапные изменения в дыхании почвы могут вызвать увеличение потока почвенных газов, таких как углекислый газ и метан , которые являются парниковыми газами . [3] Эти потоки и взаимодействия между почвенными газами и атмосферным воздухом можно дополнительно анализировать по расстоянию от поверхности почвы. [9]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Почвенный воздух» (PDF) . Проверено 16 октября 2022 г.
- ^ Пьержински, Гэри М.; Симс, Дж. Томас; Вэнс, Джордж Ф., ред. (2005). Почвы и качество окружающей среды (3-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . Проверено 16 октября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Ким, Донг Гилл; Варгас, Родриго; Бонд-Ламберти, Бен; Турецкий, Мерритт Р. (2012). «Влияние повторного увлажнения и оттаивания почвы на почвенный газ льна: обзор текущей литературы и предложения для будущих исследований» (PDF) . Биогеонауки . 9 (7): 2459–2483. Бибкод : 2012BGeo....9.2459K . дои : 10.5194/bg-9-2459-2012 . Проверено 16 октября 2022 г.
- ^ Маррин, Донн Л.; Керфут, Генри Б. (1988). «Методы исследования почвенно-газа: новый способ обнаружения летучих органических загрязнителей в недрах» . Экологические науки и технологии . 22 (7): 740–745. дои : 10.1021/es00172a001 . ПМИД 22195653 . Проверено 23 октября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Рассел, Эдвард Джон; Эпплярд, Альфред (1915). «Атмосфера почвы: ее состав и причины изменения» . Журнал сельскохозяйственных наук . 7 (1): 1–48. дои : 10.1017/S0021859600002410 . ISSN 1469-5146 . S2CID 83540675 . Проверено 23 октября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с Дембицки-младший, Гарри (2017). «Поверхностная геохимия». В Дембицки-младшем, Гарри (ред.). Практическая геохимия нефти для разведки и добычи . Эльзевир . стр. 217–252. ISBN 978-0-12-803350-0 . Проверено 30 октября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д Сингх, Дж.С.; Гупта, СР (1977). «Разложение растений и дыхание почвы в наземных экосистемах» . Ботанический обзор . 43 (4): 449–528. Бибкод : 1977BotRv..43..449S . дои : 10.1007/BF02860844 . ISSN 1874-9372 . S2CID 40310421 . Проверено 30 октября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Папастефану, Константин (2002). «Обзор приборов для измерения радона в почвенном газе и грунтовых водах» . Журнал радиоактивности окружающей среды . 63 (3): 271–283. Бибкод : 2002JEnvR..63..271P . дои : 10.1016/S0265-931X(02)00034-6 . ISSN 0265-931X . ПМИД 12440516 .
- ^ Jump up to: а б Балесдент, Жером; Базиль-Дельш, Изабель; Шадоф, Жоэль; Корню, Софи; Дерриен, Дельфина; Фекиакова, Зузана; Хатте, Кристина (2018). «Перенос углерода между атмосферой и почвой в зависимости от глубины почвы» . Природа . 559 (7715): 599–602. Бибкод : 2018Natur.559..599B . дои : 10.1038/s41586-018-0328-3 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 29995858 . S2CID 49669782 . Проверено 6 ноября 2022 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
