El agua funciona. Desgasta físicamente las imponentes montañas hasta convertirse en colinas con tocones a través de la erosión. El movimiento del agua proporciona un flujo constante que alimenta las vastas redes de lagos, ríos y aguas subterráneas de las que dependemos. Pero el agua controla muchos otros aspectos de nuestras vidas que no podemos ver, particularmente la química de nuestro medio ambiente. Una de las acciones químicas no reconocidas del agua es el proceso de lixiviación. Aunque su nombre podría provocar pensamientos de sanguijuelas y otros bichos espeluznantes, es algo muy diferente. Entonces, ¿qué es la lixiviación?
en la Imagen 1. Lixiviación de agua a través de la Zona Crítica. La lluvia cae en una sección transversal de un árbol sobre un perfil de suelo. La lluvia cae sobre la vegetación, charcos en el suelo y se filtra dentro y hacia abajo a través del perfil del suelo.
La lixiviación no debe confundirse con el uso de sanguijuelas como medicamento. Se cree que la palabra «lixiviación» se deriva del inglés Medio tardío «leche» o del inglés Antiguo «leccan», que significa humedecer y permitir fugas. Actualmente, la lixiviación describe principalmente el proceso de transporte de agua de sustancias solubles o partículas pequeñas a través del suelo o la roca. Aunque este proceso parece trivial, la lixiviación es uno de los procesos clave de la Zona Crítica, controlando la velocidad y la dirección en la que se mueven los compuestos.
La lixiviación es en realidad dos acciones importantes que ocurren simultáneamente: (1) interacciones químicas con superficies y (2) movimiento físico del agua. A medida que el agua pasa a través de la roca y el suelo, interactúa con las superficies de los materiales. Los compuestos en la superficie de los minerales pueden disolverse. Además, el movimiento físico del agua puede desalojar y mover partículas. La lixiviación puede transportar compuestos químicos como sustancias disueltas o materiales más grandes como materiales vegetales en descomposición, fragmentos de roca fina y microbios a lo largo de la Zona Crítica.
En los ecosistemas agrícolas, la lixiviación es un equilibrio importante entre la prevención de la acumulación de sal y la eliminación de nutrientes del suelo. En suelos secos de regiones semiáridas, las sales pueden acumularse en los horizontes superiores del suelo. La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación de los Estados Unidos estimó que 45 millones de hectáreas de los 230 millones de hectáreas de tierras de cultivo de regadío estaban afectadas por la sal. Estos suelos sufren la acumulación de sales debido a la lixiviación limitada. Sin cantidades adecuadas de agua para lixiviar estas sales (conocidas como fracción de lixiviación) de los horizontes superiores del suelo, el crecimiento de las plantas puede verse afectado de forma leve a severa. El impacto depende de la tolerancia a la sal de la planta y del tipo de sales que se acumulan en el suelo.
Por otro lado, la lixiviación excesiva puede eliminar nutrientes del suelo, especialmente nitrato y fosfato. Según los Especialistas en Extensión en Manejo de Nutrientes de la Universidad de Minnesota, la lixiviación excesiva de nitratos tiene el potencial de afectar las aguas subterráneas y los lagos del drenaje de baldosas. El movimiento de nitratos y otros compuestos en drenajes agrícolas es una cuestión importante que se está estudiando en CZO de Paisajes Gestionados Intensivamente (IML, por sus siglas en inglés). Entender el agua en la agricultura o «Hidrocomplejidad» es parte de la «Revolución Azul», como lo describe el Dr. Praveen Kumar (Kumar, 2015).
La lixiviación también puede afectar a las rocas erosionadas e incluso al lecho de roca. El agua puede caber en pequeños espacios entre los granos minerales y dentro de pequeñas fracturas en la roca. A medida que el agua adicional se mueve hacia la roca, puede causar la lixiviación de elementos de las rocas de dos maneras: disolución y oxidación. El movimiento del agua bajo la superficie puede causar la disolución de rocas sedimentarias, especialmente rocas de carbonato de calcio como la piedra caliza. Esto puede conducir a riesgos, tales como hundimientos y erosión.
Cuando el agua se mueve hacia las rocas, comúnmente lleva oxígeno con ella. La introducción de oxígeno en rocas formadas en condiciones de bajo oxígeno causa una reacción química en cascada que permite que los metales que antes estaban inmóviles se movilicen rápidamente. ¡Esta oxidación causada por la lixiviación es uno de los principales impulsores del drenaje ácido de la mina! Una vez que comienza la lixiviación de hierro y otros metales previamente no oxidados, es difícil revertir el drenaje ácido de la mina resultante (Consulte este artículo sobre drenaje ácido de la mina de la BBC).
La lixiviación también puede ocurrir por encima del suelo, el regolito y la roca, en las copas de los árboles. A medida que la lluvia cae sobre las hojas, el agua interactúa con la superficie de la hoja y puede acumular iones disueltos de la hoja. Este proceso de lluvia que elimina los iones disueltos de las hojas se conoce comúnmente como lixiviación foliar. En un estudio de árboles caducifolios templados en la cuenca del río Christina realizado por Van Stan et al (2012), la lluvia lixivió significativamente el potasio, el calcio y el magnesio de las hojas. Sin embargo, los autores encontraron que esto dependía de la estación y la intensidad de la lluvia.
¡Estos son solo algunos ejemplos de lixiviación y existen muchos más!
¿Tiene alguna pregunta arremolinándose en su fideo sobre la roca, el suelo, el agua, la fauna o la flora de la Zona Crítica? Les enviamos nuestro camino en [email protected].
la Ciencia!
Justin Richardson
Becario Postdoctoral del Observatorio de la Zona Crítica