voda funguje. Fyzicky opotřebovává tyčící se hory do pahorkatých kopců erozí. Pohyb vody poskytuje konstantní tok, který napájí rozsáhlé sítě jezer, řek a podzemních vod, na kterých jsme závislí. Voda však ovládá mnoho dalších aspektů našeho života, které nevidíme, zejména chemie našeho prostředí. Jedním z neopěvovaných chemických účinků vody je proces vyluhování. Ačkoli jeho jméno by mohlo vyvolat myšlenky na pijavice a jiné strašidelné crawlies, je to něco velmi jiného. Takže, co je vyluhování?
Obrázek 1. Voda vyluhuje kritickou zónou. Déšť padá na průřez stromu na půdním profilu. Déšť padá na vegetaci, bazény na zemi, a vyluhuje do a dolů půdním profilem.
loužení se nesmí zaměňovat s použitím pijavic jako léku. Předpokládá se, že slovo „vyluhování“ bylo odvozeno buď z pozdně střední angličtiny „leche“ nebo ze staré angličtiny „leccan“, což znamená navlhčit a umožnit únik. V současné době loužení primárně popisuje proces vody nesoucí rozpustné látky nebo malé částice půdou nebo horninou. Ačkoli se tento proces jeví jako triviální, vyluhování je jedním z klíčových procesů kritické zóny, která řídí rychlost a směr, ve kterém se sloučeniny pohybují.
loužení je ve skutečnosti dvě důležité akce, které se vyskytují současně: (1) chemické interakce s povrchy a (2) fyzický pohyb vody. Jak voda prochází horninou a půdou, interaguje s povrchy materiálů. Sloučeniny na povrchu minerálů mohou být rozpuštěny. Kromě toho může fyzický pohyb vody uvolnit a pohybovat částicemi. Loužení může transportovat chemické sloučeniny, jako jsou rozpuštěné látky nebo větší materiály, jako jsou rozkládající se rostlinné materiály, jemné fragmenty hornin a mikroby v kritické zóně.
v zemědělských ekosystémech je vyluhování důležitou rovnováhou mezi prevencí hromadění soli a odstraněním živin z půdy. V suchých půdách polosuchých oblastí se mohou v horních horizontech půdy hromadit soli. Organizace pro výživu a Zemědělství Spojených Států odhaduje na 45 milionů hektarů 230 milionů hektarů zavlažovaných polí jsou soli postižených. Tyto půdy trpí akumulací solí v důsledku omezeného vyluhování. Bez správného množství vody k vyluhování těchto solí (známých jako louhovací frakce) z horních půdních horizontů může být růst rostlin mírně až silně ovlivněn. Dopad závisí na toleranci soli rostliny a typu solí, které se hromadí v půdě.
na druhé straně nadměrné vyluhování může vyplavovat živiny z půdy, zejména dusičnany a fosfáty. Podle odborníků na správu živin na University of Minnesota má nadměrné vyluhování dusičnanů potenciál ovlivnit podzemní vody a jezera z drenáže dlaždic. Pohyb dusičnanů a dalších sloučenin v zemědělských kanalizacích je důležitou otázkou, která je studována na intenzivně spravované krajině (IML) CZO. Porozumění vodě v zemědělství nebo „Hydrokomplexitě“ je součástí „modré revoluce“, jak popsal Dr .. Praveen Kumar (Kumar, 2015).
vyluhování může také ovlivnit zvětralé horniny a dokonce i podloží. Voda je schopna zapadnout do malých prostorů mezi minerálními zrny a uvnitř drobných zlomenin ve skále. Jak se další voda pohybuje do skály, může způsobit vyluhování prvků z hornin dvěma způsoby: rozpuštěním a oxidací. Podpovrchový pohyb vody může způsobit rozpuštění sedimentárních hornin, zejména hornin uhličitanu vápenatého, jako je vápenec. To může vést k nebezpečím, jako jsou závrty a eroze.
když se voda pohybuje do hornin, obvykle s sebou nese kyslík. Zavedení kyslíku do hornin vytvořených za podmínek s nízkým obsahem kyslíku způsobuje kaskádovou chemickou reakci umožňující rychle mobilizovat kdysi nepohyblivé kovy. Tato oxidace způsobená vyluhováním je jedním z hlavních hnacích sil odvodnění kyselého dolu! Jakmile začne vyluhování železa a dalších dříve neoxidovaných kovů, je obtížné zvrátit výsledné odvodnění kyselého dolu (podívejte se na tento článek o odvodnění kyselého dolu BBC).
vyluhování může také nastat vysoko nad půdou, regolitem a horninou v korunách stromů. Jak srážky dopadají na listy, voda interaguje s povrchem listu a může hromadit rozpuštěné ionty z listu. Tento proces odstraňování srážek rozpuštěných iontů z listů se běžně označuje jako vyluhování listů. Ve studii mírných listnatých stromů v povodí řeky Christina Van Stan et al (2012) srážky významně vyluhovaly draslík, vápník a hořčík z listů. Autoři však zjistili, že to závisí na ročním období a intenzitě srážek.
Toto je jen několik příkladů vyluhování a mnoho dalších existuje!
máte nějaké otázky vířící ve vašem nudle o skále, půdě, vodě, fauně nebo flóře kritické zóny? Pošlete jim naši cestu na [email protected].
věda dál!
Justin Richardson
postdoktorand observatoře kritické zóny