土壤氣體
編輯土氣體 es(土壤大氣)是在土壤成分之間的空氣空間中發現的氣體。 固體土壤顆粒之間的空間如果不含水,則充滿空氣。 主要的土壤氣體是氮氣、二氧化碳和氧氣。 氧氣至關重要,因為它可以讓植物根系和土壤生物進行呼吸作用。 其他天然土壤氣體包括一氧化氮、一氧化二氮、甲烷和氨氣。 地下的一些環境污染物產生氣體,這些氣體通過土壤擴散,例如來自垃圾填埋場廢物、采礦活動以及產生揮發性有機化合物的石油碳氫化合物的污染。
當水分流失或通過蒸發或根部吸收從土壤孔隙中去除時,氣體會填充土壤結構中的土壤孔隙。 土壤中的孔隙網絡使土壤通氣或通風。 當水進入土壤孔隙時,通氣網絡就會被阻塞。 土壤空氣和土壤水不僅是土壤中非常活躍的部分,而且兩者通常呈負相關。
組成
編輯存在于土壤孔隙中的氣體成分,通常稱為土壤大氣或土壤大氣,與地球大氣相似。 此外,與大氣不同,由于土壤中發生的各種化學和生物過程,土壤氣體成分不會停滯。 這些過程所導致的成分變化可以通過它們的變化時間(即每日與季節性)來定義。 盡管存在這種空間和時間相關的波動,但與大氣相比,土壤氣體通常含有更高濃度的二氧化碳和水蒸氣。 此外,甲烷和一氧化二氮等其他氣體的濃度相對較小,但在確定溫室氣體通量和人為對土壤的影響方面卻很重要。
進程
編輯根據氣體動力學理論,土壤中的氣體分子處于連續的熱運動中,分子之間也存在著碰撞——一個隨機游走過程。 在土壤中,濃度梯度導致分子從高濃度凈運動到低濃度,這導致氣體通過擴散運動。 在數值上,它可以用菲克擴散定律來解釋。 土氣體遷移,特別是具有 1 到 5 個碳的碳氫化合物的遷移,也可能由微滲流引起。
土壤大氣的可變成分和持續運動可歸因于化學過程,例如擴散、分解,以及在世界某些地區的解凍等過程。 土壤空氣與大氣的擴散導致土壤氣體優先被大氣置換。 此外,更重要的是,由于季節性甚至每日溫度和/或濕度變化引起的土壤氣體成分變化會影響土壤呼吸速率。
根據美國農業部,土壤呼吸是指從土壤中釋放的二氧化碳量。 這種過量的二氧化碳是由微生物在氧氣存在下分解有機物質產生的。 鑒于這兩種土壤氣體對土壤生命的重要性,二氧化碳和氧氣的顯著波動會導致腐爛率的變化,而微生物豐度的變化會對土壤氣體成分產生相反的影響。
在世界上經常發生土壤凍結或干旱的地區,由于季節或氣象變化導致的土壤解凍和再潤濕會影響土壤氣體通量。 這兩個過程都會使土壤水合并增加養分可用性,從而導致微生物活動增加。 這導致更大的土壤呼吸并影響土壤氣體的組成。
學習與研究
編輯土氣體已被用于多項科學研究,以探索諸如微滲漏、地震以及土壤與大氣之間的氣體交換等主題。 微滲流是指碳氫化合物在土壤表面的有限釋放,可以根據碳氫化合物少量垂直遷移到土壤表面的假設來尋找石油礦床。 土壤氣體的遷移,特別是氡,也可以作為地震前兆進行檢查。 此外,對于土壤解凍和再潤濕等過程,例如,土壤呼吸的大幅突然變化會導致二氧化碳和甲烷等溫室氣體等土壤氣體通量增加。 這些通量和土壤氣體與大氣之間的相互作用可以通過距土壤表面的距離進一步分析。
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