woda działa. Fizycznie niszczy wysokie góry do stumpy hills poprzez erozję. Przepływ wody zapewnia stały przepływ, który zasila rozległe sieci jezior, rzek i wód gruntowych, od których jesteśmy zależni. Ale woda kontroluje wiele innych aspektów naszego życia, których nie widzimy, szczególnie chemię naszego środowiska. Jednym z niespiesznych chemicznych działań wody jest proces wymywania. Chociaż jego nazwa może wywoływać myśli o pijawkach i innych przerażających pełzaczkach, jest to coś zupełnie innego. Co to jest ługowanie?
Zdjęcie 1. Wymywanie wody przez strefę krytyczną. Deszcz pada na przekrój drzewa na szczycie profilu glebowego. Deszcz pada na roślinność, baseny na ziemi i spływa do i w dół Przez profil glebowy.
wymywania nie należy mylić z użyciem pijawek jako leku. Uważa się, że słowo „ługowanie” pochodzi od późnego środkowego angielskiego „leche” lub staroangielskiego „leccan” oznaczającego zwilżanie i umożliwienie wycieku. Obecnie wymywanie opisuje przede wszystkim proces przenoszenia przez wodę substancji rozpuszczalnych lub małych cząstek przez glebę lub skałę. Chociaż proces ten wydaje się trywialny, wymywanie jest jednym z kluczowych procesów strefy krytycznej, kontrolującym szybkość i kierunek ruchu związków.
wymywanie jest w rzeczywistości dwoma ważnymi działaniami zachodzącymi jednocześnie: (1) oddziaływaniami chemicznymi z powierzchniami i (2) fizycznym ruchem wody. Gdy woda przechodzi przez skałę i glebę, wchodzi w interakcję z powierzchniami materiałów. Związki na powierzchni minerałów mogą ulec rozpuszczeniu. Ponadto fizyczny ruch wody może przemieszczać i przenosić cząstki. Wymywanie może transportować związki chemiczne, takie jak rozpuszczone substancje lub większe materiały, takie jak rozkładające się materiały roślinne, drobne fragmenty skał i drobnoustroje w całej strefie krytycznej.
w ekosystemach rolniczych wymywanie stanowi ważną równowagę między zapobieganiem gromadzeniu się soli a usuwaniem składników odżywczych z gleby. W suchych glebach półpustynnych regionów Sole mogą gromadzić się w górnych horyzontach gleby. Organizacja żywności i Rolnictwa Stanów Zjednoczonych szacuje, że 45 milionów hektarów z 230 milionów hektarów nawadnianych pól uprawnych jest dotkniętych solą. Gleby te cierpią z powodu nagromadzenia soli z powodu ograniczonego wymywania. Bez odpowiedniej ilości wody do wymywania tych soli (znanej jako frakcja wymywania) z górnych horyzontów glebowych, wzrost roślin może być nieznacznie lub poważnie zakłócony. Wpływ zależy od tolerancji soli przez roślinę i rodzaju soli gromadzących się w glebie.
z drugiej strony, nadmierne wymywanie może wypłukać składniki odżywcze z gleby, zwłaszcza azotany i fosforany. Według specjalistów ds. zarządzania składnikami odżywczymi z University of Minnesota, nadmierne wymywanie azotanów może wpływać na wody gruntowe i jeziora z drenażu płytek. Ruch azotanów i innych związków w ściekach rolniczych jest ważną kwestią badaną w intensywnie zarządzanych krajobrazach (IML) CZO. Zrozumienie wody w rolnictwie lub „Hydrocomplexity” jest częścią „niebieskiej rewolucji”, jak opisał Dr. Praveen Kumar (Kumar, 2015).
wymywanie może również wpływać na zwietrzałe skały, a nawet podłoże skalne. Woda jest w stanie zmieścić się w małych przestrzeniach między ziarnami minerałów i wewnątrz drobnych pęknięć w skale. Gdy dodatkowa woda przedostaje się do skały, może powodować wymywanie elementów ze skał na dwa sposoby: rozpuszczanie i utlenianie. Podpowierzchniowy ruch wody może powodować rozpuszczanie się skał osadowych, zwłaszcza skał węglanowych wapnia, takich jak wapienie. Może to prowadzić do zagrożeń, takich jak zapadliska i erozja.
Kiedy woda przechodzi w skały, zwykle przenosi ze sobą tlen. Wprowadzenie tlenu do skał powstałych w warunkach niskiej zawartości tlenu powoduje kaskadową reakcję chemiczną, pozwalającą na szybką mobilizację nieruchomych metali. To utlenianie spowodowane ługowaniem jest jednym z głównych czynników drenażu kopalni kwasu! Gdy rozpocznie się wymywanie żelaza i innych wcześniej nieutlenianych metali, trudno jest odwrócić powstały drenaż kopalni kwasu (sprawdź ten artykuł na temat drenażu kopalni kwasu przez BBC).
wymywanie może również wystąpić wysoko nad glebą, regolitem i skałami, na wierzchołkach drzew. Gdy opady opadają na liście, woda oddziałuje z powierzchnią liścia i może gromadzić rozpuszczone jony z liścia. Ten proces usuwania rozpuszczonych jonów z liści jest powszechnie określany jako ługowanie dolistne. W badaniu umiarkowanych drzew liściastych w dorzeczu Christina przez Van Stan et al (2012), opady znacznie wypłukały potas, wapń i magnez z liści. Autorzy stwierdzili jednak, że jest to zależne od pory roku i intensywności opadów.
to tylko kilka przykładów wymywania i istnieje wiele innych!
masz pytania dotyczące skały, gleby, wody, fauny lub flory strefy krytycznej? Wyślij je do nas na [email protected].
Nauka na!
Justin Richardson
Critical Zone Observatory Postdoctoral Fellow