Газообмен между воздухом и атмосферой

Газообмен между воздухом и атмосферой

Почвенный воздух – смесь газов и летучих органических соединений, заполняющая поры, свободные от воды. Наличие и состав почвенного воздуха не менее важны для формирования урожая, чем вода и питательные вещества. Количество и состав почвенного воздуха оказывают существенное влияние на развитие и функционирование растений и микроорганизмов, на растворимость и миграцию химических соединений в почвенном профиле, на интенсивность и направленность почвенных процессов. Кроме того, почва является поглотителем, сорбирующим токсичные промышленные выбросы газов и очищающим атмосферу от техногенного загрязнения. Поэтому естественно то большое внимание, которое уделяется детальному изучению газовой фазы почв. Если изолировать почву от атмосферного воздуха, то кислород в ней израсходуется полностью через несколько суток. Следовательно, почвенный воздух обеспечивает живые организмы только при условии постоянного обмена с атмосферным воздухом. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называется аэрацией. Именно слабая аэрация часто является фактором, лимитирующим урожайность сельскохозяйственных культур. Особенно это выражено в Беларуси на тяжелых почвах Поозерья.

Песок поглощает воздуха в 10 раз меньше, чем тяжелый суглинок: соответственно 0,75+0,20 и 7,0±0,08 см3/г. Мелкодисперсный кварц сорбирует С02 в 100 раз меньше, чем гумус: соответственно 12 и 1264 см3/г. Газы адсорбируются в зависимости от строения молекул в последовательности N2 < О2 < СО2 < NH3. Наибольшее . Растворимость кислорода невелика. Запасы растворенного кислорода быстро расходуются без их пополнения, примерно за 1 час из пахотного слоя. В зависимости от температуры и биохимических процессов содержание О2 изменяется от 0 до 14 мг/л. Растворенные газы весьма активны геохимически, с насыщением почвенного раствора СО2 повышается растворимость карбонатов, гипса и т.п.

Все четыре почвенные фазы –  твердая, жидкая, газообразная и живая –  тесно связаны между собой и находятся в сложном взаимодействии. Благодаря этим явлениям почвенный воздух, раствор и поглощающий комплекс почвы образуют взаимосвязанную систему, создают свойственную почвам буферность.

По характеру влияния на состояние почвенного воздуха следует различать капиллярную и некапиллярную воздухоемкость. Почвенный воздух, размещенный в капиллярных порах малого диаметра, характеризует капиллярную воздухоемкость почв. Высокий процент капиллярной воздухоемкости указывает на малую подвижность почвенного воздуха, затрудненную транспортировку газов в пределах почвенного профиля, высокое содержание защемленного и сорбированного воздуха. Преобладание капиллярной воздухоемкости характерно для тяжелоглинистых, бесструктурных, плотных, набухающих почв. При высоких уровнях увлажнения капиллярная воздухоемкость не обеспечивает аэрацию почв, создает анаэробные зоны и благоприятствует развитию внутрипочвенного оглеения. На сегодняшний день продажа квартир является отнюдь выгодным бизнесом. Например, если вы хотите купить дом в болгарии, достаточно зайти на сайт evropeyskoe.ру и воспользоваться поиском предложений по данному запросу.

Особое внимание при исследовании воздухопроницаемости следует обращать на состояние поверхности почвы, ее разрыхленность, наличие корок, трещин. Воздухопроницаемость в естественных условиях изменяется в широких пределах от 0 до 1 л/с и выше.

Обмен газами между почвенным воздухом и атмосферой называется   воздухообменом (газообменом) почвы. Воздухообмен определяется большим количеством факторов, как непосредственно почвенных, так и внешних по отношению к ней. Наибольшее значение имеют:

1) атмосферные условия –  суточная и сезонная амплитуды колебаний температур воздуха, суточная и сезонная амплитуды колебаний атмосферного давления, температурные градиенты на поверхности раздела почва –  атмосфера, турбулентность атмосферного воздуха, количество осадков и характер их распределения, интенсивность и объем испарения и транспирации воды;

2) физические свойства почвы –  гранулометрический состав, структура, состояние поверхности, плотность, количество и качество пор аэрации, температурный режим почв и режим их влажности;

3) физические свойства газов –  скорость диффузии, градиенты концентраций газов в почвенном профиле и на границе раздела почва –  атмосфера, гравитационный перенос газов под действием силы тяжести, способность к сорбции –  десорбции на твердой фазе, растворение в почвенных растворах и дегазация;

4) физико-химические реакции в почвах –  обменные реакции между почвенным поглощающим комплексом –  почвенным раствором –  газовой фазой, реакции окисления –  восстановления.

Основным механизмом массопереноса газов в почве, а также газообмена между почвой и атмосферой является диффузия –  перемещение газов под действием градиента концентраций. Остальные факторы тем или иным путем связаны с ней, либо изменяя градиенты концентраций газов, либо изменяя свойства среды, через которую идет диффузия. Конвективный (под действием температурных градиентов), гравитационный (под действием силы тяжести) газопереносы, а также перенос газов при изменениях атмосферного давления имеют подчиненное значение.

Коэффициент диффузии газа в атмосфере (Da) существенно выше, чем в почвах. Диффузия в почвах прямопропорциональна порозности аэрации.