vesi kyllä toimii. Se kuluttaa eroosion vaikutuksesta kohoavia vuoria tynkäkukkuloiksi. Veden liike tuottaa jatkuvaa virtausta, joka ruokkii laajoja järvien, jokien ja pohjaveden verkostoja, joista olemme riippuvaisia. Mutta vesi hallitsee monia muita asioita elämässämme, joita emme voi nähdä, erityisesti ympäristömme kemiaa. Yksi veden havaitsemattomista kemiallisista vaikutuksista on huuhtoutumisprosessi. Vaikka sen nimi saattaa herättää ajatuksia iilimatoista ja muista karmivista ryömijöistä, se on jotain aivan muuta. Mitä huuhtoutuminen sitten on?
kuva 1. Vesi huuhtoutuu kriittisen alueen läpi. Sade osuu maaprofiilin päällä olevaan puun poikkileikkaukseen. Sade sataa kasvillisuuden päälle, altaita maahan ja huuhtoutuu maaprofiiliin ja sitä pitkin alas.
huuhtoutumista ei tule sekoittaa iilimatojen käyttöön lääkkeenä. Sanan ” huuhtoutuminen ”uskotaan olevan peräisin joko myöhäiskeskienglannista” leche ”tai Vanhaenglannista” leccan”, joka tarkoittaa kostumista ja vuotamisen sallimista. Nykyisin huuhtoutuminen kuvaa ensisijaisesti prosessia, jossa vesi kuljettaa liukoisia aineita tai pieniä hiukkasia maaperän tai kiven läpi. Vaikka tämä prosessi vaikuttaa vähäpätöiseltä, huuhtoutuminen on yksi kriittisen vyöhykkeen keskeisistä prosesseista, jotka säätelevät yhdisteiden liikkumisnopeutta ja-suuntaa.
huuhtoutuminen on itse asiassa kaksi tärkeää toimintaa, jotka tapahtuvat samanaikaisesti: (1) kemialliset vuorovaikutukset pintojen kanssa ja (2) veden fyysinen liike. Kun vesi kulkee kallion ja maaperän läpi, se vuorovaikuttaa materiaalien pintojen kanssa. Mineraalien pinnalla olevat yhdisteet voivat liueta. Lisäksi veden fyysinen liike voi irrottaa ja liikuttaa hiukkasia. Huuhtoutuminen voi kuljettaa kemiallisia yhdisteitä, kuten liuenneita aineita tai suurempia materiaaleja, kuten hajoavia kasvimateriaaleja, hienoja kivenpalasia ja mikrobeja läpi kriittisen vyöhykkeen.
maatalouden ekosysteemeissä huuhtoutuminen on tärkeä tasapaino suolan kertymisen estämisen ja ravinteiden poistamisen välillä. Puolikuivien alueiden kuivassa maaperässä suolat voivat kertyä maaperän kärkihorisontteihin. Yhdysvaltain elintarvike-ja maatalousjärjestö arvioi, että 230 miljoonan hehtaarin keinokastelluista viljelysmaista 45 miljoonaa hehtaaria kärsii suolasta. Maaperä kärsii suolojen kertymisestä vähäisen huuhtoutumisen vuoksi. Ilman kunnollisia määriä vettä huuhtoa näitä suoloja (tunnetaan huuhtoutumisen fraktio) ylemmästä maaperän horizons, kasvu kasvit voivat olla hieman vakavasti vaikuttaa. Vaikutus riippuu kasvin suolansietokyvystä ja siitä, millaisia suoloja maaperään kertyy.
toisaalta liiallinen huuhtoutuminen voi huuhtoa maaperästä ravinteita, erityisesti nitraattia ja fosfaattia. Minnesotan yliopiston Ravinnehuollon asiantuntijoiden mukaan nitraatin liiallinen huuhtoutuminen voi vaikuttaa pohjaveteen ja järviin laattojen valumisesta. Nitraattien ja muiden yhdisteiden kulkeutuminen maatalouden viemäreissä on tärkeä kysymys, jota tutkitaan intensiivisesti hoidetuissa maisemissa (IML) CZO: ssa. Veden ymmärtäminen maataloudessa tai’ Hydrokompleksisuus ’on osa ’ sinistä vallankumousta’, kuten tri. Praveen Kumar (Kumar, 2015).
huuhtoutuminen voi vaikuttaa myös rapautuneisiin kallioihin ja jopa kallioperään. Vesi mahtuu pieniin tiloihin mineraalirakeiden väliin ja Kalliossa olevien pienten murtumien sisään. Lisäveden siirtyessä kallioon se voi aiheuttaa alkuaineiden huuhtoutumista kivistä kahdella tavalla: liukenemalla ja hapettumalla. Veden liikkuminen maan alla voi aiheuttaa sedimenttikivien, erityisesti kalkkikiven kaltaisten kalsiumkarbonaattikivien liukenemista. Tämä voi johtaa vaaroihin, kuten vajoamiin ja eroosioon.
liikkuessaan kiviin vesi kuljettaa yleensä mukanaan happea. Hapen kulkeutuminen vähähappisissa olosuhteissa muodostuneisiin kiviin aiheuttaa kaskadoivan kemiallisen reaktion, jonka ansiosta kerran liikkumattomat metallit pääsevät nopeasti liikkeelle. Tämä huuhtoutumisen aiheuttama hapettuminen on yksi happokaivosten viemäröinnin tärkeimmistä tekijöistä! Kun raudan ja muiden aiemmin hapettumattomien metallien huuhtoutuminen alkaa, on vaikea kääntää tuloksena syntyvää happokaivoksen salaojitusta (Tutustu BBC: n happokaivoksen drainge-artikkeliin).
huuhtoutumista voi esiintyä myös korkealla maan, regoliitin ja kallion yläpuolella puiden latvoissa. Kun sateet laskeutuvat lehdille, vesi vuorovaikuttaa lehden pinnan kanssa ja saattaa kerätä lehdestä liuenneita ioneja. Tätä prosessia, jossa sade poistaa liuenneita ioneja lehdistä, kutsutaan yleisesti lehtien huuhtoutumiseksi. Van Stan et al: n tutkimuksessa Christina River Basin lauhkeista lehtipuista (2012) sateet huuhtoivat lehdistä merkittävästi kaliumia, kalsiumia ja magnesiumia. Tekijät havaitsivat tämän kuitenkin riippuvan sateiden vuodenajasta ja voimakkuudesta.
nämä ovat vain muutamia esimerkkejä huuhtoutumisesta ja monia muitakin on olemassa!
onko nuudelissasi pyöriviä kysymyksiä kriittisen vyöhykkeen kivestä, maaperästä, vedestä, eläimistöstä tai kasvistosta? Lähetä heidät luoksemme [email protected].
tiede on!
Justin Richardson
Critical Zone Observatory Postdoctoral Fellow